據(jù)國外媒體報道，回顧2011年，出現(xiàn)了一些具有創(chuàng)新顛覆性的科學(xué)研究，其中包括：《黑客帝國》類型向大腦傳輸新技能知識、基因改良細(xì)菌首次釋放出生物激光、美國宇航局計劃利用3D打印機(jī)制造國際空間站組件等?！逗诳偷蹏奉愋拖虼竽X傳輸新技能知識在美國好萊塢科幻電影《黑客帝國》三部曲中在虛擬世界或者睡夢中能夠掌握新的知識技能或者形成新的記憶。目前，一項最新研究實驗顯示科學(xué)家有朝一日能夠向清醒狀態(tài)的人們灌輸新的技能或者知識，甚至人們會在不知曉的狀況下學(xué)會這些技能。無論是練習(xí)籃球技術(shù)還是彈鋼琴，傳統(tǒng)學(xué)習(xí)過程總是要求識記效應(yīng)和反復(fù)練習(xí)，因此必須進(jìn)行反復(fù)地身體或者精神練習(xí)操作，才能轉(zhuǎn)化為某種大腦活躍性記憶。然而，美國和日本科學(xué)家一項合作性研究發(fā)現(xiàn)，僅是循環(huán)刺激大腦活躍性，便可使人們掌握和提高某些技能。這項最新研究表明，接收者可以獲得新的知識、技能或者記憶，也可能恢復(fù)曾在意外事故、疾病或者年齡衰老等因素造成的記憶遺失?；蚋牧技?xì)菌首次釋放出生物激光一些細(xì)胞可以抵御疾病，其他一些細(xì)胞來自于毛發(fā)和骨骼，目前，科學(xué)家通過某些奇特基因改良手段和一組微小鏡面，可以首次使腎細(xì)胞射出生物激光束。通過控制發(fā)光綠色熒光蛋白質(zhì)(GFP)，美國馬薩諸塞州總醫(yī)院的科學(xué)家成功制造出這種生物激光，證實這種實驗理論可行性。這項研究意味著未來將出現(xiàn)無需電池的自治療激光的可能性，這項突破性研究可使醫(yī)生和科學(xué)家不使用顯微鏡便能觀察細(xì)胞個體的內(nèi)部工作狀況。成功建立激光細(xì)胞的研究合作人、馬薩諸塞州總醫(yī)院物理學(xué)家馬爾特-加瑟(Malte Gather)說：“最初動機(jī)是真實的科學(xué)好奇心，當(dāng)我們開始這項研究項目，正值激光首次示范五十周年，每個人都認(rèn)為激光是無生命的物質(zhì)，普遍觀點(diǎn)認(rèn)為自然界并不會出現(xiàn)激光。我們想證實這種理論的真實性，是否能夠制造出一種生物激光。”美國宇航局計劃利用3D打印機(jī)制造國際空間站組件迄今為止已向國際空間站發(fā)送價值10億美元的空間站組件，該空間站仍可在未來十年里位于地球軌道前哨。發(fā)送一些3D打印機(jī)裝置，人們將有能力在太空按需建造任何物體——空間站組件、宇航員工具、衛(wèi)星，甚至航天器。“太空工廠”的第一階段是美國宇航局近期啟動建造適用國際空間站的3D打印機(jī)，像這樣的打印機(jī)技術(shù)能夠建造大量的物體，基于任務(wù)控制的設(shè)計模型進(jìn)行逐層打印。宇航員僅需要提供“原料物質(zhì)”，例如：塑料或者金屬，來制造空間站使用的新的工具和組件。太空制造公司共同創(chuàng)辦人、首席技術(shù)官詹森-唐恩(Jason Dunn)說：“如果空間站某個組件或者工具出現(xiàn)損壞，這將是最糟糕的事情，但如果擁有3D打印機(jī)，這將變得非常容易！空間站工作人員呼叫休斯頓中心要求工作人員向空間站上傳該組件或者工具的CAD圖紙。通過3D打印機(jī)，僅需要一天時間我們便能完全設(shè)計出與原型一樣的結(jié)構(gòu)。”太空制造公司是美國奇點(diǎn)大學(xué)的下屬企業(yè)，這所大學(xué)設(shè)在加利福尼亞州硅谷中心區(qū)域，美國宇航局埃姆斯研究中心內(nèi)部，是美國宇航局與谷歌公司合作創(chuàng)建、致力于培養(yǎng)未來科學(xué)家的院校，著眼于解決世界上最棘手的科學(xué)難題。該公司的唐恩評估稱，在太空中打印空間站組件將至少減少目標(biāo)物體的質(zhì)量30%，因為這樣的物體不需要地球引力維持或者由火箭攜帶發(fā)射時的重力加速度。唐恩在接受媒體記者采訪時說：“我們的3D打印機(jī)長期目標(biāo)是真實建造完全功能航天器，在未來幾年里，‘立方體衛(wèi)星(迷你衛(wèi)星)’可由國際空間站的3D打印機(jī)進(jìn)行設(shè)計和建造。”首先，太空制造公司必須創(chuàng)建一臺3D打印機(jī)，能夠很好地適應(yīng)太空零重力環(huán)境，測試打印世界最早、最簡單的工具——小扳手。最終打印機(jī)測試將使唐恩和研究小組成員確定定制的打印機(jī)模式，聚焦打印塑料聚合物，建造出大量的空間站組件。世界上最輕的固體材料目前科學(xué)家最新研制一種金屬晶格管，其管壁比頭發(fā)還纖細(xì)，是迄今世界上最輕的固體物質(zhì)。這種復(fù)雜物質(zhì)結(jié)構(gòu)將帶來獨(dú)特強(qiáng)度和亮度材料創(chuàng)新性革命，其中包括制造鉆石。像泡沫等超輕質(zhì)量物體廣泛應(yīng)用于熱絕緣體、抑制聲音、振動共鳴和沖擊。也可以作為電池電極腳手架和接觸系統(tǒng)的腳手架。此前世界上最輕的物質(zhì)是氣凝膠，由于它獨(dú)特的性質(zhì)也被科學(xué)家稱為“凍結(jié)煙霧”。氣凝膠的密度僅為每立方厘米1毫克，其密度低于室溫和海平面空氣密度。但是像氣凝膠、金屬泡沫等低密度材料具有很大的缺陷，它們的結(jié)構(gòu)是隨機(jī)排列。而目前科學(xué)家最新設(shè)計的金屬晶格管不僅具有超輕質(zhì)量，并且密度非常低，更重要的是它是采取有序結(jié)構(gòu)制成。美國加利福尼亞州馬里布市HRL實驗室的首席科學(xué)家托比亞斯-沙爾德勒(Tobias Schaedler)說：“這種創(chuàng)新性超輕材料的設(shè)計源自法國艾菲爾鐵塔，這座鐵塔憑借其獨(dú)特結(jié)構(gòu)擁有輕質(zhì)量，卻異常堅硬結(jié)構(gòu)，與金字塔相比，艾菲爾鐵塔更高，更輕。正是這種設(shè)計萌發(fā)我們設(shè)計金屬晶格管的念頭?！毖芯咳藛T最開始使用液體光聚合物——一種暴露于光線下可以改變屬性的分子，他們用紫外線照射這種光聚合物，產(chǎn)生一種三維晶格形態(tài)，然后在該物質(zhì)結(jié)構(gòu)上涂上一層纖薄的金屬層，通常是鎳-磷合金。接下來研究人員對該光聚合物進(jìn)行逐層蝕刻，形成中空鎳-磷合金晶格結(jié)構(gòu)，每個晶格寬度為100-500微米，或者是人類頭發(fā)直徑的五分之一。晶格壁厚度100-500納米，不足人類頭發(fā)直徑的千分之一。其密度為每立方厘米0.9毫克，比泡沫聚萊乙烯材料輕200倍。讀腦儀器將取代鍵盤等傳統(tǒng)輸入設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)鍵盤已占據(jù)計算機(jī)輸入設(shè)備統(tǒng)治地位近40年，目前科學(xué)家最新研制的一種裝置或?qū)⑷〈獗P及觸摸屏技術(shù)，最新突破性技術(shù)可將人體思維直接轉(zhuǎn)換為數(shù)碼形式。這種讀腦儀器的第一階段是使用大腦掃描來識別某些文字表達(dá)的思維。功能磁共振成像(fMRI)大腦掃描顯示大腦活躍性將被思考某些物理對象所點(diǎn)燃，例如：馬或者房子。基于功能磁共振成像掃描的讀腦儀器很可能將取代鍵盤，但科學(xué)家指出可能該讀腦儀器首次將幫助癱瘓患者，該技術(shù)的實現(xiàn)仍需要多年時間。當(dāng)前實現(xiàn)讀腦儀器便攜性的問題仍未有效解決。美軍發(fā)射超音速飛行器，可實現(xiàn)1小時內(nèi)對全球任何區(qū)域軍事打擊目前，美軍最新研制一款超音速飛行器僅在1小時內(nèi)便能對全球任何地區(qū)的軍事目標(biāo)實施打擊，11月18日，能夠達(dá)到5倍音速的先進(jìn)超音速武器(Advanced Hypersonic Weapon—AHW)測試成功。如果美軍開始全面部署這種先進(jìn)超音速飛行器，將意味著美國將不再依賴國外定位導(dǎo)彈基地。目前，美國五角大樓并未公布這款超音速飛行器能夠達(dá)到具體的速度，它不像傳統(tǒng)洲際導(dǎo)彈易于調(diào)動發(fā)射。美軍方發(fā)言人梅琳達(dá)-摩根(Melinda Morgan)陸軍中校稱，這項超音速飛行器測試旨在收集空氣動力學(xué)、導(dǎo)航、制導(dǎo)和控制以及熱保護(hù)技術(shù)的相關(guān)信息。美國陸軍先進(jìn)超音速武器研究項目是“全球即時打擊”計劃的一部分，旨在為美軍在1個小時之內(nèi)向全球任何地區(qū)送遞常規(guī)武器?？茖W(xué)家評估這種超音速飛行器的速度超過了5馬赫——音速的5倍，時速可達(dá)到3728英里。鋁合金材料遇水可產(chǎn)生氫氣和熱量鋁是地球上最常見的金屬材料，它可以用于制造碳酸飲料易拉罐或者棒球棍，目前科學(xué)家合成一種鋁材料，有望能夠解決世界上的能源危機(jī)。美國普渡大學(xué)工程師杰里-伍達(dá)爾(Jerry Woodall)現(xiàn)成功研制一種鋁合金材料，遇水反應(yīng)可產(chǎn)生氫氣和熱量，現(xiàn)在他正在積極尋求合作投資方設(shè)計一種新型裝置——收集氫氣作為燃料，使用遇水產(chǎn)生的熱量來凈化水質(zhì)。伍達(dá)爾說：“地球地殼層擁有大量的鋁金屬，可供給全球能源需求。”為了確定鋁的特殊用途，伍達(dá)爾將鋁與鎵、銦和錫混合在一起熔化，在室溫狀態(tài)下最后這三種金屬與鋁混溶在一起形成鋁合金顆粒。在這種狀態(tài)下，水能與這種鋁合金材料產(chǎn)生反應(yīng)，當(dāng)一塊鋁合金球投入水中，它們將自然地分解水，伴隨著產(chǎn)生熱量和氫氣。之后釋放的氫氣收集起來用于驅(qū)動設(shè)備，或者充入燃料電池用于產(chǎn)生電能。據(jù)計算僅1公斤的該鋁合金材料與水接觸便能產(chǎn)生12.9度電能，相比之下，相同質(zhì)量的煤僅能產(chǎn)生6.7度電能。伍達(dá)爾說：“這種鋁合金材料與水發(fā)生反應(yīng)之后，并不會完全消失，不會像汽油一樣最終以尾氣形式排放出來。”目前利用這種鋁合金材料研制的新型系統(tǒng)有效性需進(jìn)一步核實，他需要至少5年時間來改善鋁合金材料的屬性，并暗示未來該材料的推廣使用將減少全球?qū)κ秃兔禾康囊蕾囆?。隱形材料可讓物體隱藏起來近年來一些科學(xué)家陸續(xù)研制出各種“隱形斗篷”，并證實可對冬衣至坦克等任何事物進(jìn)行隱形，但是這些隱形斗篷的效果并不是很理想。今年10月份，美國達(dá)拉斯大學(xué)科學(xué)家最新研制一種隱形材料，通過演示視頻顯示它具有神奇的隱形效果。這種隱形裝置是由加熱碳納米燈絲形成“光線彎曲”現(xiàn)象，其原理與人們熟知的海市蜃樓現(xiàn)象有相似之處。該現(xiàn)象是被稱為“光熱偏向”，是由“彎曲光束”偏離物體表面朝向觀測者的眼睛。這類似于當(dāng)?shù)孛鏌峥諝夥瓷湟粋€水波圖像至天空，而不是讓光束從地面上進(jìn)行反射，這一過程就形成當(dāng)饑渴的行人在沙漠穿行時看到的“海市蜃樓”的虛幻景象。碳納米管能夠快速實現(xiàn)加熱，美國達(dá)拉斯大學(xué)的科學(xué)家建立的“熱梯度”類似于地面上的一層熱空氣。這些透明碳納米管片材的熱傳遞能力可實現(xiàn)較大溫度等級范圍內(nèi)高頻調(diào)節(jié)溫度。達(dá)拉斯大學(xué)的科學(xué)家稱，碳納米管片材的獨(dú)特性能暗示著可能應(yīng)用于可切換開關(guān)的隱形裝置，目前它不僅能在空氣環(huán)境下實現(xiàn)，在水中也可以實現(xiàn)隱形效果。碳納米管是一種人造碳材料，像頭發(fā)一樣纖細(xì)的碳納米管可使長度達(dá)到直徑的數(shù)百萬倍。它們有時用于自行車部件或者高強(qiáng)度樹脂材料，它還具有熱傳導(dǎo)能力，現(xiàn)可用于建立“隱形開關(guān)”。超強(qiáng)黏性膠帶實現(xiàn)現(xiàn)實版“蜘蛛俠” 受昆蟲足部靈感最新研制的一種膠帶具有很強(qiáng)的黏性，可支持像蜘蛛俠一樣“飛檐走壁”，并且可以重復(fù)使用數(shù)千次。這種超級膠帶表面覆蓋著數(shù)百萬個硅質(zhì)蘑菇狀結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)是人體肉眼無法觀測到的，模擬昆蟲足部濃密的微型毛發(fā)。德國基爾大學(xué)動物學(xué)會的科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)昆蟲使用足部微小的毛發(fā)能夠順利攀爬在墻壁上，基于這一原理它們研制出一種黏性膠帶。這種黏性膠帶是帶有類似微型毛發(fā)結(jié)構(gòu)的硅樹脂，其黏性非常強(qiáng)，足以讓一位研究員懸掛在天花板上。昆蟲獨(dú)特攀爬能力的關(guān)鍵在于它們擁有數(shù)千個末端可壓成扁平狀的毛發(fā)結(jié)構(gòu)，從而最大限度地增加了接觸面積。這項研究負(fù)責(zé)人斯坦尼斯拉夫-高爾伯(Stanislav Gorb)解釋，這種超強(qiáng)黏性膠帶可以最大限度地與物體表面進(jìn)行接觸，由于多樣化接觸點(diǎn)，該膠帶可實現(xiàn)與任何物體表面的完美接觸。高爾伯研究團(tuán)隊研制的這種膠帶在相同物質(zhì)表面的粘黏性是普通膠帶的兩倍，同時，這種膠帶還可用于水中，且不留下任何粘性殘留物。這種生物靈感膠帶還具有許多潛在商業(yè)應(yīng)用，從墻壁攀爬搜尋機(jī)器人，至工業(yè)貼片機(jī)。目前研究小組并未停止探索搜尋來自自然界的新靈感。當(dāng)前研究小組正在調(diào)研其他一些生物結(jié)構(gòu)表層特性，其中包括：甲蟲身體覆蓋層、蛇皮和抗黏性植物。百年星艦計劃目前，美國五角大樓將“百年星艦計劃”提上了議事日程，計劃百年之內(nèi)確保人類實際星際旅行，現(xiàn)開始招募科幻小說作家、倫理學(xué)家和科學(xué)家參與百年星艦計劃。百年星艦計劃要求研制出比光速更快、可維持生命存在的新型太空科學(xué)技術(shù)，假如未來出現(xiàn)外星人攻擊地球，或者地球末日來臨，人類可以乘坐星艦飛船避難其他行星。