第一篇：未來世界的100種變化

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第一部分：前言中文版序

2004年10月，在漢堡召開中國留德學者學生團體聯合會年

會期間，留德中國物理學者學會（GPCD）的幾位學者向我推薦并簡要介紹了他們翻譯的《未來世界的100種變化》一書。書中的內容很快吸引了我，使我欣然應邀為該書作序。

我不是科學家，也沒有理工科的背景，僅能從常人的角度去審視本書的價值，但這絲毫不影響我對書中內容的濃厚興趣和對未來世界的關注。隨著現代科學技術的不斷發展，人們對未來世界的勾畫早已飛躍出想像的階段。在無數的發明和創造成為人類生活中普遍之需時，偉大的科學家們依舊在為拓展人類智力而不懈努力。讀罷此書，我感覺未來世界的輪廓變得愈發清晰和具體起來。相信我的這一感受也會在廣大讀者中產生共鳴。

留德中國物理學者學會成立于1990年，由一群在各自崗位上取得了巨大成就又有意為祖國服務的中國留德物理學者組成。十幾年來，他們致力于促進、加強國內外同行之間的學術交流，辦有自己的學術刊物，尤其在為國家服務方面做出了許多貢獻。2004年3月，在教育部“春暉計劃”的資助下，該會組成了一個 6人代表團繼續他們的為國服務之舉。他們告訴我，正是這次祖國之行促使他們決定把這本描述最新科技成果的德文書翻譯成中文，以便國內的同行們及時跟蹤世界未來科技的發展趨勢，從而最大限度地接近并占領世界科技的前沿陣地。同時，也向廣大讀者描述了科技將怎樣改變我們未來的生活。

《未來世界的100種變化》一書終于與廣大讀者見面了。可以想像，對于一群理工科出身的學者來說，翻譯一本技術含量極高的科技書籍談何容易：既要使其文字通俗易懂、膾炙人口，又要保證其中的高技術成分不打折扣、原汁原味。然而，留德中國物理學者學會的學者們做到了，盡管他們在成書之際也曾坦言翻譯過程中的艱難始料未及。這些學者們用他們的熱情和行動，為所有留德學人樹立了一個為國服務的榜樣，更詮釋了該學會制定的以多種形式為國服務方針的真諦。我想，這應該是超出本書內容之外的更高價值所在。

中華人民共和國駐德國使館教育處公使銜參贊

劉京輝博士

2004年11月10日于柏林ê

第一部分：前言寫在德國“技術之年”

古以來人類就崇尚技術的神力，并在一直不斷地探索它的奧秘。那么，未來的技術是什么樣的？如何借助它來改善生活？這種好奇心是人們從事科學研究的驅動力。也正是由于人們對技術的濃厚興趣以及技術對社會的重要意義，聯邦德國教育與研究部（BMBF）選定2004年為“技術之年”。

工程師和技術人員愿意讓人們知道他們所從事的工程項目對未來社會所具有的重要意義。從書中很多例子（如心臟起搏器、燃料電池和微型電機等）中都能看出現代新技術及科學工程給我們社會的發展與進步所帶來的巨大影響。

根據“與科學對話”為主題的倡議，德國80多個科學協會和研究所聯合參加了我們舉辦的“技術之年”活動。我們想利用這些活動激勵當代的年輕人對科學工程及其相關專業技術的研究領域產生廣泛的興趣。我們迫切需要掌握科學技術的接班人，從而確保德國未來的技術優勢。

德國教育與研究部部長

布爾曼（Edelgard Bulmahn）

第一部分：前言指向技術新大陸的航標

幾何時，偉大的日耳曼帝國是思想家和發明家的樂園，是全

世界的實驗室和工作臺。“德國制造”的字樣是全球一流質量、一流技術的代名詞。但在今天，當其他發達國家已確定了自己技術進步的目標，并正朝著既定目標邁進時，德國的技術卻滯后了，它需要付出一定的努力才能跟上。早在20世紀90年代初，德國在很多方面就開始落后，首先是德國對教育和科研的財政支出減少了，這導致德國的經濟失去了創新的動力！僅僅靠老祖先積累下來的財富維持生存，對未來的投資寥寥無幾，就好比農民吃掉自己的“糧食種子”一樣，其后果可想而知。如果我們想重振當年德意志共和國的雄風，在全球一體化的今天保持自己的競爭優勢，就必須用創新的思維來填充德國思想的“倉庫”，讓創新思想成為現實。

面對全球性的競爭，企業要生存下去，就必須在最短的周期里向市場推出最新最優秀的產品及優質的服務項目，并加速產品的更新換代，否則我們將窮困潦倒。通過對成功企業的研究分析可以看到，這些企業的共同點都是以創新的思維廣泛使用新技術，從而使企業充滿生機與活力，使企業有了長遠發展的基礎。如果德國想保持比匈牙利、韓國和巴西更高質量的生活標準，那么我們的企業就必須在技術上超越這些國家，生產出他們無法生產的產品。技術上僅僅靠模仿是不會有前途的。目前，德國雖然在很多領域已經失去了主導地位，但在汽車、機械制造業等領域仍保持著絕對領先的優勢。只要我們在各個產業領域里保持旺盛的創新活力，德國的未來將充滿希望，經濟騰飛指日可待！只有這樣才能使德國繼續保持高就業率和繁榮富裕！

然而，革新之路遙遠而又充滿艱辛。人們只需看看專利局就知道上述說法的正確性：有多少專利能投入生產使用？而又有多少專利會被永遠的封存在專利局的檔案室？沒有什么最好的辦法來確切地預測未來。從另一方面來說，未來不會從天而降，它需要由我們共同來創造——現在我們已能辨認出未來的發展趨勢。自從美國未來學家內斯比特在20世紀80年代首次使用“大趨勢”(megatrend)這個詞以來，該詞匯的頻繁使用已成時尚：媒體和銷售行業讓一切都變為“趨勢或潮流”。滲透到生活方方面面的帶有普遍性的長期變化過程已清晰可辨。發展趨勢或潮流的迷人之處在于，它能強烈地感染人們，進而變成激發創造的動力。可以通過專家訪談、出版物調查和市場發展將穩定的發展潮流與短期的波動區別開來。因為當今的世界要延伸到未來，所以人們設計出了未來世界的景象，再從中推演出對今日世界的要求。

人們從科學及經濟實驗室中便可找到未來發展的預兆。在這本書中，我們通過咨詢有關行業的著名專家，從幾萬個專利中精心地收集和篩選了幾十個體現創新思想且可行性較強的優秀專利。我們在此對下列專家們的合作表示感謝：賀利氏控股公司的何里西特（Frank Heinricht）博士負責編寫“新材料”；西門子股份公司的魏利希（Claus Weyrich）和史麥特（Ernst Schmitter）先生負責編寫“信息和通信技術”；戴姆勒－克萊斯勒股份公司的韋伯（Hartmut Weber）和少依內曼（Wolfgang Scheune-mann）先生負責編寫“交通和運輸”；弗勞恩霍夫生命科學所的海因利希（Uwe Heinrich）教授和科羅格爾（Claus Kroggel）博士負責編寫“生命科學和健康”；此外還有弗勞恩霍夫協會系統技術和革新研究所的施莫河（Ulrich Schmoch）博士和布拉德克（Harald Bradke）博士。值得指出的是，如果沒有漢斯爾(Hnaser)出版社利德爾（Hermann Riedel）博士的積極支持和弗勞恩霍夫協會出版部米勒（Franz Mueller）先生的精心“調度安排”，本書是不可能問世的。

《未來世界的100種變化》的宗旨不是對未來技術的發展做出一個可靠的預見，也沒有處理和涉及技術的細節。本書的宗旨僅在于穿透各個學科的壁壘將未來技術呈獻給廣大讀者。書中涉及哪項技術和哪個產品是無關緊要的，重要的是與之相關的商業機會。作者通過本書表達了對創新精神的復活做出相應貢獻的愿望，同時以直觀的方式展示出新技術所提供的機會與可能性。

《未來世界的100種變化》展示出了德國具備的創造性的潛能。一個國家的競爭力和創新力量取決于高水平、有創造性的勞動力。德國所擁有的唯一原材料便是有創造力的頭腦！而正好在這一點上我們逐漸面臨著短缺，因為越來越少的年輕人愿意選擇技術和自然科學行業就業。我們必須充分利用年輕人的潛能并給他們提供發展的機會，使技術和自然科學行業達到相應的國際水準。

書中所選擇的例子都很有發展前途并富有革新思想，像一束投向未來的光束，它時窄時寬，時短時長，有時清晰有時模糊。大部分項目都具有較強的實用性，而且將會在以后幾年之內進入我們的日常生活。幻想延伸了人們對未來的視野。并不是所有的項目都能如作者們目前所估計的那樣變成產品，有一些其他因素會比技術因素更強烈地影響到產品的落實過程。新的思想和見解需要革新的氛圍才能產生預期的效應。

在本書中列舉的項目均屬目前的熱門話題，其中許多類似的具有競爭力的解決方案均并列存在，哪一種方案能得以實現仍然是個未知數，關鍵是大趨勢正確！至此，親愛的讀者，本書的內容不應作為嚴格的技術標準，可將它看作是對未來的展示與描繪。就像晴雨表，僅僅起到對天氣變化的預測作用。誠然，凡是預測就會有偏差。在此意義上，我們將《未來世界的100種變化》這本書展現給廣大讀者，至于書中所展示的未來能否百分之百地“實現”，則有待歷史去檢驗。正如中國有句古話所說的：“實踐是檢驗真理的標準。”

錯誤有其價值，在此在彼。

并非每個駛往印度的航海者，均能發現美洲。

——科斯特納

弗勞恩霍夫協會主席

布凌格（Hans-Joerg Bullinger）

第二部分：信息和通信技術數字電影院——感受21世紀(圖)

從移動電話到思想的傳輸

電影是用于展現運動圖像和聲音的第一種媒體。在它的成長過程中,新的技術尤其是電視的出現，使電影曾被多次認為將走向滅亡。但是盡管時不時有這樣那樣的危機，電影的生命力依然存在。這主要有兩個原因：第一，電影是社交的一個組成部分，人們在晚上不喜歡呆在家里；第二，電影院中的播放技術（如圖像和聲音的質量）明顯地優于電視。只要保持這兩個特點，電影就會繼續存在。

影院中新的感受世界的夢想給了電影制作人員設計電影的新的空間，通過投影設備可把平面圖像投到長方形的銀幕上，這需要新的數字技術，是未來幾年內的一個挑戰。

告別電影膠卷

今天的電影制作是膠卷和數字技術的混合。要完成一個普通的數字化制作和發布鏈，不可缺少幾個重要的組成部分，如攝像機、數據壓縮軟件、移動存儲器和投影儀。只有在所有這些部件都齊備時，數字電影院的夢想才能成為現實。這將導致電影膠卷在電影院中消失。

數字電影院的挑戰

主要的挑戰在于高的質量要求和與之相關的巨大的數據量。制作90分鐘的電影大約需要10～30公里長的膠卷，然后剪輯成約3 公里長的膠卷。對數字技術來講，這意味著要拍攝大約10～40萬億比特的數據量，最后制作成約2～4萬億比特的數據量。

新開發的下一代設備可以處理這樣龐大乃至更大的數據量。這意味著數字電影院即將出現：

●今天的大多數電影放映在長方形的屏幕上，將來將通過多重投影構成一個完整的虛擬環境。

●今天的電影講述一個故事，在將來，觀眾將成為故事的一部分，可以交互并產生影響。

●今天的實況轉播是電視的專利，明天的電影將成為事件的現場。

●電影制作人員的想像和新的技術可能性可能形成電影的新形式。

重要意義

電影技術被很多人認為是小作坊，主要原因在于電影拍攝主要使用膠卷，而錄像和電視則屬于電子媒體，與電影不兼容。隨著數字電影的引入，這種情況會產生劇變，電影將重新獲得新技術和新感受的領頭羊的地位。

除了經營電影外，將來的電影院也可以用數字技術來放映現場直播，這就形成了新的商業模式，從而影響到整個媒體和休閑市場。

前景預測

專家們一致認為，只要技術的前提條件成熟并且有合適的電影制片人，同時影院經營者和觀眾均能得益，“數字電影”就會到來。

數字技術在動畫、特技和后處理方面的應用早已存在，現在正用于加演片和電影廣告。在將來的5～10年內，故事片也會運用數字化進行制作、發行和放映。

足球運動的未來

足球是一項能在世界范圍內引起大喜大悲的熱門運動。足球也是一項大的商業活動，誤判，尤其是進球的誤判會造成嚴重的經濟后果。一項新的技術能夠幫助裁判的工作并可使足球運動更加有趣。目前正在開發一種基于無線通信的實時三維定位系統，用來確定足球比賽中足球和球員的位置。這使得在線跟蹤整個比賽過程成為可能，并為足球比賽的公平性帶來新的可能性。弗勞恩霍夫集成電路研究所受公司的委托，設計并開發了這項技術。

關鍵技術

實時三維定位系統的基礎是測量無線信號相對不同接收器的運行時間差。在足球上及每個運動員的護腿板上都裝有微型化的發射器。為了準確地跟蹤每一個發射器的三維位置，運動場上的接收器都含有非常精確的同步信號。

到達接收器的信號將通過光纖傳遞到中心計算機，數據的處理和位置的確定可以在極短的時間內完成。

問題和解決方案

要對目標實現高精度的三維定位和跟蹤，這對所使用的技術提出了很高的要求。足球上的發射器具有非常高的加速度和速度，因此，必須致力于開發小型化的發射器并集成到足球上。

在系統設計時必須注意到因球員存在而造成的傳輸性質的改變和由于體育場的結構與材料性質導致的發射信號的多路傳播，并在具體實現時作相應處理。

無線傳輸技術采用的是在世界范圍內可自由使用的波段，這樣使得這項技術可以在全球使用。

重要意義

在未來，這項技術可以用來避免誤判（球有沒有進，球是否出界等）。此外，觀眾還可以得到有趣的信息，如球的速度、球員跑動的路線及其他關于足球的統計數據。通過互聯網或電視轉播，觀眾可以了解到一個球隊的戰術風格。這項技術在其他方面的應用也很廣泛，可以用在一切需要對運動物體精確定位的場合，如在一個大范圍內對集裝箱進行的尋找、對流水線和生產過程的控制以及對機器人的定位等。

前景預測

第一個產品原型于2003年年底在紐倫堡的弗蘭肯體育場進行了測試并向專業人士做了介紹。我們的目標是在德國本土舉行的2006年世界杯足球賽中得以成功應用。

第二部分：信息和通信技術移動的 私人的身份證

在不久的將來，移動設備如手機或PDA（個人數字助理）會具有更多的功能，諸如與所在位置相關的服務和更多個人相關數據的處理。改變這些數據的同時要求具有對模擬出來的真實進行解釋的能力。對數據的解釋權直接或間接地影響著對真實情況的操縱和控制。與用戶個人有關的數據是一筆經濟財富，但是在目前的系統中無法得到足夠的保護。借助于身份管理器，用戶可以對個人數據進行控制，他可以用簡單的方式控制它對話時的舉止并更安全地進行通信。

關鍵技術：更安全的港口

目前的許多移動設備已經有了藍牙或無線局域網的接口。這些技術在不久的將來可以給用戶提供當地的不同服務，同時用戶也留下了數據的線索，哪怕他并沒有使用服務而只是激活設備而已，因為移動設備已經以其本身唯一的網絡地址進入了局域網。即使是用來保證無線網絡的安全傳輸的有線等效傳輸協議也有很多薄弱之處。所以，用戶需要一個值得信任的個人終端設備，這個設備除了具備安全的硬件以外還要有安全的操作系統和一個作為中心安全工具的身份管理器。大范圍的身份管理器的應用還需要開發相應的協議，這樣就可以達到跨系統的身份認證的需求。另外，需要將身份管理的模塊集成到操作系統和應用程序中。

解決方法：安全性和可用性

每個人在不同的地方都會以不同的身份出現：在超市購物，如果支付現金則他近似于匿名者；如果去銀行，則他必須使自己的身份得到確認。信息系統中的身份管理器反映了人類的這種自然行為，即用戶自己確定在各種情形下（如不同對話方或地點），他或他的設備所代表的身份。每個身份都代表一定數量的公開的用戶個人數據。身份管理器就像“隱私防火墻”，幫助用戶防止個人數據的無意流失，用戶自己可以控制所有的連接，只在特定的情況下公開數據。通過身份的選擇，用戶無需進行復雜的安全設置就可方便地通信。

前景預測：一個安全和移動的世界

因為感到不安全和害怕自己的數據不經控制地公開，現在有不少人不愿意進行網上購物。身份服務如微軟的護照系統（passport）也無法改變這種不利情況，因為它無法被用戶控制。目前只有安全專家可以在互聯網上安全地工作，因為他有用來保護其系統所必需的專業知識。如果將來大多數人應該擁有用于無線通信的移動設備，那么這些設備必須具備有用戶可控的、可用的和利于數據安全的技術，這樣用戶才能使用新的無線服務。

可以卷起來的顯示器

計算機、手機、汽車收音機和數碼相機等，幾乎所有的電子設備都有一個顯示器。與目前存在的顯示器種類相比，有機發光二極管顯示器(OLED)有很多突出的特點。它只有幾微米厚，不需要背景照明，耗電少，幾乎從任何角度都可以顯示完美的圖像。

究人員致力于開發可彎曲的顯示器，它可以在手機中卷起來，使用戶能夠在旅途中處理文檔、收發郵件和瀏覽互聯網。為了設計這種柔軟的顯示器，可彎曲的薄膜材料將廣泛用于合成顯示器。

有機發光材料

有機發光二極管的最早技術起源于柯達公司，其原理是通過在真空中蒸發小的發光分子。另一種方法是劍橋顯示技術公司發明的，他們使用了長鏈的合成材料，大的分子溶解在液體中，通過旋轉分層或類似噴墨打印的方法將其帶到電極上。

可彎曲的超阻隔薄膜

除了發光合成材料的特性外，封裝質量的好壞直接影響到有機顯示器的壽命。為了不損失發光能力，聚合物不可以與水或氧氣接觸。目前使用的方法是在前后使用玻璃蓋片，但是這樣做的結果是顯示器變得很僵硬。科學家們試圖把聚合物加到可彎曲的合成材料薄膜上從而使顯示器長久地與空氣隔絕而達到封裝的目的。

通過使用特殊的阻隔層可以減少基底薄膜對氧氣和水汽的透過率。商用的透明高阻隔薄膜是一層由氧化硅或氧化鋁組成的很薄的涂層。但是目前市場上所能提供的最好的阻隔性材料離顯示器的要求還有很大差距。對于OLED應用，阻隔性能必須提高至少十萬倍。

弗勞恩霍夫“ 聚合物表面”專題協會開發的多層系統指出了正確方向。

為了制造超阻隔薄膜，科學家使用了一種通過真空蒸發的無機物涂層和一種以高阻隔性為顯著特點的無機－有機混合聚合物(ORMO-CER(r)e)涂層。這種方法通過利用不同阻隔材料的組合，從而為特定的應用目的實現相應的阻隔性質。由該方法制成的可彎曲超阻隔薄膜的測試顯示器的發光強度達100坎德拉/平方米。制造可彎曲的顯示器不再是一個夢想。

由合成材料制成的顯示器具有巨大的市場潛力，預計在未來5年的銷售額可以達到數10億美元。

第二部分：信息和通信技術思索的力量

目前人們使用計算機仍需要鍵盤、鼠標或觸摸屏，而在未來或許只需要在腦海中閃現一個念頭就行了。美國和歐洲的很多研究機構正在開發大腦－計算機接口，它們能反映出大腦中閃現的念頭，并將其轉化為計算機能理解的信號。

技術與心靈感應無任何

關系。弗勞恩霍夫計算機結構和軟件技術研究所使用了128個腦電傳感器(EEG-sensor)和眾多的電纜將被試驗者與計算機連接起來進行上述研究。

關鍵技術

在“柏林大腦－計算機接口”(BBCI)的研究項目中，人們校準計算機，使其能解釋被測人員的大腦電流，使用腦電圖可以測量出神經生理信號。大約在人們做出動作的半秒鐘之前大腦的電流會有改變，該信號強度只有百萬分之幾伏特，但已足夠表明人們有運動的意念。計算機可以接收上述信號，從而可以趕在被試之前做出相應的動作，譬如把鼠標前移一步。

問題和解決方案

人類的大腦產生很多不同的信息，它們互相交錯。一個大腦－計算機接口必須從眾多的信息中搜索出與運動意念有關的信號。弗勞恩霍夫計算機結構和軟件技術研究所通過與德國柏林洪堡大學醫學院附屬的富蘭克林醫院神經物理組的合作開發出了一套軟件。該軟件能識別上述信號。特殊的算法將區分不同來源的大腦信號，計算機將學會把所測到的信號與某種特定的運動掛鉤。其他的類似系統往往需要幾個月的訓練時間，而BBCI系統在經過20分鐘培訓后，被試驗者便可用他的意念來操縱光標了。

重要意義

上述方法具有很多用途，如讓光標在一個字母表中移動，就形成了一種“思想的打印機”。借助它，癱瘓病人可以用計算機寫作。當然，人們動念頭并不只是為了移動光標，這取決于所使用的計算機程序，大腦電流可以轉換成不同的指令，又如用于控制假肢或癱瘓患者肌肉的運動。在娛樂電子行業中，大腦－計算機接口也可派上用場，如用于新的計算機游戲中。

前景預測

大腦－計算機接口技術還處于起步階段，其中相應的軟硬件及腦電圖技術仍有待發展。幾年之后，用作測量腦電流的儀器可以裝入折疊帽中，到那時候，軟件也能識別更復雜的運動意念。屆時，該技術產品可以批量進入市場。

第三部分：交通與運輸安全過馬路(圖)

浮樂空茨所描繪的關于快速運動的夢

十字路口是城市交通的焦點，在那里發生的事故占所有城市交通事故的60％。在有紅綠燈的路口發生的事故中將近一半是闖紅燈及忽略優先行駛權造成的。在僅僅豎有標牌的路口所發生的事故中的95％是忽略優先駕駛權造成的。在這種令人擔憂的情況下，人們可使用所謂的交叉路口輔助系統，它們可在危急情況下給司機發出警報，幫助司機避免事故的發生。

關鍵技術

錄像機所提供的信息與人眼所接受到的最相似，這是自動識別技術的基礎——汽車“學習看東西”。機器的視覺系統必須與龐大的數據量打交道，它必須從每秒1000萬像點中過濾出“警告、剎車或不必警告、剎車”的信息。此技術的第一步是快速探測以及對圖像中決定性區域的判斷。有兩種光學圖像識別方法：光學通量和立體圖像技術。研究人員已經成功地將立體攝像機上的圖像與光學通量的辨認程序在數學上聯系起來。目前計算機已能識別靜止的與運動的物體，并能計算出車輛以什么樣的速度接近這些物體。這種識別和運算是實時的，也就在毫秒內完成。

問題和解決方案

盡管市內交通速度較低，但與城市外的交通相比，城市內的交通境況要復雜得多。車輛輔助系統中的雷達傳感器只能在特定的條件下獲取車輛的環境信息，它們只能看到車輛前方很小的視角區域，并且無法區別物體。因而研究人員使用攝像傳感器，即照相機，它們可以單獨被使用或兩個合在一起作為立體系統，它們還可提供彩色或黑白圖像。傳感器上的某一幅圖像單獨使用并無任何用途；只有當其中的圖像信息被分析和加工后，人們才能獲得道路上是否會出現危險情況的信息。因為實時性在此情況下很重要，所以計算機可支配的時間很少。

十字路口輔助程序可以認識“停”的路標是什么樣，并且以后能在任何情況下加以辨明，無論是在夜間、雨中、不同寬度的街道上或在一片路標的“叢林”中。此系統還可識別司機對此交通標記是否有所反應。如果司機不剎車，那么系統將會發出聲音或視覺警告或自動將油門關閉并剎車。

重要意義

投資新一代的交通輔助系統的硬軟件的意義是顯而易見的。盡管它們可能無法識別所有的危險，然而它們至少可以避免在十字路口發生的60％的交通事故。

前景預測

聯邦教育與研究部所資助的聯合項目“INVENT”(發明)正在對上述問題進行處理，此項目將于2005年結束。

識 別 路 標

交通中連續涌現的視覺刺激要求駕駛員有相當集中的注意力。路標、紅綠燈、車輛、路面標記和其他的交通成分構成了一幅永遠變動的場景。視覺輔助系統——如交通標志和紅綠燈識別系統能彌補駕駛員的感官不足并幫助駕駛員正確地識別周圍環境。假如司機處于超速行駛或忽視了紅燈的危險情況下，他將被及時地警告。

關鍵技術

在交通路標識別系統中，用彩色攝像機獲取周圍的信息。專門的色彩過濾器將圖像分解成交通標記特有的顏色及圖像背景，圖像的界面將按照形狀、面積、大小及內容被一一分析。圖像分類器再按照系統已獲知的區分標記，將它們歸類為某一特定的交通標記，具有特定色彩的圓形圖像是識別紅綠燈模型的首要依據。另外一種方法是依據其輪廓或信號燈的位置判斷路標或紅綠燈。這種方法有個優點，即它不使用昂貴的高分辨率的色彩傳感器。為了增加可靠性，形狀分析以每秒25次的頻率進行，一直到車輛駛過相應的交通標記。

問題和解決方案

在城市中五顏六色的環境下，視覺輔助系統必須在視別相應物體方面接受培訓。為了將冗長的圖像數據減少到必要的程度，許多識別系統將并列工作。識別系統已被事先用大量的例子進行了培訓，所以它們知道將要識別的物體應是什么模樣。在圖像處理的最后階段只剩下一些對司機有意義的數據。圖像處理軟件將結果顯示出來，如有速度限制或紅燈之類，并可將其轉換為聲音信號來提醒司機。

重要意義

每一個這樣的信息均可幫助司機避免錯誤，從而避免事故的發生。在對有紅綠燈的路口所發生的交通事故的原因進行調查后發現，借助及時的預警可使闖紅燈得以避免，從而使那里的交通事故減半。

前景預測

交通標志和紅綠燈識別系統已經通過了檢測階段，而且將通過感光辨認標志的傳感器得以持續的改善。這些不同的識別系統在未來會成為戴姆勒－克萊斯勒公司路口輔助系統的組成部分，它也可將信息傳遞給方向盤、剎車系統或速度控制器。

第三部分：交通與運輸具有保護反應的車輛

一只貓從高處掉下時，它會將身體自動地轉到一個保護位置。這種源自于自然的機理在梅茨得斯安全系統——PRE-SAFE的研發中得以應用。系統研發人員的基本思想是在從危險出現到可能發生事故的時間間隙內引入安全措施。一輛車如果開始失去控制或啟動緊急剎車后，PRE-SAFE系統就被啟動。安全系統將迅速地改變座位的位置并繃緊安全帶，這樣便可在出現撞擊時更好地保護司乘人員。

關鍵技術

PRE-SAFE安全系統使用的是被動安全系統，如汽囊。它使用主動安全系統的車輛數據，主動安全系統有剎車輔助BAS以及電子穩定程序ESP。該技術的關鍵是快速的數據交換以及高速的數據處理。另一個相關的因素是環境識別。裝備在汽車四周的傳感器測量出與障礙物的距離并算出車輛的相對速度，行使狀態也通過特殊的傳感器得以評估。他們可測量出速度、剎車動量、剎車板速度、輪胎的滑動、主軸上的加速度、彈簧緩沖形變、方向盤速度以及輪胎所受的壓力等。

問題和解決方案

車輛中的預先保護措施現在已經成為現實。所有這些傳統的被動保護系統(如安全氣囊)的不足之處是：它們的使用不可逆轉，只能使用一次。在汽車中使用的預防措施必須具備下列功能，即在避免事故后它們又能回到原來的狀態。PRE-SAFE中的被動安全系統使用的是主動安全系統的車輛數據。在當今已有很多的車輛傳感器，它們可以識別危險的車輛狀態。在所有梅茨得斯－奔馳的個人車輛中剎車輔助及電子穩定程序已屬于系列裝備。

重要意義

現實中事故的發生為PRE-SAFE系統的發展提供了動力。從時間上來看，在事故發生之前已經呈現出危險來。戴姆勒－克萊斯勒在辛德爾芬根的事故研究中心歸結出的具體數據證明，在大約2/3的汽車碰撞事故發生前人們有好幾秒鐘的時間清楚地意識到極有可能會發生事故。也就是說，無PRE-SAFE系統時寶貴時間將被浪費，一般的保護系統只有在發生碰撞后才被啟動。

前景預測

如果保護系統在未來能得到更多的關于車輛及司乘人員的信息，那么會有一種更進一步的措施，該技術被稱作個體安全措施，它并行于PRE-SAFE安全系統。在未來，完全有可能在發生撞擊時通過安全系統對每個成員進行最佳調節從而達到最佳保護效果。

前瞻性駕駛的遠程地平線

導航系統的市場正在興隆起來。然而，汽車中的數字卡所提供的可能性要比導航系統多得多。與車輛輔助系統相聯合，它可將駕駛員的視野擴展到“遠程地平線”。不論是從空間還是從時間的意義上講，借助于數字卡人們可以看得更遠。它可以全天候地識別出在下一個彎路的后面隱藏著什么，從而使駕駛變得更安全、更無憂和更流暢。

關鍵技術

作為該技術的前提，數字地圖必須一直更新，盡可能處于最新狀態。這一點是至關重要的，尤其當它與駕駛輔助系統的其他傳感器如攝像機、超聲波或雷達等提供車輛環境信息的裝置一起使用時。各種系統所提供的數據將被組合起來，它們可以相互驗證，從而按照具體情況計算出正確的結果。導航系統屬于車輛的計算中心，那里配有用作存儲器的硬盤。

問題和解決方案

從技術角度上講，數字地圖純粹是一個閱讀存儲器。它們含有路段情況、街道名稱以及火車站、街道和體育場所等公共地點的信息。數字地圖也包含一些附加數據，如速度限制或禁止超車的路段等。這些信息可以與自動限速器結合起來。駕駛員只需啟動它就可使行駛速度不會超過規定的界限。未來的導航系統甚至能把這些信息與相應的路段掛鉤，將此應用到經常行駛的路段上，如在上班時要經過的被限速的高速公路段，是非常有實用價值的。

所謂的彎路預警器也使用數字地圖。該系統能計算出州級公路的彎路形狀。該系統可從彎路的曲率半徑計算出相應的最高允許行駛速度。如果導航系統確認車輛行速太高，那么它將對駕駛員發出視覺和聲音的警告信號。

重要意義

從車輛電子角度來看，數字地圖是一個附加傳感器，它可提供獨特的信息，使駕駛更加安全。

前景預測

與遠程地平線技術和數字地圖緊密相關地，在可見的未來將出現第二個遠程技術成員，使“無事故駕駛”的夢想變成現實。這第二個成員便是車輛之間的相互通信。有朝一日，車輛之間可互換行車地點、路況或交通狀況的信息，這樣駕駛員便可直接從其他駕駛員的“經驗”中受益。

第三部分：交通與運輸未來交通工具的系統診斷

有關機動車輛的技術發明中有80％與電子系統有關。每輛車都有——取決于車型——超過50臺的控制裝置，它們多方面地調控著車輛的功能，有超過600種不同的信息流過車中的電纜。數據流之所以沒被阻塞，是因為使用了可靠的軟件。如果車輛要送到車間去維修，會出現什么情況呢？軟件與螺釘不一樣，人們看不見它，不知道其是否松動或丟失。為此人們開發出了所謂的系統診斷裝置。借助它，車輛維修人員可快速可靠地排除故障。

關鍵技術

系統診斷的核心是對車輛數據的匯編。汽車就像一臺移動的計算機，它在行駛過程中會記錄對以后的維修有用的數據。在出現故障時，造成故障的原因將被診斷系統以“快拍”的方式存儲起來，這樣在以后的維修中便能很容易地找出故障原因來。

問題和解決方案

現代的機動車輛均使用高度發達的計算機。車輛中數據網絡的復雜度和功能的多樣性要求人們使用功能強大的診斷系統，以便能快捷地檢測出故障和干擾來。根據航空航天技術的模型知識，人們也將特殊的診斷系統引入到車輛中。車輛在行駛時車內的診斷系統監視著所有的控制裝置。在出現故障時，它會自動給出所有可能的故障原因，1400個電器或電子元件都會被檢查一遍。當維修人員把檢測儀器連接到車輛的診斷插口上后便可準確地知道需要維修的部件。

重要意義

與個人計算機相比，在車輛中使用的軟件必須滿足各式各樣的安全措施的需要，因為機動車輛具有高度復雜以及與很多網絡連接的系統，各種功能必須相互配合才能使駕駛者和其他的交通參加者獲得最大的安全保障。

在未來人們把什么樣的車輛送到維修車間，對修理者來說并不重要。所有的車輛均采用相同的診斷與維修系統。這樣維修車間將會容易制定維修計劃，因為維修車間只需要一種標準診斷及維修系統，這樣就無需購買各式各樣的工具及系統，也可以節省相應的培訓費用。

第四部分：新材料花藝處理后的自潔表面(圖)

史塔的提煉實驗技術

千年以來，在亞洲文化中，蓮花被視為圣潔無瑕的象征，它即使是在污泥中也能夠保持無瑕，雖然許多灰塵、細菌、真菌和自黏結物質吸附在它表面。雨滴能夠攜帶這些沉積物像珍珠一樣地滾落。這里就孕育著技術的轉化。

幾年前，植物學教授巴特羅特發現這種現象在昆蟲的表面也

存在。重要的是，它是疏水型的，其微細的結構按確定的尺寸存在，這樣就導致接觸空間很小——類似于一個鋼幣平躺在衣刷的刷毛上。巴特羅特將這種現象命名為蓮花效應，為此他多次被工業界所獎勵。這種持久的無瑕表面創造了神奇的前景，經濟化的潔凈水只是一個方面。這種概念可引用到自潔的汽車漆、門面彩繪、玻璃盤片甚至塑料膠片。但是它的一個不足就是這種方法產生的結構現在還很敏感，在機械載荷條件下幾乎會失效。

塑料的蓮花效應

但是在這種塑料的表面會留下什么呢？一個例子就是超疏水性，也就是強烈的疏水塑料材料表面。這就是“AEROXIDELE1”將來所定位的市場。目前已有克里夫斯技術及創新公司和德國德固賽股份公司的多學科研究小組從事這方面的工作。他們已經研究開發了一條生產具有蓮花效應的聚合物表面的工藝生產線。

關鍵技術

這里的主要角色是來自德固賽阿諾斯爾產品系列煙法二氧化硅。煙法的意思是通過火焰工藝制造精細的二氧化硅，對濕度吸收、機械穩定性和塑性進行調整，使其不僅僅在密封膠和汽車漆上得到應用使用。人們通過化學改性工藝將塑料鍍膜，這樣就使其表面具有像蓮花葉子一樣的作用。這也基于一種納米結構，其敏感程度依賴于超疏水性微粒的大小和形狀。

重要意義

目前，具有蓮花效應的上市產品僅限于彩繪應用方面。在幾年后，具有自潔表面的產品肯定會進入我們的日常生活。污染低和只需很少清潔工作的產品出現的可能性都會很大。

前景預測

“AEROXIDELE1”將首先作為紙箔和噴塑的涂層使用，進一步的使用只是時間問題而已，因為在不同領域大批量生產的前提就是要可按工業標準生產的基底材料的出現。

納米微粒殺死腫瘤

基于納米技術的新型材料為醫療技術開辟了一條新的道路。如果人們將金屬、玻璃或者陶瓷加工成納米顆粒，那么它將呈現新的特性，如金屬將變成半導體或者顏色色料，陶瓷將變得透明，玻璃可以彎曲。薩布呂肯的新材料研究所自1990年以來一直致力于新型納米材料的研究開發和工業應用。

學納米技術的一個亮點是新

型的智能的癌癥治療，對腫瘤細胞進行滲透和殺死。喬丹博士于10多年前在柏林夏里特醫院發明了所謂的磁流體超熱技術，并從此自6年來與薩布呂肯的新材料研究所合作。其目標是：在不感染健康組織的前提下，將腫塊進行加熱，從而使其自動消減。這種技術在動物實驗上已經實現，惡性腫瘤在幾周后便可消失。

關鍵技術

可能的方法是通過由氧化鐵制成的納米天線對腫瘤進行選擇滲透，并通過一個磁場對腫瘤加熱。這就需要該磁場具有超準性，穿過特殊氨基酸分子在外層的遮蓋。并要具有超準磁場性。在與喬丹多年的合作中，新材料研究所開發了這種微粒，這種納米天線無毒性副作用，自身在復雜的生物環境中非常穩定，以致當它與周圍環境和自身的凝聚塊反應時也不能滲透到細胞組織的膜層。這種化學奇跡使治療處理的介入有了可能。

問題和解決方案

傳統的腫瘤治療對特殊種類的腫瘤，如大腦中過量的惡性腫瘤，是不能處理的。納米治療卻是直接向腫瘤注入的，因此具有選擇性。利用磁場控制，對在腫瘤細胞中的物質分子進行每秒鐘千百次的磁化反轉，就可以對腫瘤進行加熱。

重要意義

從2003年6月開始，柏林夏里特醫院在人身上進行了臨床實驗，主要集中在還沒有治療手段的致死腦腫瘤和復發的腫瘤上。醫生的下一個目標是對前列腺癌進行處理。

前景預測

在薩爾布呂肯的新材料研究所，這種磁納米技術目前還在進一步地研究開發。現在可以借助類似的微粒和智能外層將水中的重金屬成分分離，以達到飲用水的標準。或者是將聚合物快速聚合。也可根據需求再解開。這種原理與其他的15種技術一起構成了極具潛力的技術平臺。

第四部分：新材料問題和解決方案

磁技術

——硬盤上更大的存儲容量

1992年IBM推出了磁阻閱讀傳感器，它基于各向異性的磁阻效應。它導致電腦硬盤存儲密度以每年60％的幅度上升，可以預見的是異磁阻傳感器不久就會達到其極限。這樣所謂的巨磁阻(GMR)效應應運而生。

關鍵技術

巨磁阻效應存在于磁膜層的堆垛中，它由鐵磁體（如鈷）和介磁體（如銅組成）每層幾納米厚。

問題和解決方案

巨磁阻效應出現時，膜層電阻上升，鐵磁體膜層周圍的磁場由介磁體膜層分隔，將非平行地對齊。我們將R表示測量值，R↑↑表示平行阻抗，R↑↓ 表示不平行于磁場方向阻抗，于是GMR值可表示為DR/RR↑↑ =（R-RR↑↑）/R↑↑。在非平行方向上，即使R=R ↑↓，則DR/R ↑↑的相對值增加。在多如30層膜的條件下，它可以進一步提高100％。在膜堆中如果有兩種鐵磁體膜層(FM1,FM2)，則就可獲得以前最大值的20％。

在硬盤驅動器中，人們可以接受的是10％，這樣還可以對其他的材料特性進行優化。與之相比，AMR效應的相對阻抗變化只有3％。

硬盤磁場區域的信息同鏈及定位的磁場方向都被保存著。它在硬盤上產生散射場，導致閱讀頭的磁場方向發生改變，從而引起阻抗的改變，最終能夠閱讀信息。

在零場內產生自由場和耦合場正交方向的特殊性對許多應用都有意義，由于這里沒有場變化，所以可以實現極大的敏感度。借助最初的天然膜層和合成的介磁體，可以向特定的方向調整。

帶有中間層隔離器的巨磁阻效應與隧道磁阻效應對快速存儲器（磁隨機存儲器）有非常重要的意義，它應該能夠替代當今的動態隨機存儲器。這樣，即使在關機時也不會丟失數據。

重要意義

這種新型的、基于堆垛效應的閱讀頭和硬盤膜層已經在許多重要的相關經濟領域中得以應用。進一步的應用，如磁隨機存儲器，將很快進入市場。

前景預測

可預見的目標是旋度電子學的發展和基于可升級全固態系統自旋級別的量子信息處理的實現。

`一次拉伸5000公里光纖

20世紀90年代光纖技術的快速發展導致價格以平均每年18％的幅度遞減。供應商要在這種環境中生存，只有降低成本。成本降低的一個很直接的表征就是光纖預制棒尺寸的上升。由賀利氏特立伏公司提出的合成圓柱棒的質量和純度是生產長度可達5000公里的大型光纖預制棒的關鍵。

問題和解決方案

目前，制造基于外套管的光纖預制棒和光纖的標準生產工藝包含了太多的工序，因此在將來并不具備競爭力，其光纖預制棒的長度最多只能達到600公里。由賀利氏特立伏公司開發的核棒技術（圓柱棒中棒）使得圓柱棒的直接應用取代了外套管技術，這樣就可以在一次工藝中生產大約5000公里長的光纖。它包含兩種不同的方案：離線核棒工藝，即由圓柱棒取代外套管，在此省去了拉伸管。這個圓柱棒由核棒融合而成，其典型的橫截面為150平方毫米，長度可達2～3米。同時拉伸獲得預制棒，該拉伸過程是必需的，預制棒需要通過拉纖塔臺上的熔爐，這時候其典型的橫截面會變小到如100平方毫米。另一個更先進的方案是在線核棒技術，核棒向圓柱棒導入，基于這種架構，光纖可直接拉伸。在核棒的拉制工藝中，圓柱棒在拉纖熔爐上時可直接塑造。

重要意義

核棒技術的成本優勢是明顯的。圓柱棒的材料成本非常低，與外套管相比，其制造成本和材料損耗可以忽略不計。它的超大尺寸導致光纖制造成本大幅降低。它的中間停頓狀態明顯比標準的產品低。除了對已知的幾何參量的改善以外，在線工藝提供最少的工序，這給降低成本帶來了極大的潛力。通過這種方案，傳統的中間產品光纖預制棒將不再存在，因此在線工藝只是光纖生產商感興趣的內容，而預制棒生產商僅限于離線工藝，兩種工藝給兩種情況下的用戶提供了明顯的競爭優勢。

前景預測

離線的核棒工藝已經在標準的生產線中被采用，在線的核棒工藝在2003年才進入產品的試制階段，它會在將來占據主導地位。

第四部分：新材料神奇的碳納米管

人 造 肌 肉

未來機械和適應技術的目標是將機械和電子在最小的空間內結合起來。除了微電子電路和傳感器，所有的調制器的首要問題是能將控制命令轉化為機械負荷。一種全新的、非常具有前景的微觀和宏觀調制器材料可滿足這項需求，這就是由弗勞恩霍夫技術開發組與弗勞恩霍夫界面和生物工藝技術研究所合作開發并優化的碳納米管。

神奇的碳納米管

1991年里基瑪在他的流體物質與平向球光柵研究工作中偶然發現了碳納米管。由于它的直徑僅有1納米，長度在厘米范圍以及其他一些獨一無二的材料特性，使其開創全新應用具有一定程度的可能性。例如，碳納米管具有金剛石的硬度和高達2800℃的熱穩定性。目前正在討論的應用非常多，如等離子顯示器的場發生器、晶體管或者壓縮器、納米天線、熱穩定的填充劑、過濾器、存儲介質、觸媒物質等。

自我發展

1999年堡夫曼和同事第一次描述了碳納米管現象。僅在接下來的一年內，弗勞恩霍夫技術研究開發組就實現了車剎的碳納米管調制器。

就在世界各地的科學家還在研究原理的時候，勞恩霍夫技術研究開發組已經目標明確地開始進行技術和經濟應用的工作。這種材料展示了獨一無二的調制特性。它可以在1伏的電壓下，自身伸展1％，這與其他的系統如壓電陶瓷或者聚合物調制器相比，顯得非常突出。它可承受20牛頓/平方毫米的壓力載荷和1千赫茲的時間調制，使許多新的應用變得可能。

挑戰：宏觀的調制器

在對這種卓越材料的性能的不斷探索中，也存在著技術上的困難需要克服。為了能得到可使用的、大尺寸的碳納米管，目前最重要的是它與紙的生產類似的層化工藝，即所謂的“柵格紙”分離，或者形成長的“帶狀”結構。兩種方法都有明顯的缺點，會大幅降低調制特性。其中的原因現在正在研究，以完善這種生產工藝。

結論和展望

碳納米管作為調制材料還處在研究的開始階段。然而1伏電壓下主動伸展的生物兼容碳纖維給了這個常被引用的術語“人造肌肉”一個及其重要的意義。現正在期待更令人興奮的應用。

長度與橫截面比可達15 000 000 的管狀碳分子的六面體網絡化照片

柵格紙的掃描電鏡圖片

第五部分：虛擬企業 生產 服務生產過程的自動一體化(圖)

在安樂國的生活和工作

當今生產過程的優化已經不局限于企業內部，而是擴展到了顧客和供貨廠商那里，其目的就是充分利用整個商標增值鏈的有效潛力。到目前為止，生產過程必需的一體化還很昂貴、周期長、人員投資也大。例如，需要參與企業對整個生產過程的表決以及建立企業本身的信息系統等。

業之間生產過程的自

動一體化可按如下步驟進行：所有企業產品靈活配套、價格優惠并且建立在公開的標準基礎之上。由此不僅為一體化也為整個生產過程的運行降低了成本，增加了靈活性。

關鍵技術

生產過程自動一體化需要一個基本條件，即每個參與企業要用統一的商務標價語言(XML)報告情況。商務標價語言是一種在企業中為描寫不同的生產過程平臺而使用的共同語言。在商務標價語言的譯碼定義中，生產框架程序是機器可讀的，如電子商務擴展標價語言(ebXML)和絡世達全球網(RosettaNet)。在這個過程中，所有信息(如訂購或結算)將以商務標價語言的形式進行交流，也就像使用標準的產品數據電子交換(openTRANS)和商務標價語言的共享商務庫(xCBL)一樣。

問題和解決方案

在生產過程一體化的各個階段中，必須對相同過程在同一個框架下的不同要求進行比較，只有這樣，企業才能成為一個真正的生產能手。這里必須明確規定：企業能夠支持哪些生產過程、以怎樣的形式交換信息資料、怎樣通過局部系統支持整個過程，還譬如是否通過E-Mail 或者通過互聯網交換信息，等等。這種生產方針將自動協調產生，使不同的產品模式能進行自動對比，從而得到一個標準樣品，然后根據這個樣品的效應再考慮將生產方針應用于整個生產過程。

重要意義

目前，基礎技術是通過科研項目來開發的，如歐盟支助的“生產過程自動一體化匯總”(openXchange)，這個項目是最近20年來企業中生產過程一體化技術不斷開發的繼續，它能使企業少走彎路、降低成本。當然，這種自動生產過程一體化也是有效利用互聯網的結果。

前景預測

由于這種生產過程自動一體化對于企業的未來具有深遠的影響，因此未來關于生產過程自動一體化研究的重心應放在如何完善、如何管理和監督這種生產過程以及如何準確定義在生產過程中使用的各種術語等方面。

數字化工廠的軟件代理人

數字化工廠是一個非常神秘的系統。在工廠尚未建成、企業尚未開工的時候，這個系統就開始認可并使用工廠了。這樣的優化必定也涉及生產過程和引導系統，人在此只起決策和解決問題的作用。不過，人還得借助于幫助才能解決復雜的現代化生產過程中的各種問題，這種幫助就是軟件代理，它們能夠接受并完成復雜的智力工作從而提供必要的信息資料。

關鍵技術

這種將主導系統建立在代理基礎之上的構思來源于信息學。代理在信息學中叫做軟件單位，它與目標對象具有許多共同的特性并通過理智的反映和靈活性得到擴展。代理能完成獨立的委托工作，既能獨立處理信息又能提供必要的信息交流。代理可以為保證完成復雜的工作而自動組織人力攻關。軟件代理在聯網平臺上工作，它能索取信息源并篩選信息。軟件代理穿梭于信息和知識之間，起到連接和加工信息產品的作用。

問題和解決方案

這種基于代理的主導系統搞活了企業經濟。在數字化工廠里，代理們既加工知識又提供知識，使企業更有效地實現生產過程，從而獲得更多的經濟利益。同時還能保證產品質量并合理地調節市場需求。

雖然基于代理的主導系統具備所有的信息技術，然而當自我組織起來的代理大量涌現的時候，就必須要考慮到如何通過平臺有效地進行必要的信息交換的問題，而在這方面幾乎還無經驗可談。更大的障礙還在于進行數字化工廠的最初知識結構組織的人才，我們需要工程師和信息學人才，因為他們能夠一起保證完成數字化工廠里從頭到尾的信息模擬所需要的很抽象的工作。在設計數字化工廠及其主導系統方案時就可應用包括信息人才管理系統在內的工程師服務條例，以便于人才管理，這個條例將被證明是能夠經受考驗的。

重要意義

復雜的生產過程將產生大量的信息，因此，有必要借助新的軟件代理技術將工作任務分攤給許多人去完成，這些人各自完成規定的任務，篩選相關的信息并將這些信息與現有知識聯系起來，就像機器人幫助人們操縱儀器一樣。軟件代理發送信號幫助人們理解和處理新的任務。

前景預測

以代理作為基礎的下一代生產及企業管理的主導系統將是人們的工作伙伴，這種自始至終的信息模擬正是軟件代理為數字化工廠的定義和運行所打下的極好的基礎，也就是說，軟件代理已為人們完成極其復雜的決策過程及采取相應的措施作好了準備。

第五部分：虛擬企業 生產 服務前景預測

機器人助人為樂

人們做夢都想著能有一個幫手，它能做繁瑣的家務、能提供飲料、取報紙，在人們休假時它能看房子、修草地以及送咖啡等，也就是說，它是一個全能的服務員，只要人一張嘴，它就能知道人想干什么，就會為人服務、與人消遣。然而，可惜的是，當今這個時代已經沒有多少人雇得起幫手和家庭保姆了，更何況是要用機器人呢？當然，上面指的機器人是專門為病人、殘疾人或活動不便的人們設計的，因為他們更需要機器人的幫助。對這些人來說，技術上的支持能夠很大程度地贏得他們心理上的獨立感和安全感。他們可以不必非得待在治療機構，而可以待在家里。當然，在日常生活中，除了他們以外還有別的一些人也需要機器幫助。因此，科研人員和儀器制造廠商已看好這個機器人幫手的巨大市場。

勞恩霍夫生產技術與自動化研究所許多年來一直在開發具有

服務功能的機器人，其中也有用于日常生活的幫手。有一種機器人叫“看屋寶”(Care-O-bot)，目前，第二代樣機已經試運行了。

關鍵技術

機器人“看屋寶”由一個帶有電池的移動平臺、一個機器胳臂、一個抓手和一個用來掃描周圍環境以辨別人物的光學傳感器以及一個帶有語言、圖像和接觸傳感器的使用界面等部分共同組成。使用者通過口授或在屏幕上點擊服務圖像通知機器人要干什么。當機器人知道它要執行的工作和周圍環境以后，它就能自動產生執行程序，接著傳感器便按照人的意愿指揮機器人工作，發出信號讓機器人打開相應的門和柜子并傳遞日常用品。此外，非常靈敏的運動技能和傳感器也在起作用，以保證機器人識別出不同的人和周圍環境，以便人與機器能和睦共處。

關鍵技術

機器人幫手至少應該能幾乎像人一樣在不很寬敞的房間里靈巧安全地移動，同時也要價格實惠、經久耐用。為了達到這個目的，必須根據運動學為抓手和胳臂設計出新的驅動裝置。其中，最大的挑戰是實現人和機器的相互作用，即如何通過協調語言、手勢和觸摸而產生需要的對話。更重要的是，機器人只要認出服務對象就應該很快根據程序完成人的要求。另外，也應加強研究如何有效地模擬這種多功能對話(即語言、手勢和觸摸)，并使之能方便地為人所使用。

重要意義

機器人的研究和開發為我們展現了一個龐大的市場。就像家庭洗衣機或者老人用的手扶車一樣，機器人“看屋寶”也可作為我們日常生活中的一個舒適的家庭設備。目前，全世界還有許多科研機構或者公司都在從事機器人幫手的研制和開發。

前景預測

根據專家預測，10年內將會有第一臺前所未有的機器人進入家庭。但大批量家庭機器人的使用則要在10年或者更多年以后才能實現。科研人員和生產商們一致的看法是，雖然未來機器人助手的市場潛力非常大，但問題是誰能成功地實現這個突破呢？

噴丸技術和陶瓷

自從20世紀30年代噴丸技術用在賽車的傳動軸上，大幅度提高了賽車的疲勞強度以來，這種表面處理工藝便開始迅速發展。今天，每個汽車馬達的閥門彈簧都必經噴丸，盡管噴丸會稍微損失些表面材料，但它保證了馬達的使用壽命。這種根據需要利用普通材料局部優質表面以提高其特殊性能的處理方法，對金屬材料而言已是很普遍的了。

前，人們對高質量的陶瓷材料并不進行噴丸優化處理，因為

常規的噴丸也會引起這種陶瓷材料的脆裂，這也說明斷裂并不是因為強度低而引起的。與金屬相比，陶瓷材料從根本上具有完全不同的變形和斷裂性能，超載時陶瓷會突然斷裂。從表面上看，像噴丸這樣的工藝只會引起脆性陶瓷的損傷，因為在噴丸過程中既要使陶瓷零件的表面局部變形，又不能讓它斷裂，這似乎是難以兩全其美的。

第五部分：虛擬企業 生產 服務問題和解決方案

關鍵技術

噴丸與噴砂的原理相似：具有一定硬度的微小球墨或球丸通過空氣壓力或其他氣體壓力快速噴射到零件表面，如果是金屬的話，其沖擊作用會引起一定深度的表面變形而且直到表面層變硬才終止繼續變形。同時，壓力會產生相應的預應力，這種預應力會使構件在使用時產生很危險的拉應力。但噴丸后，變硬的表面層確實具有很高的強度和很強的耐磨及抗腐蝕能力。

問題和解決方案

弗勞恩霍夫力學材料研究所的研究人員在世界上首次成功地將噴丸技術應用于陶瓷，極大地提高了陶瓷的使用強度，其成效甚至超過了按照一般費事的常規方法，即通過改變和開發新的材料性能來提高其強度的方法。對陶瓷的變形和斷裂性能的系統研究表明，在噴丸過程中，球墨或球丸的尺寸與表面變形和預壓應力的形成有很密切的關系，即引起零件產生裂隙的原因與球墨尺寸直接有關。這項研究成果帶來了技術上的突破。在實驗室里，人們用不同的陶瓷材料通過選擇一定范圍的工藝參數和合適的球墨材料，使表面層的材料強度提高了4倍，甚至同時還降低了陶瓷的脆性。

重要意義

盡管人們廣泛徹底地研究了陶瓷材料的潛力，但不要期望工業界在近期內就能生產出強度和韌性都很好的陶瓷產品。因為還存在一個很大的問題，即陶瓷材料的加工性能太差。然而使用噴丸技術可以克服陶瓷的這種缺點并找到其新的應用領域，例如，可以應用到表面層性能起決定作用的零部件，如滑動軸承和滾動軸承的耐磨性以及控制閥及汽缸活塞桿的彎曲疲勞強度的改善方面等。另外，該技術還有一個不可忽視的潛力，它可以彌補加工損失的不足，也即使用某種快速實惠的加工工藝代替小心翼翼并費事的硬加工工藝。

前景預測

首次成功地對陶瓷滾動軸承及其模具進行了試驗性噴丸處理，從而為噴丸技術用在處理高質量陶瓷方面開辟了一個新天地，這對于提高普通陶瓷材料的質量也具有重要意義。

移動通信——數字化服務到家

移動的終端設備將電信和組織者的功能與個人的當地信息聯系在一起。人們可以通過它閱讀E-mail，可詢問距離最近的自動取款機在哪里，或者動態索取時刻表。然而，這些新的服務功能的實現需要較高的安全性保障，特別重要的是數據保護及個人隱私的保護。

種移動通信課題的目的是在代理人基礎上設置一個平臺，以

提供針對個人的多方位、多時空、多面安全和隨時的服務。

技術關鍵

除了組織者功能和上網入口外，這種移動終端還提供了當地的全球性定位系統(GPS)接收器和一個為安全目的而設置的小型解讀卡。用戶賦予終端及其用戶指南以權限，而為了提供每個用戶的服務和信息，軟件代理則要與服務代理保持聯系并充分利用這種特別的管理者（服務代理）。

問題和解決方案

服務代理人保存并管理用戶的姓名、地址及盡可能多的其他信息，如銀行賬號、旅館目錄、飲食嗜好或文學上的偏愛等。用戶指南會根據本體學原則尋找到相應的服務，用戶指南和服務代理人位于用戶使用區的一個服務器上。根據個人需求，其權限可設置在智能卡上、個人計算機上、雇主的服務器上，或者在一個提供互聯網的公司那里。

重要意義

當地信息可根據需要從當地服務器上得到，此服務器記錄了人們上網的日期、時間多少、瀏覽的網頁及個人的銀行賬號或信貸信息等數據。正是用戶在網上留下的這些信息，讓人聯想到可以從這些單獨的信息去推測用戶個人的真實特征，如果用戶的真實特征果然正好符合這種推測的話，那么這就說明這種推測行為比其他的推測行為更接近于人的自然行為準則。

前景預測

服務代理系統進一步開發后，它將能結合網頁服務的附加內容并將其顯示在屏幕上。此外，還可通過智能卡獲得安全的結算方式，即利用信用卡功能無記名轉賬小額款項。

第五部分：虛擬企業 生產 服務時間旅行

誰都想馬上擁有一輛屬于自己的新轎車，即使這輛車3個月以后才出廠也無所謂；或者，開著車招搖過市，穿過像羅馬時期那樣繁忙的集市區。由于人的壽命太短，我們對過去及未來一無所知，只能通過閱讀或者看電影靠想像來了解過去，靠想像去展望未來，因為有些事情要么離我們太遙遠(時間和距離)，要么對我們太危險(不可能靠近)。而正是這種仿真模擬景象解除了我們想像力所受的約束，讓我們能夠真切地體驗、感覺和想像過去和未來，仿佛身臨其境一般。

技術關鍵

坐在屏幕前我們就能觀賞現代多媒體計算機的節目。現在，計算機的功能越來越齊全；投影儀也價廉物美；音響系統的立體效果已無可挑剔，因為新技術的引入使音響更有力度、更有動感、更有趣味。配合以相應的系統融合技術，我們簡直就可以陶醉在這完美的、變幻無窮的仿真世界里了。

對全真音響的模擬原來是出于產品開發的需要，因為在產品的開發過程中就需要向顧客介紹樣品，而設計工程師也樂意把他們的想法介紹給顧客，以便聽取客戶的意見，從而改進和優化產品的使用效果。于是產商們便在展廳一角邊展示邊出售全真模擬的系列產品，也可讓顧客眼見為實。

技術挑戰

挑戰其一在于要把仿真或模擬的成本降低，其二是模擬嗅覺、力度、觸摸和運動的整個系統要能為市場所接受，并且要質量好、效果佳。

重要意義

這種全真模擬系統具有廣闊的市場前景，從公開投資市場到日常娛樂工業，甚至個人家庭方面也有市場。另外，除了應用于產品的開發和銷售以外，它也可用于建筑藝術、學習進修或者消遣新聞中，由此可見，其市場的潛力非常可觀。

前景預測

從中長期發展看，全真模擬可以涉及日常生活的所有方面和許多其他領域。學生也可以類似地在立體投影室里觀看和經歷逼真的中世紀市民的歷史生活。生產部門已經作好了批量生產仿真模擬產品的準備，對應地，將來的仿真產品不僅只活躍于網頁上，還有親身經歷的可能。未來的電影院將通過這種技術激起人們更加豐富的創造和遐想能力。

第六部分：能源和環境技術7000馬力的濱海風力發電站(圖)

和諧自然地生活

風力發電有許多優越性，它既可降低影響氣候的廢氣的產生，亦可保護化石燃料的儲備；作為本地能源，它可以安全地提供部分能源，減少德國外貿不平衡。然而，在德國陸地上，適宜于采用風力發電的地區要么已被占用，要么因環保要求而不能建立新的風力發電站。所以，德國風力發電工業界正把注意力延伸到風力更強的廣闊海洋上。

問題由來

在遼闊海洋上安裝風力發電站，其技術要求大大高于常規的陸地風力發電站。海洋上的風力發電站的裝置必須要能承受20米高的波浪，要能抵擋最強烈的颶風。耗資巨大的海底地基、通向水下至40米深處的電纜，只有安裝大型風力發電系統時，才有可能獲得經濟效益。風力發電設備制造商們已研制出新一代超大型裝置。再生能源動力5兆瓦風力發電機就是一個典型例子，其發電容量高達5兆瓦或7000馬力。一個擁有200套這樣裝置的風力發電站，其發電總量相當于一個大型的常規發電站。

關鍵技術

再生能源動力5 兆瓦發電機的轉子面積達12 000平方米，幾乎相當于兩個足球場的面積；長達125米的扇片跨度，幾乎是一個大型客機的兩倍；僅用于固定轉子和轂的塔頭就重達120噸，裝有發電機支座，驅動裝置以及發電機的吊艙重達240噸，這兩項的總重量相當于一輛德國ICE 3型高速列車的兩倍；轂處于海面上120米處。整個裝置的高度相當于德國斯圖加特城市的電視塔。這么一臺裝置的發電容量可以滿足約6000戶家庭的需求，全負荷運轉狀態下可使100萬支節能燈同時大放光芒。在風力很強的秋季和冬季，船舶和直升機有時會無法靠近風力發電裝置以進行維護和修理，所以海洋風力發電站必須特別堅固可靠，以盡可能達到零維修。為此，很多核心部件在每臺裝置里都備有兩套，諸如遙感器、控制單元和其他關鍵組件；監視系統可全自動觀測整個裝置的運行狀態，通過探測溫度、噪聲和振動，來早期預測磨損和故障，以便及時出動相關的維修船舶或直升機，通過使用起吊機直接在裝置上實現針對性的維修。此外，腐蝕保護措施也非常嚴格，像發電機這類敏感部件實現全密封包裝，以防此大氣影響。

重要意義

因為地下化石燃料儲藏量有限，再生能源體系得到越來越多的重視。發電能力很強的海洋風力發電站為大規模發電提供了新的可能性。

前景預測

2004年，德國在北海和東海區域啟動建造了第一套海洋風力發電站工程，德國聯邦政府計劃2006年實現600兆瓦的海洋風力發電容量，到2030年，德國海洋風力發電容量預計達到25 000兆瓦。

生物量——純動植物組成的有機物質

20世紀70年代的石油危機終于使人們覺醒了：化石燃料的儲藏量并不是無止境的！而要預測原材料經濟的未來，首先必須回顧一下其歷史。盡管各類純植物“化學劑”早在原始時代就已形成，但它卻因為獨霸市場的礦物油原料更為有利可圖而幾乎完全被排斥在市場之外。在礦物原材料資源的儲量似乎永無止境且可價廉獲取的時代里，人們不會把生物量從“睡美人”狀態喚醒。在石油危機隨時會出現的今天，我們不得不重新開始重視到生物量的潛力。

態學知識告訴我們，要達

到“21世紀戰略”所要求的環境均衡和可持續發展，則以生物量為基礎的原材料的優越性會更為突出，而以化石燃料為基礎的原材料的缺陷則會更為明顯，因為生物量為基礎的原材料具有二氧化碳中性的碳平衡，對環境和氣候均有良性作用，而且降低工業發達國家對石油進口的依賴性，增加了一種原材料和能源自給自足的途徑。然而，由于通過發酵和汽化過程來產生電能和熱能的成本，或生產生物量燃料和以生物量為基礎的能源的成本至今還非常高，所以，目前生物量對原材料和能源的貢獻幾乎微不足道。

關鍵技術

生產以生物量為基礎的工業產品，既可以直接通過物理或化學手段來加工處理生物量，也可以碳水化合物為間接原材料，采用微生物和酶催化等生物技術手段來實現。以現有技術以及尚需開發的新技術為基礎，可以總結出一條生態與經濟方面都高效的聯網加工鏈。只有當生物量加工成本進一步降低、加工質量進一步提高時，再生原材料（生物量）才有機會奪取石油產品的部分市場。未來生物量能源加工工廠的設計要像今天的煉油廠一樣達到高度的經濟價值，從而高效地生產出幾乎一切生活領域里所需的商品。

重要意義

生物量能源可以滿足我們很大一部分的能源需求，再生原材料將會為中、長期內解決經濟、環境和社會相關問題做出貢獻。生物量能源和生物量原材料的利用將加速經濟循環體系的擴展，使其走向一種可持續發展的經濟模式，從而真正實現社會的可持續發展。這是非常重要的！

前景預測

要從生物量原料中提取基本化學劑，包括液體燃料和發動機燃料，并能夠源源不斷地提取出價廉物美的特種化學劑還需要科技界投入大量的人力、物力和財力。令人欣慰的是，對于未來的展望非常振奮人心。據美國專家預測，到2020年，目前以化石為基礎的有機基本能源中將有四分之一，石油和發動機燃料中將有10％（以1995年為基數）會以再生能源原料（生物量）為基礎，并采用生物提煉技術來提取。生物量這一“睡美人”在不遠的將來就會醒來了！

第六部分：能源和環境技術五顏六色的環保漆

過去，汽車上漆的全部流程中伴隨著油漆廢料、溶劑散發等污染以及高度的能源消耗，環保者對此虎視眈眈。自20世紀90年代初，特別是有害物質最高允許值新規定實施以后，發生了一場深刻的變革。如今，上漆流程已完全自動化，速度更快、效率更高、環保效益得到改善。在先進的汽車生產線上，通過采用“集成上漆體系”，油漆消耗量降低了20％；通過采用無鉛浸入上漆工藝，污水負擔大大降低；通過引進一套嶄新的上漆流程，溶劑散發和能源消耗亦大大降低了。

關鍵技術

汽車上漆流程從預處理開始，車身首先要穿過一個噴射－浸入裝置，以除去油脂和磷酸酯，這一預處理過程已被優化，達到了無鎳、無氮化物、無鉻的要求；接著采用陰極浸入法上底漆，達到防銹的目的，通常采用無鉛漆，以便盡可能降低對環境的污染。第二層漆由兩種水基漆組成：一種是為了抗石擊，另一種是為了定色，盡管兩種水基漆不是同時上，但因其具有雙重功能，人們通常稱它為“集成漆”。此外，現代水基漆不含溶劑，對環境影響較小。第三層漆也是最外層漆，它是一種光亮漆，稱為“粉末液”，是一種溶化在水中的微細粉末漆，也幾乎不含溶劑，采用靜電法上漆。

重要意義

上述新穎的汽車上漆體系的核心優越性是連續上所有的三層漆，也就是說，上完第一層漆后無需干燥流程即可上第二層漆，直至上完第三層漆，中間完全省略了耗能的干燥流程。底層使用的無鉛防腐蝕保護漆和第二層使用的水基漆大大降低了有害垃圾、有毒氣體以及漆污泥中的危險重金屬鉛的含量，過去常用的金屬漆含有73％的溶劑，而如今的水基漆中含70％水，只含10％溶劑。此外，最外層漆具有抗摩擦、抗石擊特性，最終給每個客戶帶來實惠。

太陽能制冷

“熱浪滾滾、火爐告急，意大利面臨嚴重的供電、供水危機！”2003年夏季，這類報紙新聞把意大利的供電緊張原因歸結為空調設備的使用。在意大利及其他氣候變暖且富裕的國家里，越來越多的大汗淋淋的居民們開始安裝空調。空調裝置不僅直接導致季節性供電緊張，同時也間接導致空氣中二氧化碳廢氣含量上升，盡管所采用的新型冷卻物質（FCKW替代物）不會破壞臭氧層，但它仍然對氣候有不良影響。

陽當頭照時也是對室內空調需求最高之時，同時也是太陽能

利用具有最大潛力之時。利用太陽能制冷已不是什么新概念，然而，要進一步提高效率則有待于新技術的開發。

用水儲熱、儲冷

現代建筑設計為節約室內制冷能源消耗提供了各種可能性，諸如通風控制、建筑結構以及絕熱的改善都是能源節約的良好措施。此外，還有被動冷卻技術，比如地熱交換器或水蒸氣冷卻法。特別值得指出的是，再生能源的有效利用將大有前景，比如太陽熱收集器驅動冷卻的方法尤其大有前途，是屬于一種未來的冷卻法。在低壓下，無害固體吸附劑顆粒，如沸石或硅膠具有吸附水蒸氣的功能，能導致水持續蒸發，從而產生冷卻效應，再通過熱交換器即可冷卻室內空氣。太陽能收集器的熱量用來實現吸附劑的再生（也就是說，使吸附劑脫水）。

以吸附材料的作用為基礎的開放式冷卻法還可以降低空氣濕度，這一點在熱帶地區尤其重要，因為高濕度熱空氣更加使人感覺難受。太陽能收集器所提供的低溫熱能可成為這類系統的驅動源。

重要意義

可用優化后的新型吸附熱交換器來建造堅固的小型冷卻機，采用市場上普通的太陽能收集器作為驅動源，便可實現室內的高效率制冷。

前景預測

如今，人們已經掌握了用太陽熱作為驅動源來實現室內空調或制冷應用的相關技術。這種裝置可采用市場上的通用零部件組裝而成。然而，要全面推廣這類太陽能驅動制冷裝置還必須要開發新穎的系統技術和控制工程，以保證所有部件能最優化地和諧運作。

第七部分：生命科學和健康改進的藥物治療(圖)

關于永遠年輕的夢想

人對藥物的反應是因人而異的，藥物有時候不會讓人感到任何不適而有時候會產生副作用。但是如果事先不知道哪種藥品對病人是適用的，那么醫生除了嘗試之外別無選擇。到目前為止，醫生只能通過粗略的標準，如重量、肝腎功能來決定藥物劑量。藥物遺傳學家試圖解決這個弊端，他們想建立一個數據庫，這個數據庫包含大約150種物質通過離體和活體實驗研究獲得的基因表達數據。

關鍵技術

生物芯片是這項技術的基礎，它使得迅速精確的基因分析成為可能。生物芯片的原理是“鎖-匙原則”，該原則認為只有特殊的分子才能作為與之結合的生物大分子的敏感部件。這樣，復雜的互相作用的基因便可以獲得表征。為了分析藥物或化學藥物中的成分，研究人員必須確定不同的步驟，看這些成分是怎樣和細胞相互作用的，因為每個細胞都含有整個生物體的DNA信息。目前，科學家們正在研究常用處方藥的不同成分。為了測量基因表達(基因對不同物質的反應)，首先要在肝臟、心臟、肺和腎臟細胞中進行離體和在體實驗，結果表明這些器官是可能受到副作用的損害的。測量的數據包括加入藥物6、12、48、72小時后的數據。劑量分為3個檔次：最低劑量，相當于在用于治療人時的藥物濃度；最高劑量是通過毒理動力學研究導出的，并在動物實驗中會引起動物器官損壞的劑量。另外，數據庫還包含從已知有毒化合物實驗獲得的基因表達特性。這樣就有可能將實驗數據和檢驗物質進行比較。

重要意義

借助這種新的研究技術，可以獲得高度復雜的多達百萬的基因表達數據。這樣高的數據密度只能通過新開發的算法來進行處理。分析數據后可以找到藥物的作用與失調基因的模式分析之間的聯系，這樣通過數據庫就有可能對藥物的安全性進行可靠的預測。不同的生物、化學物理信息以及生物系統(植物、動物和人)借助于數據庫互相聯系起來，并且可以得到關于不同物質間相互作用的知識。

前景預測

該項研究的目標是弄清楚常見的藥物和化學藥劑中的成分是怎樣和人作用的。這樣就可以避免藥物副作用，甚至可以測試個體對藥物的兼容性。在開發新藥時，一方面人們可以及早排除可能有問題的物質，另一方面也不能停止對僅在少數情況下表現出危險作用的物質的研究。數據庫是一個能加速藥物的市場引入同時提高其安全性的有力工具。

利用生物芯片進行細胞操縱

生物學家和醫生在開發藥物或診斷方法和研究細胞生物技術的問題時，需要對細胞進行操縱和表征。目前細胞的操縱方法是以使用微毛細管為基礎的。它有兩個嚴重的缺點：第一，微毛細管的接觸會對細胞產生很強的壓力，有時會導致細胞死亡。第二，這種接觸必須由有經驗的人來操作，因此自動化的難度很大。“芯片實驗室 ”(lab-on-chip)提供了一種很有前途的自動化、非接觸操縱細胞的方案。

關鍵技術

高頻電磁場會導致生物體的細胞發生極化。根據細胞的可極化性，科學家研制了一個向場強增加方向的力——正介電電泳，或者向場強減小方向的力——負介電電泳。負介電電泳允許非接觸的細胞操作。借助微結構化的電極布局可以產生足夠大的梯度，從而使得細胞或亞微米級的病毒微粒以微流體的形式轉移或保持在某個位置。

阻止關節的分離

風濕性疾病日漸流行，影響到大約5％的人口。最常見的風濕性疾病是風濕性關節炎，這是一種慢性的疼痛性關節疾病。當發生這種炎癥性疾病時，結締組織中存在的纖維細胞發生了功能性的改變，從而導致軟骨組織的破壞。風濕研究的一個關鍵任務就是阻止關節的損害。到目前為止，抗風濕藥物的研究仍需要進行費時的動物實驗。

的藥物和治療方法應該能停止危險的纖維細胞的活性。到目

前為止，只能通過用患者關節囊中的纖維細胞處理無免疫力的SCID老鼠來進行研究，但這是費時、費財且易受干擾的一種方法。臨床免疫學和輸血醫學研究所的醫生和生物學家建立了一種叫做LS-48的細胞株，使用它能夠在幾天內研究細胞的損害性這么大的原因，以及怎樣才能阻止組織的損害。

第七部分：生命科學和健康慢性損害的快速分析

在多種細胞混合數天的培養液中可以研究它們互相之間是如何影響的。測量的數據包括：細胞的功能性改變以及細胞的死亡或對信使物質(一種特殊的細胞漿蛋白質)的免疫反應。經過連續培養可以獲得對軟骨組織和骨具有侵害性的LS-48纖維細胞。在把這種纖維引入10天之內，實驗動物膝關節的軟骨組織已經受到攻擊，但是沒有這種技術的話，則這樣的過程需要幾個月。由于具有很快的速度，LS-48為細胞臨床治療檢驗提供了一種快速而穩定的破壞模型。另外，通過和離體的軟骨組織混合的培養液還可以研究纖維是怎樣通過藥物治療被抑制的。

重要意義

雖然抑制炎癥的治療明顯減少了很多風濕病患者的疼痛，但是進一步的關節結構的破壞仍然無法避免。已建立的模型無法有效地研究關節結構破壞的機理。但這個模型卻操作簡單且很容易獲得，利用它可以發展一種迅速、專門和高效的篩選方法來尋找影響因子。

前景預測

這里介紹的細胞模型可以在將來替代耗費的動物實驗，用于尋找新的阻止軟骨和骨骼破壞的治療方法。另外，它可以用來準備大量的樣品。在這一點上，它已經被用來和藥物公司進行工業合作，并獲得了越來越多的注意。

讓針穿過鑰匙孔進行手術

隨著醫學技術的不斷進步，今天的醫生已經可以在人體內復雜而很難進入的部位非常精確、安全并有效地進行手術，而且醫生所使用的器械也變得越來越小。其原因在于，輕創傷的手術與傳統方法相比，對人體的損害少，從而可以加快病人的恢復。就像通過鑰匙孔無法看清楚里面的整個房間一樣，醫生在對軟組織進行手術時需要對手術部位作磁共振(MRT)成像，這樣，手術人員就可以在無X光輻射負擔的情況下隨時檢查手術的進展。同時圖像還能顯示器官，有利于醫生準確判斷使用工具和輔助器械的位置。

金屬妨礙深入觀察

但是，所有存在于手術部位的金屬物質都會對磁共振成像產生干擾，因為成像設備的強磁場會在金屬物質處產生誘導磁場，從而影響成像設備的接受線圈。因此，線圈接受到的信號會和錯誤的位置相對應，使細線結構會變得模糊，最糟糕的情況是導致整個圖像消失。在這種情況下，手術人員將無法正確地使用手術工具。

用纖維連接材料替代金屬

亞琛(Aachen)的工程師開發了一種非金屬材料，用于代替金屬作為手術器具使用。一個實用的例子是穿刺針尖，這種長達20厘米的手術器械由經碳纖維增強的合成材料制成，其外直徑只有1.2毫米。穿刺針頭有三個工作通道，工作通道由中空的光纖構成，光纖同時還有下列功能：把光導向手術區域，照亮那兒待手術的組織。第一個工作通道的光纖將反射光引到計算機，從而使得手術人員可以在顯示器上看到活動的圖像；第二個通道中激光被耦合，醫生可以通過它切割組織；第三個通道則引入清洗液和藥物。這樣就可以同時進行和監控多個手術步驟。

重要意義

由纖維物質增強的合成材料具有高硬度、高斷裂膨脹以及對各種溶液的超常的耐腐蝕特性，使得它非常適合應用于醫學。這種材料為全新的外科器械制造打下了基礎。

前景預測

新的穿刺針尖的醫學應用是可以設想的，它適合于目前實用手術器械的需求。由纖維增強合成材料制成的其他設備將隨后推出。

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第二篇：馬云未來30年世界變化超出想象

馬云未來30年世界變化超出想象

4月23日下午，2017（第十屆）中國綠公司年會全會在鄭州國際會展中心舉行。

中國綠公司年會由中國企業家俱樂部于2008年創立，采取與地方政府聯合主辦的形式，在每年的“世界地球日”召開，今年年會的主題為“分化與進化：尋找經濟新動能”。

會上，加拿大國際貿易部長尚帕涅，中國企業家俱樂部主席、阿里巴巴集團董事局主席馬云，中國企業家俱樂部副理事長、新希望集團董事長、民生銀行副董事長劉永好等嘉賓分別進行致辭和主題演講。

圍繞“未來生活”創變者論創新發展之道

4月22日下午，首場2017中國綠公司年會創變者專場活動舉行，多位國內當前最具代表性的“創變者”演講者圍繞“未來生活”這一主題建言獻策，開啟了一場分享創業創新故事的思想盛宴。

貝瑞和康CEO周代星以“基因、疾病、測序和健康大數據”為主題發表演講。周代星說，基因技術是目前健康醫療一個非常重要的技術方向。從各個角度看醫療，最終歸結到還是和人自身的狀態有關，解決醫療問題的關鍵還是基因的問題。中國醫療行業的發展，要將基因檢測行業和保險業、體育業等其他行業密切結合起來，通過科技手段把更多的健康和幸福帶給更多的家庭。

“隨著經濟的發展，我國體育市場已經達到了一個分水嶺，這個趨勢非常明顯。”史克浪體育創始人兼董事長黃斯沉結合自身發展實際，講述了體育精品IP如何實現創新。黃斯沉說，信息化的時代下，每個人掌握信息的工具已經發生了很大的變化，互聯網、直播APP的出現使得體育賽事也需要發生改變。從體育賽事來講，一定要提供不同的服務和旅游、全民健身、企業拓展以及互聯網的個性化的社區相結合，以此來不斷豐富其商業模式。

近幾年，共享經濟在國內已經滲透到了衣食住行各個領域，“共享衣櫥”帶來了新一輪商機。“女神派”創始人兼CEO徐百姿以“讓美麗實現共享”為題發表演講。“通過調研發現，現在的女性每月平均要買3到5件衣服，年輕人不允許在自己的朋友圈里面反復出現同樣一件衣服。”徐百姿說，快時尚的概念下，每年大量丟棄的服裝跟生活垃圾一起被淹沒，給社會帶來了不同程度的傷害。“共享衣櫥”的出現，讓消費者從“買衣服”改變成“租衣服”，可以用更少的?Y金穿更多更好看的衣服，也讓共享經濟實現了多元化發展。

如何顛覆傳統娛樂產業的發展？火樂科技聯合創始人兼CEO陳興博說出了他的看法。陳興博認為，設計師做產品時，一定要做視角的創新、技術應用的創新、流程的創新、產品服務的創新、體驗交互的創新和商業模式的創新。讓完美的視覺、合理的功能、便捷的操作、正確的溝通方式和一個非常好的定位形成一個循環，這樣才能帶來一個品牌效應的不斷提升。

焦點論壇聚焦消費升級與產業再造中產階級將成消費升級中堅力量

隨著消費者對個性化、定制化、高品質產品的需求增加，企業的生產方式正在重塑，消費需求改變給企業帶來的機會是什么？4月22日，綠公司年會的焦點論壇之一――消費升級與產業再造在鄭州國際會展中心舉行，國內外知名企業掌舵者及外國駐華大使齊聚一堂，共話消費升級大環境下產業再造的機遇、模式。

依文集團董事長夏華認為，今天消費者的消費行為發生了巨大變化，消費的已經不僅是產品本身，而是產品加服務加體驗。很多人開始真正為服務買單，甚至情感變成了一些產品的核心價值。在消費升級的過程中，產品的交易價值開始往使用價值上轉換。

愛爾蘭駐華大使康寶樂表示，中國正在崛起的中產階級，將成為消費升級的推動者和中流砥柱。當“十三五”結束時，中國的城市化水平將進一步提升，而且會有更多的中產階級家庭。

新希望六合股份有限公司董事長劉暢說，消費升級對我們這個行業就是從吃得飽到吃得好。吃得好的核心點首要就是安全，其次是科學，再次是體驗。企業要盡可能地實現消費者對于美食多樣化的需求，以及如何通過互聯網，實現在一個地方吃多個國家。

華晨寶馬汽車有限公司技術規劃部副總裁馬宏愷表示，我們要做的就是為大家提供智能互聯的汽車、高度自動駕駛的汽車、綠色汽車、共享汽車，滿足中國中產階級對綠色出行、高效出行、高端出行的需求。

康利達集團公司董事長薛景霞說，消費升級與產業再造，我的企業是有親身體會的，我們原來的業務定位是大型的公共空間，現在則是個性化定制，滿足個性、滿足智能化，企業正是隨著時代的發展，在不斷跨界和轉型。

第三篇：二年級未來世界

心中的未來世界

心中的未來世界是一個神奇的世界。

天上有汽車在飛，每個人都有一雙電動的翅膀，可以在天上飛來飛去。有些地方還建立了飛船場，什么人都可以坐上去，看看月球、火星等任何一個星球上的情況。

如果你想去朋友家，也不會讓你等汽車而焦急，要是你不想用電動翅膀，也可以走電動路，你只要說出你想去的地方，它就可以把你帶到那里。

如果你不會電腦打字，那你就去買一臺自動電腦吧，你只要說出你想寫的字，它就會出現在電腦屏幕上，又快又好！

學校也不會像現在這么小，而是非常的大。教室的四周都有屏幕，老師不用走進教室就可以知道學生在干什么。學生們把作業本放在屏幕邊上，屏幕就可以把作業本吸進去，給老師批改。學校的操場在空中呢！要是你有恐高癥，也不用擔心，只要你走進去，就好象在平地上一樣呢！

這一天快快來到吧！

想像過未來的世界

大家有想像過未來的世界嗎？我來給大家講講我想象中的未來世界吧。

你正在睡覺，到時間了，一勺水會突然灑在你的臉上，把你冷醒。

當你下床時，一個小型的電梯會把你送到洗手間；毛巾就會自動沾水給你洗臉；牙刷和牙膏會來為你刷牙。

早飯時，小型電梯又會把你送到廚房；機器人保姆為你準備的烤箱里跳出幾片美味的面包進入你的盤子。當然，你想吃其它的口味也行，機器人保姆絕對不會反對；吃飽了，機器人保姆會為你擦嘴。

如果你想上洗手間，小型電梯一樣會帶你去洗手間。

晚上，你如果去散步，不用路燈！天上的星星和月亮把大地照得像白天！如果星星有太多的灰塵而變暗？不用怕，“抹布”衛星把星星擦。

如果你要去購物？很簡單，打開電腦，打開“商店”文件，在“購物”那行用點擊你想要的物品。送貨機器人會把貨送到家。

如果你要寫作業？沒問題！拿出小神筆，唰唰唰……作業都做好！

我想像中的未來世界功能多的說不完……只希望未來世界能有無數功能！

未來世界

我設想我的未來世界在天上。因為天上有新鮮的空氣，有廣闊的天空。發明家要是發明了機器人的話，我們洗衣服就不用那么費勁了，人們就可以節省許多時間投入到自己的學習和工作中去。我們每天上學去的時候，就可以讓機器人開著無污染的太陽能汽車，送我們去上學，我們也不會遲到了。人們也不需要做飯了，只需輕輕按一下按鈕，想要的東西就會全部送到你面前，你可以盡情享受美味佳肴。花草樹木每天都有人澆水、施肥，這樣花草樹木就不會像我們地球上這么臟了。要是我們這個星球上的人很多的話，我們就可以到別的星球上去。還有，我們住的房子都是別墅而且都是不要錢的。這就是我的未來世界，我的未來世界美麗嗎？

第四篇：《世界未來》讀后感

在寒假里，我看了一本名叫《世界未來》的課外書。書里告訴我們，未來的人類面臨兩種選擇：一種是和平、友誼、科學發達的美好未來；一種是戰爭、死亡、面臨毀滅的未來。我被這本書深深地吸引住了。特別是書里描繪的戰爭場面太可怕了！合上書，我的眼前好像出現了一幅幅槍林彈雨、戰火紛飛的戰爭場面，一想起來我就感到害怕。

人類歷史上，已經經歷了兩次世界大戰。第一次世界大戰中使用了步槍、機關槍，死亡了1000多萬人。第二次世界大戰規模更大，幾十個國家，十幾億人們被卷入戰爭，戰火紛飛，血流成河，死亡了5000多萬人。在日本鬼子的刺刀下，中國人犧牲了近2000萬人。第二次世界大戰結束前，美國在日本的兩個城市投下了原子彈，一瞬間，城市變成了廢墟，十幾萬人成了受害者。戰爭給人們帶來了多么大的災難啊！

那么未來的戰爭將是什么樣呢？現在科學越來越發達，戰爭武器也越來越先進，有導彈、火箭、原子彈、氫彈、化學武器、激光武器、……想到這，頓時在我的腦海里出現許多悲慘、可怕的景象：人們在互相殘殺，許多人在血與火中搏斗，在槍林彈雨下生活，我們少年兒童不能上學，無家可歸，人們的尸骨到處可見。我越想越感到渾身發抖、手腳冰涼，就好像導彈、火箭正在我的頭頂上呼嘯飛過，原子彈的蘑菇云籠罩在地球上空，一下天空暗淡了，綠樹燒焦了，鮮花枯萎了，動物死亡了。這時，我感到自己的整個軀體也僵直了……

戰爭真可怕，我們要制止戰爭，消滅戰爭。

現在我們生活在和平環境下，清晨我們高興地背著書包上學，假日我們和爸爸、媽媽去公園游覽，過著無憂無慮的幸福生活。我多么希望世界永無戰爭，人們永久過著和平幸福的生活。我想：這不僅僅是我一個少年的愿望，也是全世界少年兒童的心愿。愿全世界少年兒童團結在一起，反對戰爭，保衛世界和平。

第五篇：《世界未來》讀后感

作者姓名：吳雪妍學校：太谷縣貝露文武學校

班級：三年級10班指導老師：杜碧燕

聯系電話：***家庭住址：太谷縣貫家堡村

《世界未來》讀后感

在暑假里，我看了一本課外書《世界未來》。從書中我了解到，未來的人類面臨兩種選擇：一種是和平、友誼、科學發達的美好未來；一種是戰爭、死亡、面臨毀滅的未來。我被這本書深深地吸引住了。特別是書中描繪的戰爭場面太可怕了！合上書，我的眼前好像出現了一幅幅槍淋彈雨、戰火紛飛的戰爭場面，一想起來，我就感到心驚膽戰，生怕戰爭在我身邊發生。

人類歷史上，已經經歷了兩次世界大戰。第一次世界大戰中使用了步槍、機關槍，死亡了1000萬人。第二次世界大戰規模更大，幾十個國家，十幾億人被卷入戰爭，戰火紛飛，血流成河，死亡了5000多萬人。在日本鬼子的刺刀下，中國犧牲了近3000萬人。第二次世界大戰結束前，美國在日本廣島、長崎投下了原子彈，一瞬間，城市變成了廢墟，十幾萬人成了受害者，戰爭給人們帶來了多么大的災難啊！

那么未來的戰爭將是什么樣呢？現在科學越來越發達，戰爭武器也越來越先進，有導彈、火箭、原子彈、氫彈、化學武器、激光武器。想到這些，我的腦海里頓時出現許多悲慘、可怕的景象，人們在互相殘殺，許多人在血與火中搏斗，在槍淋彈雨下生活，我們少年兒童不能上學，無家可歸，人們的尸骨到處可見。我越想越感到渾身發抖，手腳冰涼，就好像導彈的蘑菇云籠罩在地球上空，一下天空黯淡了，綠樹燒焦了，鮮花枯萎了，動物死亡了。這時，我感到自己的整個身軀也僵直了......戰爭真可怕，我們要制止戰爭，消滅戰爭。

現在我們生活在和平環境下，清晨我們高興地背著書包上學，假日我們和爸爸、媽媽去公園游玩，過著無憂無慮的幸福生活。我多么希望世界永遠戰爭，永久興盛。我想：這不僅僅是我一個少年的愿望，也是全世界兒童的心愿。

愿全世界少年兒童團結在一起，反對戰爭，保衛世界和平。