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2022 POPSCI 百佳科技成果奖

自 1988 年以来，大众科学每年都会隆重介绍那些让我们的生活变得更美好的科技创新。2022 年——第 35 个年头——詹姆斯·韦伯太空望远镜凭借源源不断地向地球传回夺令人瞠目结舌的宇宙图像，而获得了本年度科技创新的最高荣誉。但它只是 100 项最佳科技成果中的一项。

今年的“百佳科技成果奖”榜单分为 10 个类别，涵盖航空航天、工程、消费电子、医疗健康、安全与防御、汽车、娱乐、个人护理、运动与户外、家居。系好安全带，一睹它们的风采吧。

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大众科学

2022年度 百佳科技成果 TOP100

# 工程 #

2022年度 百佳科技成果-工程

人工智能和清洁能源正在帮助重塑和更新一些最重要的技术。由于太阳能电池板更小、更灵活，一些小型设备将会走向无电网的未来。船只现在可以通过传感器和人工智能，从英国自由航行到美国。随着工程师们的脑洞大开，氢气、新型电池和其他可替代化石燃料的能源，正在对化工厂、能源设施、卡车和船舶进行更进一步的绿色改造。

更多2022年度#百佳科技成果#榜单 可点击“百佳科技成果合辑”查看

—工程类大奖得主

土耳其1915恰纳卡莱大桥（1915 Çanakkale）

世界最长跨度悬索桥

土耳其恰纳卡莱高速公路大桥建设投资公司

https://www.1915canakkale.com/en-us

土耳其1915恰纳卡莱大桥跨越马尔马拉海西端的达达尼尔海峡，连接欧亚大陆，全长 4608 米，其中两塔之间桥梁主跨长度 2023 米。工程师团队必须解决多个难题，才能建造世界上跨度最大的悬索桥。

由于桥梁位于地震区，工程的主要挑战是创纪录的跨度、现场的岩土条件，以及稳定性。为了解决空气动力学稳定性问题，该桥采用了宽度 45.06 米的双箱梁桥面系统。工程师使用拖船将 6.6 万吨重的混凝土沉箱浮起，用作支柱。然后，他们淹没了沉箱中的舱室，将其沉入 40 米深的海底。使用驳船和起重机进行桥面预制段，然后进行组装。

这座大桥于 2022 年 3 月 18 日建成通车。它将从希腊和保加利亚边境到土耳其多个农业和工业区的陆路距离缩短了至少 200～300 千米。土耳其总统埃尔多安所说：“我们其视为海峡上的一条红宝石项链，这里将迎来全新的未来。”

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NuGen氢动力矿用运输卡车

世界上最大、最“氢”的汽车

英美资源集团（Anglo American）

https://www.angloamerican.com/

当满载岩石时，标准的 Komatsu 930E-5 矿用卡车重量超过 450 吨，每天烧掉 3000 升柴油。英美资源集团的解决方案是转向氢动力——为他们的矿车设计氢燃料电池版本。NuGen 氢动力矿用运输卡车基于 Komatsu 291 吨级 930E 型卡车的改装，严格来说，这是一辆包含氢燃料电池和锂电池技术的燃料电池电动（FCEV）卡车。虽然总运营成本与柴油动力卡车相当，但它却可以减少高达 70% 的碳排放。英美资源集团计划在 2030 年前完成该型号卡车在所有矿场的部署。

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西班牙Hydeal España可再生氢项目

最大的绿色氢枢纽

安赛乐米塔尔集团（ArcelorMittal）、Enagás、Fertiberia集团和DH2 Energy公司

https://corporate.arcelormittal.com/

国际可再生能源机构将 HyDeal España 列为目前全球最大规模的可再生氢气项目，它将为生产低碳钢铁、工业合成氨和绿色化肥提供氢气。项目合作伙伴包括国际钢铁制造集团安赛乐米塔尔（ArcelorMittal）、西班牙天然气运营商 Enagás、西班牙 Fertiberia 集团和 DH2 Energy 氢气公司。该项目的第一阶段目标是在 2025 年制造 5.5 万吨可再生氢，然后在 2026 年达到 20 万吨。到 2030 年，总装机容量高达 9.5 吉瓦的太阳能电池板将让电解槽以前所未有的规模将氢气与水分离。根据估算，该项目将使西班牙的温室气体足迹减少 4%。

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DALL-E 2人工智能艺术生成器

一个开创性的人工智能“文本生成图像”系统

OpenAI公司

https://openai.com/

DALL·E 2 掀起了一场艺术创造的革命，你只要告诉它你想要什么，它就能在极短的时间内反馈给你一幅画作。OpenAI 公司通过从互联网上抓取的数亿幅图像，再利用人工智能技术让 DALL-E 2 进行自主学习和训练。它允许用户编写文本提示，例如“达利风格的画作，一只会飞的狗”，然后后台就会通过独特的算法在不到一分钟内将其渲染成图像。与此前的图像生成器相比，DALL-E 2 所输出的质量（创造力）令人印象深刻。现在，任何人都可以注册并使用这个人工智能艺术生成器。

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P-12 Shuttle电动渡轮

最快的零排放轮渡

Candela公司

https://candela.com/

碳纤维复合材料制成的水翼成就了世界上最快的电动轮渡。2022 年夏季，Candela 公司在瑞典斯德哥尔摩发布了 P-12 Shuttle 渡轮。由于水翼几乎不会产生尾流，计算机引导的稳定技术能使乘坐感觉更平稳，因此它被允许超过其他船只的速度限制。但出于安全考虑，它的最快运行速度可能会被定在 50千米/小时，不过这仍然没能阻止 P-12 Shuttle 成为最快的零排放轮渡。2023 年，当第一艘 P-12 Shuttle 在斯德哥尔摩水域投入使用时，它将在 25 分钟内把通勤者从郊区带到市中心。

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Bioforge生物燃料化工厂

生活中的化学品现在由酶制造

Solugen公司

https://solugen.com/

国际能源署的报告显示，化工厂除了排放硫化物、苯系物等有毒有害物质外，每年还制造了超过 10 亿吨的温室气体。2022 年，在美国休斯顿郊外，Solugen 公司建起了一座“生物燃料”化工厂，该工厂每年可生产 10000 吨化肥和清洁液等化学品，但在生产过程却不会产生废气和废水。其中的秘密在于专利工程酶和生物基原料（例如玉米糖浆）的高效转化。Solugen 公司宣称，产量损失是传统热化学或发酵制造过程中最“昂贵”的部分，而 Bioforge 平台能够做到“用 1 吨原料生产 1 吨产品”。

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HydroSKIN建筑外立面附加冷却组件

零排放冷却

德国斯图加特大学轻量化结构和概念设计研究所（ILEK）

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/cend.202200003

空调和风扇消耗了全世界 10% 的电力，还有什么更好的解决方案对建筑空间进行冷却吗？名为 HydroSKIN 的外立面附加组件正安装在德国斯图加特的一栋实验建筑中，它试图通过多层现代纺织物，来革新“使用湿布冷却空气”的古老技术。一层网用来阻挡飞虫和小颗粒物，一层厚实的隔离织物用于吸收雨水或水蒸气中的水分，然后在炎热的天气中促进蒸发，还有一层可选膜，以及靠近建筑物墙壁的一层金属箔片（用来存储和排出渗透进来的多余水分）。初步试验证明：在 35°C 室内空气温度和 20% 室内空气湿度的实验室条件下，一平方米的 HydroSKIN 湿织物表面温度能够降低 8～12°C，温度降低还伴随着约 0.2～0.4 米/秒的连贯降温气流。这表明在高层建筑中实施该技术可能对建筑空间的冷却非常有用。需要注意的是，冷却性能依赖于风速，而风速会随建筑高度呈指数增长。

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Powerfoyle太阳能充电材料

让数码产品具备自充电功能

Exeger公司

www.exeger.com

瑞典 Exeger 公司研发的 Powerfoyle 材料更新了上世纪 80 年代的一项创新——染料敏化太阳能电池。它能以丝网的形式印刷到柔性塑料上，然后层压，最终将所有形式的自然光和人造光源转化为电池能量，从而让数码产品具备自充电功能（清洁且无穷无尽）。与使用透明导电氧化物层的常规染料敏化太阳能电池相比，Powerfoyle 得益于经过重新设计的二氧化钛材料，它的导电性能比前者高 1000 倍，这确保了更高的转换效率。你现在可以在 Urbanista、阿迪达斯等品牌的自充电耳机、自行车头盔，甚至 GPS 狗项圈中找到 Powerfoyle 的身影。

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“五月花”MAS400自主驾驶船只

无人驾驶横渡大西洋

国际商用机器公司（IBM）

https://mas400.com/

1620 年，一批英国人搭乘“五月花（Mayflower）”号帆船从英国普利茅斯出发抵达大西洋彼岸，在北美建立了第一块殖民地。为了纪念 400 年前人类横渡到美洲大陆，IBM 联手非营利海洋研究机构 ProMare 共同打造了“五月花” MAS400 自主驾驶船只。这是一艘依靠人工智能、数十个传感器和 16 台计算设备，并由太阳能驱动的无人驾驶海洋研究船。它于 2022 年 4 月 29 日从普利茅斯出发，原定目的地是美国马萨诸塞州普利茅斯，即英国人最初在北美的登陆地点，但途中遇到一些技术问题，5 月底决定调转至加拿哈利法克斯停靠。2022 年 6 月 30 日，MAS400 最终抵达普利茅斯。下一个里程碑将是从英国到南极洲 19000 公里的往返旅程。

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Wheatridge可再生能源设施

首个将太阳能、风能和电池存储相结合的公用事业能源工厂

NextEra能源公司和波特兰通用电气公司（PGE）

https://portlandgeneral.com/about/who-we-are/innovative-energy/wheatridge-renewable-energy-facility

Wheatridge 可再生能源设施位于美国俄勒冈州北部，它能够存储高达 120 兆瓦时的电力——由 300 兆瓦的风力发电场和 50 兆瓦的太阳能发电场产生——将为 10 万户家庭供电。这也是美国第一个将风能、太阳能和电池存储相结合的公用能源设施，能够灵活地连续生成和输出清洁电力，并根据需要释放到电网。 俄勒冈州清洁能源目标法案规定，到 2030 年，电力供应商必须将排放量减少 80%，2035 年减少 90%，2040 年实现 100% 无碳电力。