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2022 POPSCI 百佳科技成果獎
自 1988 年以來，大眾科學每年都會隆重介紹那些讓我們的生活變得更美好的科技創新。2022 年——第 35 個年頭——詹姆斯·韋伯太空望遠鏡憑藉源源不斷地向地球傳回奪令人瞠目結舌的宇宙圖像，而獲得了本年度科技創新的最高榮譽。但它只是 100 項最佳科技成果中的一項。
今年的「百佳科技成果獎」榜單分為 10 個類別，涵蓋航空航天、工程、消費電子、醫療健康、安全與防禦、汽車、娛樂、個人護理、運動與戶外、家居。系好安全帶，一睹它們的風采吧。
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大眾科學
2022年度 百佳科技成果 TOP100
# 工程 #
2022年度 百佳科技成果-工程
人工智能和清潔能源正在幫助重塑和更新一些最重要的技術。由於太陽能電池板更小、更靈活，一些小型設備將會走向無電網的未來。船隻現在可以通過傳感器和人工智能，從英國自由航行到美國。隨着工程師們的腦洞大開，氫氣、新型電池和其他可替代化石燃料的能源，正在對化工廠、能源設施、卡車和船舶進行更進一步的綠色改造。
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工程類大獎得主
土耳其1915恰納卡萊大橋（1915 Çanakkale）
世界最長跨度懸索橋
土耳其恰納卡萊高速公路大橋建設投資公司
https://www.1915canakkale.com/en-us
土耳其1915恰納卡萊大橋跨越馬爾馬拉海西端的達達尼爾海峽，連接歐亞大陸，全長 4608 米，其中兩塔之間橋樑主跨長度 2023 米。工程師團隊必須解決多個難題，才能建造世界上跨度最大的懸索橋。
由於橋樑位於地震區，工程的主要挑戰是創紀錄的跨度、現場的岩土條件，以及穩定性。為了解決空氣動力學穩定性問題，該橋採用了寬度 45.06 米的雙箱梁橋面系統。工程師使用拖船將 6.6 萬噸重的混凝土沉箱浮起，用作支柱。然後，他們淹沒了沉箱中的艙室，將其沉入 40 米深的海底。使用駁船和起重機進行橋面預製段，然後進行組裝。
這座大橋於 2022 年 3 月 18 日建成通車。它將從希臘和保加利亞邊境到土耳其多個農業和工業區的陸路距離縮短了至少 200～300 千米。土耳其總統埃爾多安所說：「我們其視為海峽上的一條紅寶石項鏈，這裡將迎來全新的未來。」
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NuGen氫動力礦用運輸卡車
世界上最大、最「氫」的汽車
英美資源集團（Anglo American）
https://www.angloamerican.com/
當滿載岩石時，標準的 Komatsu 930E-5 礦用卡車重量超過 450 噸，每天燒掉 3000 升柴油。英美資源集團的解決方案是轉向氫動力——為他們的礦車設計氫燃料電池版本。NuGen 氫動力礦用運輸卡車基於 Komatsu 291 噸級 930E 型卡車的改裝，嚴格來說，這是一輛包含氫燃料電池和鋰電池技術的燃料電池電動（FCEV）卡車。雖然總運營成本與柴油動力卡車相當，但它卻可以減少高達 70% 的碳排放。英美資源集團計劃在 2030 年前完成該型號卡車在所有礦場的部署。
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西班牙Hydeal España可再生氫項目
最大的綠色氫樞紐
安賽樂米塔爾集團（ArcelorMittal）、Enagás、Fertiberia集團和DH2 Energy公司
https://corporate.arcelormittal.com/
國際可再生能源機構將 HyDeal España 列為目前全球最大規模的可再生氫氣項目，它將為生產低碳鋼鐵、工業合成氨和綠色化肥提供氫氣。項目合作夥伴包括國際鋼鐵製造集團安賽樂米塔爾（ArcelorMittal）、西班牙天然氣運營商 Enagás、西班牙 Fertiberia 集團和 DH2 Energy 氫氣公司。該項目的第一階段目標是在 2025 年製造 5.5 萬噸可再生氫，然後在 2026 年達到 20 萬噸。到 2030 年，總裝機容量高達 9.5 吉瓦的太陽能電池板將讓電解槽以前所未有的規模將氫氣與水分離。根據估算，該項目將使西班牙的溫室氣體足跡減少 4%。
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DALL-E 2人工智能藝術生成器
一個開創性的人工智能「文本生成圖像」系統
OpenAI公司
https://openai.com/
DALL·E 2 掀起了一場藝術創造的革命，你只要告訴它你想要什麼，它就能在極短的時間內反饋給你一幅畫作。OpenAI 公司通過從互聯網上抓取的數億幅圖像，再利用人工智能技術讓 DALL-E 2 進行自主學習和訓練。它允許用戶編寫文本提示，例如「達利風格的畫作，一隻會飛的狗」，然後後台就會通過獨特的算法在不到一分鐘內將其渲染成圖像。與此前的圖像生成器相比，DALL-E 2 所輸出的質量（創造力）令人印象深刻。現在，任何人都可以註冊並使用這個人工智能藝術生成器。
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P-12 Shuttle電動渡輪
最快的零排放輪渡
Candela公司
https://candela.com/
碳纖維複合材料製成的水翼成就了世界上最快的電動輪渡。2022 年夏季，Candela 公司在瑞典斯德哥爾摩發佈了 P-12 Shuttle 渡輪。由於水翼幾乎不會產生尾流，計算機引導的穩定技術能使乘坐感覺更平穩，因此它被允許超過其他船隻的速度限制。但出於安全考慮，它的最快運行速度可能會被定在 50千米/小時，不過這仍然沒能阻止 P-12 Shuttle 成為最快的零排放輪渡。2023 年，當第一艘 P-12 Shuttle 在斯德哥爾摩水域投入使用時，它將在 25 分鐘內把通勤者從郊區帶到市中心。
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Bioforge生物燃料化工廠
生活中的化學品現在由酶製造
Solugen公司
https://solugen.com/
國際能源署的報告顯示，化工廠除了排放硫化物、苯系物等有毒有害物質外，每年還製造了超過 10 億噸的溫室氣體。2022 年，在美國休斯頓郊外，Solugen 公司建起了一座「生物燃料」化工廠，該工廠每年可生產 10000 噸化肥和清潔液等化學品，但在生產過程卻不會產生廢氣和廢水。其中的秘密在於專利工程酶和生物基原料（例如玉米糖漿）的高效轉化。Solugen 公司宣稱，產量損失是傳統熱化學或發酵製造過程中最「昂貴」的部分，而 Bioforge 平台能夠做到「用 1 噸原料生產 1 噸產品」。
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HydroSKIN建築外立面附加冷卻組件
零排放冷卻
德國斯圖加特大學輕量化結構和概念設計研究所（ILEK）
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/cend.202200003
空調和風扇消耗了全世界 10% 的電力，還有什麼更好的解決方案對建築空間進行冷卻嗎？名為 HydroSKIN 的外立面附加組件正安裝在德國斯圖加特的一棟實驗建築中，它試圖通過多層現代紡織物，來革新「使用濕布冷卻空氣」的古老技術。一層網用來阻擋飛蟲和小顆粒物，一層厚實的隔離織物用於吸收雨水或水蒸氣中的水分，然後在炎熱的天氣中促進蒸發，還有一層可選膜，以及靠近建築物牆壁的一層金屬箔片（用來存儲和排出滲透進來的多餘水分）。初步試驗證明：在 35°C 室內空氣溫度和 20% 室內空氣濕度的實驗室條件下，一平方米的 HydroSKIN 濕織物表面溫度能夠降低 8～12°C，溫度降低還伴隨着約 0.2～0.4 米/秒的連貫降溫氣流。這表明在高層建築中實施該技術可能對建築空間的冷卻非常有用。需要注意的是，冷卻性能依賴於風速，而風速會隨建築高度呈指數增長。
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Powerfoyle太陽能充電材料
讓數碼產品具備自充電功能
Exeger公司
www.exeger.com
瑞典 Exeger 公司研發的 Powerfoyle 材料更新了上世紀 80 年代的一項創新——染料敏化太陽能電池。它能以絲網的形式印刷到柔性塑料上，然後層壓，最終將所有形式的自然光和人造光源轉化為電池能量，從而讓數碼產品具備自充電功能（清潔且無窮無盡）。與使用透明導電氧化物層的常規染料敏化太陽能電池相比，Powerfoyle 得益於經過重新設計的二氧化鈦材料，它的導電性能比前者高 1000 倍，這確保了更高的轉換效率。你現在可以在 Urbanista、阿迪達斯等品牌的自充電耳機、單車頭盔，甚至 GPS 狗項圈中找到 Powerfoyle 的身影。
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「五月花」MAS400自主駕駛船隻
無人駕駛橫渡大西洋
國際商用機器公司（IBM）
https://mas400.com/
1620 年，一批英國人搭乘「五月花（Mayflower）」號帆船從英國普利茅斯出發抵達大西洋彼岸，在北美建立了第一塊殖民地。為了紀念 400 年前人類橫渡到美洲大陸，IBM 聯手非營利海洋研究機構 ProMare 共同打造了「五月花」 MAS400 自主駕駛船隻。這是一艘依靠人工智能、數十個傳感器和 16 台計算設備，並由太陽能驅動的無人駕駛海洋研究船。它於 2022 年 4 月 29 日從普利茅斯出發，原定目的地是美國馬薩諸塞州普利茅斯，即英國人最初在北美的登陸地點，但途中遇到一些技術問題，5 月底決定調轉至加拿哈利法克斯停靠。2022 年 6 月 30 日，MAS400 最終抵達普利茅斯。下一個里程碑將是從英國到南極洲 19000 公里的往返旅程。
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Wheatridge可再生能源設施
首個將太陽能、風能和電池存儲相結合的公用事業能源工廠
NextEra能源公司和波特蘭通用電氣公司（PGE）
https://portlandgeneral.com/about/who-we-are/innovative-energy/wheatridge-renewable-energy-facility
Wheatridge 可再生能源設施位於美國俄勒岡州北部，它能夠存儲高達 120 兆瓦時的電力——由 300 兆瓦的風力發電場和 50 兆瓦的太陽能發電場產生——將為 10 萬戶家庭供電。這也是美國第一個將風能、太陽能和電池存儲相結合的公用能源設施，能夠靈活地連續生成和輸出清潔電力，並根據需要釋放到電網。 俄勒岡州清潔能源目標法案規定，到 2030 年，電力供應商必須將排放量減少 80%，2035 年減少 90%，2040 年實現 100% 無碳電力。
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