预测未来100年
因特网眼镜和隐形镜片
近期(今天—2030)
今天我们可以通过计算机和手机与因特网通信。但是在将来，因特网将无处不在——在墙壁的屏幕上、在家具里、在广告牌上，甚至在我们的眼镜上和隐形镜片里。我们眨一下眼就上线了。
有几种方法可以把因特网放在镜片上。图像可以通过我们眼镜的透镜直接从我们的眼镜反射进入我们的视网膜。也可以像小的珠宝商的透镜那样贴在眼睛的眉框架上。在凝视眼镜时就看到了因特网，就好像看电影屏幕一样。可以通过无线连接用握在手里的控制计算机的设备管理它。也可以简单地在空中移动手指控制图像，因为当我们挥舞手指时，计算机能够识别手指的位置。
例如，从1991年开始，华盛顿大学的科学家研究如何完善虚拟的视网膜显示(VRD)，在这个虚拟的视网膜上红色、绿色和蓝色激光直接照在视网膜上。视野120度，分辨率1 600×1 200像素，虚拟视网膜显示可以产生灿烂的、活生生的图像，堪与在剧场看到的移动图像相比。图像可以利用头盔、护目镜或眼镜产生。
回到20世纪90年代，我有一个机会试戴这些因特网眼镜。它是麻省理工学院(MIT)媒体实验室(Media Lab)的科学家早期的产品。看上去像一对普通的眼镜，只是在镜片的右手角贴了一个长约1/2英寸(1.27厘米)圆柱形的透镜。我可以没有任何困难地透过眼镜看东西。但是如果我拍一下眼镜，这时一个小透镜落到我的眼前。凝视这个透镜，我可以清楚地辨认出整个计算机屏幕，看上去仅比标准的个人电脑的屏幕小一点。我十分惊奇怎么这么清楚，几乎就像屏幕盯着我的脸一样。然后，我握着一个手机大小的设备，有一个按钮在上面。按这个按钮就可以控制屏幕上的光标，甚至可以输入指令。
在2010年，我主持科学频道专题拦目，我旅行去佐乔治亚州的本宁堡(Fort Benning)，核实美军最近的“作战用的因特网”，叫做“陆地勇斗士”。我戴上特殊的盔甲，在它的侧面贴有小的屏幕。我用手指轻轻碰一下我眼睛上的屏幕，突然我看到了令人吃惊的图像：整个战场都标上了友军和敌军的位置。引人注目的是，“战争的烟雾”散开了，全球定位系统(GPS)传感器清楚地确定了所有军队、坦克和建筑物的位置。按一下按钮，图像就很快改变了，我可以用因特网来处置战场，还有有关天气、友军和敌军部署、战略和战术的信息为我所用。
更加高级的是，将芯片和液晶显示(LCD)插入塑料，就可能直接通过隐形眼镜看到因特网。巴巴克·A。帕尔维兹(Babak A.Parviz)和他在西雅图华盛顿大学的团队已为因特网隐形眼镜睛奠定了基础，设计了原型，也许最终将改变我们连接因特网的方式。
他预见，这个技术的一个直接应用也许会帮助糖尿病患者调节葡萄糖的水平。透镜将显示他们体内状况的直接结果。但这只是开始。最终，帕尔帕维兹预想有一天我们将能够从因特网下载任何电影、歌曲、环球网站点或信息到我们的隐形眼镜中。在我们的透镜中将有一个完整的娱乐系统，在我们躺下休息时欣赏喜欢的电影。通过我们的透镜也可用它直接与办公室的计算机相连。我们可以在舒适的沙滩与办公室进行远程电信会议，只要眨眨眼睛。
插入某种模式识别软件到因特网眼镜上，也可以识别物体，甚至某人的脸。有些软件程序已经能识别预先编制程序的脸，精度在百分之九十。与你讲话的人，不仅他的名字还有他的传记都可以在讲话当中闪现在你眼前。在会议上，当你遇见一个认识的人又想不起他的名字时，就可以避免尴尬。在鸡尾酒宴会上，当宴会上有很多陌生人，有些人很重要，但你不知道他们是谁的时候，这种功能也能起重要作用。在将来，你能够识别陌生人，甚至在你和他们讲话时知道他们的背景。〔这有些像在《终结者》(The Terminator)里的机器人所看到的世界。〕
教育系统也可能因此改变。在将来，参加期末终考试的学生将能够通过他们的隐形眼镜默默地扫描因特网搜索问题的答案，对于经常依靠死记硬背的老师这会造成一个明显的问题。这意味着教育应强调思维和推理能力，而不应强调死记硬背。
也可以在你的眼镜镜框上装一个小的视频相机，可以对周围拍照，然后直接把图像播放到因特网上。周围世界的人可以分享你的经历，好像他们也经历了一样。无论你看到什么，成千上万的人也能看到。父母将知道儿女在做什么。情人在分开时可以分享感受经验。参加音乐会的人可以把他们的激动传给全世界的歌迷。检查员将能访问远离的工厂，然后播送活生生的图像到老板的隐形眼镜上。(或妻子去商店购物，而丈夫提出建议要买什么。)
帕尔帕维兹(Parviz)已经能够将计算机芯片缩小到可以放到隐形透镜的聚合物薄膜上。他成功地将一个发光二极管(LED)放进隐形透镜，现在正在研制的隐形透镜含有8×乘8排列的发光二极管。他的隐形透镜可以靠无线连接来控制。他声称：，“这些构件将最终包含几百个发光二极管，这些发光二极管将在眼前形成图像，如单词、图表和照片。很多硬件是半透明的，因此戴上它可以到处行走，不会碰到障碍或失去目标和方向。”他的目标是若干年后制造一个含有3 600像素的隐形透镜，每个厚度不超过10微毫米(0.01毫米)。
因特网隐形透镜的一个优点是使用的能源很小，仅有百万分之几瓦，在能量要求上很有效，不会耗尽电池。另一个优点是眼睛和眼神经在某种意义上是人脑的直接延伸，因此我们能够直接进入大脑，而无须植入电极。眼睛和眼神经传送信息的速度超过高速因特网连接。因此，因特网隐形透镜也许是最有效的、最迅速的连接大脑的方式。
通过隐形透镜将一个图片照射到眼睛中仅比因特网眼镜睛复杂一些。一个发光二极管可以产生光的一个点，或一个像素，但是必须加一个显微透镜才能直接聚焦到视网膜上。最后出现的图像漂浮飘浮在离你大约2英尺(61厘米)的地方。帕尔帕维兹认为一个更高级的设计是使用微型激光发射一个超清晰的图像直接到视网膜上。采使用芯片工业雕刻微小的晶体管的同样的技术，可以蚀刻同样尺寸的微小激光器，制造世界上最小的激光器。利用这种技术在原则上可以制造直径为大约100个原子的激光器。像晶体管一样，可以令人信服地在手指甲盖大小的芯片上塞满几百万个激光器。
无人驾驶汽车
在最近的将来，有可能在开着汽车的同时，靠隐形透镜在环球网上安全地冲浪。上下班再也不会是一件痛苦的家务杂事了，因为汽车自己会开。无驾驶员的汽车已经能够使用GPS将它们的位置定位在几英尺的范围内，驾驶距离可以超过几百英里。五角大楼国防部高级研究规划局机构(DARPA)发起一个竞赛，叫做DARPA大挑战，邀请实验室提交无人驾驶汽车参加跨越莫哈韦(Mojave)沙漠的比赛，奖金为100万美元。五角大楼国防部高级研究规划局机构继续它的长期的传统，资助危险的，但是具有远见性的技术。
(五角大楼项目的一些例子包括因特网，它原来的设计是想在核战期间和之后联系科学家和政府官员，还包括GPS系统，它原来的设计是为洲际弹道导弹导航。但因特网和GPS在冷战之后都失去原有的作用，交给了大众。)
在2004年，此竞赛面临一个尴尬的局面，没有一辆无人驾驶的汽车能够越过高低不平的旷野，没有一辆无人驾驶的汽车跨过终点线。但是下一年，5辆汽车完成了一条更加艰险的路线。它们跑过的道路包括100个急转弯，3个狭窄的隧道和每一边都是悬崖峭壁的道路径。
有些批评家说，机器人汽车也许能够在沙漠中行驶，但决不能在城市中间行驶。因此在2007年，五角大楼国防部高级研究机构规划局发起了一个更有雄心的竞赛，“城市挑战(Urban Challenge)”(the Urban Challenge)，在这项计划里，机器人汽车要完成一条令人折磨的60英里(96.56公里)的路线，要在6小时内跑完模拟的城市地区。汽车必须服从所有的交通规则，避开沿线的其他机器人汽车，通过4车道的交叉路口。6个队成功地完成了“城市挑战”，前三名得到的奖金分别为200万美元、100万美元和50万美元。
五角大楼的目标是到2015年完成美国三分之一1/3的地面部队的自治。这是一项拯救生命的技术，因为近年来，美国的最大伤亡来自路边炸弹。在将来，很多美国的军车将根本没有驾驶员。但是对于消费者来说，按一下按钮自己就能行驶的汽车，意味着驾驶员可以工作、放松、欣赏风景、看电影或浏览因特网。
有一次，为了主持电视“发现频道”专题节目，我有机会亲自驾驶一辆这种汽车。它是一辆北卡罗来莱纳州立大学工程师修改的流线型的跑车，让它能完全自治。它的计算机有8台个人电脑的功率。钻进汽车对我来说有些困难，因为里面空间很窄。汽车内部到处都是完善的电气构件，堆在座位上和仪表盘上。当我握住方向盘时，我注意到它有一个特殊的橡胶电缆连接到一个小马达上。一台计算机通过控制这个马达可以转动方向盘。
在我发动、脚踏加速器、将车开到高速公路之后，我将开关拨到计算机控制位置。我的手离开方向盘，车就自动驾驶了。我对这部车有充分的信心，车的计算机通过方向盘上的橡胶电缆不断进行小的调整，开始的时候，看到方向盘舵轮和加速器的踏板自己在动，感到有些奇怪。就好像有一个看不见的魔鬼似的驾驶员在操作，但过了一会我就习惯了。事实上，在车上能放松，车自己能以超人的精确和技能行驶，后来成为了一种快乐。我可以坐在后面，欣赏车的驾驶。
无人驾驶汽车的核心是GPS系统，它允许计算机确定它的位置，精度在几英尺的范围内。(有时，工程师告诉我，GPS可以确定车的位置在几英寸范围内。)环绕地球轨道的32个GPS卫星发射特殊的无线电波，被汽车中的GPS接收器接收。每一个卫星的信号有些扭曲，因为它们环绕的轨道略有不同。这个扭曲叫做多普勒(Doppler)偏移。(例如，卫星向你移动时无线电波被压缩，离开你移动时无线电波伸展。)分析3个或4个卫星发出的无线电信号频率的偏离，车上的计算机就能精确地确定我的位置。
在车的挡泥板上还有雷达，因此可以感知障碍。这在将来是至关紧要的，因为每辆车在它检测到即将发生事故时都要自动采取紧急措施。今天，在美国每年有4万人死于汽车事故。在将来，“汽车事故”(car accident)这个单词也许会渐渐从英语语言中消失。
交通堵塞也会成为过去的事情。中央计算机通过与每一辆无人驾驶汽车的通信能够追踪道路上每一辆的移动。然后，它可以容易发现高速路上的交通堵塞和瓶颈。在圣地亚哥迭戈(San Diego)北部州际15号公路进行的一项试验，芯片放在道路上，因此中央计算机能够控制道路上的汽车。在交通堵塞的情况下，中央此计算机将强制驾驶员让交通自由通行流动。
将来的汽车也能感知其他的危险。成千上万的人，由于驾驶员犯困，、特别是在夜间或在漫长的单调的旅行中，而在汽车事故中死亡或受伤。今天计算机能够聚焦在你的眼睛上，识别你变得昏昏欲睡的迹象。然后计算机的程序使它发出一个声音，把你叫醒。如果这样做失败了，计算机将接管汽车。计算机也能识别汽车上过量酒精的存在，减少每年发生的成千上万与喝酒有关的灾祸。
智能汽车的转换将不会立刻发生。首先，军事部门将配置这些车辆，在进行过程中制定操作指南。然后，机器人汽车将进入市场，首先出现在漫长的、乏味的州际间高速公路上。下一步，它们将出现在市郊和大城市，但是驾驶员将总是有能力在紧急情况下接管计算机。最终，我们会想，没有它们我们将怎样生活呀。
四壁墙屏幕
计算机不仅能够减轻上下班来回路上的紧张和减少车祸，它们也能够帮助我们与朋友和熟人联系。在过去，曾有人抱怨计算机革命使人失去人性，使我们孤独。实际上，它允许我们按指数幂扩大我们朋友和熟人的圈子。当我们孤独或需要陪伴时，你只需要在你的墙上的屏幕(wall screen)上布置一场桥牌游戏，和世界上其他孤独的人一起玩。当你需要帮助计划一个假期、组织一次旅行、发现一次约会，你也可以通过墙上的屏幕来完成它。
在将来，一个友好的面孔可能会首先出现在你墙上的屏幕上(你可以改变这个面孔使它适合你的口味)。你可以要它为你计划一次休假。它已经知道你的喜好，并将查看因特网，给你一份最可能选择的清单，价格还最好。
家庭聚会也可以通过墙的屏幕举行。卧室的4个墙壁都有屏幕，这样你就被你远方的亲戚的图像所环绕。在将来，也许一位亲戚不能出席一次重要的集会。代替的办法是，一家人聚集在墙的屏幕周围，庆祝重新团聚，一部分是真实的，一部分是虚拟的。或者，通过你的隐形透镜你可以看到所有你心爱的人的图像，就好像他们真的在这里，尽管他们是在几千英里之外。(一些评论员曾评论说，因特网原来被五角大楼构思为是“男性的”，也就是说，它是与在战时控制敌人有关的。但是现在，因特网主要是“女性的”，是为了扩大人际范围和与别人接触的。)
电信会议将会被远程显示所代替，完全的三维图像和人的声音将出现在你的眼镜或隐形透镜里。比如，在开会时每个人将坐在桌子周围，而有些参加者将仅出现在你的透镜中。没有透镜，你会看到桌子周围的座位有一些是空的。有了透镜，你将看到坐在他们座位上的每个人的图像，就好像他们就在这里。(这意味着所有的参会者被类似的桌子周围的特殊相机录像，然后通过因特网发送过来。)
在电影“星际迷航”《星际迷航》中，观众惊讶地看到在空中出现的人的三维图像。但是，利用计算机技术，在将来我们可以在隐现透镜、眼镜或墙幕上看到这些三维图像(3-D images)。
开始时，对着空房间说话可能会感到很奇怪。但要记住，在电话开始出现时，有人批评它，说是人们对着无实体的声音说话。这个批评是对的，但是今天人们不在乎对无实体的声音说话，因为它极大地增加了我们接触的范围和丰富了我们的生活。
这也会改变你的爱情生活。如果你感到寂寞孤独，你的墙幕将知道你过去的偏好和约会中你想要的人的身体情况和社会的特点，然后扫描因特网找到可能的搭配。并且，因为人们有时在他们的简介中说谎，做为作为一种安全措施，你的墙幕将自动扫描每一个人的历史发觉在他的传记中的不实之言。
柔软的电子纸
纯平电视的价格曾经超过10 000美元，仅仅在10年当中就降低了50倍。在将来，覆盖整个墙壁的纯平屏幕的价格也会显著下降。这些墙幕将是柔软的和超薄的，使用有机发光二极管(OLED)。这些有机发光二极管类似普通的发光二极管，不同的是它们是基于有机构件，可以布置在聚合物中，使它们成为柔软的。柔软屏幕上的每个像素连接到控制光的颜色和强度的晶体管上。
亚利桑那州立大学柔软显示中心(Flexible Display Center)的科学家与惠普(Hewlett-Packard)和美军为完善这项技术已经一起工作。市场力将驱动这些墙幕的价格不断下降，最终达到普通墙纸的价格。因此在将来，在装饰墙纸时也可同时装上墙幕。当我们希望改变墙纸的模式时，我们只须按一下按钮。重新装饰就是这样简单。
这个柔软屏幕技术也可能会使我们如何与手提计算机的如何互相作用发生变化。我们不需要拖着沉重的膝上型笔记本电脑(heavy laptop computer)。膝上型笔记本电脑可能就是一张简单的有机发光二极管(OLED)薄片，可以叠起来放在钱包里。一个手机也可以含有一个能够拉开的柔软屏幕。然后，无须在手机的小键盘上紧张地输入，你可以把软屏幕拉开，想要多大有多大。
这项技术也使得个人计算机的屏幕可能是完全透明的。在最近的将来，我们可以盯着窗外，然后挥挥手，突然窗户就变成计算机屏幕，或成为任何想要的图像了。我们可以看到窗外几千英里以外的地方。
今天，我们可以把潦草撩草书写的纸揉碎，然后扔掉。在将来，也许会有“揉碎的计算机”，它们没有自己的特殊身份。我们把它们揉碎，扔掉它们。今天，我们围绕计算机布置桌子和家具，它支配我们的办公室。在将来，台式计算机也许会消失，当我们从一个地方到另一个地方，从一间屋子到另一间屋子，从办公室到家，文件会随我们而走。这将给我们无缝连接的信息，任何时间、任何地点。今天，我们在飞机上可以看到几百位旅行者带着手提电脑，一旦到了旅馆，他们不得不和因特网相连；一旦回到家，不得不下载文件到台式电脑上。在将来，你决不需要到处拖着计算机，因为无论你在什么地方，墙、图画、家具都能连接到因特网上，甚至在火车或汽车里。〔(“云式计算”(Cloud computing)，在这里你不需要为计算机付费，只需为计算时间付费，计算计费的装置就像水表、电表这些公共事业的早期例子那样。〕)
虚拟世界
计算机无处不在的目标是将计算机引入世界：让芯片无处不在。虚拟世界的目的则相反：将我们放到计算机世界中。虚拟现实是首先由军事部门在20世纪60年代引进的，是一种利用模拟训练驾驶员和战士的方法。驾驶员可以看着计算机屏幕和操纵操作杆练习在航空母舰甲板上着陆。如果发生核战争，将军和政治领导人可以从远距离在电脑空间秘密会见。
今天，由于计算机的能力呈指数扩展，人们可以生活在模拟世界里，在这里你可以控制一个化身(一个代表你的生动的图像)，甚至恋爱和结婚。你也可以用虚拟的钱买虚拟的东西，然后把虚拟的钱转变为真实的钱。最普及的一个网站叫“第二生命”(Second Life)，到2009年注册了1 600万人。那一年，有若干人利用“第二生命”一年赚了100万美元。(然而，你赚取的利润美国政府是要收税的，因为它认为这是真正的钱。)
虚拟现实已经是视频游戏的主要成分。在将来，随着计算机能力的扩展，通过你的眼镜或墙纸，你也能够访问虚幻的世界。例如，你想去购物或访问一个具有异国风味的地方，你可以首先通过虚拟现实来完成它，操纵计算机屏幕，就好像你真的在那儿。用这种方式，你也能够在月球上行走，在火星上休假，在异国购物，参观任何博物馆，自己决定要去哪儿。
在某种程度上，你也能够感觉和触摸电脑空间的物体。这是所谓的“触觉技术”(haptic technology)，使你感到计算机产生的物体的存在。它首先是不得不用远距离控制的机器人手臂处理高度放射性物质的科学家研制的，还有军事部门，它希望其飞行员在飞行模拟中能感到操纵杆的阻力。
科学家为模拟接触的感觉制造了一个附在弹簧和齿轮上的设备，当你用手指向前按这个设备时，该设备向后推，模拟压力的感觉。当你移动手指摸桌面的时候，这个设备模拟硬桌面的感觉。用这种方式，你可以感觉在虚拟现实护目镜中看到的物体的存在，实现你是在别的地方的幻觉。
为产生纹理的感觉，另一个设备可使你的手指经过含有几千个小点的表面。当你的手指移动时，每一个小点的高度由计算机控制，因此可以模拟硬表面、软布或粗砂沙纸的质地。在将来，戴上特殊的手套就能得到与各种物体和表面接触的真实感觉。
对于在将来训练牙医这也是非常重要的，因为牙医必须能够感觉在进行精巧手术时的压力，并且患者可能是一个三维的全息图像。它也让我们更加靠近“星际迷航”《星际迷航》系列电视影中的全息甲板，在这里我们可以在虚拟世界漫步，能够接触虚拟的物体。当你在空房间里漫步时，在你的护目镜或隐形透镜上可以看到奇异的物体。当你伸手去抓它们时，一个触觉设备从地板升起，模拟你要接触的物体。
当我为“科学频道”访问新泽西罗恩(Rowan)大学的洞穴自动虚拟环境(CAVE)时，我有机会亲自见证这些技术。我进入一个空房间，被4墙所环绕，每一面墙被投影仪照亮。三维图像在墙上闪烁，给出进入另一世界的幻觉。在一个演示中，我被巨大的、凶残的恐龙所围绕。通过移动操纵杆，我可以骑在雷克可斯暴龙(Tyrannosaurus rex)的背上，甚至伸进它的嘴里。之后，我访问了马里兰州的阿伯丁试验场·普罗文(Aberdeen Proving Ground)基地，美军在这儿设计了最先进的全息甲板。传感器放在我的头盔上和背包里，计算机知道我身体的精确位置。然后，我在全方位的踏车上行走，这是一个完善的踏车，使你可以在同一位置向任何方向行走。突然，我到了战场，躲避敌人狙击手射出的子弹。我可以向任何方向跑，躲到任何一条巷子里，在任何一条街上疾跑，并且屏幕上的三维图像立刻改变了。我甚至可以躺平在地板上，并且屏幕也相应改变。我可以想象，在将来你也能够经历完全投入的感觉，例如参加与异国飞船的激烈战斗、从狂暴的怪兽的追逐下逃走或在荒岛上嬉戏，所有这一切都是在你舒适的卧室中实现的。
近期的医疗
去医院看病完全改变了。为了做定期检查，当你和“医生”讲话时，这个医生很可能是一个机器人软件程序出现在你的墙幕上，它可以正确地诊断多至95%的疾病。这个“医生”可以看上去像一个人，但它实际上是一个活生生的计算机编制的图像，问一些简单的问题。这个“医生”有你的基因完整记录，将推荐一个药物治疗方案，将你所有的基因危险因素考虑在内。
要诊断问题，“医生”将要你进行整个身体的探察。在原始的“星际迷航”《星际迷航》的电视影系列中，大家吃惊地看到一个叫做“三录仪”(the tricorder，又称三线磁带回线自动记录器)”的设备，能够瞬间诊断任何疾病和看透你的身体。但是你不需要等到23世纪才有这个未来的设备了。重几吨和整个房间那样大的磁共振成像(MRI)机器已经小型化到1英尺(30.5厘米)，最终将会小到手机那样大。在你身上走一遍就能看到内部的器官。计算机将处理这些三维图像，然后给出诊断。这个包含基因芯片的探测器也能够在几分钟内确定各种类型基因疾病(DNA损伤)的存在，甚至在肿瘤形成前几年发现癌细胞。
当然，很多人不愿意去医院。但是在将来，你的健康将默默地毫不费力地一天被监测好几次，而你自己却不知道。厕所、洗澡间和衣服里将有DNA芯片默默确定在你的身体里的仅仅几百个细胞里是否有癌细胞群体在生长。有更多的传感器藏在洗澡间和衣服里，比今天现代医院或大学里还要多。例如，只要在一个镜子上吹一下，就能检测叫做人体抑癌基因(p53)p53的变异蛋白质的DNA，它与50%的所有通常的癌细胞有关。这意味着，“肿瘤”瘤(tumor)这个英文单词将会逐渐从英语语言中消失。
今天，如果你在偏僻无人的道路上发生严重车祸，你可能会流血过多而死。但是在将来，你的衣服和汽车在一出现外伤时会自动采取行动，叫救护车，找出你的位置，下载你的整个医疗历史，而这一切你却没有察觉。在将来，孤独地死去是很难的。你的衣服能够通过编织在衣服里的小芯片感知你的呼吸、心跳，甚至脑电波的任何不规则变化。在你穿衣服时你就上网了。
今天已经可能把一个芯片，和电视照相机、无线电一起放在一个阿司匹林药片大小的药丸里。当你将药丸吞下后，此“智能药丸”能够拍摄食道、肠道的电视图像，然后将无线电信号发送到附近的接收器。(这赋予“Intel在内部”口号新的意义。)用这种方法，医生就可以不用结肠镜拍摄病人肠道的图像和检测癌症，用结肠镜要将6英尺(1.83米)长的管插到大肠中，引起很多不便。这些微观设备也逐渐减少了切开皮肤进行手术的需要。
这仅仅是计算机革命如何影响我们健康的一个例子。在第3章和第4章将更详细讨论医学革命的细节，讨论基因治疗、克隆和改变生命的跨度。
