大多数人熟悉作为消毒剂的碘。但如果你在高中化学课上认真听讲的话，你可能看过碘粉加热的演示。它的熔点和沸点在大气压下非常接近，加热时碘很容易形成紫色气体。在较低的压力下，它会直接从固体变为气体，这一过程被称为升华。

事实证明，这可能使其成为离子推进器的完美燃料，离子推进器是一种高效航天器推进硬件。尽管被视为很有前途的候选材料已有一段时间了，但一家名为 ThrustMe 的商业公司现在报告称，该公司首次在太空中验证了一种碘动力离子推进器。

火箭依靠化学反应尽可能快地释放出大量物质，从而产生足够的推力将物体送入太空。但这并不是产生推力的最有效方式——我们最终牺牲了效率来获得克服重力所需的快速排放。一旦进入太空，对速度的需求就会消失；既然在不同轨道间移动物体可以接受较慢的加速度，我们可以使用更有效的方法来排放出物质。

美国食品和药品管理局（FDA）宣布，批准一种虚拟现实系统作为慢性背痛的处方疗法。被称为EaseVRx 的疗法进入该机构近几年批准的数字疗法的短名单。EaseVRx 包括一个 VR 头显和一个放大用户呼吸声音以辅助呼吸练习的设备。它利用认知行为疗法的原理，旨在帮助人们识别和理解各种思维模式和情绪。FDA 在声明中表示，该项目通过放松、分散注意力和提高对内部信号的认识解决疼痛。FDA 批准 EaseVRx 依据的是一项为期八周的研究数据，该研究针对 179 名症状持续了 6 个月或更长时间下背部疼痛的患者。一半人使用 EaseVRx 疗法，另一半参与者使用另一种没有使用认知行为疗法的二维虚拟现实程序。大约三分之二使用 EaseVRx 的参与者表示，他们的疼痛减少了 30% 以上，对照组中只有 41% 的人有类似的减轻。研究结束后，EaseVRx组 的参与者的疼痛减少持续了长达三个月，对照组的人则没有。FDA 神经和物理医学设备办公室代理主任Christopher Loftus 在一份声明中表示，该 VR 系统可以成为阿片类药物的替代选择去治疗背部疼痛。EaseVRx 由 AppliedVR 公司开发的，该公司也在测试其平台作为纤维肌痛、烧伤疼痛或分娩时疼痛的治疗方法。

发表在《Nature Communications》期刊上的研究展示了一座 6.5 厘米长的 3D 打印沙桥，可承受 300 倍于自身的重量，相当于在布鲁克林大桥上放上 12 座帝国大厦。粘合剂喷射打印工艺比工业使用的其他 3D 打印方法更便宜更快，让用各种粉末材料创建 3D 结构成为可能，在成本和可扩展性方面具有优势。这个概念源于喷墨打印，但打印头使用的不是墨水，而是喷出液体聚合物来粘合粉状材料，例如沙子，逐层构建 3D 设计。粘合的聚合物赋予了打印沙子的强度。

研究团队利用聚合物专业知识定制聚乙烯亚胺（PEI）粘合剂，与传统粘合剂相比，该粘合剂将砂部件的强度提高了一倍。通过粘合剂喷射打印的部件刚从打印床上取下时有很多孔。可以用另一种被称为氰基丙烯酸酯的超级胶水材料通过渗透填充空隙，以此强化部件。第二步在第一步的基础上将强度提高八倍，使聚合物砂复合材料比任何其他已知的建筑材料（包括砖石）更坚固。

1994 年，当时在新泽西州贝尔实验室工作的数学家 Peter Shor 证明量子计算机能以指数倍于经典计算机的速度解决某些问题。当时的问题是：量子计算机能造出来吗？怀疑论者认为量子态太过精微——环境不可避免地会搞乱量子计算机中的信息，使其不再是量子。

一年后，Shor 做出回应。经典的纠错方案测量单个比特以检查错误，但这种方法不适用于 qubit 或“量子比特”，因为任何测量都会破坏量子状态，从而破坏计算。Shor 提出一种方法无需测量量子比特本身状态检测是否发生错误。Shor 的代码标志着量子纠错领域的开端。

这个领域发展迅速。大多数物理学家将其视为构建强大量子计算机的唯一途径。加州理工学院的物理学家 John Preskill表 示：“没有纠错，我们将无法将量子计算机扩展到可解决真正困难问题的程度。”

与通常的量子计算一样，开发纠错代码是一回事，在工作机器中实现它则是另一回事。在今年 10 月初，由马里兰大学物理学家 Chris Monroe 领导的研究人员报告，他们演示了运行像 Shor一样的纠错电路所需的许多要素。

北美企业急于加速装配线但难以增加人工，前九个月中，他们增加的机器人数量创下记录。根据行业组织自动化推进协会汇编的数据，工厂和其他工业用户订购了 29,000 台机器人，比去年同期增长 37%，价值为 14.8 亿美元。超过了新冠疫情颠覆经济之前 2017 年同期的峰值水平。

强劲需求在某些情况下导致关键商品短缺，企业正努力跟上这种需求，急于增加机器人是更大的投资增长的一部分。与此同时很多企业很难将因疫情流失的工人吸引回来，并将机器人视作为装配线增加人手的替代品。机器人还在继续深入经济的更多领域。长期以来，汽车公司购买了大多数的工业机器人。但在 2020 年，其他类型企业的总销售额首次超过了汽车行业——这一趋势今年仍在继续。A3 的数据显示，今年前九个月，汽车相关的机器人订单增长了 20% 至12,544 台，而非汽车公司的订单增长了 53% 至 16,355 台。

2019 年 10 月，Google 宣布它的 Sycamore 是第一个实现量子霸权的量子处理器，它在 3 分 20 秒内完成了一项任务，同样的任务当时最强的经典超算——IBM 的 Summit 需要花 10,000 年。这种说法——尤其是 Google 科学家如何得出“10,000 年”的结论——受到了部分研究人员的质疑，但反驳主张本身并不确定。

现在，在提交给科学期刊进行同行评审的一篇论文中，中科院理论物理研究所的科学家表示，经典计算机上的算法“使用了 512 个图形处理单元（GPU），在大约15个小时内”完成了对Sycamore 量子电路的模拟，而且保真度高于 Sycamore。该团队还进一步表示，“如果对量子霸权电路的模拟可以在即将推出的高效率 exaflop 超级计算机上实现，原则上整体模拟时间可以减少到几十秒，这比 Google 的硬件实验更快。”

2020 年 12 月，中国推出了光子量子计算机，可在200秒内解决高斯玻色子采样问题，而这在经典计算机上需要 6 亿年才能完成，对 Sycamore 说法的反驳将让中国成为首个实现量子霸权的国家。

硅谷创业公司 Cerebras Systems 再次融资 2.5 亿美元，估值超过 40 亿美元。Cerebras 研发的 AI 芯片 Wafer Scale Engine（WSE)是世界上最大的计算机芯片。企业通常在 AI 项目中使用 GPU 进行训练和计算，而市场上最快的 GPU 有大约 540 亿个晶体管。Cerebras 的最新 AI 芯片 WSE2 的晶体管数量高达 26 万亿。芯片制造商通常会把 12 英寸直径的硅锭切割成一块晶圆，然后再切割成数百个独立芯片。Cerebras 则是直接将一块晶圆加工成一个单一的巨大芯片。WSE 2 有 85 万个核心，其核心对神经网络使用的特定数学运算进行了优化，片内缓存达到 40GB，内存带宽 40 PB/s，采用 7 纳米工艺。WSE 2 的核心数是最接近 GPU 的 123 倍，它的处理效率更高，因为数据无需在不同服务器之间传输，其神经网络的运行速度也更快。

随着电动汽车的快速发展，我们很可能会消除一种交通形式的碳排放。但清除剩余的主要模式——飞机、火车和轮船，更具挑战性。一项新分析表明，我们对如何改进其中之一有了一个很好的思路。由加利福尼亚研究人员进行的研究着眼于铁路货运电气化的可能性。研究发现技术方面已准备就绪，在适当情况下，经济性即将实现。此外将巨型电池安装在货车上可能有产生一些有趣的附带好处。

美国绝大多数货物目前都是由柴油机车运输的。在一个典型年份，这些机车会产生大约 3500 万吨二氧化碳，产生的其余污染物估计会导致 1000 人过早死亡和 65 亿美元的健康损失。

研究人员考虑了一些火车减排的选择。一种方法是通过在轨道上方拉线为整个系统供电，但这将涉及大量的前期费用和持续的维护成本。另一种选择是用氢气为燃料电池供电。可能相对便宜，但它需要氢气生产能力发展到相当程度，理想情况下涉及使用可再生电力分解水。这种能力可能需要很多年才能成为现实。

最后一个选择是使用电池，它可以与现有系统集成。绝大多数柴油机车使用柴油为发电机提供动力，然后发电机为电机提供动力。调整接线能让机车接受外部电源供能——例如电池。几年前，科学家研究了这种可能性，但由于技术和经济原因被否决了。从那时起，电池变得越来越大，过去十年电池价格下降了 87%。

首尔将成为首个进入元宇宙的主要市政府。11 月 3 日，韩国首都宣布了一项计划，在元宇宙中提供各种公共服务和文化活动，元宇宙是一种依赖虚拟现实的沉浸式互联网。如果该计划成功，首尔居民戴上虚拟现实眼镜就可以在虚拟市政厅做很多事情——从参观历史遗迹到提起民事诉讼。这笔 39 亿韩元的投资是吴世勋市长制定的 10 年计划的一部分，该计划旨在提高居民间的社会流动性并提高该市的全球竞争力。计划还涉及韩国的数字新政，这是一项全国性的计划，旨在拥抱数字和人工智能工具改善医疗保健、中央基础设施，并帮助经济从新冠疫情造成的危机中复苏。

首尔市政府将在 2022 年底前开发自己的元宇宙平台。到 2026 年全面运营时，将承载各种公共功能，包括虚拟市长办公室，以及为商业部门服务的空间、一个金融科技孵化器和一个公共投资机构。该平台将在今年 12 月的虚拟新年钟声仪式中开启。该城计划到 2023 年开设“元宇宙 120 中心”，这是一个虚拟公共服务场所，化身们将处理公民们的各种问题——这些问题以前需要他们亲自前往市政厅才能处理。到目前为止，该计划没有提供多少详细信息说明公民将可以使用哪些设备访问该元宇宙平台，但官员强调，其目标是扩大公共城市服务的访问，让公民无论身在何处、无论是否身有残障均可使用。对于很多人来说专业设备可能会是一个障碍。虚拟现实头盔的售价仍要 300 美元和 600 美元，不像智能手机和电脑那样普及。

创业公司 SpinLaunch 正在开发一种替代发射系统，将动能作为一种起飞的方法，把投射物发射到轨道上。该公司提议使用真空密封离心机，通过旋转让投射物接近逃逸速度，然后将其释放进入轨道。这套系统仍然需要火箭发动机机动和定位卫星。他们在新墨西哥州的沙漠里建造了一个 1/10 比例的原型，已将测试物体发射到上万英尺的高度。在最近的一次采访中，公司首席执行官 Jonathan Yaney 表示：“我发现项目越大胆、越疯狂，你越是最好埋头努力——而不是夸夸其谈。我们必须向自己证明我们实际上能做得到。”

今天几乎每一家科技巨头都在自研芯片，中国市值最高的科技公司腾讯也不例外。腾讯高级执行副总裁汤道生表示：“我们确实有在做芯片设计的团队，但腾讯在这方面的投入是需求驱动，也是因为我们有需要解决的一些问题，或者需要降低成本，或者把我们的基础设施更高效地使用起来，我们会更清楚做芯片背后的理由是什么，为什么要这么做。”据悉，目前腾讯自研芯片包括针对 AI 计算的“紫霄”、视频转码芯片“沧海”和智能网卡芯片“玄灵”，目前部分芯片比如“紫霄”已经进入试生产环节。

碳捕获、制氢和合成燃料等技术被认为可用于应对二氧化碳排放造成的危机。虽然有小型试点示范，但大多数没有证明能扩大规模成为我们所需要的经济解决方案。一组欧洲研究人员将这些方法视为单一连贯生产平台的一部分，利用阳光和空气产生油。研究团队通过安装在苏黎世实验室屋顶上的一个小装置，利用镜子和少量反应室生产出了少量燃料。虽然完整生产过程是否能扩展还需要证明，但研究人员计算出该平台可使用撒哈拉沙漠的一小部分土地为整个商用飞机行业提供燃料。

总体而言，结果很明确：这个流程有效，但现阶段效率不够高，因此论文的大部分内容都考虑了优化和规模化。优化主要是很多小的改进，例如更好地利用废热以确保太阳能反射器能提供所有必需的热量。其他目标包括更好的催化剂和储存气体的更好方法。然后是规模的问题。研究人员估计，要为一个每日在纽约和伦敦之间往返的航班提供燃料，需要在阳光充足稳定的地区，用十个镜子农场将阳光反射到反应室。这意味着用镜子覆盖大约 3.8 平方公里的沙漠。满足所有商业航空的燃料需求需要占据 0.5% 以上撒哈拉沙漠表面。这意味着要用很多镜子。

研究人员表示，我们可能会看到其他可再生资源的成本大幅降低，包括太阳能聚光等技术。最近 15 年，这种基于镜子的技术价格下降了 60%。但是考虑到所有这些镜子及其相关硬件的材料成本很高，再加上保持它们清洁的维护成本，我们所看到的光伏价格下降是否可能依然值得怀疑。不利的一面是，聚光太阳能发电成本持续下降，其中很多节省的成本可能会应用于这样的热驱动化学。这个基本概念——太阳能绿色化学——可能适用于生产价值高于煤油的燃料。

斯坦福工程师 Alex Kolchinski 等和米其林星级厨师 Eric Minnich 合作创办了公司 Mezli 去打造全自动化模块餐厅。Mezli 的机器人餐厅原型能为顾客制作少数餐食，人类厨师作为补充。餐厅位于该公司在圣马特奥的 KitchenTown。机器占用 10英尺 x 20英尺的空间并且是独立的。它们装满了食材，最初能提供地中海风格的主食、配菜和饮料。这些菜品起价为 6.99 美元。用餐者可以直接在餐厅点餐或在线点餐，然后自行或者通过外卖取餐。Kolchinski 表示，测试结果相当不错：44%尝过这种食物的客人已成了回头客。他表示，公司目前正在开发第三个版本的原型机，计划于明年公开发布。这次尝试得到了 Metaplanet、机器人专家 Pieter Abbeel、餐馆老板 Zaid Ayoub 和 Y Combinator 等投资者的 300 万美元种子轮融资。新资金将让该公司能扩充人才，增加零件、食物和运营成本。Kolchinski 表示，一旦该公司能扩大规模，Mezli 将能大规模生产数千家模块化的餐厅，启动和运营这些餐厅所需的金钱和时间只是传统餐厅的一小部分。他表示：“我们将扩大到几个分店，然后大规模生产……由于我们的大规模生产方法，我们预计会比其他餐厅更快地到达 1,000  家分店的规模。”

根据发表在同行评审期刊《Physical Review Letters》和《科学通报》上的一项研究，中国物理学家声称，他们建造出了两台性能超越美国竞争对手的量子计算机：一台是首次推出的超导机器，还有一台是使用光子。

名为九章二号的超级计算机可在一毫秒内计算出世界上最快的传统计算机需要 30 万亿年才能完成的任务。该团队在接受央视采访时透露了这项突破，可能让其不那么可信。但有两篇同行评审的论文，则值得认真对待。研究负责人潘建伟表示，66 比特可编程超导量子计算机祖冲之二号比 Google 的 55 比特“悬铃木”（Sycamore）计算机快 1000 万倍，这使中国的新机器成为世界上最快的机器，在两年内首次击败 Google。

祖冲之二号是三个月前完成的旧机器改进版。九章二号是另一种依靠光子运行的量子计算机，它的应用程序较少，但运行速度却是当今最强大传统计算机的 10的24次方倍（亿亿亿倍）。如果你被弄糊涂了，这是一个后面有23个零的数字。但是虽然这些新机器的功能暗示着一场计算革命，但它们不会很快进入市场。目前两台机器只能在原始环境中运行，只能用于超特定的任务。即使特别小心，它们仍然会犯很多错误。中国科学技术大学潘建伟教授表示：“下一步，我们希望通过四到五年的努力实现量子纠错。”

美国桑迪亚国家实验室演示了不依赖 GPS 的先进寻路技术。

一年多来，牛油果大小的真空室包含了一团原子云，在合适的环境下进行精确导航测量。桑迪亚国家实验室的科学家 Peter Schwindt 表示，这是首个小型节能并足够可靠的设备，有望将量子传感器——使用量子力学技术、优于传统传感器——从实验室扩展到商业用途。他表示，作为未来不依赖 GPS 卫星的导航系统的核心，桑迪亚开发了该真空室。今年早此时候《AVS Quantum Science》期刊介绍了这项技术。

目前，全球无数的设备都使用 GPS 寻路。其关键部分是计时精确的原子钟，可以使卫星网络完美同步。但是 Schwindt 表示，GPS 信号可能会受到干扰或者欺骗，可能导致商用和军用车辆的导航系统失效。Schwindt 表示，未来车辆可能不是依赖卫星去跟踪自己的位置。它们可以用像原子钟一样精确的机载设备来实现，通过将激光照射到小团的铷气云（类似桑迪亚）测量加速度和旋转。

 Boyan Slat 在 18 岁时宣布了清理海洋塑料垃圾的计划。在将近十年之后，现年 27 岁的 Slat 是荷兰发明家，也是非营利组织 Ocean Cleanup 的创始人，目标是到 2040 年清除 90% 的海洋漂浮塑料。

目标似乎遥不可及。Ocean Cleanup 于 2018 年首次尝试塑料捕获装置，但原型机在水中出现故障。2019 年发布的新型号在收集塑料方面做得更好，但估计需要数百台设备清洁全世界的海洋。科学家和工程师开始质疑该组织能否兑现其筹集到的数千万美元资金交付设备的能力。

今年夏天，该组织将希望寄托于一种新设备上面，设备昵称 Jenny，本质上是一条人造漂浮线，它像长开的巨大手臂捕捉塑料，然后将垃圾倒入漏斗状的编织网中。两艘船以大约 1.5节（比正常步行速度慢）的速度拖着它穿过水面，洋流将漂浮的垃圾推向巨网。

8月初，该团队在太平洋大垃圾带（Great Pacific Garbage Patch）中放出了Jenny，这是夏威夷和加利福尼亚之间一股充满了垃圾的涡流。根据 Ocean Cleanup 估计，该垃圾带是世界上最大的海洋塑料垃圾堆，包含了超过 1.8 万块塑料垃圾。

上周，Jenny 面临着最后的考验，该组织试图确定它是否可以将大量塑料拖到岸上而不会破裂或出现故障。Ocean Cleanup 表示，设备从太平洋拖出了 9,000 公斤的垃圾——证明垃圾带最终可以被清理干净。

小鹏汽车子公司小鹏汇天周日宣布了能在公路行驶也能在空中飞行的电动汽车，计划在 2024 年推出。小鹏汇天上周宣布其 A 轮融资筹集到超过 5 亿美元。小鹏汇天称其电动汽车采用轻量级设计，有一个可以折叠的水平旋翼，设计尚未完全确定，最终设计可能会有变动。飞行汽车配备了一系列安全功能，包括降落伞。

刀具通常用钢或者陶瓷制成，但是 10 月 20 日《Matter》期刊发表的一篇研究论文中，材料学家描述了最新发现：一把比不锈钢餐刀锋利三倍的“硬化木刀”。马里兰大学材料科学家、论文第一作者 Teng Li 介绍，它可以“轻松”切开一块中等熟度的牛排，可以重复使用多次。Li 的团队找到了一种方法，该方法分为两步，将刀片的硬度提高了 23 倍。这是通过确保木材保留更高水平的纤维素来实现的。

通常木材仅包含约 50% 的纤维素，它提供了部分结构完整性，其余部分由较弱的分子构成。Li 的方法能去除较弱的成分，但保留纤维素。将木材涂上矿物油，帮助它在使用和洗涤过程中保持锋利度。他们的方法能防止缺陷渗入。他在一份声明中表示：“材料的强度对空隙、管道或者凹坑之类缺陷的大小和密度非常敏感。”该团队并没有止步于硬化木刀。他们还开发了木钉，这些钉子和传统钢钉一样锋利。

美国空军上周宣布选择阿拉斯加的 Eielson 空军基地作为首个微型核反应堆试验项目的地点。

美国军方和能源部一起研究微型核反应堆的设计，将其作为一种可能的解决方案，满足不断增长的电力需求（包括战场上的单位）、帮助削减成本、通过减少对化石燃料的依赖提升整体运营效率。该基地位于阿拉斯加内陆深处，靠近费尔班克斯市，在北极圈以南约 110 英里。

目前尚不清楚现在计划在 Eielson 建造的反应堆的具体规格。美国空军表示，该项目是依据 2019 年财年国防政策法案启动的，目标是在 2027 年底前让该微型核反应堆全面运行。这似乎表明该反应堆是国防部长战略能力办公室名为 Project Pele 计划的一部分。项目于 2019 年启动，目标是展示一个能产生 1 到 5 兆瓦电力的小型反应堆。

五角大楼今年 3 月将 Project Pele 反应堆原型合同授予 X-Energy 和 BWX Technologies。合同要求两家公司在未来两年内完善设计，预计将在两者中选出一种获胜设计。微型反应堆的相关工作有望在 2022 财年年底前开始。

与 Eielson  相关的19,780 英亩土地因存在有毒化学污染已被美国环境保护署（EPA）划定为“超级基金污染场址”。空军的 FAQ 解释称，来自微型核反应堆的废弃物“将遵循同商业核工业同样严格的存储和控制要求。”FAQ 还指出，该反应堆不会连接到商用电网。

US American Automobile Association（AAA）拥有超过 6000 万会员。协会最近对当前的高级驾驶辅助系统（ADAS）进行测试，得出结论，大雨会造成很高的错误率。

在封闭路线上模拟中到强降雨测试中，各种车辆的紧急制动系统测试在 25 英里/小时（40 公里/小时）时发生碰撞的概率为 17%，在 35 英里/小时（56 公里/小时）时发生率为 33%。更令人担忧的是车道辅助系统测试的结果，受试车辆在 69% 的时间内偏离车道。

对脏挡风玻璃效果的测试结果令人鼓舞，受试车辆的挡风玻璃上被撒上了虫子、污垢和水的受控混合物。AAA 报告称整体系统性能没有受到影响。

AAA 的汽车工程和行业关系主管 Greg Brannon 总结称：“车辆安全系统依赖传感器和摄像头来查看道路标记、其他车辆、行人和道路障碍物。因此它们很自然会易受到雨水等环境因素的影响……现实的情况是，人们并不总是在完美的、晴朗的天气里开车，所以我们必须扩大测试范围，考虑人们在日常驾驶中实际遇到的问题。”