未来，科学家可能会培育一些黑色植物，它们能够吸收所有入射光，或是制造一种植物，它能在光合作用的不同阶段中利用不同波长的光，而不是像现在这样一直使用同一波长的光。经过改造的、用于生产生物燃料的植物甚至会有更小的叶片，这样就能减少它们自身的能源消耗，或者这些植物不会把能量以糖的形式储存起来，而是直接把能量转化为烃类分子，供人类利用。
参与这类研究的科学家有一个绰号——“佩特罗”（PETRO，plants engineered to replace oil的首字母简写，意为改造植物、代替石油），他们将不得不面对的挑战是，用于农业灌溉的水资源越来越少，公众对基因改造过的生物体也不放心。另外，光合作用替代计划还面临其他方面的竞争，比如ARPA-E自己的电燃料计划，该计划旨在诱导微生物产生烃，或者研制人造树叶，用太阳能电池把水分解成氢和氧，得到气体燃料。对于植物来说，仅仅是绿色，已经不够了。
空中发电站
撰文｜亚当·皮奥里（Adam Piore）
翻译｜王栋
将发电站建在云层之上？这并非异想天开，波音公司的工程师已经为这个构想申请了专利，或许未来我们就能用来自云层之上的电能洗上一个热水澡了。
身为美国西雅图市的老住户，供职于波音公司的工程师布莱恩·蒂洛森经常仰望天空中密布的乌云而思索：在这个日照稀少的城市里，人们怎样才能有利用太阳能的希望呢？而太阳能的利用，正是波音公司的子公司Spectrolab的主要业务方向。三年多前，他终于得到了答案：为什么不把发电站送到云层上面呢？
这个构想已经申请了专利，而且即使在日照最充足的地区也很适用，因为即使不考虑雾气和云层的阻挡，也有20％～30％的能量在低层大气中损失掉了。在技术上，这对于Spectrolab公司是个挑战。该公司生产的高效率太阳能电池利用反射器将阳光强度增强400～800倍。这种电池主要用于人造卫星，而卫星的运行轨道远高于大气层，因此不存在阳光能量被低层大气损耗的问题。但在2008年，蒂洛森开始探索一种途径，以便用这类电池为驻扎在阿富汗偏远地区的美军提供电能。在那些地方，运输费用高昂，要将发电机所用的柴油送到目的地，每加仑的运费就高达700美元。
蒂洛森意识到，一座飘浮在空中的发电站能解决这个问题，用同样的方法也能将太阳能输送给西雅图市区。“你只需要将它送到数千英尺的高空，就能得到源源不断的电能。”在蒂洛森的构想中，安装着太阳能电池的飞艇飘浮在高空，垂下数千英尺长的轻质导线与地面基站相连。美国陆军已经在测试一种“战场监控”飞艇了，它通过与地面连接的电缆来供电。波音公司的构想与此类似，只不过电力是向下输送。
波音公司还未制造出原型设备，因为该公司的工程师还在等待一些低成本技术的出现，蒂洛森表示。目前，这种飞艇需要大量的维护工作——每星期必须充一次氦气，还要定期维修外壳。他说：“在实际应用上，飞艇的使用并不是想象的那么简单，至少陆军使用的那些是这样。”随着时间的推移，更优良的密封剂和建造材料会使飞艇的外壳更耐用，降低维护成本，这将会提升它们的经济适用性。
利用病毒发电
撰文｜卡丽·阿诺德（Carrie Arnold）
翻译｜阳曦
当你外出的时候，还在为你的手机可能没电而烦恼吗？或许有一天，我们拿出一块病毒膜贴在手机上，就能为手机供电，人们再也不会为手机没电而烦恼了。
在寻找环保能源的过程中，科学家们关注的可以提供能量的生物体型越来越小：先是玉米，然后是水藻，现在轮到细菌了。美国加利福尼亚大学伯克利分校的科学家走得更远，他们找到了利用M13噬菌体（一种侵染细菌的病毒）发电的方法。虽然病毒产生的能量很小，不过有朝一日，它也许会帮我们用上可以边走路边充电的手机。
这种设备的核心原理是压电效应，可以将指压之类的动作产生的机械能转化为电能。大多数手机话筒都是压电式的，将声波的能量转化为电信号传播出去，被叫手机再将电信号转回声音。加利福尼亚大学伯克利分校的生物工程师李承旭说，这些压电设备的问题在于它们都采用铅、镉一类的重金属材料。很多生物分子如蛋白质和核酸也具有压电性——受压时它们会产生电力，而且它们没有传统设备的毒性。
李承旭和同事发现，铅笔形状的M13噬菌体满足全部要求。这种病毒只感染细菌，所以对人类是安全的。而且它造价低廉，获取容易：一瓶受感染细菌中就能提取出数百万M13噬菌体。形状也很重要，M13很容易自己组合起来，形成薄片。为了提高M13的发电性能，李承旭的研究组通过加入4个带负电的谷氨酸盐分子，改变了M13蛋白质外壳的氨基酸含量。研究者们将病毒形成的薄片一层层叠起来，增强压电效应。
科学家将1平方厘米的病毒膜贴到一对金电极上，并在其中一个电极上按压，病毒膜产生的电能点亮了液晶屏，显示出数字1。李承旭说，虽然产出的电量还很小，只有400毫伏，大约相当于一节AAA电池的四分之一，但这一结果表明，生物材料的压电效应可以被人类利用。
福岛核电站的归宿
撰文｜戴维·别洛（David Biello）
翻译｜Jeremy
2011年日本大地震令日本福岛第一核电站遭受重创，这座核电站未来的命运如何？是将继续运转，还是成为一座永被封存的核遗址？
切尔诺贝利核事故的25年后，事故遗址仍须用数吨重的混凝土“石棺”将潜藏在地下室的放射性熔融核燃料封死，以免工作人员和游客受到核辐射。形成鲜明对比的是，美国三里岛核事故发生30多年后，紧挨着熔毁反应堆的另一座反应堆仍在正常运转，核电站周围甚至满是民居。
这两个截然不同的场景——继续运转和废弃封存，为新近加入“核事故俱乐部”的成员——福岛第一核电站提供了两种归宿。日本这座核电站的6座反应堆中，至少有3座都已部分熔融，具有同样遭遇的还有两个用于贮存核废料的燃料池（共有7个）。“既然你修建了几座反应堆，而且很密集，那你就应该准备两三种方法来关闭它们。”库尔特·科勒说。他是美国西图工程公司分管关闭和拆毁业务的副总裁。
福岛第一核电站的命运，最终将取决于核燃料的熔毁程度、电站及附近地区所受污染有多严重，以及日本政府愿意花多少钱来收拾这个烂摊子。运营这家核电站的东京电力公司估计，至少有一座反应堆的核燃料已经完全熔毁。如果真是这样，核燃料棒也许已经熔化成了“核燃料潭”，那就同切尔诺贝利核电站的情况类似，必须建造一个大型的钢结构容器，将这些核燃料密封在里面。此外，放射性污染已经大面积扩散，波及范围的半径达到30千米，甚至更远的一些城镇都受到污染。例如福岛县的饭馆村，它所受污染的程度已经严重到要么废弃，要么就得将所有土壤都更换成新土的程度。在污染程度与此相似的城镇中，大概有80,000名居民不得不疏散。
日本政府已经决定拆毁这座核电站。东京电力公司希望，如果可能的话，能够重新启动未受损坏的反应堆。不幸的是，这个愿望无法实现：如果核燃料真的已熔成“潭”的话，辐射水平就可能太高，工人无法靠近来完成拆除作业，必须像切尔诺贝利核电站一样被永久封存。与那些再未能回到禁区内的乌克兰和白俄罗斯人民一样，福岛第一核电站附近城镇的居民可能再也不能回到自己的家乡，当地的农民和渔民也无法重操本行。总之，在日后多年里，福岛核电站周围地区可能都会是禁区，最后成为“核事故公园”名单上的一个新成员——同时也是核能风险的又一个警示。
埋葬“来自地狱的元素”
撰文｜戴维·别洛（David Biello）
翻译｜薄锦
钚，是核工业的重要原料之一。对待这种“来自地狱的元素”，科学家认为应当对其进行掩埋，并且要十分谨慎。
地球上绝大多数的放射性钚均为人工合成——总计约500吨，足够制成10万枚核武器。其中有不少是美国与苏联当年开展核军备竞赛时遗留下来的。此外，核能发展产生的核废料也与日俱增。
近日一些科学家主张，将钚埋入地下是解决这批有安全隐患问题库存的唯一合理方案。2012年5月份的《自然》杂志中刊登了一群物理学家和环境学家的看法，他们建议，由英国牵头研究如何利用陶瓷芯块对这一“来自地狱的元素”进行固化，并埋于深井内。
钚元素
钚是一种放射性元素，是原子能工业的重要原料，可作为核燃料和核武器的裂变剂。投于长崎市的原子弹就使用了钚制作内核部分。钚的半衰期为24万5千年。它属于锕系金属，外表呈银白色，接触空气后容易锈蚀、氧化，在表面生成无光泽的二氧化钚。钚有六种同位素和四种氧化态，易和碳、卤素、氮、硅起化学反应。钚暴露在潮湿的空气中时会产生氧化物和氢化物，其体积最大可膨胀70％。屑状的钚能自燃。钚也是一种放射性毒物，会于骨髓中富集。因此，操作、处理钚元素具有一定的危险性。
迄今为止，各国一直在寻求其他处理方法。英国似乎有意效仿法日两国，用钚制造一种由氧化铀和氧化钚混合而成、俗称“混合氧化物”（MOX）的核燃料。美国也采用了这一方法：耗资130亿美元，在南卡罗来纳州的制造设施内，将国内的34吨钚制成MOX燃料。尽管此种燃料较之传统燃料更加昂贵，使用起来也不方便。
日本、法国、俄罗斯和美国还将钚作为燃料，用在靠中子诱发裂变的“快中子反应堆”中。问题在于，这种高速反应堆要用高度易燃的液态金属钠替代水来做冷却剂。而且这种反应堆中仍有放射性物质留存，要解决的问题不过被延后了而已。
那么，这些国家为何不选择更为经济的方案，对钚进行固化处理，然后深埋于地下？这或许是因为，选择掩埋地点会引发政治问题。上世纪80年代美国内华达州的尤卡山被划定为放射性残渣永久贮存场，用于核废料的处置，现在看来似乎并不太合适。美国政府问责局在2012年4月份的报告中公布的拆除老旧核反应堆、处理残存放射性废料的全面财务规划，同样不是什么上策。
对钚的处理，正如某些科学家所言，要“如同对待核武器原料一样谨慎”，而问题在于，很少有人会愿意花钱把它埋在靠近自家后院的任何地方，哪怕是埋得很深。
放射性：用钠作冷却剂的快中子反应堆核心。
话题六
智能时代智慧地球
通过对全世界的信息进行分类、整合、索引和开发，一大批科技公司在过去20年中的数据化浪潮中脱颖而出，科技企业的版图和人们的生活在这段时间都发生了深刻的变化。展望计算行业的未来，科学家、工程师和行业分析师都预测，将会有超过500亿部设备在未来几年连接成网，互联网、移动互联网和物联网为新的尝试和服务奠定了基础，人类对宇宙、生命、自身的认识都有可能因为对这些数据的利用而出现革命性的变化。认知计算正让人工智能迅速走进现实。
认知计算时代正在到来
撰文｜刘洋
认知计算正让人工智能迅速走进现实。
通过对全世界的信息进行分类、整合、索引和开发，一大批科技公司在过去20年的数据化浪潮中脱颖而出，科技企业的版图和人们的生活在这段时间都发生了深刻的变化。展望计算行业的未来，科学家、工程师和行业分析师都预测，将会有超过500亿部设备在未来几年连接成网，互联网、移动互联网和物联网为新的尝试和服务奠定了基础，人类对宇宙、生命和自身的认识都有可能因为对这些数据的利用而发生革命性的变化。
但在迎接新的时代之前，还有一个关键问题没有解决：当数据的规模和种类出现爆炸式的增长时，我们用什么样的方式才能更高效地利用这些数据？因为随着数据呈现出几何级数的增长，不但原有的数据分析能力已显不足，原有的数据分析方式也捉襟见肘。对于这个问题，不同科技公司都在给出自己的答案，而IBM公司在这个问题上的答案就是“认知计算”。
认知计算是对新一代的智能系统特点的概括。它的特点可以概括为三点：自然的人机接口、学习能力、探索或求解问题的能力。
在发展思路上，既包括设计出非冯·诺依曼体系的计算机从而更有效地进行认知所需的运算，也包括在功能层面上让现有的系统具备人类的某些认知能力，从而能够出色完成特定的认知任务。对IBM公司而言，故事的起点就是沃森。
2011年，这台没有接入互联网、只是依靠内部存储的大量数据和独特逻辑处理程序工作的计算机，在智力竞猜电视节目《危险边缘》中胜出，战胜了所有人类挑战者，一下子就让认知计算获得了公众的广泛认可。更让人意外的是，沃森的主体设计思路没有采用火热的深度计算概念，而是更接近人工智能先驱马文·明斯基所提出的心智社会理论。
心智社会理论认为，人类的心智活动和任何自然进化出的感知系统，在本质上是由无数普通智能体的单独简单进程组合成的大社会，并通过高度关联的互动机制涌现出各种心智现象。“有什么神奇的绝招使我们看起来具备智能？”明斯基说，“绝招就是无招胜有招。智慧的力量源于广阔的多样性，而不是从任何单一、完美的原理导出。”
IBM公司沃森集团负责人迈克·罗宾
沃森体现的当然就是这种思想。它集成了上百种算法，从不同的维度分析备选假设的证据，了解不同的特征和最后结果之间的关系。它强调记忆胜过强调逻辑，重视相关关系胜过重视因果关系。如果在系统中去掉任何单个算法，在上千个问题的测试集上都不会造成显著影响，因为没有一个算法的影响超过1％。但组合起来，沃森在回答问题时的精度可以达到92％。
更重要的是，这套新的方案可以使沃森在更广阔的领域得到应用，从而对世界多些理性的认识，也可以给人类提供更有用的答案，而快速建立一个可以适用于多个领域的智能系统一直是人类在计算科学中面临的最艰巨挑战之一。所以，在电视节目上取得成功之后，沃森马上被应用到了包括医疗在内的多个领域，这将使我们对世界的很多认识变得更加理性和准确。2014年，IBM公司决定成立全新业务部门——沃森集团。
认知计算在中国也已经有应用。为了解决困扰华北已经有些时日的霾问题，IBM公司在中国启动了绿色地平线计划。这个计划将北京周边的地理信息、公开的空气质量信息、天气信息和污染源信息结合起来，分析不同的污染源在不同天气状况下对北京空气质量的影响。
这样做的结果就是，当霾发生时，新的系统不但可以给我们做出准确的预警，还能告诉我们采用怎样的临时措施，例如关停哪些工厂、让哪些工地停工或者以怎样的计划对机动车进行限号，以控制空气质量的进一步下滑。相比以往，这是一个巨大的进步，因为“通过精细化的操作，它可以让我们用最小的经济成本去维持一定水平的环境质量”。
新的系统当然还有很多问题需要完善。但在IBM中国研究院成立20周年的庆祝仪式上，这家公司的科学家还是对未来给予了足够乐观的期望。他们这样形容自己正在从事的工作：如果将1900年打孔卡出现之后的几十年视为制表计算的时代，将20世纪50年代至今视为可编程计算时代，那今天的我们已经处在认知计算时代的门槛前。前路未必顺利，但一定精彩。
医生装备透视眼镜
撰文｜费里斯·贾布尔（Ferris Jabr）
翻译｜李玲玲
3款具有透视功能的高科技眼镜赋予医生超人视觉。
外科医生和其他医生通常使用的安全护目镜有一个重要的用途，即保护眼睛不受喷溅的血液和其他体液的伤害。而新一代医用眼镜不仅能保护眼睛不受喷溅液体的伤害，还具有医用透视功能。
损伤
名称：O2Amp
制造者：2AI实验室
用途：戴上这种眼镜后，医护人员能看见肉眼看不到的淤血、皮疹和内伤。美国爱达荷州的护士杰克·裕仁曾佩戴它在一位最近刚经历车祸的妇女身上查找隐匿的淤血。其他医生则利用这种眼镜寻找血栓的位置。
工作原理：人眼天生对因血流影响而造成的肤色变化敏感。2AI实验室的这款绿、粉、紫相间的眼镜，充分利用了我们这种与生俱来的敏锐感觉。树脂眼镜中的染料可以阻挡特定波长的光，这种光通常会干扰我们分辨血管里是红色含氧血（会在伤口处累积）还是蓝色缺氧血。
价格：127美元起
血管
名称：血管识别眼镜
制造者：伊凡娜医疗公司
用途：这种眼镜能帮助护士在扎针、静脉点滴和使用导管时准确定位，可以节约时间，并将病人的疼痛、所受伤害和开销降到最低。
工作原理：血管识别眼镜就像能透视血管的X光机。它们能发射出四束温和的、波长特定的近红外光线，血管能吸收这些光线，而其他人体组织则不会吸收。两台附加的摄像头可以观测到这些光线在何处被反射和吸收。然后一台内置处理器会将探测到的数据生成一幅血管路线图，并借助投影仪投射到透明的护目镜上。
价格：大约10,000美元
癌症
名称：荧光护目镜
制造者：塞缪尔·阿希莱弗及其美国圣路易斯华盛顿大学医学院的同事
用途：很多时候，外科医生很难确认肿瘤是不是被完整切除，因为可能会有微小块状和片状残留被遗漏。这种护目镜能帮助医生发现残留癌细胞，这些癌细胞如果不去除的话，会增加癌症复发的可能性。
工作原理：手术时，外科医生先向人体组织内注入一种荧光染料，这种染料只会使癌细胞染色，并在近红外灯照射下显示出绿色。然后固定在护目镜上的摄像机会拍下这些荧光，同时一台小型电脑和光缆将这些荧光信息在佩戴者的视野中形成可见光点，这些光点所在之处就是肿瘤残余之处。
价格：低于10,000美元
美国出台无人驾驶汽车法规
撰文｜科琳娜·约齐欧（Corinne Iozzio）
翻译｜王忻怡
从2014年9月16日起，美国加利福尼亚州的无人车驾驶新法规将开始执行。
无人驾驶汽车相关法规终于出台了。从2014年9月16日起，无人车制造商谷歌公司所在的加利福尼亚州，无人车驾驶者必须像卡车和校车司机一样，具备专门的驾驶许可证。根据最新法规，目前的无人车驾驶者，只能是无人车制造商的雇员或承包人，他们不仅需要完成安全培训，还要具备完美的驾驶纪录。另外，汽车制造商每年都需要重新申请一次测试许可，为无人车安装手动和自动控制系统，提交事故报告记录并缴纳500万美元的保险。
现在，谷歌和日产公司等几家无人车制造商正处于技术测试阶段，新出台的法规无疑会产生一定影响。截至目前，所有由制造商自主测试的车辆均无不良记录；例如，谷歌公司出产的改良版雷克萨斯轿车，已正常行驶超过70万英里。对于加利福尼亚州机动车管理部门和汽车制造商来说，当务之急是保证无人车及周围车辆的行驶安全。
斯坦福大学自动化研究中心的布莱恩特·沃克·史密斯说，从本质上讲，这是一场监管部门与无人驾驶汽车厂商之间的博弈。在此之后，加利福尼亚州还会出台一系列法律，对已经制造出的无人车原型车进行安全审查，包括审查车辆是否具备人类操作者，以及是否遵守街道法律（这意味着，谷歌工程师需要在无人车上路前给它们添加手动控制系统）。加利福尼亚州机动车管理局并没有对无人车使用的技术进行规定，因此制造商们在开发新系统时有很大的自由空间。
随着无人驾驶技术的进步，相关法律也会跟进。加利福尼亚州机动车管理局还将出台一系列新的法规，规范无人车的日常驾驶行为。用法津约束无人驾驶汽车非常有必要。不过这并不意味着我们可以很快坐上无人出租车。日产公司称，至少要到2020年，无人车才能真正投入使用，其他公司在推出无人车时也会非常谨慎。“每家公司都想率先推出第一辆无人车，”史密斯说，“但谁也不愿意成为‘炮灰’。”
谷歌公司2014年5月发布的一款无人车。
虚拟试验教孩子安全过马路
撰文｜雷切尔·努维尔（Rachel Nuwer）
翻译｜蒋泱帅
利用虚拟现实技术进行训练，可以增强孩子们安全穿越马路的技能。研究表明，接受过安全指导的儿童在过马路时的表现明显优于未受训儿童。
“过马路前两边都要看！”“先看左边、再看右边，再看下左边！”这些经典的儿童安全教育跨越了各个年代和不同文化，然而时至今日，交通事故仍然是导致儿童受伤或意外死亡的最常见原因之一。
在欧洲，除了老年人，年龄小于14岁的儿童在各年龄段的行人死亡人数中占比最高。在美国，因交通事故而死亡的儿童中有1/4是在步行情况下丧命的。同样的数据在以色列尤为惊人，行人死亡人数中儿童占比高达20％。
过去的研究已经表明，同成年人相比，小孩子不太擅长判断公路上的危险情况。以色列本－古里安大学和霍隆理工学院工业工程和管理学讲师阿娜特·迈尔希望，能准确找到导致事故的行为因素，为纠正孩子们过马路时的不良行为提供解决方法。
为了避免在试验过程中对参与者造成伤害，她采用了虚拟现实技术。2013年，迈尔和同事模拟了以色列的18处典型街道，运用眼球追踪装置研究了46名成年人和儿童（7～13岁）如何判断横穿马路时是否安全。他们发现，7～9岁的儿童在过马路时最不小心，他们在决定跨出那一步时几乎没有犹豫，即使在他们的视线受到阻碍时也是如此。
“有家长在一旁感叹：‘哇，真不敢相信我家孩子就那样横穿过去了！’”迈尔说，“这让家长开始重新评估孩子安全过马路的能力。”由于其他一些原因，稍大一点的孩子也并没有表现得更好。他们常在马路边逗留很久，这表明他们不像成年人那样能判断安全或危险的情况，而在访谈中，孩子们也没有表达出他们对影响安全性的因素的理解，例如车速和视野等。
干预措施看起来确实提高了安全过马路的成功率。《事故分析与预防》杂志刊登了迈尔的最新研究，研究中24位7～9岁的儿童接受了时长40分钟的危险情况判断训练。训练结束后，迈尔和同事将受训儿童和未受训儿童在虚拟横穿马路任务中的表现进行比较。结果显示，接受过安全指导的儿童在过马路时的表现明显优于未受训儿童——可以说他们过马路的能力相当于成年人了。
在孩子们觉得可以安全穿过虚拟马路时，他们按下按钮表示“过马路”。
接下来，迈尔和政策制定者要把这些发现运用到现实生活中去。“这些发现非常重要，因为不了解这些问题，我们就没办法对儿童行为进行干预，”计算机科学教授、美国艾奥瓦大学研究和基础设施学院副院长约瑟夫·卡尼（未参与这项研究）表示，“接下来就看研究人员如何为儿童研发安全过马路的培训教程，为家长提供帮助，让孩子养成良好习惯了。”
深海取样机器人
撰文｜马克·菲谢蒂（Mark Fischetti）
翻译｜蒋泱帅
一款机器人可准确抵达深海中特定位置，获取大量微小的生物样本。
通过分析生活在海底的微型浮游生物幼虫，海洋学家可以了解到很多关于海底食物链和海底热液喷发口的信息。不过，把一辆作业车派到漆黑一片、表面又不规则的海底进行精确踩点却十分困难。此外，从大量海水中采集那些几乎看不见的、脆弱的微小生命，并保证它们完好无损也困难重重。今年7月，水下自动航行器“哨兵”携带新型取样机——SyPRID——潜入大西洋底的6处甲烷渗流口进行勘察。这些渗流口位于美国北卡罗来纳州和楠塔基特岛之间，有些地方深达2,000多米。由于形状酷似bazooka火箭筒，SyPRID也被称作Plankzooka，在这次勘察任务中，它取回了132种特殊物种。美国伍兹·霍尔海洋研究所的机器车项目经理卡尔·凯泽表示，精确取样“能让科学家比较并分析出不同海洋深度中浮游生物幼虫的差异，例如距离海底2.5米和5米，或是距海底热液喷发口10米和50米处浮游生物幼虫的差异，这是非常有用的研究”。
无线充电助力物联网
撰文｜科琳娜·约齐欧（Corinne Iozzio）
翻译｜林清
4种创新的无线充电技术，可以帮助用户摆脱插头充电的不便。
据预测，到2020年，全球将有多达500亿台设备实现和接入互联网的无线连接。随着智能恒温器和智能家电的出现，物联网的世界里随处可见微型传感器的影子，它们无所不在，既能记录你的步数和消耗的能量，又能显示环境的湿度和光照强度。但是纵横交错的电源线会削弱这些设备的适用性，因此，高校和公司的研究人员都在不断改进给设备充电的方法，希望能够让物联网摆脱电源插座的束缚。
压电式微功率发电机
2014年夏天，位于美国纽约州罗彻斯特的微崛系统公司推出了一台只有9英寸大小的发电机——“博尔特”，可以将周围的振动转化成可用的能量。我们身边的空调或微波炉发出的声响，就能让该发电机设备颤振，产生电流，并存入电容器或小型可充电电池，供用户使用。
优点：振动源随处可见。
缺点：产生的能量只能供如传感器之类的低功耗设备使用。
太阳能电池板
法国桑帕特公司已开发出透明的太阳能电池板，可以应用于各种屏幕和其他设备表面。光伏材料上的显微透镜阵列，可以将光线聚集到太阳能电池板上，并折射出屏幕下方的图像。该公司已生产智能手机和智能手表的显示屏，并完成制作嵌入式传感器的原型。
优点：隐形太阳能电池板可广泛应用于各种设备。
缺点：无法在光照强度经常变化或黑暗的区域工作，如地下室和盥洗盆下方。
Wi-Fi反向散射技术
美国华盛顿大学的研究人员开发出一种设备原型，可以从现有的广播、电视以及其他无线信号中采集能量，并通过本地Wi-Fi网络发送信息。该设备可以选择性地反射Wi-Fi信号，对数据进行编码，并能让网络上的其他设备进行解码。该团队的初期目标是在一年内推出首款产品。
优点：既能给设备充电，又能传输数据。
缺点：通常Wi-Fi传输信号会时断时续，这使连接变得难以预测，且提供的电能相对较低。
热电发电机
利用电子从导电材料热端到冷端的自然流动，热电发电机可以将体温转化成电能。最近，韩国科学技术院的研究团队展示了该设备的精简版本——外壳材料为柔性玻璃，室温下能产生40毫瓦的电量。
优点：只要与温暖的身体接触，设备就能不断地为电池充电。
缺点：需要较大的温差（约31℃）才能工作，发电量小，适用于可穿戴设备而非环境传感器。
