TextAUnit2TheFutureofAlternativeEnergy替代能源的前景ResidentialenergyuseintheUnitedStateswillincrease25percentbytheyear2025,accordingtoU.S.DepartmentofEnergy(DOE)forecasts.Asmallbutincreasingshareofthatextrapowerwilltrickleinfromrenewablesourceslikewind,sunlight,waterandheatintheground.美國能源部(DOE)預測，美國居民所使用的能源將在2025年前增加25%。增加的電能中將有一小部分來源于再生能源(如風、陽光、水、地熱)，而且這部分還會不斷增大。Lastyearalternativeenergysourcesprovided6percentofthenation’senergysupply,accordingtotheDOE.美國能源部稱，去年全國能源供應總量中有6%來自于替代能源?！癟hefuturebelongstorenewableenergy,”saidBradCollins,theexecutivedirectoroftheAmericanSolarEnergySociety,aBoulder,Colorado-basednonprofitorganization.“Scientistandindustryexpertsmaydisagreeoverhowlongtheworld’ssupplyofoilandnaturalgaswilllast,butitwillend,”Collinsaid.“未來屬于再生能源，”美國太陽能協(xié)會執(zhí)行主席布拉德·柯林斯說。該協(xié)會是一個非贏利性質(zhì)的組織，總部設在科羅拉多州的博爾德?？铝炙惯€說：“雖然科學家和行業(yè)專家對于世界石油和天然氣究竟還能供應多久這一問題仍有爭議，但可以確定的是這些能源的供應終究要枯竭的?！盬hilerenewableenergyisgenerallymoreexpensivethanconventionallyproducedsupplies,alternativepowerhelpstoreducepollutionandtoconservefossilfuels.較之傳統(tǒng)方法生產(chǎn)的能源，再生能源雖然普遍昂貴一些，但是，這些替代能源有利于減少污染，節(jié)省礦物燃料?！癙eoplesometimesgetcaughtupincost-effectiveness,”saidPaulTorcellini,aseniorengineerattheDOE’sNationalRenewableEnergyLaboratory(NREL)inGolden,Colorado.“Butitcanbeaquestionofvaluesandwhatwespendourmoneyon.”位于科羅拉多戈爾登市的美國能源部國家再生能源實驗室(NREL)的高級工程師保羅·托斯理尼說：“有時人們考慮的只是節(jié)省成本的問題。但它也是一個價值觀的問題和我們應當把錢花在哪的問題?！盉elow,alookatsomerecentdevelopmentsinrenewable-energytechnology:下面讓我們看看再生能源技術的最新開發(fā)成果。SolarPower太陽能Photovoltaic,orsolar-electric,systemscapturelightenergyfromthesun’sraysandconvertitintoelectricity.Todaythesesolarunitspowereverythingfromsmallhomestolargeofficebuildings.光電（或太陽能發(fā)電）系統(tǒng)的原理是將從太陽輻射中獲得的光能轉變成電力?，F(xiàn)在，小到家用電器，大到辦公樓的電氣設備，都可以利用太陽能發(fā)電。Technologicalimprovementshavemadesolar-electricmodulesmorecost-effective.Inthe1980stheaveragepriceofenergycapturedwithphotovoltaicwas95U.S.centsperkilowatt-hour.Todaythatpricehasdroppedtoaround20centsperkilowatt-hour,accordingtoCollins,oftheAmericanSolarEnergySociety.科技的進步降低了太陽能發(fā)電設備的成本。美國太陽能協(xié)會執(zhí)行主席柯林斯說，20世紀80年代，通過光電器件獲取的能源其平均價格為每千瓦時95美分，而現(xiàn)在這個價格已降低到約20美分。Thecheaperrateisstillmoreexpensivethantheaveragenationalpriceofelectricity,whichin2003wasalittleover8centsperkilowatt-hour,accordingtotheU.S.DepartmentofEnergy’sAnnualEnergyReview.據(jù)美國能源部《能源年刊》報道，既使是這一比較低廉的價格仍然大大高于全國平均電價，2003年的電價平均僅為每千瓦時8美分多一點。Otherrecentadvancesinclude“thinfilm”photovoltaictechnology,ahigh-techcoatingthatconvertsanysurfacecoveredwiththefilmintoasolar-electricpowersource.BoatsandRVsthatusethefilmarenowonthemarket.其他的先進技術還包括“薄膜”光電技術，這是一種高科技涂層，它可以將任何表層貼有這種薄膜的物體轉變太陽能電源。使用這種薄膜的船只和娛樂用車現(xiàn)在已經(jīng)上市。Engineershavealsodevelopedaroofingmaterialcoatedwithelectricity-producingfilm.“Theguywhoputsontheroof(onahousenow)putsonthesolarpanelsatthesametime,”Torcellinisaid.Theroofingmaterialwithstandsinclementweatherand,onbrightdays,tapssunshineforelectricity.工程師還將這種可以發(fā)電的薄膜覆蓋在屋頂材料上。托斯理尼說：“人們在安裝屋頂?shù)耐瑫r也安裝了太陽能板?！边@種材料能抵抗惡劣天氣，在晴天吸收太陽光發(fā)電。NRELresearchers,meanwhile,areworkingtodevisemoreefficientandcheapersolar-electricsystems.Mosttraditionalphotovoltaicsolarunitsonthemarkettodayconvertbetween11and13percentofthesun’slightintoenergy.Engineersthinktheycanimproveonthat.同時，國家再生能源實驗室正在研制開發(fā)更加廉價高效的太陽能發(fā)電系統(tǒng)?，F(xiàn)在市面上許多傳統(tǒng)光電太陽能器件僅能將11%到13%的太陽光轉變成能量，而工程師認為這個比率還能提高。JeffMazer,aWashington,D.C.-areaphotovoltaicengineer,notesthatmostthin-filmphotovoltaicsystemstodayhavea7to11percentefficiencyrating.Butheestimatesthatthinfilmscouldsurpassthatratingwithinthreeyears.Healsonotesthatsomenewtraditionalsolarmodulesachieve15percentefficiencyandbelievesthatfigurecanclimbto17percentinthenearfuture.華盛頓哥倫比亞特區(qū)的光電工程師杰弗·梅澤說，現(xiàn)在的薄膜光電系統(tǒng)具有7%到11%的效率額定值，但他預測三年之內(nèi)薄膜效率額定值會超過這個數(shù)值。他還透露，某些傳統(tǒng)太陽能組件新產(chǎn)品的效率額定值已經(jīng)達到15%，并且在不久的將來還能提高到17%。Inthelasttwodecadessolar-thermalpanels(unitsusedtowarmhouseholdhotwater,poolsandspas)havebecomehighlyefficient.“Energycostshavedecreasedfrom60centsto8centsperkilowatt-hoursincethe1980s,”Collinssaid.在過去的20年里，太陽能加熱板（用來加熱家庭用水、游泳池和礦泉浴場的設備）的效率已經(jīng)達到很高水平?？铝炙拐f：“自80年代以來能源成本已經(jīng)從每千瓦時60美分降到8美分。”Solar-poweredwaterheatersaretypicallymoreexpensivethanconventionalones,but,aswithotherproductsthatharnessalternativeenergy,consumersbenefitbyknowingtheirenergycostsup-frontTorcellinisaid.“Otherwise,you’rehedgingyourbetsaboutthefuturecostoftraditionalenergysourcesbyusingstandardappliances,”hesaid.托斯理尼說，利用太陽能熱水器明顯比傳統(tǒng)普通熱水器要貴。但是，和其他使用替代能Unit5TheDisappearingComputer正在消失的計算機“Willwebesurroundedbycomputersby2010?Yes,butwedon’tknowit,”saysBillGates,Microsoft’schairmanandchiefsoftwarearchitect.到2010年，我們將被計算機包圍嗎？是的，但我們卻覺察不出來?！葼?蓋茨（微軟公司總裁和首席軟件設計師）Afewyearsfromnow,theaveragehomeentertainmentsystemmightnotlookmuchdifferentthanitdoestoday.ButitwillprobablyhaveanInternetconnectionthatenablesittodownloadandplaydigitalmusicandvideo,displayalbumartworkandsongtitleonthetelevision,andeveninterruptyourlisteningifanimportantmessagearrives.Itwillhaveacentralprocessor,diskstorage,graphichardwareandsomekindofintuitiveuserinterface.Willpeoplebuyandusethesesystemsinlargenumbers?Absolutely.Willtheythinkofthemascomputers?Probablynot.幾年后，普通家庭娛樂系統(tǒng)可能與現(xiàn)在并沒有太大的區(qū)別，但它很可能具有網(wǎng)絡連接功能，用來下載和播放數(shù)字音樂和視頻，在電視上顯示藝術作品集和歌曲的名字，甚至收到重要郵件時打斷正在播放的內(nèi)容來提示你。它將擁有一個中央處理器、磁盤存儲器、制圖硬件和某種直觀的計算機用戶界面。如果再在加上一個無線鼠標和鍵盤，這個家庭娛樂系統(tǒng)看起來便很像是一臺個人電腦。人們會大量購買和使用這些系統(tǒng)嗎？當然會。他們會認為這種系統(tǒng)就是電腦嗎？也許不會。AccordingtotheGartnerDataquest,anAmericanresearchfirm,theworldcomputerindustryshippeditsonebillionthPCin2002,andanotherbillionmoreareexpectedtobebuiltinthenextsixyears.AlmostallofthefirstbillionweretraditionaldesktopandlaptopPCs,butthesecondbillionwillbeverydifferent.Theywillbeoptimizedforthethingsthatpeopleactuallywanttodowiththem—wewillhavetablet-sizedPCsfortakingnotesatmeetingsorreadinge-mailonthecouch,entertainmentPCsthatplaymusicandmoviesontheliving-roomtelevision,andpocket-sizedPCsthatkeeppeopleconnectedandinformedwherevertheyare.根據(jù)格特納信息咨詢公司（一家美國研究公司）的統(tǒng)計，世界計算機業(yè)在2002年銷售了第10億臺個人電腦，而還有10億臺電腦預計在此后的6年中生產(chǎn)出來。第一批的10億臺電腦幾乎都是傳統(tǒng)的臺式機和筆記本電腦，但第二批的10億臺電腦將會明顯不同，人們對它們進行了盡可能的完善，使它們能更好的按照人們的期望運作，例如微型電腦，開會時我們可以用它來做筆記，或是躺在床上閱讀電子郵件；娛樂型電腦，用來在客廳電視上播放音樂和電影；袖珍型電腦，用來與他人保持聯(lián)系，無論你身處何處。Addtothistheexplodingnumberofembeddedcomputers—thekindfoundinmobilephones,gaspumpsandretailpoint-of-salesystems—whicharefastapproachingthepowerandcomplexityofdesktopPCs.Ononeestimate,peopleintheUnitedStatesalreadyinteractwithabout150embeddedsystemseveryday,whethertheyknowitornot.Thesesystems—whichuseupto90%ofthemicroprocessorsproducedtoday—willinevitablytakeonmorePC-likecharacteristic,andwillbeabletocommunicateseamlesslywiththeirtraditionalPCcounterparts.Theywillalsobecomeamazinglyubiquitous.In2001,accordingtotheSemiconductorIndustryAssociation,theworldmicrochipindustryproducedaround60mtransistorsforeveryman,womanandchildonearth.Thatnumberwillrisetoonebillionby2010.除此之外，還有各種數(shù)量龐大的嵌入式計算機（如在手機、加油站和零售終端設備中使用的計算機），在功能和復雜性方面正迅速趕上臺式電腦。據(jù)估計，在有意無意之中，美國人每天會接觸到大約150個嵌入式計算機系統(tǒng)。這些系統(tǒng)使用了現(xiàn)在生產(chǎn)的90%的微處理器，它們將不可避免地呈現(xiàn)出更多個人電腦的特點，而且能夠與傳統(tǒng)PC機進行無縫對接。這一系統(tǒng)將無處不在。根據(jù)半導體工業(yè)協(xié)會的調(diào)查，在2001年，世界芯片業(yè)為地球上的每位男士，女士和兒童生產(chǎn)了大約6千萬個晶體管，這一數(shù)字到2010年將上升為10億。Atthesametime,thegeneral-purposePCasweknowittodaywillcontinuetoplayanimportant—andincreasinglycentral—roleinmostpeople’slives,butitwillbeattheCentreofawiderangeofintelligentdevicesthatmostpeoplewouldn’tthinkofas“computers”today.與此同時，今天的多功能PC機將繼續(xù)在大多數(shù)人的生活中發(fā)揮重要（而且是越來越重要）的作用，但其中心地位將體現(xiàn)在今天大部分人不認為是“電腦”的各類智能設備中。Thisscenarioisinsharpcontrasttothecomputersofjustafewyearsago—backinthepre-Internetage—whichwerestillmostlypassiveappliancethatsatinthecornerofthedenorlivingroom.Backthen,peopleusedtheirPCsforlittlemorethanwritinglettersanddocuments,playinggamesofmanagingtheirfamilyfinances.Asacommunicationstool,theywerelargelyineffective,exceptforafewprimitivee-mailnetworksandbulletin-boardsystems.ThePChadnotyetbecomeessentialtomostpeople’slives—notinthesensethatthetelevision,telephoneorautomobilenoware.這種情景與僅僅幾年前的計算機形成了鮮明的對比（回溯到網(wǎng)絡時代之前），那時的計算機多是被動的設備，被安置在書房或客廳的角落里。那時，計算機的使用僅限于書寫信函、文件，玩游戲或處理家庭財務。作為通訊工具，其效率很低，僅能應用于少數(shù)簡單的電子郵件網(wǎng)絡和電子布告欄系統(tǒng)。個人電腦尚未成為大多數(shù)人生活的必需品（不像現(xiàn)在的電視、電話或汽車那樣）。Buttodayweareintheearlyyearsofatrulydigitaldecade,inwhichtheintelligenceofthePCisfindingitswayintoallkindsofdevices,transformingthemfrompassiveapplianceintofarmoresignificantandindispensabletoolsforeverydaylife.Manyofthecoretechnologiesofcomputing—processingpower,storagecapacity,graphicscapabilitiesandnetworkconnectivity—areallcontinuingtoadvanceatapacethatmatchesorevenexceedsMoore’sLaw(whichfamously,andcorrectly,predictedthatthenumberoftransistoronacomputerchipwoulddoubleeverytwoyears).但是我們今天已經(jīng)處在真正數(shù)字化時代的初期，在這一時期，個人計算機的智能化正應用于各種設備，使它們從被動的設備轉化為日常生活中重要得多的不可或缺的工具。許多計算機的核心技術（如處理能力、存儲量、制圖能力和網(wǎng)絡連接）將繼續(xù)以莫爾法則（該法則因正確預測了用于計算機芯片上的半導體將以每兩年增加一倍的速度增長而聞名）、甚至超過莫爾法則的速度發(fā)展。Computersarebecomingsmaller,morepowerful,lesspower-hungryandfarlessexpensive,makingiteasiertobuildcomputingpowerandconnectivityintoeverydaydevices.Anduserinterfaces—includingspeechandhandwritingrecognition—aregrowingmoreefficientandeasiertouse.計算機體積正變得越來越小，功能越來越強大，能耗更低，價格也越來越便宜，因而使其更容易與日常設備連接，并發(fā)揮其計算功能。此外，計算機用戶界面（包括語音和文字識別）正變得越來越有效，越來越易于應用。ThenItGetsInteresting有趣的未來Aspeoplefindmorewaystoincorporatetheseinexpensive,flexibleandinfinitelycustomizabledevicesintotheirlives,thecomputersthemselveswillgradually"disappear"intothefabricofourlives.Wearestillalongwayfromaworldfullofdisembodiedintelligentmachines,butthecomputingexperienceofthecomingdecadewillbesoseamlessandintuitivethat--increasingly--wewillbarelynoticeit.Atthesametime,computingwillbecomewidespreadenoughthatwewilltakeitforgranted--justasmostpeopleinthedevelopedworldtodaytrustthetelephoneservice.正當人們尋找更多的方式把這些價廉、靈活、可以各種各樣的方式滿足用戶需要的設備引入自己的生活時，計算機本身卻逐步在我們的生活中“消失”。雖然我們距離那個充滿虛擬智能機器的世界還很遙遠，但正在發(fā)展的計算機技術將變得如此完善、自然，我們將越來越注意不到它的存在。與此同時，計算機技術的普及程度將會達到我們視而不見的地步，正如當今發(fā)達國家中大多數(shù)人信賴的電話服務。Thepervasivenessandnear--invisibilityofcomputingwillbehelpedalongbynewtechnologiessuchascheap,flexibledisplays,fingernail-sizedMEMs(microelectro-mechanicalsystems)chipscapableofstoringterabytesofdata,orinductivelypoweredcomputersthatrelyonheatandmotionfromtheirenvironmenttorunwithoutbatteries.眾多新技術（如價格低廉、柔性靈活的顯示器，指甲蓋大小的、能夠存儲兆兆字節(jié)數(shù)據(jù)的微電子機械系統(tǒng)芯片，以及依靠周圍熱能和機械運動來運轉的大功率感應式無電池計算機）使計算機技術一方面無處不在，而另一方面又幾乎淡出了人們的視線。Theeconomicsofcomputingwillalsobringchange.DecreasingcostswillmakeiteasyforelectronicsmanufacturerstoincludePC-likeintelligenceandconnectivityineventhemostmundanedevices.Eventually,computingpoweritselfcouldbecomealmosttoocheaptometer.計算機技術也將從經(jīng)濟學的角度給人們帶來變化。通過降低成本，電子產(chǎn)品制造商能更容易地在即使是最普通的設備中裝入類似于個人電腦的智能和裝置，最后，計算機技術本身也會變得十分經(jīng)濟實惠。Allthiswillleadtoafundamentalchangeinthewayweperceivecomputers.Usingonewillbecomelikeusingelectricitywhenyouturnonalight.Computers,likeelectricity,willplayaroleinalmosteverythingyoudo,butcomputingitselfwillnolongerbeadiscreteexperience.Wewillbefocusedonwhatwecandowithcomputers,notonthedevicesthemselves.Theywillbeallaroundus,essentialtoalmosteverypartofourlives,buttheywilleffectivelyhave"disappeared"所有這一切都將從根本上改變了我們對計算機的看法。使用計算機將會變得像開燈時使用電源一樣簡單。計算機將會像電力一樣，在幾乎你所做的一切事情中發(fā)揮作用，但計算機技術的使用本身將不再是孤立的。我們將集中精力研究用計算機能做些什么，而不是研究這一設備本身。計算機無處不在，幾乎成為我們生活中每一個部分的必需品，但它們最終將真正地從我們的生活中“消失”。Unit6ForSimplerRobots,aStepForward簡單——機器人的進步Themomentoftruthhadcomefortheknee-highrobotstandingonitsimprovisedrunwayatahotelnewsconference.在酒店新聞發(fā)布會上，一個只有人們膝蓋高的機器人站在為它臨時準備的通道上。揭開秘密的時刻到了。Reporterscircledit,theirmicrophonesandcamerastrainedonthemachineasittriedtostartup.Thenacurious13-year-oldboywhohadjoinedthethrongreachedout,pokedhisfingersbetweentherobot’smetallegsandgavethemanexploratorypush.當這臺機器啟動時，眾多記者圍了上來，把麥克風和攝像機都對準了它。人群中一個13歲的男孩好奇的用手指在機器人的金屬腿上戳戳這兒，戳戳那兒，又試著推了推。Withthat,therobot,builtattheMassachusettsInstituteofTechnology,liveuptoitsnickname,theToddler.Itrockedgentlyuntilthepokingstopped,steadieditselfandmarchedfirmlyacrossthelevelsurface,atabletopproppeduponcinderblocks.這時人們可以看到，這臺由麻省理工學院制造的機器人的確像它的昵稱：“學步的小孩”(Toddler)。它輕輕地晃動了一會兒，直到那個小孩不再動它，接著它平穩(wěn)地邁著步子從臺子（一個由煤磚支起的桌面）的一端走到另一端。Iftwo-leggedrobotsareevergoingtowalkamongpeople,theymaylookalotlikethissturdymachineandtwoothers,introducedFeb.17onthemakeshiftcatwalkattheannualmeetingoftheAmericanAssociationfortheAdvancementofScience.如果未來裝有雙腿的機器人真的行走于人群中，它們也許看起來和這個敦實的機器人以及另外兩個機器人沒有什么不同。在2月17日美國科學促進會召開的年會上，這三個機器人都出現(xiàn)在了那個臨時通道上，與公眾見面。Therobots—theotherswerebuiltatCornellandatDelftUniversityofTechnologyintheNetherlands—aredesignedinawaythatdifferssignificantlyfromstandardcreations.Oneoftherobotsmovessoefficientlythatinthefutureitmaybeabletoamblealongforaday,notthe20or30minutesmostrobotsnowmanagewithoutrechargingorrefueling.這些機器人（其它兩個由康奈爾大學和荷蘭的代爾夫特理工大學制造）在設計方式上明顯不同于常規(guī)。其中一個機器人的移動效率如此之高，也許將來它可以連續(xù)行走一天，而不像大多數(shù)的機器人每隔二、三十分鐘就得充電或添加燃料?！癆ndourrobotswalkfarmorenaturally,”saidAndyRuina,aprofessoratCornellwhotookoneoftherobotstothemeetingandwhosenephewJoshBennett,ofChevyChase,Md.,didtheunscriptedpoking.康奈爾大學教授安迪?瑞納說：“我們的機器人行走起來更為自然?！彼麑⑵渲械囊粋€機器人帶到了那天的會議上，他的侄子喬希?貝內(nèi)特（來自馬里蘭州的查維蔡斯市）就是當時用手指戳機器人的那個男孩。Thedesignmaybeimportantnotonlyforfutureenergy-savingrobots,butalsoforintelligentprostheses—legandfootreplacementsforamputees.這種設計不僅對將來節(jié)能型機器人很重要，同時對智能修復（即為截肢者置換腿或腳）也十分重要。Dr.Ruina’srobotanditscompanionsfromDelftandM.I.T.aredescendantsofsomeearlyramp-walkingmachines,mechanicaldevicesthathavebeenaroundforacentury.Thesecontraptions—toyslikewaddingpenguinsandlatertwo-leggedrobots—werenotpoweredinanyway.Instead,theyreliedongravityandthemechanicsofobjectsinmotiontowalkstablydownslopingsurfaces.瑞納博士的機器人和另外那幾個機器人的前生是某些早期開發(fā)的能夠在斜坡上行走的機器人，這些機械設備已有近一個世紀歷史了。這些奇妙的裝置（像步履蹣跚的企鵝玩具，后來發(fā)展為兩足機器人）沒有任何動力，而是依靠重力和物體機械學運動原理，可平穩(wěn)的走下斜坡。Modernversionsofthemachines,calledpassive-dynamicwalkers,havebeenbuiltfordecadesandhavelongbeenthoughtusefulmodelsofhumanlocomotion,Dr.Ruinasaid.Butinthepastthemachineswerenotabletowalkonlevelground.瑞納博士說，現(xiàn)代模式的機器人（即被動動力式兩足機器人）已有幾十年的歷史，長期以來一直被認為是反映人類運動方式的可以利用的模式。但在過去，這種機器人無法在水平面上行走。Nowtheresearchersfromthethreeuniversitieshaveshownthattheclassicpassive-dynamicwalkingmachinesneednotdependongravitationalpower.Instead,theyhaveputsmallmotorontheirrobotsandshownthattheycanwalkonlevelground.Therobots’workingsaredescribedindetailinthejournalScience.現(xiàn)在，來自這三所大學的研究人員指出，傳統(tǒng)的被動動力式兩足機器人不需要依賴重力。他們把小型馬達安裝在機器人身上，這樣機器人就可以在水平面上行走了。這種機器人的運轉原理在《科學》雜志中有詳細的描述?！癘urmachinesshowthatthereisnothingspecialaboutgravity,”saidRussTedrake,apostdoctoralresearcheratM.I.T.’sDepartmentofBrainandCognitiveSciences,andoneoftheToddler’screators.麻省理工學院大腦與認知科學部的博士后研究員、Toddler的設計者之一魯斯?泰德雷克說：“我們的機器人表明重力并不是什么特殊現(xiàn)象”。Unlikefamousstate-of-the-artwalkingrobotslikeHonda’sAsimo,whichtypicallyhavecomplexcontrolalgorithmsthatdemandextensive,real-timecomputation,theCornellbiped,aswellastheDelftone,walkwithsimplecontrolalgorithms,Dr.Ruinasaid.“Oursensorsdetectgroundcontacts,andouronlymotorcommandsareon-offsignalsissuedonceperstep,”hesaid.瑞納博士說，康奈爾大學的兩足機器人和荷蘭代爾夫特的機器人不同于那些聞名于世的、最先進的步行機器人（如本田公司制造的名叫“阿西莫”的機器人），后者通常具有復雜的控制和計算程序，需要大量實時計算，而前者步行時只使用簡單的控制和計算程序。他說：“我們的傳感器可以探測與地面的接觸，而且發(fā)動機的唯一指令就是每走一步就發(fā)出一次開關信號”。Perhapstoshowhowmuchthepassive-dynamicrobotsdependonmechanicsandnotonelectroniccalculatingpowerfortheirhumanlikegait,theDelftrobothasabluebucketforahead,andtheCornellrobothasanorangeplasticbirdattachedtoitshead.也許是為了表明被動動力式兩足機器人具有人類的步態(tài)，并且依靠的不是電子計算能力而是機械力，代爾夫特機器人的頭被設計成一個藍色的桶狀物，而康奈爾大學的機器人則有一個橙色塑料小鳥固定在頭部。Thisless-is-moreapproachalsoappliestosensoryfeedback.TheCornellandDelftrobotsdon’tusesophisticated,real-timecalculationsoralotoffeedbacksasdootherrobotsthatcontinuouslysensetheanglesoftheirjoints,forexample.“Thissuggeststhathumanwalking,too,mightrequireonlyverysimplecontrols,”Dr.Ruinasaid.(TheM.I.T.robotdoesincorporatesensoryfeedbackasameansoflearninghowtowalk.)這種“以少勝多”的方法也用在了傳感反饋方面。康奈爾大學和代爾夫特的機器人并不像其它機器人那樣使用復雜尖端的實時計算器或大量的反饋信息，例如不停地感應關節(jié)的角度等。瑞納博士說：“這表明人類行走可能也只需要非常簡單的控制?！保槭±砉W院的機器人使用傳感反饋，以學習如何走路。）MichaelJ.Foster,directoroftheNationalScienceFoundationdivisionthatsupportedsomeoftheM.I.T.research,saidtheworkdemonstratedthatcomplexobjectscouldbecontrolledsimply.Thewalkingrobotgoesthroughcomplexmotions,yetexplicitcomputercontrolisnotneededovereveryjoint.國家科學基金會負責資助麻省理工學院研究項目的部門主任邁克爾?福斯特認為，上述研究說明復雜的物體是可以用簡單的方法進行控制的。雖然步行機器人要進行復雜的運動，但并非每一個關節(jié)都需要計算機明確的指令?！癕uchofthecontrolisgiventousbythelawsofphysicsratherthanbyourowneffortsinprogramming,”Dr.Fostersaid.福斯特博士說：“許多控制是由物理學定律決定的，而不是我們通過設計程序實現(xiàn)的”。MarcRaibert,presidentofBostonDynamics,asoftwareengineeringcompanythatspecializesinhumansimulation,saidthattheprinciplesofpassive-dynamicdesignwouldbeimportantforfuturerobotgenerations."Everypracticalleggedrobotwillincorporatetheseprinciples,"hesaid."Ifyoumakethemechanicalstructuresright,"forexample,adjustingthemassandlengthoftheupperandlowerlegstomimicthenaturaldynamicsofwalking,"thelegsdotherightthingfromphysics."馬克?雷伯特是美國專門從事人體仿真軟件工程公司—波士頓動力學公司的總裁。他認為，被動動力式兩足機器人的設計原理對將來的機器人時代是很重要的。他說：“每一個實用的可行走機器人的設計都將運用這些原理。如果能正確處理好機械結構，比如調(diào)整腿的上、下兩部分的重量和長度來模仿自然行走的力學原理，那么機器人的腿就會按照物理學的規(guī)律正確運動?！盜npassivedesigns,hesaid,themechanismhasbuiltintoittheelementsthatletitmovenaturally."Thiswaywecanavoidrelyingonthecomputertohavetheknowledgeofhowsomethingshouldmove,"hesaid.他認為在被動動力式兩足機器人的設計中，這一機械裝置賦予機器人各種因素，使其按照自然的方式行走。他說：“這樣我們就不必依賴計算機來了解物體的運動原理?！盋ornell'srobotusesverylittleenergytowalkforward,mainlybecauseitspassivedynamicdesignemphasizesthenaturalinteractionofgravityandinertiaandminimizestheroleofcontrolandactuation."Ourrobotsusea10th,a20thora50ththeenergyofallotherpoweredrobots,"Dr.Ruinasaid,dependingontherobotandthewaytheenergyiscalculated."Weletmechanicstakecareofalotofthemotion,asopposedtousingmotorstocontrolallthejointsintime."康奈爾大學制造的機器人在前進時用的能量非常少，主要是因為其被動力學設計強調(diào)重力和慣性的自然相互作用，而將控制和驅動力降至最低限度。瑞納博士說：“我們的機器人使用的能量只有其它動力機器人的1/10、1/20或1/50”,取決于機器人的類型和能量的計算方式。“我們運用力學原理控制機器人的大量動作，而不是使用電動機實時控制所有的關節(jié)?！盩heCornellrobothasa12-voltbatteryoneacharmtoprovidetheenergythemotorusestopowertheankleswhentheypushoff.Springsinthelegsstoretheenergy.Eacharmismechanicallylinkedtotheoppositeleg.康奈爾大學的機器人每只手臂上都裝有一個12伏特的電池，用以提供發(fā)動機驅動腳踝在踏步時所需的能量。機器人腿部的彈簧也儲存著能量。在機械結構方面，每只手臂都與其相反一側的腿連接在一起。SteveCollins,adoctoralstudentattheUniversityofMichigan,designedtherobotwhenhewasanundergraduateworkingunderthedirectionofDr.Ruina."Aseachlegswingsforward,"hesaid,"asmallmotorstretchesaspring,"whichisreleasedtoprovideapush.Astheforwardfootlands,amicrochiptellstherearfoottopushoff.密歇根大學的博士生史蒂夫?考林斯是該機器人的設計者，當時他還是瑞那博士指導下工作的一個本科生。他說：“隨著腿的擺動，一個小型電動機拉動彈簧，”彈簧的拉伸為腿部運動提供了推力。當前腳著地時，芯片就會向后腳發(fā)出開始運動的指令。Itwasimportant,Mr.Collinssaid,tobearinmindthewaypeoplemovenaturally.Hesaid"thelegisanalogoustoapendulum,"whichcaneitherbeletgotoswingordrivenexactlyinamovement.Headded,"Wearelettingthelegsswingnaturally."考林斯先生認為，重要的是要考慮到人們自然行走的方式。他說：“腿像一個鐘擺，”即可以讓其自然的擺動，也可以在外力的作用下運動。他補充道：“我們讓機器人的腿部自然擺動?！盧ightnow,thepassive-dynamicrobotsmoveforwardonly,andtheywillneedfarmorepower,forexample,toclimbstairs.目前，被動動力式機器人只能向前運動，而例如在爬樓梯時，它們則需要更多的動力。Inthefuturesomeoftheirprinciplesmaycombinewiththoseusedinsophisticatedrobotsinwhicheveryangleiscontrolled."Perhapswe'llusenaturaldynamicsforwalkingwhenthere'snohighenergyrequirement,"Mr.Collinssaid.Evenifthemachinesarenotentirelybuiltonpassive-dynamicprinciples,thepartsthataremayleadtoareductionincost.將來被動動力式機器人的一些設計原則可能會與高端機器人的設計原則相結合，從各個角度進行控制?？剂炙瓜壬f：“也許在不需要使用高能量時，我們會使用自然動力學的原理來控制機器人的行走?！奔词箼C器人不是完全按照被動動力原則設計的，只要某些部件是這樣設計的，也會使成本降低。Mr.CollinshopestousetheinsightsgainedinbuildingtheCornellrobotinworkheisdoingonprostheses.WiththeNationalScienceFoundation'ssupport,hehasstartedacompanytodevelopaprostheticfoot."Thestudyofpassive-dynamicmodelshasgivenusinsightsintothewayenergyisusedinwalking,"hesaid,inparticulardetailsofstep-to-steptransitionsthathavealargeimpactontheenergyusedinwalking."Basedontheseinsights,"hesaid,"weshouldbeabletobuildprostheticfeetthatrequirelessenergy,makingitaloteasiertowalk."考林斯先生希望將從開發(fā)康奈爾機器人所獲得的靈感用于他所從事的肢體修復的工作。希望將制造康奈爾機器人過程中得到的啟示運用到修復術的研究工作中。在國家科學基金會的支持下，他建立了一個生產(chǎn)假腳的公司。他說：“通過被動動力模型的研究，使我們能夠深入了解步行中能量的使用方式，”特別是有關步與步之間進行轉換的具體情況，這種轉換對步行中所使用的能量有很大的影響。他說：“基于這些了解，我們應該能設計出耗能少、易于行走的假腳?！盌r.TedrakeofM.I.T.isnotsurehowpassive-dynamicrobotswillplayoutinthefuture."Fornow,"hesaid,"we'dliketoconvinceJapaneseroboticmakerstoinsertsomeofourideasintotheirrobots.”麻省理工學院的泰德雷克博士對于被動動力式機器人未來將會如何發(fā)展還不能確定。他說：“在目前這種情況下，我們希望能夠說服日本機器人制造商，在他們設計的機器人中加入一些我們的想法?！盪nit7GMOrganisms轉基因生物 Byfarthemostcommongeneticallymodified(GM)organismsarecropplants.Butthetechnologyhasnowbeenappliedtoalmostallformsoflife,frompetsthatglowunderUVlighttobacteriawhichformHIV-blocking"livingcondoms"andfrompigsbearingspinachgenestogoatsthatproducespidersilk.到目前為止，農(nóng)作物是最常見的轉基因（GM）生物。但該技術已應用于幾乎所有形式的生命體，從在紫外光下會發(fā)光的寵物到起到攔截艾滋病毒作用的細菌，從具有菠菜基因的轉基因豬到能生產(chǎn)蜘蛛絲蛋白的轉基因山羊。GMtomatoes,aspuree,firstappearedonBritishsupermarketshelvesin1996(adifferentfreshGMtomatofirstappearedintheUSin1994),buttheconsumerfurorethatsurroundedGMtechnologydidnoteruptuntilFebruary1999.ThiswasbecauseacontroversialstudysuggestedthatafewstrainsofGMpotatoesmightbetoxictolaboratoryrats.Thoseexperiments,subsequentlycriticisedbyotherexperts,werecarriedoutinScotlandbybiochemistArpadPustzai. 轉基因西紅柿，如西紅柿醬，1996年第一次出現(xiàn)在英國的超市貨架上（1994年一種與眾不同的新鮮轉基因西紅柿在美國第一次出現(xiàn)），但直到1999年2月轉基因技術才在消費者中引起巨大風波。這是因為一個有爭議的研究報告指出，有一些品種的轉基因馬鈴薯可能會對實驗鼠有毒性。這些隨后遭到其他專家批評的實驗，是由生物化學家阿帕德?普斯扎在蘇格蘭進行的。WhatfollowedwasaEuropeananti-GMfoodcampaignofnearreligiousfervour.SpearheadedintheUKbyenvironmentalgroupsandsomenewspapers,thecampaignwouldhavefar-reachingconsequences.ItculminatedinanunofficialmoratoriumonthegrowthandimportofGMcropsinEuropeandledtoatradedisputewiththeUS. 隨之而來的是全歐洲近乎宗教般狂熱的反對轉基因食品運動。在英國，這一運動以一些環(huán)保團體和報紙為先導并產(chǎn)生了深遠的影響。它造成了在歐洲民間轉基因農(nóng)作物發(fā)展和進口的停滯以及導致了與美國的貿(mào)易爭端。GMcropsaretodayveryrareinEurope,strictlabellinglawsandregulationsareinplaceforfood(DNAbarcodes),andpublicopiniontowardsthetechnologyremainslargelynegative.SeveralUKgovernmentreportshaveofferedqualifiedsupportforGMcropsandproduce,thoughtheyarguethattheeconomicbenefitsofthetechnologyarecurrentlysmall.SomeAfricannationshavealsoopposedengineeredcrops,eventothepointofrejectinginternationalfoodaidcontainingthem.今天轉基因作物在歐洲十分罕見，在那里針對食品有著嚴格的標簽法（即DNA條形碼），多數(shù)公眾對于轉基因技術也一直持負面意見。盡管英國的一些政府報告中也有保留地提供了對轉基因農(nóng)作物育種和生產(chǎn)的支持，但公眾仍認為，目前該技術的經(jīng)濟利益較小。一些非洲國家也反對轉基因作物，甚至拒絕含有轉基因農(nóng)作物的國際糧食援助。 GMproducehasbeentakenupwithfarlessfussintheUS(whereitdoesnothavetobelabelled),India,China,Canada,Argentina,Australiaandelsewhere.HowevercontroversyoveratypeofGMcornonlyapprovedforanimalfeed-whichturnedupintacoshellsandotherproductsstirredopinionintheUS.在美國（在美國轉基因食物甚至不被貼上標簽）、印度、中國、加拿大、阿根廷、澳大利亞和其他地方，轉基因農(nóng)產(chǎn)品的發(fā)展則受到較少的爭議。但是將只適用于作為動物飼料的轉基因玉米用于墨西哥玉米餅和其他產(chǎn)品中的做法則引發(fā)了美國民眾的爭議。BiotechRevolution生物技術革命 Thehumanracehasmethodicallyimprovedcropplantsthroughselectivebreedingformanythousandsofyears,butgeneticengineeringallowsthattime-consumingprocesstobeacceleratedandexotictraitsfromunrelatedspeciestobeintroduced.Butnoteveryoneagreesthisisrepresentsprogress.數(shù)千年來人類有條不紊地通過選擇育種提高農(nóng)作物品質(zhì)，但轉基因工程大大縮短這一耗時的過程并將一些其它物種的特性引入到農(nóng)作物中。但是，并非所有人都認為這是進步。Therootofgeneticengineeringincropsliesinthe1977discoverythatsoilbugAgrobacteriumtumefaciensecanbeusedasatooltoinjectpotentiallyusefulforeigngenesintoplants.Withthehelpofthatmicrobe,andothergene-implantationtechnologiessuchaselectroporation,andgeneguns,geneticistshavedevelopedamultitudeofnewcroptype. 轉基因技術應用于農(nóng)作物源于1977年的發(fā)現(xiàn)：人們可以通過土壤農(nóng)桿菌tumefaciense向植物體中植入可能有用的植物外源基因。在該細菌和其他基因植入技術的幫助下，如電穿孔和基因槍，遺傳學家已經(jīng)開發(fā)出許多作物種類。Mostofthesearemodifiedtobepest,diseaseorherbicideresistant,andinclude:soya,wheat,corn(maize),oilseedrape(canola),cotton,sugarbeet,walnuts,potatoes,peanuts,squashes,tomatoes,tobacco,peas,sweetpeppers,lettuceandonions,amongothers.ThebacterialgeneBtisoneofthemostcommonlyinserted.Itproducesaninsecticidaltoxinthatisharmlesstopeople. 其中大多數(shù)新作物種類為防蟲害，抗疾病或抗除草劑類型，其中包括：大豆、小麥、玉米、油菜、棉花、甜菜、核桃、土豆、花生、南瓜、番茄、煙草、豌豆、甜椒、生菜和洋蔥等。Bt菌是最常見的植入基因之一。它產(chǎn)生的殺蟲毒素對人無害。SupportersofGMtechnologyarguethatengineeredcrops–suchasvitaminA-boostedgoldenriceorprotein-enhancedpotatoes–canimprovenutrition,thatdrought-orsalt-resistantvarietiescanflourishinpoorconditionsandstaveoffworldhunger,andthatinsect-repellingcropsprotecttheenvironmentbyminimisingpesticideuse. 基因技術的支持者認為，轉基因作物，如富含維生素A的金稻米或蛋白質(zhì)增強型馬鈴薯，可以改善營養(yǎng)；抗干旱或抗鹽品種能在惡劣的環(huán)境下茁壯生長，避免世界糧食短缺；能夠驅蚊蟲的農(nóng)作物則通過減少農(nóng)藥使用而起到保護環(huán)境的作用。Otherplantshavebeenengineeredtoimproveflavour,increaseshelflife,increasehardinessandtobeallergen-free(seealso:hayfever-freegrass).Geneticistshaveevencreatedano-tearsoniontobanishculinarycrying,andnovelcaffeine-freecoffeeplants. 其他植物通過基因工程，達到改善口味，增加保質(zhì)期，提高硬度和防過敏（例如，無花粉癥草）。遺傳學家