認真對待流感 公共衛生措施和技術的結合為對抗流感帶來了希望
隨著全球流感大流行的幽靈日益逼近，資深的流感科學家和該領域的新來者都在對抗這種疾病方面取得了重要進展。羅伯特·G·韋伯斯特，現就職于田納西州孟菲斯的聖猶達兒童研究醫院，他在 20 世紀 60 年代首次發現，似乎每隔 30 多年就會席捲人類群體的新型流感病毒，可能源於禽流感和人流感毒株的結合。他當時就意識到，要預防新的大流行，人類需要從源頭上控制禽流感這一威脅。
1997 年香港爆發人感染禽流感病毒 H5N1 後，韋伯斯特將他的洞察力轉化為行動，指導改革香港的活禽市場，以避免禽類、動物和人之間產生新的機會相互感染流感病毒，這些病毒可能會結合成大流行毒株。H5N1 病毒此後在亞洲的禽類種群中肆虐，並感染了 100 多人，但香港基本上倖免於難。過去一年，這種鮮明對比促使幾個亞洲國家以及全球農業和公共衛生部門開始認真討論區域農業改革，以效仿香港模式。
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公眾對禽流感對人類的威脅的認識增強，很大程度上也歸功於世界衛生組織流感監測和應對負責人 克勞斯·施特爾 的努力。施特爾一直在幕後不知疲倦地工作，以打破全球更好地應對危機的障礙，包括促進國際科學合作、建議各國如何加強流感病例的檢測，以及在疫苗製造商和國家政府之間進行談判。
疫苗和抗病毒藥物在大流行期間都將供不應求，但更多的選擇正在籌備中。聖路易斯大學的 羅伯特·B·貝爾舍 和他的同事今年展示了一種節省劑量的流感疫苗接種方法，表明在皮下而不是肌肉注射疫苗，可以用更少的疫苗引發更強的免疫反應。這一見解也可能促成一系列新的技術，用於為老年人等對傳統流感疫苗反應較弱的群體接種常規流感疫苗。
位於馬里蘭州蓋瑟斯堡的 Iomai 公司 正在致力於皮內疫苗接種，目標是完全擺脫流感疫苗注射，而是透過皮膚貼片輸送疫苗。Iomai 公司已經證明，含有佐劑（一種增強免疫系統反應的物質）的貼片，當放置在疫苗接種部位或附近時，可以增強皮內疫苗的效果。將疫苗與佐劑增強劑相結合的貼片將代表一種全新的流感免疫方法。
創新思維也是 NexBio 公司 的特點，該公司位於聖地亞哥，正在為他們的抗流感藥物 Fludase 進行首次臨床試驗做準備。大多數流感抗病毒藥物透過停用病毒的特定部分來發揮作用，因此它們的有效性可能因個體毒株的防禦能力而異。而 Fludase 則阻斷了肺細胞中流感病毒進入的入口。該公司希望透過靶向入口而不是入侵者，創造出一種對所有流感病毒都同樣有效，並且不會讓它們產生耐藥性的藥物。這項工作說明了科學、技術和政策是如何被調動起來對抗未來流感大流行的。——克里斯汀·蘇亞雷斯
太陽能更強大 光伏技術的進步使這項長期落後的技術更具競爭力
巴西人開玩笑說他們的國家是未來的國家——而且永遠都是。同樣，太陽能一直是未來最終的綠色技術。但也許太陽終於要升起了。光伏市場雖然規模不大，但增長迅速：2004 年增長超過 60%。現在在屋頂上鋪設太陽能電池的成本低至每千瓦時 20 美分，按系統預計壽命計算，這已經接近大多數家庭支付的電費。
20 世紀 90 年代出現的一項特別有前景的技術是用奈米級晶體刺入的塑膠製造太陽能電池。然而，即使是這些複合器件，也只能吸收可見光。今年，多倫多大學 愛德華·H·薩金特 領導的一個小組誘導它們也吸收紅外光。一種尺寸為幾奈米的硫化鉛顆粒混合物可以吸收長達 2 微米的波長。因此，廉價的塑膠電池能夠捕獲更寬的光譜範圍，可以與昂貴的矽電池的效能相媲美。
其他前衛的光伏器件由塗有染料並浸泡在電解質中的奈米粒子組成，這是瑞士洛桑聯邦理工學院的 邁克爾·格雷澤爾 十年前開創的一種方法。染料負責吸收光子併產生電子流。由於電子的來源（染料）與它們流入（電解質）和流出（奈米粒子）的基質分離，電子不太可能被原子過早地捕獲，而原子捕獲是一個會損害傳統電池中電流流動的過程。因此，這種染料基電池在弱光條件下工作得更好。
橫濱桐蔭大學的 宮坂力 和 村上拓郎 擴充套件了這項技術，創造了世界上第一個光電容器：一種既能發電又能儲存電力的太陽能電池。除了塗有染料的粒子外，研究人員還鋪設了活性炭層，活性炭可以捕獲電子並將其保持住，直到開關完成電路。在 500 瓦燈泡下，他們最新的設計需要幾分鐘才能充電至 0.8 伏。它的電容約為每平方釐米 0.5 法拉，這將使典型的太陽能電池板具有與所謂的超級電容器相同的儲能容量，超級電容器被開發用於替代或補充混合動力汽車和不間斷電源中的電池。2004 年，宮坂成立了一家名為 Peccell Technologies 的公司，以將這項和其他創新商業化。
另一種儲存能量的方式是以氫氣形式儲存。在 20 世紀 60 年代後期，日本研究人員藤嶋昭 (Akira Fujishima) 和本多健一 (Kenichi Honda) 發現太陽能電池可以像人工樹葉一樣，將水分解成其組成元素。問題是所涉及的材料，例如二氧化鈦，主要吸收紫外線。由於光譜範圍狹窄，該過程效率極低。調整它們的化學性質可以使電池吸收可見光，但也使其容易腐蝕。
格雷澤爾最近開發了一種繞過這種不幸權衡的方法：將兩個太陽能電池組合在一起。第一個包含三氧化鎢或氧化鐵，它們吸收紫外線。第二個是他的染料敏化電池之一，它吸收其餘的可見光譜，並提供更多的電子來幫助光解。
一年前，英國公司 Hydrogen Solar 試圖將這項工作商業化，宣佈水的分解效率提高了近 10 倍。它估計，以這種方式生產的氫氣仍然比天然氣制氫貴大約兩倍，但如果溫室氣體排放受到限制，可能會變得具有競爭力。您無需去加油站為燃料電池汽車加燃料；您房屋屋頂上的太陽能電池板就可以成為您的私人加油站。——喬治·穆瑟
幹細胞勢在必行 儘管存在政治障礙，但研究和商業努力仍在推進
胚胎幹細胞可以變成體內任何其他細胞，研究人員希望有一天能夠引導它們治癒被疾病摧殘的器官。在美國，喬治·W·布什總統在 2001 年限制了聯邦政府對人類胚胎幹細胞研究的資助，2004 年僅撥出 2480 萬美元。但是，在對布什政策的戲劇性否定中，加利福尼亞州在過去一年成為世界上最大的幹細胞研究單一支持者，這一舉措由位於加利福尼亞州帕洛阿爾託的住房開發商 羅伯特·克萊恩 牽頭。
加利福尼亞再生醫學研究所成立於 2004 年 11 月，有權在 10 年內發行 30 億美元的贈款，用於胚胎幹細胞和其他生物醫學研究。克萊恩是一位在斯坦福大學接受教育的律師，他是該研究所活動的首席架構師，也是該活動的最大資助者，捐款 260 萬美元。克萊恩被一致選舉為該研究所的主席，他希望幹細胞能夠幫助治癒他小兒子的糖尿病 [參見 Sally Lehrman 的“幹細胞提案”；《洞察》，《大眾科學》，九月刊]。
該研究所的成立促使 10 個州以多米諾骨牌效應的方式迎頭趕上，並考慮建立自己規模較小的幹細胞資助計劃，即使只是為了阻止研究人員向加利福尼亞州的人才流失。然而，儘管克萊恩無疑為美國胚胎幹細胞研究贏得了勝利，但他的成功仍然備受爭議。除了對通常會吸引人類胚胎幹細胞研究的批評之外，克萊恩和該研究所還因據稱對會議保密以及代表公司、大學和非營利組織的董事會成員的潛在利益衝突而受到抨擊，這些組織可能會從研究資助中獲益。
在國際上，幹細胞公司越來越全球化，其中最有可能成為跨國公司的是 幹細胞科學公司。該公司總部位於蘇格蘭，在英國、日本和澳大利亞的研發中心擁有約 40 名員工，並預計今年在美國設立業務。
幹細胞科學公司的宏偉計劃專注於將人類胚胎幹細胞商業化。其技術可以為藥物開發無限量地生產高度純化的幹細胞及其分化的後代。這一承諾促成了與輝瑞、葛蘭素史克和安萬特等製藥巨頭的許可協議。該公司的主要目標是成為第一個開發針對糖尿病和帕金森病等靶點的胚胎幹細胞衍生療法的公司。
胚胎幹細胞的一個問題是，當科學家不希望它們這樣做時，它們會如何自發地分化成其他細胞。密蘇里大學哥倫比亞分校的 R·邁克爾·羅伯茨 和他的同事現在發現了一種更可預測地培養人類胚胎幹細胞的方法。他們注意到，哺乳動物胚胎在發育的早期階段在低氧環境中生長，但人類胚胎幹細胞通常在正常大氣氧氣條件下培養。科學家們發現，在只有 3% 或 5% 氧氣的環境中，細胞的增殖與正常條件下一樣好，而分化被顯著抑制。前景正在好轉。良好的科學、新的資金和商業努力確保了幹細胞的地位，無論聯邦政府的立場如何。——查爾斯·Q·崔
修復破碎的心 斑馬魚的研究可能會改變心臟病學
人類的心臟擁有幹細胞，但在受傷後無法再生，而是用疤痕組織代替受損的肌肉。我們無力修復患病的心臟是發達世界死亡的主要原因。
5 月，哈佛醫學院的心臟病專家 馬克·T·基廷 和他的同事完成了長期尋求的目標，即誘導成年哺乳動物的心肌細胞繁殖，這是心臟修復療法道路上的第一步。2002 年，基廷發現，在切除斑馬魚下腔室 20% 的肌肉後，斑馬魚可以在兩個月內重新長出多達五分之一的心臟，而不會留下疤痕。然後，他試圖在人類身上取得同樣的結果。他的實驗室發現，當心髒生長時，胎鼠體內酶 p38 MAP 激酶的活性最低，而當心肌細胞生長減慢或停止時，其活性最高，這表明它抑制了細胞分裂。
當研究人員將 p38 抑制藥物與生長因子 FGF1 配對時，這種組合刺激成年大鼠心肌細胞增殖。基廷和他的團隊認為，基於藥物的心臟修復方法可能比基於幹細胞的方法更優雅。科學家們目前正在患有心臟病發作的動物身上測試 p38 抑制劑和生長因子的混合物，以觀察它們是否可以幫助人體最重要的肌肉癒合。此類藥物將標誌著心臟病學的一次革命。——查爾斯·Q·崔
保護地球氣候 工業界、地方政府和學術界尋求全球變暖的解決方案
隨著科學家們對問題的嚴重性有了更多的瞭解，過去一年防止或至少減緩全球變暖的戰鬥愈演愈烈。領先的氣候專家之一，加州大學伯克利分校大氣科學中心主任 伊內茲·Y·方 最近表明，地球可能很快就會失去吸收大部分導致氣溫升高的溫室氣體的能力。海洋和陸地目前吸收了化石燃料燃燒產生的大約一半的二氧化碳。在海洋中，氣體與水結合形成碳酸；在陸地上，植物吸收更多的二氧化碳並生長得更快。但是，方及其同事進行的計算機建模表明，隨著地球持續變暖，這些碳匯的效率將降低。例如，隨著熱帶地區夏季變得更熱更乾燥，植物將減少二氧化碳的呼吸作用，以避免水分流失。過去十年的大氣測量證實了這種效應。如果海洋和陸地吸收的二氧化碳減少，更多的二氧化碳將留在大氣中，全球變暖可能會災難性地加速。
儘管存在這些警告訊號，但喬治·W·布什總統的政府反對批准《京都議定書》，這是一項強制減少溫室氣體排放的國際條約。（該條約已獲得 150 多個國家簽署，於今年 2 月生效。）但是，美國東北部的 9 個州正試圖透過自行採取行動來繞過聯邦政府的反對。2003 年，康涅狄格州、特拉華州、緬因州、馬薩諸塞州、新罕布什爾州、新澤西州、紐約州、羅德島州和佛蒙特州的州長建立了 區域溫室氣體倡議。去年 8 月，該組織達成初步協議，到 2009 年凍結髮電廠的二氧化碳排放量，然後在 2020 年之前將其減少 10%。該計劃需要州議會的批准，但環保主義者已經希望美國其他地區效仿。如果全國範圍內採用該提案，溫室氣體排放量將比《京都議定書》減少的排放量大致相當。
氣候組織執行長 史蒂夫·霍華德 正從不同的角度解決全球變暖問題。氣候組織成立於 2004 年，是由公司以及州和地方政府組成的聯盟，它們自願承諾減少溫室氣體排放。成員包括石油巨頭英國石油公司、製藥商強生公司和星巴克。氣候組織中的企業發現，提高能源效率可以提高利潤，並減少化石燃料排放；例如，英國石油公司在 10 年內將其能源賬單削減了 6.5 億美元。“我們已經看到了重要的證據，表明成功的減排措施零星地散佈在世界各地最令人驚訝的地方，”霍華德說。“我們正在努力將所有這些證據彙集在一起，使其形成一個證據體系。”——馬克·阿爾珀特
塑膠的未來 朝著更便宜、更靈活的電子產品的邁進仍在繼續
有機半導體材料永遠無法取代您計算機中的矽晶片，但現在它們正在應用於從柔性顯示器到低成本射頻識別標籤等領域，而矽晶片並不適合這些領域。過去一年見證了特定器件的開發和對材料基本物理學的理解方面的進步。
在器件方面，荷蘭格羅寧根大學的 保羅·W·M·布洛姆 和他的學生 羅納德·C·G·納伯 以及他們的合作者開發了一種由物理上堅韌的聚合物製成的廉價非易失性儲存晶片。該器件的工作元件是一個場效應電晶體，其中包含一層鐵電聚合物，可以透過電壓脈衝在兩種狀態之間切換。以前已經研究過類似的結構，但格羅寧根器件是第一個結合了幾個理想特性的器件，包括斷電後的長資料保留時間和短程式設計時間（將資料寫入電晶體僅需一毫秒）。此外，這些器件可以透過從液體溶液中沉積電晶體的各個層來製造，包括至關重要的鐵電層。因此，使用低成本技術（如旋塗或印刷）進行大規模工業生產應該是可行的。這項工作是與荷蘭 飛利浦研究埃因霍溫 的研究人員合作完成的。
對於塑膠電子產品的未來至關重要的是，要充分了解電流在器件中究竟是如何流動的。大多數有機半導體器件都存在大量材料缺陷，這些缺陷主導了移動電荷的行為，並掩蓋了人們理解材料固有特性的努力。2004 年 8 月，伊利諾伊大學的 約翰·A·羅傑斯 和羅格斯大學的 邁克爾·E·格申森 領導的研究小組報告了在解開這些效應方面取得的重大進展。該小組透過氣相沉積法制備了極其純淨且無缺陷的紅螢烯晶體。（紅螢烯由四個苯環組成鏈狀結構，另外四個苯環作為側基單獨連線，像兩對翅膀。）他們單獨構建了電極，形式為“印章”，壓在紅螢烯上以形成電晶體。這項技術避免了電極製造過程對紅螢烯的損壞。對電晶體特性的測量表明，有機物中的電荷流動速度比矽慢得多，這主要是因為電荷會扭曲柔性的有機晶格，然後拖著扭曲一起移動。
西北大學的 塞繆爾·I·斯圖普 和他的同事採用了不同的技術來減少有機材料中的缺陷和無序量。他們使用了一種稱為亞苯基亞乙烯基的短鏈狀分子，在一端連線一個疏水分子，在另一端連線一個親水分子。然後，他們將分子的水基溶液倒在玻璃上，分子在那裡自組裝成有序的層。
這種緊密堆積且有序的薄膜比更典型的無序聚合物具有兩個優勢：電荷在材料中的流動效率更高，並且當用作光源時（亞苯基亞乙烯基廣泛用於製造有機發光二極體），該材料的亮度猝滅缺陷更少。該小組計劃用這種材料製造發光二極體和太陽能電池。這些各種新發現很快就會應用於商業器件的設計中。——格雷厄姆·P·柯林斯
針對艾滋病毒的新攻勢 一項研究見解、一個新的藥物靶點和一個倡導團體協助對抗這種疾病
在過去的十年中，工業世界的艾滋病毒感染已基本上從虛擬的死刑判決演變為更像是一種慢性病，這證明了研究人員和患者倡導者的努力。但是，全球 4000 萬艾滋病毒感染者仍然令人清醒地認識到未來的工作。病毒的耐藥株已經出現；發展中國家的公民無法獲得救命藥物；並且關於感染後病毒進展的基本問題仍然存在。然而，2005 年在各個方面都帶來了充滿希望的訊息。
研究人員知道艾滋病毒感染會導致 CD4 白細胞的大量消耗，但這背後的原因仍在爭論中。是病毒直接殺死所有細胞，還是存在一種間接機制可以解釋廣泛的死亡？美國國立衛生研究院疫苗研究中心的免疫學家 丹尼爾·C·杜克 指出了直接和間接機制。他的研究表明，艾滋病毒始於腸道，那裡是病毒首選 CD4 靶標的最大群體所在地——那些帶有稱為 CCR5 受體的靶標。在感染早期，艾滋病毒會直接攻擊並殺死這些細胞。
隨著疾病的持續發展，CD4 細胞死亡背後的機制變得間接。腸道免疫力的缺乏使其他病原體得以繁殖。這種情況過度刺激淋巴結，它們啟用大量 CD4 細胞。一旦啟用，細胞就會經歷一個自然過程，最終導致它們的死亡，無論它們是否被感染。持續的啟用和死亡週期緩慢地消耗 CD4 細胞。杜克的研究不僅闡明瞭艾滋病毒如何肆虐，還表明艾滋病毒疫苗可能最好在腸道中啟動免疫反應。
由於疫苗仍在研發中，並且艾滋病毒毒株對抗逆轉錄病毒藥物產生了耐藥性，因此尋找新藥至關重要。目前的治療方法側重於破壞病毒蛋白，病毒蛋白有很多突變的機會。但是艾滋病毒還依賴於各種宿主細胞蛋白，因此研究人員開始研究這些人類蛋白作為治療靶點，這些蛋白不太可能發生突變。
德國漢堡海因裡希·佩特研究所的 約阿希姆·豪伯 發現了一個這樣的靶點：脫氧次黃嘌呤合成酶 (DHS)，這是一種啟用病毒複製所需的宿主蛋白的酶。豪伯的研究小組發現，他們可以透過用一種實驗性藥物阻斷 DHS 來抑制病毒。該藥物似乎不會損害宿主細胞或在長期使用後誘導耐藥性，並且對當前抗逆轉錄病毒療法耐藥的毒株有效。即使潛在的治療方法仍然遙遙無期，豪伯的工作也證明了一種強大的新攻勢策略。
今天的藥物已經使艾滋病毒感染對許多人來說成為一種可控制的疾病，但發展中國家的數百萬人負擔不起這些藥物。南非倡導團體 治療行動運動 (TAC) 成立於 1998 年，致力於為該國估計 530 萬感染者提供更多獲得艾滋病毒療法的機會。TAC 的法律行動迫使政府向艾滋病毒陽性的孕婦免費提供抗逆轉錄病毒藥物。最近，TAC 與百時美施貴寶公司就兩性黴素 B 進行了折扣談判，兩性黴素 B 用於治療艾滋病毒患者常見的致命機會性感染。今年 2 月，TAC 發起了一項運動，敦促政府到 2006 年免費為 20 萬人提供抗逆轉錄病毒藥物治療。TAC 主席扎基·阿赫邁特表示，政府必須意識到艾滋病；TAC 正在敲響警鐘。——艾米·坎寧安
開放獲取的創新途徑 技術為防禦堡壘社會的威脅提供了新的保護
科學和技術在新的發現和思想可以自由流通並找到最廣泛的受眾時，才能發揮最佳作用，這似乎是不言而喻的道理。但是，政府和企業面臨著不斷走向保密的壓力。理想情況下，社會應該在政府透明度和公民期望獲得的隱私之間，在研究開放性和商業化所需的保護之間取得平衡。
個人和公司最近發起了一些倡議，以許多受歡迎的方式增強了開放獲取。帕特里克·O·布朗 和 邁克爾·B·艾森 一直是基礎研究中蓬勃發展的開放獲取運動的有效倡導者。艾森和布朗是公共科學圖書館的創始人之一，並在其成功創辦了幾種新的線上免費期刊方面發揮了重要作用，其中包括於 2004 年 10 月創刊的一份醫學期刊。他們幕後工作，說服國會和美國國立衛生研究院增加公眾對納稅人資助的研究的訪問許可權，並指導制定了新的政策，要求將 NIH 贈款產生的所有科學文章都存入 PubMed Central。
對公共領域的智慧財產權的大量捐贈來自 IBM。這家科技巨頭永久放棄了其 500 項軟體專利和在其他國家的對應專利的版稅，實際上為蓬勃發展的“開源”程式設計師社群提供了大量的智慧財產權捐贈。儘管這 500 項專利僅佔藍色巨人投資組合的一小部分，但它們加強了 IBM 成為擁抱開源運動的傑出領導者的許多其他步驟。IBM 透過多年前在其多款產品上提供作業系統來支援 Linux，並且該公司已指派其許多程式設計師為該免費和開放平臺開發新軟體。
MyPublicInfo 公司 於 2004 年推出了一項新穎而有價值的服務，以不同的方式免費提供資訊，該服務允許公民以實惠的費用檢視與其身份相關的公共記錄的完整內容。雖然信用報告已經存在很長時間了，但 MyPublicInfo 從法律、政府和教育記錄中收集了更廣泛的檔案。該公司明智地費盡心思驗證其客戶的身份，以免在無意中助長其旨在阻止的身份盜竊行為。
MyPublicInfo 的客戶可能會驚訝地發現他們的“私人”資訊有多少在公共領域可用——以及其中有多少是錯誤的。同樣，賓夕法尼亞州參議員 阿倫·斯佩克特 和佛蒙特州參議員 帕特里克·萊希 今年早些時候提出了一項立法，該立法將使美國人對企業和政府機構收集的關於他們的資訊擁有更多控制權。《個人資料隱私和安全法案》要求資料經紀人讓人們檢視經紀人掌握的關於他們的資訊，並允許公民糾正資料庫中的許多型別的不準確之處。該法案計劃於今年由參議院審議。——W·韋特·吉布斯
變革的力量 中國本土的非政府組織是中國環境良知的力量
“中國的新社會力量”是北京一家雜誌《經濟學人》2004 年一期封面的標題。該參考文獻引用了國內環保團體的工作，這些團體反對在該國修建大型水壩。這些非政府組織——以及其他在環境、公共衛生和法律問題上進行鬥爭的組織——已經開始成為政府不受約束地推動國家快速經濟發展的關鍵制衡力量。這些非政府組織已成為中國後天安門時代政治行動主義的新力量。
它們透過不直接對抗政府，而是採取更微妙的社會變革途徑來生存。“環境非政府組織……在中國政治體系內，在促進透明度、法治和官方問責制方面發揮著關鍵作用，”外交關係委員會的伊麗莎白·C·伊科諾米在美國國會今年 2 月的一次聽證會上指出。“透過這個過程，它們已成為政治改革的重要力量。”
綠色流域 是一個致力於河流管理問題的中國非政府組織，它組織了雲南省的農民保護溼地並反對修建水壩。那裡的政府專案威脅到農民和漁民（其中許多是少數民族）的生計能力。該組織發起了一場成功的運動，以暫停一項在怒江上修建 13 座水壩的計劃，怒江切穿雲南偏遠峽谷。政府於 2003 年宣佈了該專案，幾周後聯合國教科文組織將周邊地區命名為世界遺產地。2004 年夏天，該組織製作了一部關於居住在擁有 12 年曆史的漫灣大壩附近的農民貧困生活條件的地下紀錄片，政府曾吹捧該大壩是發展的典範。
該團體組織者餘曉剛是一位環境科學家和共產黨員，這體現了政府與這些團體之間複雜的關係。在由幾個政府機構組織的一項競賽中，他的團體因其在保護拉市海流域方面的工作而被選為中國可持續發展的十大範例之一。但最近，警方沒收了他的護照，並禁止他離開中國。
環境非政府組織在中國的興起是一個新現象，僅可追溯到 1994 年，當時政府允許建立通常在沒有政府資助的情況下生存的獨立組織。“自然之友”是第一個利用這一機會的團體，該組織在保護金絲猴和藏羚羊等問題上採取了立場。
七十三歲的梁從誡是一位前歷史教授，也是該團體的創始人，他仍在繼續公開談論為追求經濟發展而付出的環境代價。梁的一些經常被引用的言論給中國的經濟奇蹟潑了冷水。“如果中國人想過上美國人那樣的生活，我們需要四個地球的資源才能做到，”他說。
儘管“自然之友”經常與政府合作，但這種關係仍然可能很脆弱。2002 年，政府向“自然之友”發出最後通牒：驅逐王力雄，否則就關閉大門。王是該團體的創始董事會成員之一，他曾支援兩名面臨處決的藏族僧侶。這種緊張關係可能會建立一種動態，這種動態劃定了政治和環境改革的道路。——加里·斯蒂克斯
等待 Wi-Far 新標準和硬體擴充套件了無線網路的覆蓋範圍
無線網路正在超越隔壁房間——或從樓下擴充套件到樓上。標準制定者已將目光投向未使用的電影片段，以建立區域網路。分形天線製造商則希望將成套無線服務不顯眼地整合到汽車、手機和其他裝置中。
最常見的網路基於 Wi-Fi 技術，其輻射範圍僅為距源頭約 100 米。相比之下，VHF 和 UHF 電視所在的 54 至 862 兆赫頻率範圍可達數公里。較低的頻率傳播損耗較小，更擅長穿透樹葉和建築物，並且更擅長非視線傳輸。因此，低於 1 GHz 的頻率比當前無線網路中使用的 2.4 GHz 或更高的頻率更適合遠距離無線通訊。2002 年，聯邦通訊委員會開始就無線網路傳輸在分隔這些電影片道的基本上未使用的頻率上廣播的可行性徵求公眾意見。接入這些頻率將意味著無線服務的巨大增長。
為了給超高頻無線網路鋪平道路，電氣和電子工程師協會 (IEEE) 成立了一個工作組，以制定超高頻頻道無線互操作性標準。該小組由無線標準化領域的早期先驅卡爾·史蒂文森擔任主席，負責制定一個名為 802.22 的標準，該標準規定了無線發射器和接收器必須如何協調，以免相互干擾或干擾電視臺。其理念是使用一種名為認知（或“智慧”）無線電的新技術，該技術能夠感知頻譜環境。基站和使用者終端將檢查通道上是否存在現有使用者，尋找開放通道或調整功率水平，使其不會干擾現有使用者的訊號。史蒂文森的小組與電視臺和其他許可使用者密切合作，希望在 2007 年初完成這項工作。如果聯邦通訊委員會尚未制定最終規則，則屆時將必須制定發射機功率和頻率的最終規則。
隨著無線服務的普及，製造商必須考慮如何將它們組合到一個裝置中。顯而易見的方法是使用多個天線。但分形天線製造商認為，單個天線就可以做到這一切。分形——在所有尺寸尺度上看起來都相同的分支形狀——將一條非常長的曲線壓縮到一個小空間中。分形天線的作用類似於將幾個不同長度的傳統鞭狀天線扭絞在一起，從而使它們能夠接收多個頻段。
2002 年，西班牙分形天線設計公司 Fractus 與汽車供應商 Ficosa International 合作，將該技術引入汽車領域。Fractus 為包括耳機、遊戲系統和歐洲手機在內的裝置供應天線，而總部位於美國的 Fractal Antenna Systems 則為國防和其他應用開發天線。這家名為 Advanced Automotive Antennas（或 A3）的合資企業現已由 Ficosa 全資擁有，已為菲亞特 Ducato、標緻 Boxer 和雪鐵龍 Jumper 供應分形天線。今年 1 月，A3 與馬自達和日產的供應商日本天線公司簽署了一項許可協議。該公司生產兩種可以安裝在外部後視鏡內的天線：一種微型 AM/FM 收音機天線和一種集收音機、GSM 蜂窩電話標準和 GPS 於一體的三功能天線。——JR·明克爾
設計人造生命 生物學家朝著從頭構建細胞邁出幾步
將生物細胞視為一種碰巧是活著的微型可程式設計裝置，這就是新興領域合成生物學背後的基本思想。“合成生物學家”的目標最終是使用現成的零件，從頭構建高度可預測的簡單活細胞，而不是試圖解開天然生物系統的複雜性。目前尚無人做到這一點，但越來越多的科學家和工程師現在正在朝著按需製造生命形式邁出第一步。
弄清楚如何程式設計人造細胞是首要任務。天然細胞的功能由複雜的相互作用基因網路或迴路控制。正如工程師可以在電子電路中組裝撥動開關和振盪器一樣，新一代生物學家希望構建模組化的“即插即用”基因電路。
詹姆斯·J·柯林斯及其在波士頓大學的同事在 2004 年 6 月 1 日出版的《美國國家科學院院刊》上描述了這樣一個模組。柯林斯的研究小組設計了基因撥動開關（開/關開關），可以控制天然網路，例如那些指導細菌細胞內蛋白質產生的網路。這項工作不僅證明了可以使用模組化設計策略對細胞進行程式設計，而且還為一類新的治療方法提供了模型，這些治療方法可以調節這些網路。柯林斯現在正忙於對一些基因網路進行逆向工程——這項技術或許有一天可以幫助科學家確定新藥的分子靶點。
柯林斯的基因模組是使用標準克隆技術構建的，基本上是透過切割和貼上天然 DNA 到位。去年年底，由哈佛醫學院的喬治·M·丘奇領導的另一組科學家描述了一種製造合成 DNA 的新方法。多年來，組裝 DNA（生命的程式設計程式碼）一直作為一種實驗室技術而存在。然而，丘奇及其同事使用了這種新方法來製造構成核糖體亞基的所有 21 個基因，核糖體是組裝蛋白質的細胞機器。構建長序列合成 DNA 的能力使科學家有能力創造出以前從未存在過的基因。
最近，丘奇宣佈了一項新的 DNA 測序技術，該技術有望更快，成本約為傳統方法的九分之一。這是開發經濟實惠的基因組圖譜的關鍵一步，基因組圖譜可能會成為每個人醫療記錄的一部分。
隨著科學家開始大量製造基因電路和人造分子，他們無疑希望將它們包裝在自己設計的膜內——在適當的時候生產出真正的人造細胞。去年 12 月，洛克菲勒大學的阿爾伯特·利布查伯描述了一種類似細胞的元件的創造，他稱之為“囊泡生物反應器”。該囊泡由從大腸桿菌細菌中提取的液體組成，該液體被實驗室製造的脂質雙層包圍——很像真實細胞的膜。這些囊泡沒有自己的 DNA，但它們能夠透過膜中的特殊蛋白質代謝從周圍介質中獲得的營養物質。利布查伯將囊泡視為封閉的實驗室，這些實驗室不僅可能在化學和醫學領域具有實際應用，而且可能有助於我們瞭解第一個天然細胞是如何進化而來的。——邁克爾·斯皮爾
新型飛機，大型和小型的 一架 570 噸重的巨型飛機和一架燃燒酒精的飛機現在正在飛行
去年，最大和最小的商用飛機之一相繼升空。4 月，世界上最大的客機 空中客車 A380 導航者號在公司位於法國圖盧茲的裝配廠上空進行了首飛。此後不久，巴西的 巴西航空工業公司 的子公司 巴西航空工業公司內瓦公司 推出了第一架酒精動力飛機 EMB 202 伊帕內瑪農用飛機。
幾個月後，在巴黎航展上，巨大的 A380 超級巨型噴氣式飛機讓圍觀的人群驚歎不已，他們驚訝地聽到它有多麼安靜。空中客車公司的雙通道雙層飛機旨在搭載 555 至 800 名乘客，這至少比目前的航空公司重量級飛機波音 747 多三分之一，滿載時重量將達到 570,000 公斤。該飛機的翼展為 80 米，比 747 的翼展多 15 米，並且機艙地板空間增加了 50%。然而，按每座位的燃油消耗量計算，A380 的四個渦輪風扇比 747 的發動機節省 12% 的燃油。
今年的首次亮相是法國、德國、西班牙和英國航空航天公司耗資 150 億美元的複雜努力的結果，旨在開發有望成為民用客機重大進步的產品。空中客車公司的設計師和工程師透過將多項尖端技術融入結構和系統，提高了 A380 的飛行執行和經濟效能。例如，新型巨型運輸機透過使用輕巧但堅固的碳纖維和其他先進的樹脂環氧複合材料，實現了顯著的重量減輕。透過用 Glare（一種玻璃纖維增強鋁層壓板，重量減輕約四分之一，並且具有更好的抗機械疲勞和損壞效能）製成的面板代替傳統的鋁製機身面板，每架飛機可節省約 800 公斤的重量。用於控制飛行表面的新型高壓液壓系統具有可靠性和成本優勢，並減輕了重量。這架巨型客機還擁有一個高科技駕駛艙，配備了最新的互動式顯示屏和電傳飛行航空電子系統。
在完成試飛並獲得認證後，A380 計劃於 2006 年下半年投入使用，其首家運營商是新加坡航空公司。如果空中客車公司的規劃人員是正確的，那麼這家歐洲公司的旗艦產品將比以往任何時候都更有效地在世界主要航線上運輸更多的人，從而緩解主要機場的擁堵狀況。
由於油價處於創紀錄水平，許多機場都實施了汙染限制，並且面臨排放控制法規的威脅，全球航空業有充分的理由接受替代燃料技術。來自內瓦/巴西航空工業公司的單座 EMB 202 伊帕內瑪農用通用飛機是首款燃燒甘蔗生產的乙醇的量產型飛機。對於巴西來說，這一成就是自然而然的發展，因為巴西的汽車已經使用這種可再生酒精燃料運行了二十多年，這項努力是在 1970 年代石油危機期間發起的。
乙醇不僅價格是航空汽油的三分之一或四分之一，而且是一種更清潔的能源，它還有助於提高飛機的整體效能。新型伊帕內瑪活塞發動機還帶來了其他優勢，包括更低的維護成本和運營成本降低 20%。到目前為止，內瓦/巴西航空工業公司已收到 100 多架新型農用飛機的訂單，並計劃在其部分其他型號中安裝酒精燃燒發動機。該公司工程師表示，現有航空汽油發動機的改裝不僅可行，而且具有成本效益。——史蒂文·阿什利
觀察大腦工作 成像技術的創新讓科學家能夠確定您大腦中發生了什麼
神經科學家正在探索神經元微觀世界中以前未知的領域——在腦細胞工作時對其進行觀察，在活體大腦中檢測阿爾茨海默病的微觀證據，甚至進行一些讀心術。1990 年代被譽為“大腦十年”，但 2000 年代的科學家們正在以前所未有的驚人精度檢查活體大腦。
為了在微觀尺度上研究神經元的功能，研究人員通常使用精細的玻璃電極，但這種方法無法在動物活著時提供細胞的精確定位。研究人員只能透過向細胞中注射一種化學標記物來確定細胞的位置，這種標記物只有在動物被處死後才能透過顯微鏡看到。
現在，一種稱為單神經元功能成像的新技術使科學家能夠在腦細胞仍在大腦中工作時對其進行觀察。2005 年初，哈佛醫學院的 R·克萊·裡德 及其同事使用雷射和顯微鏡製作了延時影像，記錄了實驗室貓和老鼠視覺皮層中數百個神經元的同步活動。該方法於 2 月 10 日在《自然》雜誌上發表，應使神經科學家能夠以單細胞精度繪製視覺、運動和學習等大腦功能的結構圖。
神經科學家不僅在構建更好的大腦圖譜，而且還在朝著讀取人類思維的方向邁進。日本 ATR 計算神經科學實驗室的 神谷之康 和範德比爾特大學的 弗蘭克·童 表明，透過功能性磁共振成像測量的大腦狀態與主觀心理狀態之間存在緊密的耦合關係。科學家們在 5 月的《自然·神經科學》雜誌上撰文描述了他們如何透過解碼視覺皮層中小群神經元中的活動來預測一個人正在觀看的八種視覺模式中的哪一種。他們認為，這種讀心術可以擴充套件到調查意識、記憶和其他型別的“心理內容”的神經基礎。
當一切運轉良好時，觀察大腦完成其工作是很好的，但是當疾病來襲時，科學家們希望深入瞭解以找出可能導致問題的原因。馬薩諸塞州總醫院的神經學家 布拉德利·海曼 及其同事開發了一些工具，可以跟蹤患有阿爾茨海默病的小鼠活體模型中的微觀神經變化。科學家們使用多光子顯微鏡和熒光示蹤劑，能夠以微觀精度檢測到澱粉樣斑塊（該疾病的標誌）的存在。科學家們目前正在探索一種類似的方法，該方法使用正電子發射斷層掃描來診斷和研究人類疾病的進展。
這些新技術使科學家能夠瞥見大腦中正在發生的事情，但另一項最新進展將幫助他們瞭解他們所看到的內容。在 4 月 22 日的《物理評論快報》中，卡內基梅隆大學的 內森·N·厄本 及其同事描述了一種方法，該方法使他們能夠預測神經元群如何同步其活動。由於同步活動是大腦中編碼和儲存資訊的基礎，因此他們的工作對於理清大腦如何產生我們稱之為思維的非凡事物具有廣泛的意義。——邁克爾·斯皮爾
實用奈米管 分子級製造指向商業碳電子產品
從細長的奈米管（一種厚度為十億分之一米的雞籠狀碳圓柱體）到電子產品的革命還有很長的路要走。奈米級材料作為下一代電子產品的元件之所以如此有吸引力，正是因為其非常小的尺寸，這也使得它們在集體操作方面極具挑戰性。因此，該領域的 investigadores 希望透過搭上現有製造技術的便車來實現商業裝置。今年已經出現了幾個關於奈米級元件如何與傳統制造相結合的演示，以及一份概述奈米材料監管協議的報告。
摩托羅拉物理科學研究實驗室在 5 月推出了一款原型高畫質電視螢幕，放棄了陰極射線管，轉而使用塗有刷狀奈米管陣列的玻璃面板。奈米管通常不會在低於 1,200 攝氏度的精確陣列中生長，但摩托羅拉的 詹姆斯·E·賈斯基 及其同事設計了一種金屬催化劑，將所需溫度降至幾百度，這足以在用於沉積薄矽膜的傳統烤箱中實現。其他公司也製造了納米管螢幕，但管子是隨機懸浮在漿糊中的。基於漿糊的螢幕解析度較低，並且新增濾光片會增加複雜性。
奈米管在柔性聚合物元件（所謂的柔性電子產品）印刷顯示器的探索中也處於最前沿。一些研究小組已將奈米管與聚合物混合，以提高材料的導電性。2004 年夏天，杜邦中央研究與開發團隊報告了首次使用現有技術大張印刷這種聚合物。它被稱為熱印刷，它使用雷射將聚合物熔合到基材上，就像熨燙轉印一樣。今年，研究人員報告說，已將聚合物導體、半導體和電介質全部印刷到同一表面上。
一個更高階的問題是如何方便地將奈米管陣列變成更復雜的裝置。蘇黎世瑞士聯邦理工學院的 布拉德利·J·尼爾森 透過將標準的二維電場應用於管的懸浮液，將數百到數千個多壁奈米管排列在微小電極之上和之間。然後，他燒掉奈米管的頂層，將它們從中間斷開，或以其他方式對其進行調整，以建立電子控制的發射器、旋轉致動器和伸縮式線性致動器。例如，此類裝置的陣列可以用作堅固的化學感測器或自聚焦發光器。
用奈米管或其他奈米線構建精確的電子電路是一個更具挑戰性的問題。今天的晶片製造商只是簡單地蝕刻他們想要的圖案。惠普實驗室的研究人員是最早提出用數十個縱橫交錯的奈米線或交叉杆陣列構建奈米級電路的人之一，這些電路可以以低成本化學自組裝。電子啟用其中一些結將建立電路。同一批研究人員最近模擬了由這種奈米線交叉杆陣列製成的晶片。他們發現，如果有足夠的冗餘，他們可以克服交叉杆的高缺陷率，並且仍然可以在給定的面積內封裝比當今晶片多 100 倍的器件。
近年來，一個主要的政策問題是是否以及如何監管奈米材料，因為奈米材料比更大的顆粒更容易穿透細胞。去年夏天，英國皇家學會和皇家工程院解決了這些擔憂，在經過 12 個月的研究後得出結論，大量生產的奈米材料應根據現有的英國或歐盟法規歸類為新的化學實體，並建議立即開始毒性研究。——JR·明克爾
真正的綠色 建築師和化學家努力在他們的工作中打上環保烙印
綠色（意為“環保”）現在是汽油到共同基金等一切事物的字首。但是，除了它們為其供應商帶來的利潤之外，這些產品還有什麼真正綠色的地方嗎？在少數情況下，工業和專業人士已開始贏得他們的色彩。指導化學工業朝著這個方向發展的一種力量是位於華盛頓特區的綠色化學研究所 (GCI)。GCI 負責年度總統綠色化學挑戰獎的管理工作。GCI 主任 保羅·T·阿納斯塔斯 在 1998 年宣佈了“綠色化學”的 12 條指導原則。第一條：“與其在產生廢物後進行處理或清理，不如預防廢物產生。”根據 GCI 的說法，綠色化學不僅對環境更友好，而且每年還可以為公司節省數百萬美元，否則這些錢將用於清理和處置。
2005 年，ADM 公司與 Novozymes 公司共同獲得 GCI 獎，原因是他們開發了一種工藝，用更健康的非飽和脂肪酸代替大豆油（用於起酥油）中不健康的脂肪酸。美國食品和藥物管理局要求從 2006 年 1 月 1 日起在營養成分表中標記脂肪酸。
他們的工藝使用了一種酶，一種稱為 Lipozyme 的生物催化劑。它每年將節省數億磅的甲醇鈉、洗滌劑和漂白粘土，以及 6000 萬加侖的水。
除了減少廢物外，綠色化學還力求消除工業中的有毒試劑。有毒化學物質也是設計“綠色建築”的建築師所關心的問題，“綠色建築”對居住者和周圍環境都很友好。粘合劑和油漆是“新車氣味”的來源，會釋放出揮發性有機化合物，導致頭痛和噁心。其他麻煩製造者包括黴菌孢子和灰塵顆粒，這些顆粒會導致呼吸系統問題，從而降低通風不良的辦公樓中員工的生產力。在制度和個體公司層面都存在環保型建築的創新者。
2000 年，美國綠色建築委員會 (USGBC) 制定了 LEED（能源與環境設計領導力）標準。建築師可以在 LEED 認證系統下對其建築物進行 LEED 認證，該系統在“室內環境質量”和“能源與大氣”等類別中獎勵積分。USGBC 於 8 月啟動了一項針對住宅設計的 LEED 試點計劃。與綠色化學一樣，當考慮到該過程的所有方面時，包括長期電費和建築產生的廢物處置，綠色建築對其實踐者來說是有利可圖的。
位於曼哈頓時代廣場 4 號的康泰納仕大樓是世界上最著名的 LEED 認證建築，它具有整合的回收系統、太陽能電池牆板和燃氣燃料電池。該建築建於 1999 年，由羅伯特·福克斯和布魯斯·福勒創立的紐約建築事務所 福克斯 & 福勒 設計。由福克斯 & 福勒設計的位於曼哈頓上西區的 37 層 LEED 認證公寓樓海倫娜大廈於 2005 年竣工。
位於紐約州亨麗埃塔的菲多利工廠於今年 6 月開業，因其創新性地使用可滲透停車場（以過濾雨水和減少廢物流）、太陽能電池和非揮發性傢俱而榮獲 LEED 金獎。它由 威廉·麥克唐納 & 合夥人 設計，該公司還繪製了覆蓋位於密歇根州迪爾伯恩的福特工廠的計劃，該計劃將建造世界上最大的“綠色屋頂”——10 英畝的屋頂上種植植被，這些植被同時具有隔熱、過濾雨水和減少熱吸收的功能。
諾曼·福斯特創立了 福斯特及合夥人，這是一家總部位於倫敦的公司，該公司設計了瑞士再保險大樓，這是一座巨大的蠶繭形玻璃尖塔，於 2004 年竣工——也是倫敦第一座綠色摩天大樓。風流過其彎曲的牆壁會產生壓差，從而驅動通風系統並減少對空調的需求。除了自然採光外，空氣流動還使建築物的執行所需電力減少了一半。建築物的自然環境可以由像福斯特這樣富有靈感的建築師融入到建築物的工程設計中。——卡斯帕·莫斯曼
修復基因缺陷的希望 研究表明動物的聽力得到改善，並證明了一種新的基因傳遞方法
基因療法試圖替換、修復、增強或操縱患者自身的基因，以達到治療疾病的目的。該技術不僅可以挽救生命，還可以治療聽力障礙等慢性疾病。
聽力損失影響著大約 2800 萬美國人，因為人類天生擁有的近 50,000 個內耳毛細胞會隨著時間的推移逐漸死亡。與魚類、兩棲動物和鳥類中的毛細胞不同，哺乳動物的毛細胞在生命早期就停止增殖，這意味著聽力損失通常是永久性的。兩個研究小組已經證明了毛細胞再生的可能性。
2003 年，密歇根大學安阿伯分校醫學院的 耶霍阿什·拉斐爾 及其同事使用腺病毒（插入了一種名為 Atoh1 的基因）觸發了豚鼠內耳毛細胞的生長。通常，Atoh1 僅在胚胎髮育期間在那些將繼續成為毛細胞的細胞中活躍。在這些實驗的基礎上，他們報告了科學家首次恢復活體成年哺乳動物內耳毛細胞功能的例項。
在 3 月份，他們發表了一項研究，其中他們對 10 只被藥物致聾的豚鼠的左耳使用了他們的基因療法。八週後，耳朵內襯的非感覺細胞轉化為新的內耳毛細胞，並導致聽力改善。拉斐爾的研究小組並不是唯一從事該領域研究的小組。
馬薩諸塞州總醫院的 鄭毅臣 及其同事也發現他們可以在小鼠體內再生內耳毛細胞。他們首先對小鼠內耳胚胎髮育過程中的基因表達模式進行了廣泛的調查，並分離出一個基因 Rb1，該基因似乎會永久性地阻止毛細胞生長。他們於 1 月份發表的研究報告稱，刪除 Rb1 導致小鼠具有比正常小鼠更多明顯具有功能的內耳毛細胞。他們還發現，敲除 Rb1 後，來自小鼠的培養成熟內耳毛細胞能夠再生。
拉斐爾及其團隊警告說，他們改善了聽力，但沒有恢復正常聽力，並且 Atoh1 基因療法要準備好用於人體還需要很多年。陳及其同事指出，敲除 Rb1 會使毛細胞持續分裂，這可能會導致腫瘤。未來的研究應側重於僅在足以產生臨床益處的時間內使 Rb1 失活。
儘管基因療法在未來可能被證明是有效的，但基因療法經常用來將基因攜帶到體內的病毒有時會殺死患者或導致癌症。布法羅大學雷射、光子學和生物光子學研究所執行主任 帕拉斯·N·普拉薩德 及其團隊正在開發寬度約為 30 奈米的二氧化矽顆粒，作為用於進行基因療法的非病毒載體。
塗覆在奈米顆粒表面的有機分子與基因有效載荷結合，並保護脆弱的 DNA 免受酶消化。普拉薩德及其同事在 7 月份報告說，當注射到小鼠大腦中時，奈米顆粒影響了超過三分之一的目標細胞，其有效性與現有的病毒傳遞系統相當或更高。注射後一個月，沒有小鼠表現出不良副作用。對新療法和基因傳遞方法的研究都指向了克服這種療法所面臨的巨大障礙的方法。——查爾斯·Q·崔
光子、電子和矽 矽雷射器實現了光學和電子學的整合
雷射器已成為即使是最平凡的任務（從突出顯示 Powerpoint 簡報到刻錄音樂 CD）都不可或缺的工具。雷射器對於沿光纖進行高速通訊也至關重要，光纖具有比銅線中的電傳輸大得多的頻寬和少得多的串擾。最近，科學家們開發了由矽製成的雷射器，這是開發高速晶片的重要第一步，這種晶片將光速通訊與矽電子學的處理能力完全整合在一起。
隨著 CPU 處理速度越來越快，對 CPU 內的近乎瞬時的時鐘同步以及平行計算的快速晶片間通訊的需求也在增加。積體電路產業植根於矽技術。任何可以用矽製成的東西都可以以亞微米尺寸和巨大的體積製造出來，並且具有很高的可靠性。但矽的電子特性使其無法像傳統的雷射器一樣發揮作用。該材料具有“間接帶隙”，這意味著電子無法透過直接從一個能級躍遷到另一個能級來發射光子。固態雷射器直到最近才由直接帶隙材料（例如砷化鎵 (GaAs)）製成，砷化鎵可以以所需的方式噴射出光子。在 GaAs 器件和矽系統之間建立介面很困難，並且結果很難複製到行業規範。
然而，一種稱為拉曼散射的技術已經克服了這個問題。該過程始於電子首先吸收光子。然後，受激電子透過發射聲子（矽晶格晶體的振動）和能量低於吸收光子的光子來“散射”能量。2004 年 10 月，加州大學洛杉磯分校的兩名工程師 奧茲達爾·博伊拉茲 和 巴赫拉姆·賈拉利 宣佈，他們已經演示了第一個矽拉曼雷射器。這是一種紅外裝置，它發射脈衝，每個脈衝持續 25 萬億分之一秒，遠小於脈衝之間的間隔。短脈衝是必要的，因為存在雙光子吸收效應。矽原子可以同時吸收兩個光子，從而產生一個電子和一個空穴（缺少一個電子）。電子-空穴對在材料中停留很長時間，吸收功率並削弱雷射放大。拉曼雷射器中脈衝之間的長間隔使電子和空穴能夠消散。
2 月，英特爾的 海生榮 及其同事在《自然》雜誌上發表了一篇論文，詳細介紹了連續輸出矽雷射器的構造，該雷射器以不同的方式解決了雙光子吸收效應。他們的裝置是一個 5 釐米長的 S 形矽波導，巧妙地避開了這個問題。榮使用了經典的矽器件 PIN 二極體。他將波導的一側摻雜正電荷，另一側摻雜負電荷，然後在波導上橫向施加電壓，以去除雙光子吸收產生的電子-空穴對，防止它們吸收雷射功率。
榮的創新器件利用了相同 5 釐米長的矽，既用作紅外雷射器，又用作半導體二極體。他的矽雷射器是一項重大進步，因為可以調製和斬波的連續光束為數字通訊奠定了基礎。完全由行業標準矽工藝製成的低成本光電器件仍然任重而道遠，但這些雷射器為我們構建了一個基礎，我們可以期待光速資訊處理技術發展成為現實。——卡斯帕·莫斯曼