綠色、健康、宜居、富足的城市生活,令人向往。不過,這一過程沒有捷徑,需要依靠不斷的創新活力,獲取各類科學“高招”,一路披荊斬棘。
昨天,為期兩天的中國2010年上海世博會“科技創新與城市未來”主題論壇在無錫圓滿落幕,來自世界各地的30余位科學家匯集了形形色色的新技術和實踐成果。踏著這些緊鑼密鼓、層出不窮的科技創新“鼓點”,“城市,讓生活更美好”,可望可及。
1 “中國制造”可多養活4億人
一頓不吃餓得慌。世界上有一半以上的人口以稻米為主食。目前,每公頃耕地出產的稻米,可以填滿27個人的飯碗;到2050年,1公頃土地必須要養活43個人才行。面對如此嚴峻的糧食形勢,如何保證糧食安全是一個巨大的科學挑戰。
為此,世界農業科學家正在聚焦超級雜交稻。從1996年起,中國農業部立項我國超級稻計劃:1996年到2000年,水稻增產20%,由每公頃8.25噸提高到10.5噸;2001年到2005年,產量再提高40%以上,畝產800公斤水稻,并種植200畝示范田,連續兩年產量達標。
袁隆平帶領研究團隊,不斷刷新超級雜交稻產量“新紀錄”。2000年在湖南省20個近千畝示范田中,平均畝產700公斤;之后,在小面積試驗田中,創造了每公頃17.1噸水稻的20世紀最高產紀錄,推廣到大田,平均產量達每公頃9噸以上;目前正在攻關的農業部第三期超級稻計劃,已實現每公頃13.5噸,并儲備“千穗稻”良種,即每顆稻穗有1000粒種子,像一把豐碩的“水稻掃把”。
中國水稻種植面積約4.4億畝,平均產量每公頃6.3噸;雜交稻占總水稻面積的57%,平均產量是7.2噸,每年可以多養活幾千萬中國人。這較日本水稻每公頃產量多1噸,是世界水稻面積最大的印度平均產量的兩倍。“中國很樂意幫助更多國家播種超級雜交稻。如果世界上有7500萬公頃土地種植中國雜交稻,每公頃按增產2噸計算,增產的糧食可以多養活四五億世界人口。”袁隆平說。
2 提前破解病毒入侵“地圖”
SARS、甲流、手足口病……既發或潛在的傳染病隨時威脅人口密居的城市生活。哈佛大學的傳染病和病毒研究報告顯示,附著在干燥桌面的病毒,有可能在幾天甚至幾個月里,傳播并生存在人們的手上。快速、及時、可靠的現場偵察微量病毒,能讓人們占得先機,提前破解病毒入侵“地圖”。
美國華盛頓大學生物工程系教授艾倫·霍夫曼帶來好消息,研究人員正在開展一項名叫智能聚合物技術的實驗室研究。該研究的“主角”是一種智能分子。當室內溫度升至與體溫持平,分子很快變渾濁,如黏液或膠水一般,吸附很多其他分子。通過實驗室洗滌,借助一種微小儀器,附著的納米級微生物將快速“浮出水面”。最終,落網的病毒微粒信息將被導入到讀數機,讀出量化結果。
與現有的病毒檢測技術相比,該方法所需的檢測樣本可以是非常稀釋的,所以,檢測成本不再昂貴,且速度快,準確率高,使用簡便。不遠的將來,智能聚合物技術可以集成到一次性測試卡中,無需儀器輔助,就能捕捉病毒的蛛絲馬跡。再與手機和攝像機相連,病毒信息被第一時間傳至當地醫院,在城市里爆發傳染病之前,相關控制預案即可啟動。
3 所有商品都將擁有“碳ID”
對一個商品而言,不光是使用過程,整個“生命周期”都在產生溫室氣體,包括最初的原料生產加工,到運輸、銷售給消費者,直到最終廢棄、銷毀。英國曼徹斯特大學可持續化學工程教授阿迪薩·阿扎帕吉克說,每一環節產生的溫室氣體排放量被記錄下來,計算折合成碳當量,即為碳足跡。以食物為例,胡蘿卜、馬鈴薯等蔬菜的碳足跡相對較少,生產每1000克的碳足跡大約為0.2—0.3千克碳當量;而牛肉、羊肉的碳足跡最高,大約為每千克14.3千克碳當量。
未來的超市里,這樣一張標注商品生命周期里碳足跡的標簽將賦予每個商品一個新身份:“碳ID”。目前,在英國、日本等國,一些食物已率先擁有了這樣的“身份證”。阿扎帕吉克說,這個“身份證”,能幫助消費者了解商品的“綠色度”,引導他們主動做出低碳選擇,還能避免一些望文生義的“綠色誤會”,比如,利用玉米制造乙醇一直被認為“更清潔”,但實際上,它生產和使用過程中的碳足跡比傳統汽油的還高。
4 未來交通系統整體“入地”
交通擁堵,阻礙出行;撞車撞人,威脅安全;尾氣排放,溫室效應;喝油耗能,能源緊缺;道路占地,無地可種……曾給人們生活帶來諸多便利和進步的城市交通,現在看上去“一身毛病”,甚至日益成為危害未來生活的“危險分子”。
“未來城市交通,將是一整套地下交通系統的‘天下’。”中國工程院院士、解放軍理工大學教授錢七虎解釋說,交通能耗主要為克服前進阻力,阻力主要來自空氣阻力和地面摩擦力。地下交通系統讓這些阻力消失殆盡,從根本上降低能耗。
展望本世紀下半葉,駕車出行由“上天”改為“入地”——走地下高速路。地下高速路與地面高速路的區別在于:第一,不占用地面土地;第二,減少污染。地面、高架路上的汽車尾氣是無法捕獲的,而在未來封閉的地下路網中,空氣、煙塵可以通過靜電吸附排出,一些有害氣體也可以利用高科技手段催化解決。目前,世界各國都在研究地下高速路系統。例如,法國巴黎的地下快速路已經建成,城區一氧化氮濃度降低了16%。
如果出城旅行,可以乘坐運行于地下真空管道中的城際磁懸浮。錢七虎指出,城際交通和城內交通不一樣,需要高速運行。高速運行中,空氣阻力巨大,消耗了大部分能量。如果將高速磁浮列車搬至真空地下軌道中,空氣阻力為零,可以真正實現超高速、低耗能,無噪音、無污染的綠色交通。其速度可能比飛機還快,達到1000公里/小時。
同時,隱患重重的城市貨運交通也將轉入地下。在郊區建設物流園區,城外來的貨物通過物流園區編組,經地下管道,由自動導向車牽引,運送到城市里的各個地下終端。
5 國產“北斗”有望覆蓋全球
2008年的汶川地震,曾令不少鄉鎮道路被阻,通訊中斷,一度變成“孤島”。當時,正是“北斗一號”衛星導航定位系統,幫助抗震救援人員架起了“孤島”和外界的通訊橋梁。
國際無線電科學聯合會中國委員會副主任、中國計量測試學會副理事長王義遒說,隨著現代化、城市化的進程,城市數目大量增加,要確保城市安全,城市管理者需要對城市各方面了如指掌,比如有沒有火災,哪條道路被水淹了。“我國正在研發的北斗系統就能幫助城市管理者對城市各方面都有一個微觀的精確的了解。它能探測到每一個目標的位置、時間、速度等。”
王義遒透露,北斗系統正在迅速“成長”,今年是北斗系列衛星的密集發射年,到6月2日已發射了4顆星。“到2012年,北斗系統將覆蓋亞洲的太平洋地區。第二階段,預計到2020年,北斗系統有望像美國的GPS系統一樣,覆蓋全球。”而且,被喻為“中國版”GPS,北斗系統還身懷幾項“獨門武功”——北斗系統是有源的,就是會接收用戶發送的信號;它還有短報的通信服務,例如水災時,水文監測用的就是短報服務。(馬亞寧 馬丹)
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