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編者按：美國《大眾科學》（Popular Science）每年都會評選全球最佳科技創新大獎，這一評選已經堅持了30余年。其選擇趨勢從以前的優秀技術成果，已經轉向那些會引領未來的科研創新。今年獲獎名單分為幾個類別：醫療、電子產品、汽車、個人護理、航空航天、工程設計、娛樂、家居、安全、體育和戶外活動，有哪些產品和技術上榜，一起來看看吧。本文來自編譯。
Hybrit
從紐約皇后區的致命洪水，到德克薩斯州的深度冰凍，氣候危機對美國的影響越來越明顯。今年的頂級工程創新反映了人們越來越意識到建筑和航運這樣的關鍵行業不能停滯不前。這些獲獎者回答了關于這個星球未來的一些緊迫問題，包括如何解決食品和能源生產等難以實現碳中和的領域。除了綠色科技的進步之外，這些技術還揭示了更安全的采礦方式，引入了能夠解開DNA結構隱秘的人工智能，并提供了亟需的高空飛行樂趣。
?sa B?cklin/HYBRIT
煉鋼產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3000華氏度的溫度下，焦炭與鐵礦石中的氧氣發生反應，將金屬提純為煉鋼所需的形式，但在此過程中會釋放二氧化碳。為了減少對環境的影響，一個瑞典工業聯盟開發了Hybrit，一種在生產中利用氫而不是碳來轉化鐵礦石的鋼材。氫氣從水中釋放出來，在一個叫做豎爐的機器中與礦石中的氧氣發生反應，用不含化石燃料的風能和水電加熱到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準焦炭燃料方案的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。
ZEEDS Initiative
集裝箱船為我們的廉價消費品經濟提供了動力，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力——在海洋中放置充電器幾乎是不可能的。今年，芬蘭發動機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未來的船舶。由挪威的一個風力發電廠提供動力，工程師們將利用電解技術制造氫氣，在工廠中與氮氣反應生成氨氣。 瓦錫蘭已經完成了一臺燃燒70%氨的混合發動機，并計劃在2024年將純氨版本部署到油輪上。
Vertical Oceans
自1980年以來，全球對養殖蝦的饑渴已經摧毀了約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系統的碳足跡超過了養殖乳牛、豬或雞。疾病的爆發和被廢物堵塞的水道也困擾著這個行業。“垂直海洋”（Vertical Oceans）的模式將整個操作放在室內。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，而且不需要下水道。今年，新加坡的一個“垂直海洋”測試中收獲了10次蝦，總計超過一噸的甲殼類動物。
Camozzi Group
目前還不完全清楚是什么導致了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）設計了一個替代品，增加了各種自動感應功能來檢測故障。一對兩噸重的檢查機器人在碳纖維復合材料軌道上穿越橋梁，每8小時對底盤拍攝25000張照片，這使得機器視覺軟件能夠發現任何異常情況。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的接頭擴展的傳感器。
Carnival Cruise Line
普通的過山車利用重力將尋求刺激的人送上空中，并在空中盤旋。但是，如果你想在游輪上建造一個過山車（沒有穩定、平坦的地面）必須要有創意。嘉年華郵輪公司的BOLT過山車使用電力驅動其類似摩托車的小車沿著長長的環形軌道行駛。乘坐者可以控制速度，最高可達40英里/小時，并在海平面以上187英尺處行駛。使用電機推進，而不是自由落體，可以防止體驗者達到不安全的速度。
Form Energy
為了維持完全可再生的電網，電力公司需要大型、廉價的電池，以滿足無風或無陽光的高峰需求。但是，筆記本電腦和電動車內的鋰離子電池很昂貴。因此，Form Energy公司在地球上最豐富的金屬之一：鐵的基礎上開創了一種新的高效電池。該公司的Big Jim原型通過讓環境中的氧氣與鐵發生反應來排放電子，從而產生鐵銹。輸入的電流將鐵銹變回鐵，釋放出氧氣，并為電池充電。
DeepMind
今年之前，科學界只知道人體中17%蛋白質的確切三維形狀——這些蛋白質是生命的重要組成部分，負責包括細胞維護到廢物調節的一切。50年來，了解這些氨基酸鏈是如何將自己折疊成獨特的構型的，一直是一個重要的任務。AlphaFold是一種機器學習算法，現在已經破解了人體2萬種蛋白質中98%以上的結構，其中36%的預測準確到了原子水平。DeepMind已經將其源代碼和預測數據庫放到了公共領域，為那些開發新藥物的人、試圖為致病性突變創造抑制劑的醫生或開發新材料的設計師開辟了新的可能性。
SkyCool Systems
空調和風扇消耗了世界上10%的電力，預計到2050年，空調的使用將增加三倍，吸走更多的能源并將熱量推回給周圍的環境。SkyCool正在用反射光線的屋頂納米技術打破這種危險的循環。涂有多層光學薄膜的鋁制面板以8至13微米的波長反彈輻射，這是一個特定的點，可以讓電波穿過地球的大氣層，進入太空。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。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，估計每年可節省6000美元的電費。
Orica
采礦業是世界上最危險的行業之一，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炸藥時發生的巖石墜落。類似《異形》中的動力裝載機的巨型版本，Avatel機器人允許一名員工放置炸藥，以獲取金、銅和鐵礦石。在一個受保護的機艙里，礦工操縱一對手臂放置炸藥，而工程師和地質學家則在控制室里遠程提供條件變化的實時建議。一旦設置好炸藥，駕駛員就會移動到安全位置，并以無線方式發送信號進行引爆。
SAILDRONE
為了了解颶風并更好地預測未來的災難，科學家們需要有關氣壓、空氣和水溫、濕度以及肆虐的風暴內的風況數據。去年9月，在太陽和風的推動下，自主的23英尺長的Saildrone成為有史以來第一個進入颶風眼的機器人飛行器，當時它進入了4級颶風 “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，所有這些都是在風速達到每小時120英里的情況下進行的。各地的實驗室已經將這把漂浮的瑞士軍刀投入使用，它提供了衛星圖像中丟失的海洋表面的數據。NASA將其用于補充不完善的衛星讀數和研究氣候變化，國家海洋局（NOAA）將其用于調查阿拉斯加狹鱈的健康狀況。
譯者：蒂克偉
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