研究人员已经花了三十年时间试图解开艾滋病毒的谜团，这项努力被传染病专家大卫·马戈利斯称为“与发明曲速驱动器前往其他星球一样困难”。彻底治愈艾滋病的目标尚未完全实现，但研究人员已经取得了显著进展，并且这一探索颠覆了我们对免疫系统的理解，为解决数百种其他疾病奠定了基础。这个过程一再重复：治愈很少是灵光一闪和“尤里卡”的欢呼，但其系统性的进展推动着科学的梦想和事业。通过这种方式，世界上无穷无尽的问题成为宝贵的资源。
除了艾滋病，甚至远超医学领域，需要更好治疗的疾病清单还有很长：交通堵塞、放射性尘埃和悬案，仅举几例。我们都有想治愈的人或物，而大型大学并非唯一的领导者。如今，一场日益壮大的“自己动手”运动正在车库和社区实验室中寻找解决方案。解决问题真正需要的只有毅力。“当科学家脑子里有了想法，他会一直努力，直到它得到验证，”领先的“自己动手”者之一罗伯特·萨宾说，“科学家被他们的想法所附身。”
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病症： 蚊子
治疗： 化学隐形斗篷
自20世纪40年代以来，对抗蚊子的主要防线一直是化学驱蚊剂DEET，但除非你每隔几小时就喷洒一次，否则最终还是会被叮咬。昆虫学家Anandasankar Ray和加州大学河滨分校的同事们致力于研发更出色的驱蚊剂，专门针对蚊子而非人类。他们正在开发一套化学物质，能扰乱蚊子的嗅觉，使其对人类“视而不见”。
雷开始研究50种化合物，这些化合物被认为可以干扰蚊子嗅觉传感器检测二氧化碳的能力，而二氧化碳是活生生、会呼吸的血食的标志。然后他反过来操作，扎蚊子，将微小电极插入它们的传感器中。其中一种化学物质2-丁酮充当了二氧化碳模拟物，可以用来引诱吸血鬼。另一种，丁醛，阻止了二氧化碳传感器的工作，而2,3-丁二酮则作为一种致盲剂，用信号淹没了蚊子的传感器，从而使其失效。
此后，雷与一群投资者合作，在南加州成立了OlFactor Labs，开发商业蚊子驱避剂。他设想可以围绕高尔夫球场或酒店设置气味陷阱，模拟二氧化碳并将蚊子从人口稠密地区引开。他还探索了区域掩蔽剂的可能性。取代喷洒在皮肤上的DEET，一种由结合化学物质组成的气味云可以利用“隐形斗篷”使二氧化碳无法被检测到，从而将蚊子拒之门外。这种隐形斗篷在世界疟疾区的家庭周围尤其有价值。那么我们何时才能摆脱DEET呢？雷说，隐形喷雾剂和气味陷阱可能在五年内问世。——杰森·戴利
病症： 放射性尘埃
治疗： 蓝色粘稠物
从日本福岛第一核电站等灾区运走大量放射性废物已经够糟糕了。但是，处理附着在墙壁上、渗入裂缝并覆盖救援车辆的放射性尘埃，则是一个更令人烦恼的问题。
你可以用肥皂和水（传统方法）洗去污染物，但这会产生大量的放射性径流，这些径流反过来又必须被捕获、处理并储存数百年。
CBI Polymers 是一家总部位于夏威夷的去污产品制造商，他们开发了另一种名为DeconGel的产品，可以喷涂、抹刀涂抹或刷涂到任何表面上。这种蓝色液体（其中95%是水，5%是专有化学品）会渗入微观孔隙并与松散的物质结合。当它变硬时，会收缩约20%，吸收细小的放射性粒子并将其包裹在其中。
CBI Polymers 亚太区系统总裁肖恩·麦凯布表示：“我们的凝胶有助于重新控制放射性物质，并比水减少90%的废物。”该公司最近向福岛清理工作捐赠了100桶五加仑的清洁剂，并希望在那里销售更多。“您可以将废物压实并填埋，焚烧并将其体积减少为灰烬残留物，或者将凝胶溶解在水中，然后处理水。”
为 CBI 母公司 Skai Ventures 工作的科学家们最初在寻找一种完全不同的产品时，偶然发现了这种粘性凝胶。在研究角膜植入物时，一名粗心的实验室技术人员不小心将一种实验性化合物滴到了地板上。干燥后，工人们将其剥离，发现地板比他们以前见过的任何时候都干净。他们对这种化合物的清洁能力感到惊讶，于是继续深入研究。
此后，CBI 用螯合剂增强了这种化合物，螯合剂是能与铅尘、放射性同位素和其他有害物质结合的添加剂。该公司现在将该产品应用于从犯罪现场清理到甲基苯丙胺实验室和国防部场所的去污等各种场景。——亚当·皮奥雷
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病症： 交通堵塞
治疗： 公路车队
根据德克萨斯交通研究所年度城市交通报告，美国439个最大城市的司机每年因交通堵塞损失1150亿美元的额外燃料和浪费时间，相当于每位司机808美元。
交通堵塞是一个普遍令人 exasperated 的问题，而且还在恶化。1982年，城市驾驶员平均每年因交通堵塞损失14小时。到2009年，这一数字已跃升至34小时。
交通专家表示，除了修建更多道路和减少上路车辆数量之外，最好的解决方案是半自动驾驶。将其想象成一种用于公共高速公路的汽车康加舞。在瑞典，沃尔沃正在测试一种名为 Sartre（或Safe Road Trains for the Environment，安全道路列车环保项目）的“道路列车”概念。唯一的驾驶员是操作第一辆车的专业人员。领头车辆将方向盘、刹车踏板和油门的无线数据传输给列车中的其余车辆，这些车辆依靠传感器（与现有自适应巡航控制和车道偏离警告系统中使用的传感器相同）来确保车辆之间有足够的间隔。与此同时，乘客可以自由地浏览网页、吃早餐或睡觉，直到通勤线路结束。到目前为止，沃尔沃的测试仅限于三辆车以每小时35英里的速度行驶，间隔约16英尺，但计划在今年秋季进行五辆车的测试。
在美国，独立工程师布鲁斯·麦亨利正在推行一个类似的想法，只是车辆将像铁路车厢一样物理连接。在他的方案中，领头车作为火车头，完成大部分工作，这样其余的车辆就可以由简单的电动马达提供动力，这些马达只提供足够的动力在城里行驶和开到通勤轨道。在他的方案中，高速公路本身最终将被电气化，就像模型车赛道一样。麦亨利建议，为了将汽车进出公路列车，司机将通过短波频率进行通信，汽车根据大小和目的地排队，并在指定地点解耦。麦亨利估计，公路列车将使高速公路交通流量增加两倍以上。他说，它们比传统列车更有效，因为它们不需要新的桥梁、隧道和轨道。
听起来很诱人吧？美国交通部正在为联网车辆运行测试诊所，这些车辆将通过无线方式相互通信，并与交通信号灯和施工区通信。交通部将于2013年决定是否在新车中强制安装这项技术。——普雷斯顿·勒纳
病症： 腐烂的天然气管道
治疗： 猪形机器人
美国一半以上的天然气管道（总计超过10万英里）已使用了四十多年，有些甚至接近百年。腐蚀的钢管或铸铁管就像定时炸弹，去年加州圣布鲁诺的一条管道发生爆炸，造成八人死亡，引起全国关注，促使加州参议员黛安·范斯坦提出一项法案，旨在加强管道监管并提高对任何安全违规行为的罚款。管道泄漏还会将甲烷（一种强效温室气体）释放到大气中。
最明显的解决方案是用更耐用的塑料管道替换有问题的管道，但这种升级将耗资数千亿美元——在此经济环境下并非可行选项。第二明显的解决方案是简单地修复管道，但这同样面临挑战。大多数天然气管道检查员无法进入，因为管道被埋在地下至少两到四英尺深。
这就是为什么公用事业公司越来越多地转向使用“猪”（管道检测仪器的简称），这是一种可以在管道中滑行，寻找腐蚀、焊接薄弱、裂缝和其他损坏迹象的机器人。最早的“智能”猪在20世纪60年代开发，率先使用了磁通漏技术来检测管道缺陷。简单来说，机器人使用极强的磁铁将周围的管壁磁化；无论机器人在哪里遇到表面不一致，磁场都会轻微变形，探测器会测量这种变化以估计有多少金属已被腐蚀。
如今的“猪”更像是地下瑞士军刀，采用了各种新颖的检测技术。超声波“猪”通过测量声波从管壁反弹所需的时间来测量管壁的厚度。反向散射X射线“猪”通过反射辐射组装管道内部图像，可以在微小裂纹发展成更大损伤之前检测到它们。其他遥控“猪”可以进行内部焊接或在腐蚀点涂抹保护性环氧树脂。机器人专家卡尔·埃德明斯特的公司Electromechanica专注于“猪”的设计，他创造了能够穿梭于最复杂管道的类型；例如，弯曲90度的管道，或者埋在冰冻线以下，温度可能骤降至零下20华氏度的管道。
但最好的可能要数66磅重的Explorer-II，堪称终极管道检测神器。这款由卡内基梅隆大学机器人专家哈根·谢姆普夫开发的机器人，配备了一个遥控鱼眼摄像头，让地面操作员能看到机器的工作情况；驱动电机让操作员对机器人的方向拥有前所未有的控制（大多数机器人仍随天然气流被动移动）；以及一个轻巧的电磁线圈，可以检测磁化管壁的变化，同时不会增加机器人重量，使其每天能检查约两英里的管道。
Explorer-II 于2009年在宾夕法尼亚州成功完成了试用，有望实现更具成本效益的管道维护。谢姆普夫估计，通过向公用事业公司提供选择最经济修复方案所需的关键信息，他的系统可以将检查成本降低25%到50%，每年为天然气行业节省数千万美元。谢姆普夫说：“如果公用事业预算保持不变，这将使他们能够检查更多的管道。”
随着美国越来越依赖天然气作为其能源结构中日益增长的一部分，最新一批智能检测机器人将需要冲锋陷阵。——伊丽莎白·斯沃博达
病症： 谋杀案
治疗： 尸体探测器
寻找谋杀受害者可能是一项漫长而艰巨的工作，通常需要大量人力、搜尸犬和探地雷达。当找到潜在墓地时，搜寻者通常会开始挖掘。然而，这个过程从不是万无一失的；尸体经常在已经被当局搜寻过的区域被发现。
科罗拉多州博尔德的国家标准与技术研究院 (NIST) 的研究人员利用一种名为 PLOT（多孔层开管的缩写）的技术，创造出一种更好的墓地探测器。一个电动移液器吸入墓地上方的化学蒸汽，并将其导入一根涂有氧化铝的细如毛发的探针。当探针被加热时，它会释放所吸收的化学物质。如果其中任何一种与检测分解的化合物发生反应，那么恭喜：很可能，下面就有一具尸体。这项技术使调查人员能够在几分钟内排除以前需要大量挖掘或将样本快递到实验室才能确认的地点。更棒的是，这个微型探针可以穿透混凝土中的小孔或进入缝隙，以探测可能被更巧妙隐藏的尸体。
为了测试这项技术，NIST 的汤姆·布鲁诺在他的实验室里建造了一个老鼠墓地，将一些小老鼠的尸体埋在几英寸深的土壤中，让另一些老鼠的尸体在地上安息。在接下来的20周里，随着动物的分解，机器有效地检测到了这两个地点中作为分解标志性化合物之一的茚三酮活性氮。
隐藏尸体并不是 PLOT 的唯一用途。它还可以用于探测货物中的爆炸物、纵火案中使用的助燃剂，甚至变质的鸡肉（CSI 中发生过更奇怪的事情）。NIST 科学家估计，移动式 PLOT 设备大约一年内就能投入现场使用，尽管我们希望他们能进行更多一些的现场测试。显然，发现死老鼠和发现黑帮告密者之间的差距比你想象的要大。——J. D.
病症： 信息过载
治疗： 读心机器
如果你曾因众多的选择而感到不知所措，比如说，一个在线目录中有10,000件商品，那么这项大脑增强发明就是为你量身定制的。皮层耦合计算机视觉（C3Vision）系统由哥伦比亚大学的工程师 Paul Sajda 和 Shih-Fu Chang 以及纽约城市学院的 Lucas Parra 设计，它赋予人们超人的搜索能力，使他们能够以比平时快10倍的速度在海量图片中找到有意义的物体。
这项技术是美国国防高级研究计划局 (DARPA) 为期18个月、耗资240万美元项目的一部分，它依赖脑电图 (EEG) 来检测当你发现新奇或有趣事物时大脑中一系列的神经放电模式，即使你没有意识到。萨杰达举例说，一名情报分析员必须快速扫描卫星照片或无人机录像，以寻找可疑事件。有了 C3Vision，他戴上 EEG 头套并开始搜索。每当他看到突出之处时，他的大脑就会表现出与“啊哈”时刻相关的独特放电模式。C3Vision 会捕捉到这种模式，并将其应用于模式识别软件，该软件反过来会浏览数千张其他卫星图像，自动筛选出可疑物体或移动。“系统会抓住个体的感知，并训练计算机了解用户所说的‘有趣’是什么意思，”萨杰达说，“计算机和大脑协同工作。”
陆军有兴趣使用这种脑机接口来帮助士兵在危险地形中导航。司机可能会在路边看到一些奇怪的东西。也许那是一个简易爆炸装置。他的 C3Vision 头戴设备会记录与可疑物体相关的脑电波，并将其注入车辆的驾驶系统。当系统看到其他类似的东西时，它会自动避开。同样，保安人员可以使用这种设备来发现监控视频中的可疑活动。
萨杰达设想这项技术最终也能改善平民生活，从购物开始。一个微型无线版本的设备可以用来标记你走在城市街道上时喜欢上的消费品甚至特色商店。例如，只要快速看一眼橱窗里的一件连衣裙，就可能引发足以被系统记录的神经放电模式。然后程序可以提供附近销售类似商品的商店，或者你可能想去调查的商店。“目前还没有什么东西能真正利用你的主观偏好作为指导你的标志，”萨杰达说，“这和分析师世界中的问题是一样的。有太多的信息需要探索和消化，你如何才能在特定时间将其对人有用？我们可以使其不引人注目，并在你穿行于环境中时标记事物。”——A. P.
病症： 音爆
治疗： 飞机的极致改造
音爆是指飞机以超音速（马赫1）飞过头顶时，地面上听到和感受到的雷鸣般的冲击波。音爆特有的“咔嚓”声可以震动墙壁，摇晃窗户，使人神经紧张。1964年在俄克拉荷马城进行为期六个月的音爆测试，引发了数千起投诉和索赔，一场集体诉讼，以及超音速客机时代走向终结的开端。最终，联邦航空管理局禁止超音速民用航班在美国本土上空飞行，这部分解释了协和飞机停产以及客机在过去50年里速度大致相同的原因。
问题始于飞机以超过音速的速度（海平面约每小时750英里）在空中飞行。当它加速时，其尾流中的压力波被压缩到极致，最终以那种震耳欲聋的轰鸣声释放能量。研究人员早已明白，可以通过改变冲击波的形状来减轻音爆，但直到最近，先进的超级计算机才使他们能够足够精确地模拟气流，从而“彻底解决这个问题”，波音公司首席超音速专家之一切特·纳尔逊说。出于测试目的，波音公司模拟了一架可搭载100名乘客、巡航速度为马赫1.8的客机。这架虚拟喷气机依靠多种技巧来重塑冲击波并降低音爆强度：针状机头、窄机身、后掠翼、放置在机翼上方以屏蔽发动机噪音的空气动力学发动机罩，以及间隔较宽的V形尾翼。在计算机模拟中，这架飞机产生的音量为80 PLdB（感知声强的一种衡量标准）。相比之下，协和飞机产生的音量为105 PLdB。
我们什么时候才能希望在三小时内从纽约飞到洛杉矶？这取决于监管机构何时能就噪音标准达成一致。还有经济和环境问题，因为飞得越快，燃油消耗越多。但如果音爆能降低到65或70 PLdB，并且像波音这样的公司看到超高速飞行的市场，美国宇航局基础航空超音速项目的项目经理彼得·科恩预计，到2020年就能看到超音速公务机飞行。——P. L.
病症： 坑洼
治疗： 道路射线枪
夏季，道路施工队可以用“热拌料”永久修补坑洼，这是一种以沥青为基础的混合物，能很好地与坑洼结合。但在冬季，当地面变冷且许多热沥青工厂关闭时，施工队必须采用临时性的“冷补料”，这些补料通常在春天会被碾碎，使道路变得坑坑洼洼，充满危险。“一个坑洼能对汽车造成多大的损害，简直令人难以置信，”明尼苏达州蒙蒂塞洛市 Microwave Utilities 的设备销售员柯克·凯尔伯格说。
公司冬季解决方案是用10万瓦的工业微波装置彻底融化一个洞，煮沸所有水分，然后加入沥青。传统沥青效果很好，但凯尔伯格正在与德卢斯自然资源研究所合作，用回收的瓦片和铁矿石尾矿制作一种微波专用混合物，特别是因为改进的炼油技术正在减少沥青供应。下一步是再次用微波加热坑洞，将混合物加热到大约300华氏度，使沥青硫化并形成紧密结合。整个过程不到10分钟。
明尼苏达州的成功实地试验已经证明了这一概念。凯尔伯格不确定商业版本会是什么样子，但他设想一种一体化车辆，可以部署微波炉，喷出沥青，然后将其压平。他估计，这种混合物投入使用还需要几年时间。——J. D.
病症： 难以言喻的恶臭
治疗： 铜
大多数消除恶臭的努力只是掩盖气味，而不是消除引起气味的物质。铜长期以来被认为是一种极佳的气味中和剂——某些种类的金属会与许多常见的有气味分子发生反应并将其分解。问题在于找到合适的输送系统。佛罗里达大学粒子工程研究中心和个人护理产品制造商金佰利克拉克公司的科学家最近找到了一个答案，通过用铜离子包覆二氧化硅纳米颗粒，这是一种强效的除臭组合，可用于粉末和喷雾剂，与猫砂混合，或嵌入垃圾袋等产品中。
与通过物理捕获气味分子来隔离气味的活性炭不同，铜会与恶臭发生化学反应，将其分解成无味的组成部分。当研究人员将铜纳米粒子与赋予天然气强烈气味的乙硫醇混合时，这种化合物迅速分解成气味较小的二硫化物，在几分钟内失去了气味。含有银离子和其他活性金属的纳米粒子可以有效地中和其他类别的气味物质。
金佰利克拉克公司不愿透露这一潜在的数十亿美元产品线的秘密，但一份2009年公布的专利申请显示，该公司可能正准备将离子包覆纳米粒子用于尿布、绷带和窗帘，以及可吸收导致水果过快成熟气体的包装。——J. D.
