《环球科学》2007年全球科技领袖揭晓

生物谷

以假乱真的智能假肢

芝加哥康复中心的患者正展示假肢可以实现的各种手部功能。　

上面这两幅截面图显示，聚合物纤维促进了膝部新韧带的生长。

新的假肢开创了仿生技术革新之路。

人体修复术的研究，往往在战争期间或战争刚结束时取得突飞猛进。令人遗憾的是，过去几年也不例外。美国芝加哥康复中心的托德·A·库伊肯(Todd A. Kuiken)和他领导的团队，在“神经定向再分布”(targeted reinnervation)技术上取得了开创性的进展。这项技术专门探索如何把人造手臂接在神经系统上。他们从伤者失去手臂的那一侧肩膀上取出神经，移植到胸部。装了假肢的人想移动假肢时，只要用力使胸部肌肉收缩，电极就会探测到这一活动，并将信息传递给假肢，使它做出相应动作。研究人员已经开始试验双向连接，试图把假肢传感器发来的信号转发给感觉神经。

这种假肢是赛格威(Segway)的发明人、DEKA研发公司的迪安·卡门(Dean Kamen)研制的。它的详细情况目前只在一段网络视频中有所披露，但效果着实令人眼界大开。在某场演示中，一位装着这种假肢原型产品的工程师用假手抓住了一个水瓶，捡起了一支笔，还刮了刮自己的鼻子，看起来酷似美国科幻电视剧集《无敌女金刚》(Bionic Woman)中的场景。我们只能期望，这种假肢的售价不要像赛格威那样贵得离谱，而是让大多数人都能够负担得起。

在美国，每年有20多万人遭遇膝部韧带撕裂伤，这种损伤会造成极大痛苦，而且很难治愈。美国弗吉尼亚大学的加图·T·洛朗森(Cato T. Laurencin)领导的团队，开发出一类新型聚合物，可以充当组织支架，促进新韧带的生长。在对家兔膝盖进行的试验中，再生的韧带可以承受相当于正常韧带1/3的张力。不可否认，大约有一半的兔子会再次发生韧带撕裂，不过洛朗森认为，这是因为他们很难说服兔子乖乖接受物理治疗。

撰文/乔治·马瑟(George Musser)

译/郭凯声校/罗绮、虞骏

寻找捷径的最快方法

谷歌地图中的“谷歌街景”功能可以显示美国各城市的街道图片

TrafficAid系统(右图)，则把探测到的手机信号转换成一幅实时路况图。

计算行驶路线并预测交通堵塞的全新方法，可以大大节省花在路上的时间。

以前，为了给上网求助的问路者提供即时帮助，MapQuest和谷歌地图(Google Maps)之类的导航地图程序不得不对问题进行简化，换句话说，它们无法完整地考虑每一条通往目的地的可能路线。不过，现在情况已经不同了。德国卡尔斯鲁厄大学的科学家设计了一种计算机程序，可以迅速计算出所有可能的行驶路线中最快捷的一条，所需计算量也不算太大。

项目科学家多米尼克·舒尔斯特(Dominik Schultes)设计了这套程序，他的出发点非常简单：驱车前往某处时，通常需要经过若干个十字路口，这些十字路口之间没有多少连接路线。预先计算出发地(或目的地)与最近十字路口之间的连接路径，再计算各条干线彼此交叉的所有地方，也就是所谓的交通节点(transit node)之间的连接状况，便可以找出最佳路线。在道路纵横密布的西欧和美国地图上，研究人员测试了这种高度节省计算量的算法，发现计算效率提升了足足100倍。

为了真正确保司机们开车时不会迷失方向，谷歌公司已经在谷歌地图中加入了一项名为“谷歌街景”(Google Street View)的功能，为司机提供精确到街道的实景导航图。“谷歌街景”会把行驶路线上的街道全景抓拍图片，按照行驶顺序一张张显示出来，让司机从驾驶座上便能参照图片核对自己路过的道路标志了。

即使有了最可靠的路线指南，无法预料的交通状况也会造成出行不利。IntelliOne公司致力于把交通网与通信网结合起来，它们不久前推出TrafficAid系统，可以把匿名的手机信号转换为一张精确的实时交通路况图。

利用无处不在的手机网络，这套系统无须沿着交通路线安装独立的传感器。相反，一些特殊的服务器可以探测某一部手机的确切位置和速度。IntelliOne公司将这些信号数据传送到数据库中，将探测到的手机与具体的道路联系起来，生成准确而及时的路况信息。

由于不再依靠摄像机、路边雷达和路面监视器传来的交通信息，TrafficAid系统能够更迅速地刷新手机信号分布图，计算出汽车实际速度，误差在5~8千米/小时以内。

撰文/彼得·谢尔戈(Peter Sergo)

译/郭凯声校/罗绮、虞骏

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