2015年，各个科学和工程领域的进步将再一次深刻地改变世界的面貌。美国历史最悠久的科技期刊《Popular Science》对年度十大科技进展进行了预测和展望。

　　海上风能蓬勃发展

　　2015年，美国首座海上风电场Cape Wind风电场所发出的强大电能将通过这条高压电缆源源不断地输往内陆。将于2016年下半年完工的Cape Wind风电场将由130台巨型风力发电机组成，投入运营后，这座风电场将满足美国东北部25万户居民3/4的电力需求，并在25年内为他们节省72亿美元的电费开支。

　　Cape Wind风电场的成功将对能源产业释放一个重要信号：海上风力发电的时代到来了。

　　埃博拉出血热药物投入实用

　　2013年12月，有史以来最凶险的流行病——埃博拉出血热的大流行,转机有望出现在2015年。

　　在西非一座医疗中心，正在计划开展两种候选埃博拉出血热药物—— brincidofovir和favipiravir的临床试验。世界卫生组织助理总干事Marie-Paule Kieny表示，这两种试验性埃博拉病毒疫苗最早于2015年1月运抵西非。其中一种疫苗由国际制药业巨头葛兰素史克公司研发，另一种疫苗由爱荷华州NewLink Genetics公司研发，截至目前，这是大多数病人唯一依赖的救命稻草。

　　超高速数据传输加速科技进步

　　2015年春季，大型强子对撞机(LHC)将重新恢复运转，届时它每年将生成多达40PB的巨量数据，远超以往年份。

　　这显然是一件好事，却也为科学家带来了烦恼，尤其是那些在与LHC等设施远隔重洋的地方工作的科学家们。即便美国能源部传输速度达100GB/秒的Esnet等超高速光纤网络，也都存在海底线路部分的速度瓶颈。但2015年1月底Esnet完成其跨大西洋线路的扩容后，美国和欧洲的实验室之间将实现340GB/秒的高速数据传输，从而改变全球科技合作的面貌。

　　深空探测器将揭开矮行星之谜

　　人类将在一年内抵近并探测两颗新行星。作为矮行星的代表，冥王星和谷神星的外形都呈现为巨大的球形(和地球类似)，但与其他天体沿同一条公转轨道运行(与地球不同)。

　　3月，NASA的“黎明”号深空探测器将开始环绕小行星带内的另类天体谷神星运行。谷神星直径约为950千米，质量达小行星带内其他小行星质量总和的1/3。这颗矮行星可能是46亿年前太阳系刚刚形成时的产物。研究表明，谷神星的表面布满黏土状矿物和冰霜，拥有稀薄的大气层，可能还有地下海洋。

　　将于2015年7月飞越冥王星的“新地平线”号深空探测器将带来更为重大的发现。正如“新地平线”号的任务科学家Alan Stern所言，“‘新地平线’号这样的任务是几十年来头一个。”

　　广义相对论接受检验

　　1915年11月4日，爱因斯坦站在柏林普鲁士科学院门前公布了几个方程式。就是这几个方程式彻底颠覆了我们的空间和时间观念。在这个基础上，我们发展出了对宇宙大爆炸、黑洞和重力的认识。然而，广义相对论的很多重要推论却依然没有被验证过。

　　例如，其中一个未经证实的假说认为：一个加速中的物体将像一艘正在湖面航行的船会激起水波那样产生引力波。2015年7月，一艘名为Lisa探路者的太空引力波探测器将进入太空。同年，名为Advanced Ligo和Advanced Virgo的地面试验也将开始运行，并进行星体观测以探测引力扰动。

　　另一项试验将研究一个名为PSR J0337+1715的三星系统的运动，从而验证是否如爱因斯坦所言：所有物质都具有同样的引力特性。

　　商业太空舱即将发射

　　2014年，商业航天实现了里程碑式的重大进展：NASA选择了两家公司——SpaceX和波音公司——将宇航员送入国际空间站。2015年，NASA将把注意力转向商业太空游。

　　SpaceX将于夏末或秋初向国际空间站发射比格罗航天公司开发的充气式太空舱。与国际空间站的宁静号节点舱对接后，这一实验太空舱将充气膨胀至4米长。

　　在未来两年内，太空舱的内置仪器将测量该太空舱能否保持气密。比格罗航天公司将在取得的数据基础上建造一座足以容纳12人的充气式空间站。与此同时，NASA已经开始制定商业太空站标准。

　　美国西部各州面临水资源危机

　　2014年9月16日，加州州长Jerry Brown签署了三项法案以加强对地下水的保护。

　　新法案没有要求在未来20年内控制地下水抽取量，但却要求对地下水资源进行更为精确的统计。“现在，我们仍然对究竟还有多少地下水一无所知。”

　　加州大学欧文分校的水资源学家Jay Famiglietti说，“我们只知道水位在不断地下降。”能够测量表层水位和浅层地下水位的新技术将于2015年投入使用。

　　Scripps海洋研究所的科学家们发现，地壳的微小拱起反映了美国西部各州地下水减少的严重程度。科罗拉多大学波尔德分校领导的另一个研究小组开发了一种利用GPS定位设备监控土壤含水量和积雪深度的新技术。

　　机器人开源平台正在崛起

　　NASA的Robonaut2号、Rethink Robotics公司的Baxter和波士顿动力公司的Atlas，是目前最为先进的机器人，它们都有一个共同点：采用了ROS操作系统。这一开源软件正在迅速成为机器人领域的安卓系统。

　　这一进展为何吸引了众多业内人士的眼球?ROS是一个具有柏拉图式理想主义的开源项目：功能强大、与其他平台能完美兼容而不至冲突。现在，ROS系统已经无处不在，在波音公司和福特公司的研发实验室中也能见到它的身影。

　　2014年，ROS系统的下载量达到350万次，比上年度增长了一倍。Gerkey预计，2015年夏天发布ROS 2.0版本系统后，将出现新的下载高峰。新版本将能够协调集群机器人的动作，提高行走能力，并支持智能传感器——简言之，全世界的机器人都将因此而更新换代。

　　虚拟现实走向大众

　　在上世纪90年代第一次虚拟现实浪潮中，Jeffrey Travis是对这种技术最为痴迷的人之一，他发明的虚拟现实体验产品将于2015年问世：名为“Rocket Ace”的高拟真度喷气背包——虚拟旅行体验。用户将戴着Oculus Rift头盔，身绑尼龙护具，并以类似超人的姿势“飞行”。Facebook于2014年对虚拟现实技术公司Oculus VR的收购开启了虚拟现实时代的大门，其他公司也正在迅速跟上。三星公司与Oculus VR合作为Galaxy Note4手机开发了配套头盔，索尼公司则为其PlayStation 4游戏机推出了配套的“睡神”头盔。Google也为其“探戈计划”手机推出了包括传感器和计算机视觉在内的开发套件。使用套件后的手机将成为Google的虚拟现实平台。微软公司的RoomAlive则采用投影仪和Kinect系统将任何房间随时转换为虚拟现实环境。

　　科技巨头们正在摩拳擦掌地计划在虚拟现实领域内开疆拓土，消费者将坐收渔利。在供应链的协助下，现在的开发套件将转化为智能化产品，其价格也将最终实现平民化。尽管2015年不会出现人手一套虚拟现实头盔的盛况，但是这一年必将成为虚拟现实技术发展史上的关键一年。

　　生物仿制药横扫美国市场

　　大多数药物都是通过化学手段合成的，但是有希望治愈癌症、关节炎及多发性硬化症等疾病的几种药物却是由活细胞所生成。这类药物又称生物制剂，价格极为昂贵：服用抗乳腺癌药物赫赛汀一个疗程的费用高达令人咋舌的50000美元。生物技术公司无法生产与生物制剂完全相同的药物，但却能使二者尽可能地接近。价格低廉的生物仿制药正在逐步走入临床。

　　生物仿制药的分子结构与其模仿对象略有差异(而通用仿制药则与其母本完全相同)，因此很难通过监管途径进行限制。就在美国食品药品管理局最近开放了对这类药物的审批后，已有两家制药企业提交了申请。汤森路透公司的分析师Mari Serebrov预计，监管部门将于2015年批准此类药品的审批上市，从而给更多山寨药物的出现铺平道路——同时，也将大大减轻病人和保险公司两方面的经济负担。