01

　　植入设备

　　目前世界上已经有数十万人因人工耳蜗、心脏起搏器等植入设备而受益，植入式视觉假体的研究也在进行当中。在未来，更多的植入设备将会在各方面帮助人们，从方便沟通到拓展肌体能力。手机的发明者Martin Cooper认为，在2020年之前，人们可能会将电话植入体内。目前来看，这还是很有希望的。

　　植入设备还能做到更多。传感器芯片可以监控生理状况，植入电极可以让人们用意念控制机械，甚至可以用人体的运动提供能量。乔治亚理工学院王中林教授开发的纳米发电机可以贴在肺部或者横膈膜上，呼吸之间就可以给植入设备供电。

　　02

　　上下文感知计算

　　1991年，施乐公司帕洛·阿尔托实验室的Mark Weiser在《科学美国人》杂志上首次提出了“普适计算”这个概念，认为最好的技术是消失的技术，它们自然到让人甚至意识不到技术的存在。现在，这一领域的一个分支正在受到人们的重视，Gartner将之列为2011年十大技术趋势之一：这就是上下文感知计算。

　　上下文可以理解成使用计算设备时的环境状况。上下文感知计算设备将会综合判断所有环境条件，然后为使用者准备好最合适的工具。复杂的上下文感知计算能做到许多魔术般的事情，例如把手机屏幕变成哈利·波特的活点地图，或者当你面对一栋建筑时，会提示里面某个你喜欢的店铺正在打折。未来的设备会学习，手机和计算机将不再只是等待着使用者的指令，它会知道使用者的需要、好恶。

　　03

　　增强现实

　　1992年，时任波音公司计算机研究部门首席科学家的Thomas Caudell，在美国电气与电子工程师学会上发表了一篇论文，提出了增强现实的概念。他认为，可以将所需要的数据投射到真实世界的景物上，为工人们提供一个随身的电子助手，以提升制造行业的效率。他的设想引起了不少企业和研究机构的兴趣，但是在过去的十几年中，因为计算机的计算速度、软件性能和成本的限制，这一设想仅主要应用在工业和研究领域当中，普通消费者对它相当陌生。

　　增强现实技术是一种将虚拟世界的数据和真实世界联系起来的技术，在现实世界的基础上，为用户提供更多的数据支持，将真实世界和虚拟世界尽可能精确地对应起来。现在，智能手机上已经有了一些增强现实技术的应用。随着设备小型化和佩戴式显示器技术的发展，不久以后我们就可以在眼镜上看到被数据增强了的现实。

　　04

　　虚拟现实

　　1965年，美国计算机科学家Ivan Edward Sutherland提出了感觉真实、交互真实的人机协作新理论，奠定了虚拟现实技术的基础。在“终极显示”的世界中，有和我们现在身处的世界非常相似的规则—感觉真实是指虚拟世界的感觉应该和真实世界一样；而交互真实则是指人们应该能够像在现实世界中一样对待虚拟世界的物品。

　　现在，听觉和视觉真实已经不是很大的问题，而虚拟嗅觉和味觉的发展并不尽如人意。2004年，日本奈良尖端技术研究生院开发出了一种虚拟嗅觉系统，能够让人们在虚拟世界中闻到几种不同的水果气味；英国约克大学和华威大学的研究者在2009年3月发布了一台头盔式虚拟现实设备，不仅提供嗅觉，还可以提供味觉，可算是目前最好的个人虚拟现实设备，但是和真实世界的体验依然迥异。也许虚拟现实将会走向《黑客帝国》的方向，直接以电信号刺激大脑中的相关神经元。

　　05

　　脑机接口

　　1970年代，在美国国防部先进技术研究署的资助下，加利福尼亚大学洛杉矶分校开始尝试利用脑电图技术，将人类思考的结果直接通过计算机输出，让大脑可以直接控制机械。

　　2006年，日本国际电气通信基础技术研究所和本田研究所使用功能核磁共振技术，开发出可以控制机械手的脑机接口，控制的延时只有几秒钟。和脑电相比，功能性核磁共振有更多的优势，但是现在这类设备的体积实在太大。

　　2009年4月，美国威斯康辛州立大学麦迪逊分校的Adam Wilson戴着一顶连着电线的红帽子，只用脑电波控制，在网上写了几条微博。澳大利亚和美国的几家公司也已经开发出基于EEG的脑机接口头盔。使用者在经过短暂的训练后，可以用它来控制轮椅或者玩一些简单的游戏。将来，它也许是人们和电脑打交道的主流方式。

　　06

　　肌电感应

　　用肌电信号控制机械肢体的思路，是德国慕尼黑大学的Reinhold Reiter在1945年提出的，然而只有当硬件足够小型化，这种设想才成为现实。2008年，苏格兰Touch Bionics公司的i-Limb仿生手就采用了这种技术。

　　仿生手的原理是，每次肌肉收缩的时候都会产生电流，这些电流会在体内传递，只要在皮肤表面覆盖电极，就可以接收到电信号。不过，这些电信号的电压很低，往往只有数十微伏，人完全无法感觉到，只能通过非常灵敏的电极才能采集到。对它们进行模式识别，就获得使用者的意图，继而驱动机械装置。

　　这种方式无需植入，适合应用在生产机械或者动力外骨骼上。不过，《阿凡达》里那种巨大的人型机械采用的不是这种技术—它用的是动作捕捉，和微软的kinect差不多。

　　07

　　量子计算

　　现在的计算芯片尺寸越来越逼近物理极限，摩尔定律似乎遇到了瓶颈。下一代的高速计算机可能是光计算，可能是生物计算，不过更可能的是量子计算机。

　　不同于使用二进制传统电子计算机，量子计算机采用量子比特，可以同时处在多个状态，可存储和处理的信息是电子计算机不可想像的。

　　2010年9月，英国布里斯托大学量子光子学中心的Jeremy O’Brien在《科学》杂志上发表了论文，认为量子计算机也许不如传统中想象的那么困难，甚至有可能在十年内成为现实。

　　2011年1月，一支国际研究团队在硅元素中实现了100亿个量子位元的量子纠缠态，意味着高速量子计算机的诞生并不遥远。
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