不可避免地，年終榜單會引發大量的爭論和批評，《大眾科學》的榜單也不例外。當然，我們本可以包括對太陽系以外新世界的發現，包括 開普勒 22b，一顆位於宜居“金髮姑娘”區域的系外行星，以及首次發現的地球大小的系外行星。或者注意到越來越多的證據表明，為了獲取天然氣而進行的水力壓裂（即壓裂法）很可能汙染水源。（預計在 2012 年年中釋出的紐約州最終法規可能會決定美國壓裂法的未來。）
其他候選名單包括：針對艾滋病的新靶點的報告，其中感染的入口（免疫細胞上所謂的 CCR5 受體）被阻斷；（使用鑽石）證明量子糾纏可以在日常物體中發生；以及 MESSENGER 探測器拍攝的水星照片，這是首次從軌道拍攝到的照片。
我們的一些首選可能會對我們的生活產生直接影響。另一些的影響可能要過幾年才會感受到。一些發現可能會完全消失。我們只能看看未來幾年情況會如何發展。但無論如何，2011 年的科技領域都充滿了驚喜。
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IBM 的沃森計算機在 Jeopardy! 中獲勝
在 2 月，IBM 的沃森利用其先進的自然語言處理、資訊檢索和機器學習能力，在他們自己的遊戲中徹底擊敗了兩位成就卓著的 Jeopardy! 冠軍——肯·詹寧斯和布拉德·魯特。
儘管一些評論員認為此事件只是一場噱頭，但沃森的能力應該在遊戲節目之外發揮作用。在 2012 年，期待沃森開始將其先進的分析技能應用於醫療保健行業，以改善患者的診斷和治療。醫療保險提供商 WellPoint, Inc. 正在與 IBM 合作，為沃森開發軟體，該軟體將允許醫生根據特定的患者需求協調醫療資料，並幫助識別複雜病例中最可能的診斷和治療方案。
就與計算機的對話而言，大多數人今年將能夠體驗到蘋果 iPhone 4S 上的 Siri 語音啟用導航器，然後才有機會與像沃森這樣先進的東西互動。至少對話已經開始了。—拉里·格林邁爾
沃森計算機的圖片由 IBM 提供
Solyndra 的日落
2010 年，巴拉克·奧巴馬總統稱讚 Solyndra“證明了清潔能源的希望不僅僅是一種信仰”。2011 年，這家率先開發圓柱形薄膜太陽能電池的公司申請破產，標誌著美國太陽能長期繁榮的結束。
對於一些觀察家來說，Solyndra 成為了用納稅人的錢來支援特定行業的失敗的象徵（儘管這一角色也可以很容易地轉到 2011 年同樣破產的飛輪製造商 Beacon Power 或生物燃料製造商 Range Fuels）。
但事實是，Solyndra 的失敗是因為太陽能現在很便宜——傳統的矽光伏元件的價格約為每瓦 1 美元，而 Solyndra 的薄膜圓柱形元件的價格則超過每瓦 3 美元。對於那些希望看到可再生能源技術出現在更多屋頂上的人來說，這是一件好事。事實上，2011 年是美國太陽能產業在安裝等方面取得輝煌成就的一年。
不過，在許多地方，太陽能發電的成本仍然無法與燃燒化石燃料發電競爭，而且隨著 Solyndra 破產後全球大部分地區的政府補貼計劃的結束，明年對太陽能公司來說將更具挑戰性。——大衛·比洛
圓柱形薄膜太陽能電池的圖片由 Solyndra 提供
基因療法捲土重來
在1999 年的一項研究導致一名 18 歲患者死亡後，基因療法多年來一直備受詬病，但現在它可能終於恢復了其作為突破性藥物的前景。近年來，該領域取得了積極進展，最近以成功且安全地治療血友病 B 而達到頂峰。
新療法使用一種經過修飾的感冒病毒，該病毒配備了血友病患者所缺失的基因。這個基因可以讓身體產生凝血因子 IX，從而幫助血液凝結。
這項研究於 12 月在《新英格蘭醫學雜誌》上線上發表，僅招募了 6 名患者，但在治療後，其中 4 人可以停止定期注射凝血因子 IX，另外 2 人可以安全地減少注射頻率。
加上今年早些時候的另一項成功（治療患有嚴重聯合免疫缺陷的兒童），以及新的輸送缺失基因的方法，該領域為治療遺傳性疾病提供了新的希望。——凱瑟琳·哈蒙
基因療法的圖片由美國國家醫學圖書館的遺傳學家庭參考服務提供®
7. 史蒂夫·喬布斯的去世
在許多關於史蒂夫·喬布斯的訃告中，“天才”一詞似乎緊隨其後。儘管有些報道近乎神話，但這些敘述也為人們提供了一個機會，可以對技術創新的本質進行更深入的思考。在開放系統的時代，喬布斯領導下的蘋果公司建立了一種文化，力求對其產品中每個螺絲釘和焊點的定位和位置進行嚴格的控制。
喬布斯的去世正值該公司達到新的成功頂峰。在經歷了早期的多次起伏之後，該公司在 2000 年代推出了一系列令人驚歎的新產品：時尚的桌上型電腦和筆記型電腦；iPod、iTunes、iPhone、iPad 以及似乎對各個年齡段的技術愛好者都具有吸引力的玻璃零售店。
喬布斯因其專橫的管理風格和有時對員工的不良待遇而臭名昭著。但蘋果的成就可能並非源於這種控制行為：《紐約客》的詹姆斯·索羅維茨評論說，這種無與倫比的成功源於喬布斯決定稍微放鬆一下對強迫症的控制。在早期，喬布斯絕不允許由外部人員編寫的“應用程式”在他的機器上執行。然而，應用程式的無處不在也幫助蘋果蓬勃發展，正如索羅維茨所說，建立了“市場生態系統”，將該公司推向了新的權力和利潤水平。——加里·斯蒂克斯
請參閱我們的深度報告，“史蒂夫·喬布斯：一位技術遠見者留下了巨大的遺產”
圖片：由 Spaceageboy/Flickr 提供
太空梭計劃的結束
哦，我們去過的地方！
在太空時代的終章中，7 月 8 日亞特蘭蒂斯號的發射標誌著美國太空梭計劃的結束。在 135 次任務中，五架軌道飛行器在三十年內飛行——在此期間，有兩架太空梭和 14 名宇航員發生了災難性損失——STS 135 號例行航班飛往國際空間站（ISS），標誌著美國持續近 50 年的載人航天飛行達到頂峰。這也標誌著美國首次放棄其將人類送入太空的技術，而沒有明確的計劃來決定在其恢復太空飛行能力後將前往何處。
現在，由於只有俄羅斯的聯盟號才能進入國際空間站，美國正在開發其下一代太空硬體，目標是在 2030 年之前將宇航員送往低地球軌道以外的目的地，最有可能的是月球或小行星。——邁克爾·巴塔利亞
請參閱我們的深度報告，“太空梭計劃的結束”，以及所有 135 次任務的八分鐘影片致敬
圖片：NASA
希格斯粒子的暗示
難以捉摸的希格斯玻色子終於被捕獲了嗎？在備受期待的宣告中，兩個國際物理學家團隊在 12 月表示，大型強子對撞機（LHC）在其資料中發現了與希格斯存在相一致的訊號，這種粒子長期以來一直被認為存在，但從未被觀測到。
玻色子是希格斯機制的自然產物，希格斯機制是關於為什麼構成原子、人和行星的基本粒子具有質量的領先假設。最新資料具有暗示性，但並非結論性的；大型強子對撞機應在 2012 年解決此事。——約翰·馬特森
顯示衰變希格斯粒子特徵的圖片由 CERN 提供
創紀錄的極端天氣
持續降雨導致河流泛濫。超過一百萬英畝的土地被野火燒焦。強大的暴風雪覆蓋了東北地區。一天內發生了 199 次龍捲風。外面的天氣不僅可怕，而且代價高昂。儘管過去幾年全球極端天氣事件的數量一直在增加，但在 2011 年，美國在與天氣相關的損失方面創下了紀錄，共有 12 次災難造成至少10 億美元的損失。僅 5 月 22 日襲擊密蘇里州喬普林的龍捲風造成的損失就可能超過 30 億美元。
極端天氣事件也給其他國家帶來了沉重打擊，包括巴基斯坦、菲律賓和澳大利亞，這些國家都遭遇了嚴重的洪水。所有這些事件都使許多專家相信，隨著氣候變化，不幸的是，天氣只會變得更糟。——羅斯·伊芙蕾思
請參閱我們的深度報告，“極端天氣和氣候變化”
艾琳颶風的圖片：NOAA
超光速中微子？
9 月，一個研究小組公佈了一項研究結果，如果正確，將徹底顛覆物理學。在一項名為 OPERA 的實驗中，物理學家們記錄到被稱為中微子的輕粒子從瑞士到義大利的地下旅程比它們以光速移動時快 60 納秒，自愛因斯坦的狹義相對論以來，光速一直被認為是宇宙速度極限。
但大多數物理學家都相信愛因斯坦；普遍的觀點是，OPERA 的中微子似乎只是超過了光速，或許是因為一些未考慮到的實驗校準。—約翰·馬特森
OPERA 的達里奧·奧蒂埃羅展示其小組的中微子結果的圖片，由 CERN 提供
科技推動阿拉伯之春
在過去的一年中，新技術不僅讓我們的生活更輕鬆，還徹底改變了中東的政治結構。推特在推翻今年幾個獨裁政權中發揮了作用，中東的抗議者透過社交媒體相互溝通和組織。
阿拉伯之春始於 2010 年 12 月，當時水果攤販穆罕默德·布阿齊齊自焚，抗議突尼西亞的高失業率。有關他抗議的新聞和影像開始迅速傳播。突尼西亞的抗議活動於 2011 年 1 月推翻了總統宰因·阿比丁·本·阿里，到 2 月，抵抗運動推翻了埃及總統胡斯尼·穆巴拉克 30 年的政權，迫使他辭職。8 月，經過數月的抗議演變成內戰後，利比亞自 1969 年以來的獨裁者穆阿邁爾·卡扎菲被反對派武裝追捕並殺害。
為了檢視推特是否在政權更迭中發揮了作用，西雅圖華盛頓大學的研究人員分析了數百萬條推文，尋找“革命”、“自由”和“本·阿里”等詞。隨著革命的開始，這些詞的出現頻率激增。他們還看到，在穆巴拉克辭職的前幾天，埃及在推特上的活動增加了 100 倍。該研究的結論是，該服務在推翻埃及和突尼西亞的獨裁者方面發揮了關鍵作用，儘管其他專家對社交媒體工具在多大程度上推動了革命存在爭議。—羅斯·埃韋萊斯
2011 年 2 月 2 日開羅解放廣場的圖片，由半島電視臺/Flickr 提供
日本海嘯和核危機
3 月 11 日，一場災難性地震及其引發的海嘯在日本造成近 16,000 人死亡，並摧毀了一個核電站。在隨後的幾天和幾周內，福島第一核電站經歷了三次熔燬，並且由於氫氣積聚，發生了多次爆炸。
經過數月的英勇努力，工人們正式成功實現了“冷停堆”——也就是說，將受損反應堆的溫度保持在 100 攝氏度以下，以便用於冷卻反應堆的水不會很快沸騰。這種停堆狀態使得保持熔化的核燃料不再發生進一步裂變變得更容易。不幸的是，反應堆安全殼的洩漏意味著必須繼續加水以保持反應堆冷卻。
無論如何，已經造成了很大的損害。大約 88,000 人從核電站周圍 20 公里的區域撤離，許多人再也無法返回。最近，擁有該電站的公用事業公司洩漏了 45,000 升放射性冷卻水，並且該電站噴出的放射性元素在約 30,000 平方公里的範圍內被發現。多次熔燬減緩了全球新建核電站的建設速度——這可能會阻礙應對氣候變化的努力——並創造了世界上最新的核公園，也被稱為“禁區”。—大衛·比耶羅
請參閱我們的深入報道，“日本地震、海嘯和核危機”
受損的福島第一核電站的圖片，由 www.digitalglobe.com 提供