神譯局是36氪旗下編譯團(tuán)隊(duì)，關(guān)注科技、商業(yè)、職場、生活等領(lǐng)域，重點(diǎn)介紹國外的新技術(shù)、新觀點(diǎn)、新風(fēng)向。

編者按：美國《大眾科學(xué)》（Popular Science）每年都會(huì)評選全球最佳科技創(chuàng)新大獎(jiǎng)，這一評選已經(jīng)堅(jiān)持了30余年。其選擇趨勢從以前的優(yōu)秀技術(shù)成果，已經(jīng)轉(zhuǎn)向那些會(huì)引領(lǐng)未來的科研創(chuàng)新。今年獲獎(jiǎng)名單分為幾個(gè)類別：醫(yī)療、電子產(chǎn)品、汽車、個(gè)人護(hù)理、航空航天、工程設(shè)計(jì)、娛樂、家居、安全、體育和戶外活動(dòng)，有哪些產(chǎn)品和技術(shù)上榜，一起來看看吧。本文來自編譯。

Hybrit

工程設(shè)計(jì)

從紐約皇后區(qū)的致命洪水，到德克薩斯州的深度冰凍，氣候危機(jī)對美國的影響越來越明顯。今年的頂級工程創(chuàng)新反映了人們越來越意識到建筑和航運(yùn)這樣的關(guān)鍵行業(yè)不能停滯不前。這些獲獎(jiǎng)?wù)呋卮鹆岁P(guān)于這個(gè)星球未來的一些緊迫問題，包括如何解決食品和能源生產(chǎn)等難以實(shí)現(xiàn)碳中和的領(lǐng)域。除了綠色科技的進(jìn)步之外，這些技術(shù)還揭示了更安全的采礦方式，引入了能夠解開DNA結(jié)構(gòu)隱秘的人工智能，并提供了亟需的高空飛行樂趣。

大獎(jiǎng)得主：產(chǎn)生更少碳足跡的鋼鐵

?sa B?cklin/HYBRIT

煉鋼產(chǎn)生的碳排放量占世界總碳排放量的7%到9%，主要是由于一種名為 “焦炭”的特殊加工的煤。在高達(dá)3000華氏度的溫度下，焦炭與鐵礦石中的氧氣發(fā)生反應(yīng)，將金屬提純?yōu)闊掍撍璧男问?，但在此過程中會(huì)釋放二氧化碳。為了減少對環(huán)境的影響，一個(gè)瑞典工業(yè)聯(lián)盟開發(fā)了Hybrit，一種在生產(chǎn)中利用氫而不是碳來轉(zhuǎn)化鐵礦石的鋼材。氫氣從水中釋放出來，在一個(gè)叫做豎爐的機(jī)器中與礦石中的氧氣發(fā)生反應(yīng)，用不含化石燃料的風(fēng)能和水電加熱到1500*F。該方案釋放出氫氣和水，而不是二氧化碳，由此產(chǎn)生的 “海綿鐵”在電弧爐中與少量的碳一起熔化，形成鋼。Hybrit說，該工藝的二氧化碳排放量不到標(biāo)準(zhǔn)焦炭燃料方案的2%。去年夏天，沃爾沃接收了第一批這種 “綠色鋼鐵”，并將其用于制造一輛采礦采石車。

一種更清潔的運(yùn)輸方式

ZEEDS Initiative

集裝箱船為我們的廉價(jià)消費(fèi)品經(jīng)濟(jì)提供了動(dòng)力，但卻造成了世界上近3%的二氧化碳排放。電瓶的能量密度不足以為這些龐大的船只提供動(dòng)力——在海洋中放置充電器幾乎是不可能的。今年，芬蘭發(fā)動(dòng)機(jī)制造商瓦錫蘭與挪威物流巨頭格里格公司合作，用的是無碳的氨來推動(dòng)未來的船舶。由挪威的一個(gè)風(fēng)力發(fā)電廠提供動(dòng)力，工程師們將利用電解技術(shù)制造氫氣，在工廠中與氮?dú)夥磻?yīng)生成氨氣。 瓦錫蘭已經(jīng)完成了一臺(tái)燃燒70%氨的混合發(fā)動(dòng)機(jī)，并計(jì)劃在2024年將純氨版本部署到油輪上。

城市中的可持續(xù)海鮮農(nóng)場

Vertical Oceans

自1980年以來，全球?qū)︷B(yǎng)殖蝦的饑渴已經(jīng)摧毀了約340萬英畝的紅樹林，其中大部分在東南亞。摧毀這些吸碳的生態(tài)系統(tǒng)的碳足跡超過了養(yǎng)殖乳牛、豬或雞。疾病的爆發(fā)和被廢物堵塞的水道也困擾著這個(gè)行業(yè)?！按怪焙Ｑ蟆保╒ertical Oceans）的模式將整個(gè)操作放在室內(nèi)。貝類生活在模塊化的校車大小的水箱中，藻類、海草和底層魚類過濾掉廢物。這樣一來，幾乎百分之百的水都得到了再循環(huán)，而且不需要下水道。今年，新加坡的一個(gè)“垂直海洋”測試中收獲了10次蝦，總計(jì)超過一噸的甲殼類動(dòng)物。

一座能發(fā)現(xiàn)自身缺陷的橋梁

Camozzi Group

目前還不完全清楚是什么導(dǎo)致了2018年意大利熱那亞大橋的倒塌，有43人死亡。專家們推測，沉重的交通負(fù)荷，以及咸空氣、工廠污染和高漲的河水的腐蝕都起到了一定的作用。因此，在熱那亞出生的建筑師倫佐·皮亞諾（Renzo Piano）設(shè)計(jì)了一個(gè)替代品，增加了各種自動(dòng)感應(yīng)功能來檢測故障。一對兩噸重的檢查機(jī)器人在碳纖維復(fù)合材料軌道上穿越橋梁，每8小時(shí)對底盤拍攝25000張照片，這使得機(jī)器視覺軟件能夠發(fā)現(xiàn)任何異常情況。太陽能電池板滿足了大橋95%的能源需求，包括用于照明和檢查危險(xiǎn)的接頭擴(kuò)展的傳感器。

第一個(gè)海上漂浮過山車

Carnival Cruise Line

普通的過山車?yán)弥亓で蟠碳さ娜怂蜕峡罩校⒃诳罩斜P旋。但是，如果你想在游輪上建造一個(gè)過山車（沒有穩(wěn)定、平坦的地面）必須要有創(chuàng)意。嘉年華郵輪公司的BOLT過山車使用電力驅(qū)動(dòng)其類似摩托車的小車沿著長長的環(huán)形軌道行駛。乘坐者可以控制速度，最高可達(dá)40英里/小時(shí)，并在海平面以上187英尺處行駛。使用電機(jī)推進(jìn)，而不是自由落體，可以防止體驗(yàn)者達(dá)到不安全的速度。

全新的高效電池

Form Energy

為了維持完全可再生的電網(wǎng)，電力公司需要大型、廉價(jià)的電池，以滿足無風(fēng)或無陽光的高峰需求。但是，筆記本電腦和電動(dòng)車內(nèi)的鋰離子電池很昂貴。因此，F(xiàn)orm Energy公司在地球上最豐富的金屬之一：鐵的基礎(chǔ)上開創(chuàng)了一種新的高效電池。該公司的Big Jim原型通過讓環(huán)境中的氧氣與鐵發(fā)生反應(yīng)來排放電子，從而產(chǎn)生鐵銹。輸入的電流將鐵銹變回鐵，釋放出氧氣，并為電池充電。

預(yù)測蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)的人工智能

DeepMind

今年之前，科學(xué)界只知道人體中17%蛋白質(zhì)的確切三維形狀——這些蛋白質(zhì)是生命的重要組成部分，負(fù)責(zé)包括細(xì)胞維護(hù)到廢物調(diào)節(jié)的一切。50年來，了解這些氨基酸鏈?zhǔn)侨绾螌⒆约赫郫B成獨(dú)特的構(gòu)型的，一直是一個(gè)重要的任務(wù)。AlphaFold是一種機(jī)器學(xué)習(xí)算法，現(xiàn)在已經(jīng)破解了人體2萬種蛋白質(zhì)中98%以上的結(jié)構(gòu)，其中36%的預(yù)測準(zhǔn)確到了原子水平。DeepMind已經(jīng)將其源代碼和預(yù)測數(shù)據(jù)庫放到了公共領(lǐng)域，為那些開發(fā)新藥物的人、試圖為致病性突變創(chuàng)造抑制劑的醫(yī)生或開發(fā)新材料的設(shè)計(jì)師開辟了新的可能性。

把天空當(dāng)做空調(diào)

SkyCool Systems

空調(diào)和風(fēng)扇消耗了世界上10%的電力，預(yù)計(jì)到2050年，空調(diào)的使用將增加三倍，吸走更多的能源并將熱量推回給周圍的環(huán)境。SkyCool正在用反射光線的屋頂納米技術(shù)打破這種危險(xiǎn)的循環(huán)。涂有多層光學(xué)薄膜的鋁制面板以8至13微米的波長反彈輻射，這是一個(gè)特定的點(diǎn)，可以讓電波穿過地球的大氣層，進(jìn)入太空。通過這樣做，面板的溫度下降了15華氏度，為建筑物提供無排放的冷卻系統(tǒng)。去年秋天安裝在加州斯托克頓的一家雜貨店的原型，冷卻了面板下面的水管，以冷卻商店的制冷系統(tǒng)，估計(jì)每年可節(jié)省6000美元的電費(fèi)。

用于鋪設(shè)炸藥的機(jī)械手

Orica

采礦業(yè)是世界上最危險(xiǎn)的行業(yè)之一，那些必須爆破礦道的人特別容易受到傷害——不一定是來自炸藥，而是來自地震或鋪設(shè)炸藥時(shí)發(fā)生的巖石墜落。類似《異形》中的動(dòng)力裝載機(jī)的巨型版本，Avatel機(jī)器人允許一名員工放置炸藥，以獲取金、銅和鐵礦石。在一個(gè)受保護(hù)的機(jī)艙里，礦工操縱一對手臂放置炸藥，而工程師和地質(zhì)學(xué)家則在控制室里遠(yuǎn)程提供條件變化的實(shí)時(shí)建議。一旦設(shè)置好炸藥，駕駛員就會(huì)移動(dòng)到安全位置，并以無線方式發(fā)送信號進(jìn)行引爆。

觀察颶風(fēng)之眼

SAILDRONE

為了了解颶風(fēng)并更好地預(yù)測未來的災(zāi)難，科學(xué)家們需要有關(guān)氣壓、空氣和水溫、濕度以及肆虐的風(fēng)暴內(nèi)的風(fēng)況數(shù)據(jù)。去年9月，在太陽和風(fēng)的推動(dòng)下，自主的23英尺長的Saildrone成為有史以來第一個(gè)進(jìn)入颶風(fēng)眼的機(jī)器人飛行器，當(dāng)時(shí)它進(jìn)入了4級颶風(fēng) “山姆”。為了更好地承受極端條件，Saildrone縮短了其儀表翼，提供了第一手的錄像和讀數(shù)，所有這些都是在風(fēng)速達(dá)到每小時(shí)120英里的情況下進(jìn)行的。各地的實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)將這把漂浮的瑞士軍刀投入使用，它提供了衛(wèi)星圖像中丟失的海洋表面的數(shù)據(jù)。NASA將其用于補(bǔ)充不完善的衛(wèi)星讀數(shù)和研究氣候變化，國家海洋局（NOAA）將其用于調(diào)查阿拉斯加狹鱈的健康狀況。

譯者：蒂克偉

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