“改变世界”一词似乎已经在科学界被用烂了，每当一个新发现面世，都常被冠以“革新者”的封号，好像它们都是“横空出世”一般。《科学美国人》编辑部评出的“2016年十大创新技术”。虽然现在还无法确定评选出的包括量子卫星、碳呼吸电池等技术影响力如何，但真正的革新者总会走出不被看好的阴影，创造了一次又一次新的变革。

　　碳呼吸电池

　　理想的碳储存技术可以产生电能，而非消耗。今年七月，康奈尔大学的两位研究人员在《科学进展》上发表了论文，描绘了一种捕获二氧化碳的电化学电池设计。该设计中，电池的正极由金属铝制成，这种材料非常便宜、丰富而又易于处理。阴极由多孔碳构成，研究人员往里注入氧气和二氧化碳的混合物。铝、氧气和二氧化碳在电池内部反应，产生电能和草酸铝。

　　通过碳排放计算可以得出，电池每消耗1公斤铝可以吸收3.25公斤的二氧化碳。

　　超级分子

　　哥伦比亚大学化学系教授柯林·纳科尔斯表示：“很多时候，你想要的是一种并不存在的原子。”而利用所谓“超级原子”组成的超级分子可以满足这个需要。

　　超级原子是行为如同单个原子的原子团，研究者可以设法使其具备特别的电磁特性，这是元素的自然组合很难或不可能获得的性质。虽然化学家早在几十年前就知道如何构建超级原子，但一直找不到一种可靠的方法将它们连接成更大型的结构。

　　廉价的诊断试纸

　　过去10年里，研究人员一直在寻找一种廉价又便捷的试纸诊断方法，类似验孕棒或验孕试纸，以便在这种场合拯救生命。

　　第一代诊断试纸一般只能发现入侵物产生的分子或致病微生物，从而检测疾病。但接下来有可能出现直接检测病原体DNA的诊断工具。这些工具叫核酸测试，可以让医生在疾病最早期就能准确地诊断出疾病。耶格尔和哈佛大学的化学教授乔治·怀特赛兹等研究者正各自独立研究核酸试纸。

　　能视读的电脑

　　给你看一个陌生字母表里的字母，再要求你在纸上还原出来，你很有可能做到。但电脑却不行，就算它有最先进的深度学习算法也不行。这些机器学习系统需要通过大量数据学习，也只能区分出基本的图片。

　　目前，电脑借助贝叶斯规划机器学习框架，已离这一飞跃不远了。贝叶斯规划学习方法和深度学习有本质上的差别。贝叶斯规划学习的灵感来自人脑的另一种能力：推断出可以生成某种模式的一系列动作。这种机器学习方法既全能又高效。

　　终极抗病毒

　　病毒一直保有擅长躲避人造药物攻击的“形象”，但它们面对罕见基因突变“ISG15”时却变得力不从心。带有这个突变的人能更好地防御大多数祸害人类的病毒。但这一几率实在太小，每1000万人中只有不到1人携带这一突变。西奈山伊坎医学院的杜赞·博古诺维奇认为，可以模拟这一突变用于研发药物。如果如他所言，他有可能找到一种可以临时对抗所有病毒的药物，从而让人避免感染病毒而生病。

　　博古诺维奇希望找到一种药物，可以通过相同方式把ISG15突变作为目标。“只要稍稍调整一下我们的系统，就可以压住感染的第一波爆发。”博古诺维奇的团队正从1600万种化合物中筛选有前景的抗病毒药物。当他们发现候选化合物以后，就需要精细地调整化合物的化学性质，完成毒理学和动物试验，并最终进行人体临床试验。

　　可制冷的衣服

　　空调制冷需要消耗能源，而获取能源又会增加温室气体的排放。仅在美国，每年空调“贡献”的二氧化碳排放量就达到了一亿吨。

　　崔屹是斯坦福大学材料科学与工程学教授，他想利用衣服本身帮助人们降温。但即便是最轻薄的棉纤维衣物也会吸收身体发射出的红外线，从而锁住热量。崔屹和他的团队发现，一种用于制造锂离子电池的纳米多孔聚乙烯材料，可以将辐射散发出去。

　　相比棉质衣服，这种材料可以让模拟的人体皮肤多降温2。崔屹团队于2016年9月在《科学》杂志上报告了这一发现。崔屹表示：“如果穿上这种衣服，只要外部温度略低于体温，你就会感到凉快。”如果是大热天，你可能忍不住开空调，但穿上这件衣服可以调高空调的温度。有研究显示，空调温度只需调高几度，能耗就能降低近一半。

　　贫困检测软件

　　去年，联合国设定了一个目标，旨在到2030年时消除全球范围内的极端贫困。想要实现，首先就要找到最贫困的人都住在哪里。实际上，在贫穷或易发冲突的国家进行经济调查不仅成本高，而且非常危险。研究人员选择在人造卫星拍摄的夜间照片中寻找特别暗的区域。“晚上亮起来的地方经济状况通常更好”，斯坦福大学地球科学系统助理教授马绍尔·博克解释说。但这种间接调查方法也有它的缺陷，尤其在判断贫困程度时，从太空上俯览，轻度贫困和极端贫困地区一样漆黑。

　　可服用的微机器人

　　现在麻省理工学院的研究人员发明了一种机器人，可以在完全不需要切口的基础上，在胃中完成简单的手术。病人只需把它吞下去。这种卫星机器人被包裹在一用冰做的锭剂中，一旦被服下将直接进入到胃中。当冰溶化后，这个微型机器人将像一张折纸一样舒展开，它们会在遇热或受磁场作用时膨胀或收缩，并借此移动。外科医生通过电磁场影响机器人上的磁铁，并借此控制机器人的运动。

　　量子卫星

　　在现实的互联网环境中，或篡改却从未停止过。而量子密钥分发的问题在于，没人知道如何远距离传输纠缠光子。不过就在今年8月，中科院在解决这个问题上迈出了一大步，他们成功将世界第一颗量子卫星“墨子”送入了轨道。

　　如果中国研究人员创造了量子密钥传输距离的新纪录，未来的卫星就能为不可攻破的“量子互联网”提供一个轨道平台，在这个网络中，物理定律可以确保加密数据包的绝对安全。

　　新型抗生素

　　由英国政府委托的一项研究估计，到2050年，抗生素耐药性每年将导致全球范围内1000万人死亡。

　　研究人员试图修补抗生素的化学性质，使其更有效地对抗耐药菌株，但到目前为止几乎没有成功的例子。而最近，哈佛大学化学与生物化学教授安德鲁·梅尔斯和他的团队找到了合成大环内酯的实用方法。他们把大环内酯分解成八个基本模块，已经合成了超过300种新型化合物。迈尔斯已经成立了一个公司，将制药过程商业化。