2015年15项改变世界的创新发明

2015年，全球大约有24亿人无法享受基本的安全公共卫生，超过6.6亿人还在饮用来自非干净水源的水。 比尔及梅林达·盖茨基金会与许多工程师讨论过这个问题：我们该如何利用科技解决此类问题。Janicki Bioenergy的首席执行官Peter Janicki设计了一款设备，它可以在数分钟内将污水转化为干净可饮用的水、电力以及不含病菌的灰烬。 这款净化器不但可以帮助发展中国家获得干净的水资源和能源，还能提供就业机会——Janicki Bioenergy会雇佣企业家在急需净化器的区域内运营公司。

每年美国13到24岁无家可归的年轻人数量高达200万人，这其中11%的人艾滋病毒抗体呈阳性。 南加利福尼亚大学社会工作学院以及工程学院的研究人员开发出了一款叫做PSINET的新算法。通过人工智能，PSINET可以在具体一群人中寻找到一个最适合的人，让他在年轻人中普及关于预防HIV的信息。 计算机科学家绘制了洛杉矶当地一家收留机构内无家可归的年轻人间的友谊地图，算法会根据友谊网络计算出上千种候选人在某个时间点预防知识传播范围的可能性。“领头人”会学习一些基础知识，比如说哪里可以测试HIV。相应地，领头人也要向研究人员提供更多关于这群无家可归群体的信息。 据研究人员表示，与口头传播预防HIV的活动相比，PSINET能够多普及60%的预防知识。

2012年，患有大脑性麻痹的Matthew Walzer写了一封信给耐克，询问该公司能否生产出无需他人帮助、残疾人士可以自行穿戴并且脱下的运动鞋。今年，耐克公司推出了一款新型球鞋——鞋子背面有一条延伸到背面的拉链。取代了对于行动有困难、中风患者或是截肢人士来说使用困难的鞋带，拉链可以让这些人轻松单手打开拉链穿鞋。耐克运动鞋创新项目的高级主管Tobie Hatfield设计了这款鞋并且和Walzer展开合作，对这款运动鞋进行试验。

俄勒冈州初创公司RevMedX推出的新设备XSTAT 30是一款装满了生物相容的小海绵的注射器。它可以向一个较深的伤口注射生物相容的海绵，在一分钟之内将血吸收走并且缝合伤口。自2014年4月开始，这款设备就被用于战场上并于近期通过了食品及药物管理局的审批，可以民用。 一位RevMedx的研究人员表示当海绵接触到血液的时候，它可以扩大15倍，这就使得海绵对创腔造成压力，阻止血液外流。这种海绵可以替代医学上传统使用的方法——用多层薄纱来缝合伤口来保持对创腔的压力。

查珀尔希尔北卡罗来纳大学的项目WiderNet Project设计出了eGranary Pocket Library（eGranary口袋图书馆）——这是一个利用智能手机、笔记本以及平板电脑来向数十亿无法获得网络连接的人传递离线信息以及教育资源的微芯片。 WiderNet已经联系了多个国家的教育部、卫生部以及信息科学学院，旨在将赞比亚医学学院认定的上千种核心资料文件填充进芯片上的图书馆里。 该项目在今年五月完成了众筹目标，目前正与世界各地的图书馆、教育学家以及志愿者合作来确定哪些信息是人们最需要获取的。

与老年痴呆症有关的认知和感官损伤往往会导致饮食困难——食物散落一地或是由于各类餐具五花八门的功能引发的头脑混乱。由于饮食困难，许多患者也就吃得少了。 为了解决这个问题，工业设计师Sha Yao设计了Eatwell，这是一套由八件物品组成的餐具。它提供的20多种不同功能，可以帮助老年痴呆症患者独立进餐。比如底部向一边倾斜的碗可以使汤类食物流向碗的一边，患者可以更容易用勺子盛起来；形状与碗边缘弧形完全吻合的勺子，防止食物在盛的时候被洒出来；基部很宽的水杯和把手很平的茶杯能够避免被打翻。

GE一直以来是海水淡化蒸汽技术的专家，但在2015年，它才开始致力于将此过程进行微缩处理。 公司贴出的新公告这样说道：“作为美国能源部开发出来的一项海水淡化技术，研究人员采用了同样的蒸汽涡轮机。这款通过3D打印得到的微缩型设备可以利用一个冷冻海水的超级冷冻回路来对空气、盐以及水的混合物进行压缩和蒸汽处理。通过冰冻混合物，盐将以固体形式分离出来，剩下来的只有冰。在冰融化完以后，剩余的就是干净的饮用水。” 这是一种低成本、低能耗获得饮用水的办法，GE也将继续在2016年中期不断测试这项技术的可行性。

秘鲁国家数据信息研究所去年发布的《全国家庭调查》显示，秘鲁丛林接近42%农村地区的人无法使用电力。 西班牙工程技术大学（UTEC）的科研人员一直以研发创新型技术来解决世界性问题而闻名。他们创建出了Plantalámparas，这款台灯通过植物发电，能为Nuevo Saposa本地社区的居民带来光亮。 在光合作用过程中，植物产生的废料会在泥土中降解并且通过氧化作用产生电子。UTEC团队成员会利用电极捕捉到泥土中的电子然后将其存储在电池之中。这一过程收集到的电子可以点亮LED电灯长达两小时。

澳大利亚迪肯大学的研究人员与正位于费城大学、密苏里大学的迪肯大学科学家一同合作开发出了一款“纳米片”。它可以像海绵一样清除油渍。每一片纳米片都是由一些含有微型小洞、纳米级厚度的薄层组成（厚度仅为十亿分之一米），这些纳米片的大小可以扩大到网球场面积的5.5倍。 “纳米片中的细孔能够吸收表面层的油以及有机溶剂，吸收质量最多可以是本身重量的33倍。”一位研究人员这样说道。 团队早于2013年开发出了一款早期模型，那时原型还是粉状物质并且没有任何实际用途。

为了去除一汤勺的污渍，洗衣机要用20加仑的水。为了节约水资源并且保证洗衣效率，麻省理工的三名研究生设计出了AquaFresco。这是一款过滤器，它可以使得洗衣机每次循环使用95%的水。 这款设备可以过滤掉一些废料并且循环使用干净的水资源和洗涤液——最长可循环使用达6个月。

Better Shelter可以为难民提供临时性居所，这种房屋的房龄预计可达到三年时间。房屋是扁平式的，这就意味着救援组织可以高效移动这种房屋并且无需任何工具就可以进行组装。设计师在设计居所时考虑到了家庭需要，因此每一个房屋都拥有太阳能电池板和提供光照的电灯。 Better Shelter还与联合国难民事务高级专员办事处以及宜家基金会合作来为急需临时性住房救援的国家提供帮助，比如说希腊。

在一些发展中国家，当病人在分娩时大量出血，医生会采用长柄勺以及粗棉布来进行（将病人的血存储起来在手术时输回其体内的）自身输血。这种DIY的方法确实有必要，因为通常用来进行输血的仪器都非常昂贵。 Sisu Global Health设计出的第一款Hemafuse就是一个低成本产品，它可以简化输血过程并且保证医疗卫生。这就像是一个手动泵，抽取血液然后通过瓣膜将血液传输到血袋之中，用于后续分娩失血使用。一个过滤器可以去除掉血液中的凝块以及其他沉淀物。 Hemafuse在今年10月获得了2015年SXSW生态奖中的最具社会影响力奖，并于今年9月获得了美国在线联合创始人Steve Case提供的10万美元投资。

来自佛罗里达州博卡拉顿市的Hannah Herbst凭借她设计的能源探测器原型赢得了2015年探索教育3M青年科学家挑战赛。这款探测仪试图利用海洋中未被开发的能源为发展中国家提供稳定的能量来源。 这款探测仪使用的是3D打印的螺旋桨，并且通过滑轮组将其与水力发电机相连接。发电机可以利用螺旋桨将海浪的动能转化为可使用的电力——尽管电量不多，但足以启动一个海水淡化仪器。

大多数的假肢无法为穿戴者提供触觉，但是DARPA最新推出的假手采用了神经技术，可以为穿戴假肢者再次带来触感。 利用感觉皮层以及运动皮质上的电极，研究人员可以将一位28岁男性的假肢（由约翰·霍普金斯大学应用物理实验室设计的机械手）直接与其大脑连接。据DARPA表示，该男子成为了史上第一个通过假肢“感知”到实物触感的人。

哥伦比亚大学工程学院的研究团队开发出了一款低成本的智能手机软件保护器，它可以在15分钟内通过指尖的鲜血检测出性传染病。 卢旺达健康医疗中心在试验中利用这款软件保护器测试了96个病人的血液情况，这些病人都是从防止母婴疾病传播诊所以及自愿咨询检测中心招募过来的。在接受了30分钟的训练之后，用户只需要将血液放在塑料容器中，然后将其插入在微流体装置中，打开配备应用之后再把装置插入在软件保护器中并且按灯进行搅动。15分钟之后，诊断结果就会显示在智能手机上。