本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點。
美國是否像 50 多年前蘇聯發射人造衛星並贏得太空競賽時那樣，對技術抱有同樣的團結和決心，這是有爭議的。 然而，正如奧巴馬總統在昨晚的國情諮文中指出的那樣，如果美國要開發應對未來幾年國家面臨的許多重大挑戰所需的技術——特別是清潔能源和普及的寬頻通訊，就需要做出類似“人造衛星”的回應。
可以理解的是，考慮到他需要涵蓋的主題範圍，總統提到了幾個正在進行的關鍵技術舉措，但沒有提供太多細節。《大眾科學》填補了奧巴馬昨晚發表的關鍵宣告中的一些空白。
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“在加州理工學院，他們正在開發一種將陽光和水轉化為汽車燃料的方法。”
美國能源部 (DOE) 在 7 月宣佈，將提供高達 1.22 億美元的五年資助，用於建立一個由加州理工學院化學教授內森·劉易斯領導的能源創新中心。該組織將包括一個由多學科科學家組成的團隊，旨在開發直接利用陽光產生燃料的新方法。加州理工學院正與能源部的勞倫斯伯克利國家實驗室合作，領導人工光合作用聯合中心 (JCAP) 開發一種整合的太陽能到化學燃料轉換系統，並將該系統從實驗室發現階段推進到可以商業化的規模。
同樣在加州理工學院，研究人員正在開發一種新的反應器來捕獲太陽能，並將其用作催化劑，將二氧化碳和水轉化為燃料。 在材料科學和化學工程教授 Sossina Haile 的領導下，加州理工學院的科學家們建造了一個 61 釐米高的原型反應器，該反應器帶有一個石英視窗，該視窗充當放大鏡，將進入反應器的陽光聚焦，反應器的內腔襯有二氧化鈰，這是一種常見的金屬氧化物，常見於自清潔烤箱中。 當腔體吸收聚焦的陽光並被加熱時，二氧化鈰充當催化劑，從其晶體框架中釋放氧氣。 當腔體冷卻時，化學反應產生一氧化碳和/或氫氣。 氫氣可用於為氫燃料電池提供燃料，而一氧化碳與氫氣結合使用可用於製造合成氣。
“在橡樹嶺國家實驗室，他們正在使用超級計算機來提高我們核設施的發電能力。”
橡樹嶺的研究人員正在使用能源部最大的超級計算機——XT5 Jaguar——來構建一個3D 虛擬反應堆，他們可以使用它來找出如何更有效、更少浪費地發電。
“就在最近，中國成為了世界上最大的私人太陽能研究機構和世界上最快的計算機的所在地。”
3 月，總部位於加利福尼亞州聖克拉拉的應用材料公司在中國西安開設了其太陽能技術中心。 該設施佔地 40 萬平方英尺，確實是世界上最大的非政府太陽能研究機構，擁有用於晶體矽和薄膜太陽能元件製造裝置和工藝的研發、工程、產品演示、測試和培訓的實驗室和辦公樓。
中國的“天河一號A”超級計算機在天津國家超級計算中心實現了每秒 2.57 千萬億次浮點運算的效能水平（千萬億次浮點運算是每秒一千萬億次計算）。 這使得“天河一號A”領先於以前的頭號系統——橡樹嶺的 Jaguar，後者的最高效能水平為每秒 1.75 千萬億次浮點運算。
“我們的基礎設施曾經是最好的，但我們的領先地位已經下滑。 現在韓國家庭的網際網路接入比我們更好。”
確實，去年的兩項研究——第一項由美國政府問責辦公室 (GAO) 進行，第二項由牛津大學賽德商學院和思科系統公司進行——將美國在普及寬頻接入方面在發達國家中排名第 15 位。 然而，美國的表現是多種因素造成的，其中最重要的一點是該國的物理尺寸。 根據 GAO 的報告，美國擁有比任何其他國家更多的寬頻使用者線路，而且它需要覆蓋的領土也比日本多得多，例如，日本在寬頻使用者線路方面排名第二。 日本的大小與加利福尼亞州差不多。 同樣，排名第一的韓國的基礎設施需要覆蓋的陸地面積僅略大於印第安納州。
“在未來五年內，我們將使企業有可能為 98% 的美國人部署下一代高速無線覆蓋。”
根據賽德-思科研究，今天約有 75% 的家庭擁有寬頻連線，這些連線的平均下載速度約為每秒 9.6 兆位元，上傳速度約為每秒 2 兆位元。 GAO 的研究估計，超過 90% 的美國家庭可以使用寬頻。
圖片由瑞士蘇黎世聯邦理工學院科技大學提供，該大學已與加州理工學院在太陽能反應器方面開展合作