什么是颠覆性创新

据国外媒体报道，回顾2011年，出现了一些具有创新颠覆性的科学研究，其中包括：《黑客帝国》类型向大脑传输新技能知识、基因改良细菌首次释放出生物激光、美国宇航局计划利用3D打印机制造国际空间站组件等。

　　
　　《黑客帝国》类型向大脑传输新技能知识

　　在美国好莱坞科幻电影《黑客帝国》三部曲中在虚拟世界或者睡梦中能够掌握新的知识技能或者形成新的记忆。目前，一项最新研究实验显示科学家有朝一日能够向清醒状态的人们灌输新的技能或者知识，甚至人们会在不知晓的状况下学会这些技能。

　　无论是练习篮球技术还是弹钢琴，传统学习过程总是要求识记效应和反复练习，因此必须进行反复地身体或者精神练习操作，才能转化为某种大脑活跃性记忆。然而，美国和日本科学家一项合作性研究发现，仅是循环刺激大脑活跃性，便可使人们掌握和提高某些技能。这项最新研究表明，接收者可以获得新的知识、技能或者记忆，也可能恢复曾在意外事故、疾病或者年龄衰老等因素造成的记忆遗失。

　　
　　基因改良细菌首次释放出生物激光

　　一些细胞可以抵御疾病，其他一些细胞来自于毛发和骨骼，目前，科学家通过某些奇特基因改良手段和一组微小镜面，可以首次使肾细胞射出生物激光束。

　　通过控制发光绿色荧光蛋白质(GFP)，美国马萨诸塞州总医院的科学家成功制造出这种生物激光，证实这种实验理论可行性。这项研究意味着未来将出现无需电池的自治疗激光的可能性，这项突破性研究可使医生和科学家不使用显微镜便能观察细胞个体的内部工作状况。

　　成功建立激光细胞的研究合作人、马萨诸塞州总医院物理学家马尔特-加瑟(Malte Gather)说：“最初动机是真实的科学好奇心，当我们开始这项研究项目，正值激光首次示范五十周年，每个人都认为激光是无生命的物质，普遍观点认为自然界并不会出现激光。我们想证实这种理论的真实性，是否能够制造出一种生物激光。”
　　
　　
　　美国宇航局计划利用3D打印机制造国际空间站组件

　　迄今为止已向国际空间站发送价值10亿美元的空间站组件，该空间站仍可在未来十年里位于地球轨道前哨。发送一些3D打印机装置，人们将有能力在太空按需建造任何物体——空间站组件、宇航员工具、卫星，甚至航天器。

　　“太空工厂”的第一阶段是美国宇航局近期启动建造适用国际空间站的3D打印机，像这样的打印机技术能够建造大量的物体，基于任务控制的设计模型进行逐层打印。宇航员仅需要提供“原料物质”，例如：塑料或者金属，来制造空间站使用的新的工具和组件。太空制造公司共同创办人、首席技术官詹森-唐恩(Jason Dunn)说：“如果空间站某个组件或者工具出现损坏，这将是最糟糕的事情，但如果拥有3D打印机，这将变得非常容易！空间站工作人员呼叫休斯顿中心要求工作人员向空间站上传该组件或者工具的CAD图纸。通过3D打印机，仅需要一天时间我们便能完全设计出与原型一样的结构。”

　　太空制造公司是美国奇点大学的下属企业，这所大学设在加利福尼亚州硅谷中心区域，美国宇航局埃姆斯研究中心内部，是美国宇航局与谷歌公司合作创建、致力于培养未来科学家的院校，着眼于解决世界上最棘手的科学难题。该公司的唐恩评估称，在太空中打印空间站组件将至少减少目标物体的质量30%，因为这样的物体不需要地球引力维持或者由火箭携带发射时的重力加速度。

　　唐恩在接受媒体记者采访时说：“我们的3D打印机长期目标是真实建造完全功能航天器，在未来几年里，‘立方体卫星(迷你卫星)’可由国际空间站的3D打印机进行设计和建造。”首先，太空制造公司必须创建一台3D打印机，能够很好地适应太空零重力环境，测试打印世界最早、最简单的工具——小扳手。最终打印机测试将使唐恩和研究小组成员确定定制的打印机模式，聚焦打印塑料聚合物，建造出大量的空间站组件。

　　
　　世界上最轻的固体材料

　　目前科学家最新研制一种金属晶格管，其管壁比头发还纤细，是迄今世界上最轻的固体物质。这种复杂物质结构将带来独特强度和亮度材料创新性革命，其中包括制造钻石。

　　像泡沫等超轻质量物体广泛应用于热绝缘体、抑制声音、振动共鸣和冲击。也可以作为电池电极脚手架和接触系统的脚手架。此前世界上最轻的物质是气凝胶，由于它独特的性质也被科学家称为“冻结烟雾”。气凝胶的密度仅为每立方厘米1毫克，其密度低于室温和海平面空气密度。但是像气凝胶、金属泡沫等低密度材料具有很大的缺陷，它们的结构是随机排列。而目前科学家最新设计的金属晶格管不仅具有超轻质量，并且密度非常低，更重要的是它是采取有序结构制成。美国加利福尼亚州马里布市HRL实验室的首席科学家托比亚斯-沙尔德勒(Tobias Schaedler)说：“这种创新性超轻材料的设计源自法国艾菲尔铁塔，这座铁塔凭借其独特结构拥有轻质量，却异常坚硬结构，与金字塔相比，艾菲尔铁塔更高，更轻。正是这种设计萌发我们设计金属晶格管的念头。”

　　研究人员最开始使用液体光聚合物——一种暴露于光线下可以改变属性的分子，他们用紫外线照射这种光聚合物，产生一种三维晶格形态，然后在该物质结构上涂上一层纤薄的金属层，通常是镍-磷合金。接下来研究人员对该光聚合物进行逐层蚀刻，形成中空镍-磷合金晶格结构，每个晶格宽度为100-500微米，或者是人类头发直径的五分之一。晶格壁厚度100-500纳米，不足人类头发直径的千分之一。其密度为每立方厘米0.9毫克，比泡沫聚莱乙烯材料轻200倍。

　　
　　读脑仪器将取代键盘等传统输入设备

　　标准键盘已占据计算机输入设备统治地位近40年，目前科学家最新研制的一种装置或将取代解盘及触摸屏技术，最新突破性技术可将人体思维直接转换为数码形式。这种读脑仪器的第一阶段是使用大脑扫描来识别某些文字表达的思维。

　　功能磁共振成像(fMRI)大脑扫描显示大脑活跃性将被思考某些物理对象所点燃，例如：马或者房子。基于功能磁共振成像扫描的读脑仪器很可能将取代键盘，但科学家指出可能该读脑仪器首次将帮助瘫痪患者，该技术的实现仍需要多年时间。当前实现读脑仪器便携性的问题仍未有效解决。

　　
　　美军发射超音速飞行器，可实现1小时内对全球任何区域军事打击

　　目前，美军最新研制一款超音速飞行器仅在1小时内便能对全球任何地区的军事目标实施打击，11月18日，能够达到5倍音速的先进超音速武器(Advanced Hypersonic Weapon—AHW)测试成功。

　　如果美军开始全面部署这种先进超音速飞行器，将意味着美国将不再依赖国外定位导弹基地。目前，美国五角大楼并未公布这款超音速飞行器能够达到具体的速度，它不像传统洲际导弹易于调动发射。美军方发言人梅琳达-摩根(Melinda Morgan)陆军中校称，这项超音速飞行器测试旨在收集空气动力学、导航、制导和控制以及热保护技术的相关信息。

　　美国陆军先进超音速武器研究项目是“全球即时打击”计划的一部分，旨在为美军在1个小时之内向全球任何地区送递常规武器。科学家评估这种超音速飞行器的速度超过了5马赫——音速的5倍，时速可达到3728英里。

　　
　　铝合金材料遇水可产生氢气和热量

　　铝是地球上最常见的金属材料，它可以用于制造碳酸饮料易拉罐或者棒球棍，目前科学家合成一种铝材料，有望能够解决世界上的能源危机。美国普渡大学工程师杰里-伍达尔(Jerry Woodall)现成功研制一种铝合金材料，遇水反应可产生氢气和热量，现在他正在积极寻求合作投资方设计一种新型装置——收集氢气作为燃料，使用遇水产生的热量来净化水质。

　　伍达尔说：“地球地壳层拥有大量的铝金属，可供给全球能源需求。”为了确定铝的特殊用途，伍达尔将铝与镓、铟和锡混合在一起熔化，在室温状态下最后这三种金属与铝混溶在一起形成铝合金颗粒。在这种状态下，水能与这种铝合金材料产生反应，当一块铝合金球投入水中，它们将自然地分解水，伴随着产生热量和氢气。之后释放的氢气收集起来用于驱动设备，或者充入燃料电池用于产生电能。

　　据计算仅1公斤的该铝合金材料与水接触便能产生12.9度电能，相比之下，相同质量的煤仅能产生6.7度电能。伍达尔说：“这种铝合金材料与水发生反应之后，并不会完全消失，不会像汽油一样最终以尾气形式排放出来。”

　　目前利用这种铝合金材料研制的新型系统有效性需进一步核实，他需要至少5年时间来改善铝合金材料的属性，并暗示未来该材料的推广使用将减少全球对石油和煤炭的依赖性。

　　
　　隐形材料可让物体隐藏起来

　　近年来一些科学家陆续研制出各种“隐形斗篷”，并证实可对冬衣至坦克等任何事物进行隐形，但是这些隐形斗篷的效果并不是很理想。今年10月份，美国达拉斯大学科学家最新研制一种隐形材料，通过演示视频显示它具有神奇的隐形效果。这种隐形装置是由加热碳纳米灯丝形成“光线弯曲”现象，其原理与人们熟知的海市蜃楼现象有相似之处。

　　该现象是被称为“光热偏向”，是由“弯曲光束”偏离物体表面朝向观测者的眼睛。这类似于当地面热空气反射一个水波图像至天空，而不是让光束从地面上进行反射，这一过程就形成当饥渴的行人在沙漠穿行时看到的“海市蜃楼”的虚幻景象。

　　碳纳米管能够快速实现加热，美国达拉斯大学的科学家建立的“热梯度”类似于地面上的一层热空气。这些透明碳纳米管片材的热传递能力可实现较大温度等级范围内高频调节温度。达拉斯大学的科学家称，碳纳米管片材的独特性能暗示着可能应用于可切换开关的隐形装置，目前它不仅能在空气环境下实现，在水中也可以实现隐形效果。碳纳米管是一种人造碳材料，像头发一样纤细的碳纳米管可使长度达到直径的数百万倍。它们有时用于自行车部件或者高强度树脂材料，它还具有热传导能力，现可用于建立“隐形开关”。

　　

　　超强黏性胶带实现现实版“蜘蛛侠”

　　受昆虫足部灵感最新研制的一种胶带具有很强的黏性，可支持像蜘蛛侠一样“飞檐走壁”，并且可以重复使用数千次。

　　这种超级胶带表面覆盖着数百万个硅质蘑菇状结构，该结构是人体肉眼无法观测到的，模拟昆虫足部浓密的微型毛发。德国基尔大学动物学会的科学家研究发现昆虫使用足部微小的毛发能够顺利攀爬在墙壁上，基于这一原理它们研制出一种黏性胶带。这种黏性胶带是带有类似微型毛发结构的硅树脂，其黏性非常强，足以让一位研究员悬挂在天花板上。昆虫独特攀爬能力的关键在于它们拥有数千个末端可压成扁平状的毛发结构，从而最大限度地增加了接触面积。这项研究负责人斯坦尼斯拉夫-高尔伯(Stanislav Gorb)解释，这种超强黏性胶带可以最大限度地与物体表面进行接触，由于多样化接触点，该胶带可实现与任何物体表面的完美接触。

　　高尔伯研究团队研制的这种胶带在相同物质表面的粘黏性是普通胶带的两倍，同时，这种胶带还可用于水中，且不留下任何粘性残留物。这种生物灵感胶带还具有许多潜在商业应用，从墙壁攀爬搜寻机器人，至工业贴片机。目前研究小组并未停止探索搜寻来自自然界的新灵感。当前研究小组正在调研其他一些生物结构表层特性，其中包括：甲虫身体覆盖层、蛇皮和抗黏性植物。

　　
　　百年星舰计划

　　目前，美国五角大楼将“百年星舰计划”提上了议事日程，计划百年之内确保人类实际星际旅行，现开始招募科幻小说作家、伦理学家和科学家参与百年星舰计划。

　　百年星舰计划要求研制出比光速更快、可维持生命存在的新型太空科学技术，假如未来出现外星人攻击地球，或者地球末日来临，人类可以乘坐星舰飞船避难其他行星。什么是颠覆性技术创新,颠覆性创新,颠覆性技术,颠覆性技术创新,破坏性创新,商业模式创新的意义,创新的要素,创新的分类,颠覆式创新案例,熊彼特创新理论,创新的扩散,美国创新战略