1 Angela Belcher
原因？ 它干净且高效。地点？ MIT最初的反应： “他们说我疯了。”
40岁的材料化学家Angela Belcher小时候想成为一名发明家。“我曾经试图用车库里的废料来制造东西，”她说。令她失望的是，她做的所有东西都已经有人发明过了。然后，在大学里，她“爱上了大分子”，并找到了一种全新的构建方式。
虽然Belcher对DNA感兴趣，但她最喜欢的是蛋白质。她的博士论文是关于鲍鱼如何生长它们粗糙的外壳和珍珠般光滑的内壳，两者之间的主要区别在于蛋白质序列的简单变化。“这很神奇，”她说。“如果鲍鱼这样的生物能在基因层面进行精确控制，我意识到也许可以对生物体进行编程，让它们生长其他种类的材料。为什么不利用基因信息来构建可以生长半导体的蛋白质呢？”
在MIT的一系列实验中，Belcher与大约30名学生和博士后研究员组成的团队合作，成功地对病毒进行了编程，使其能够纳入并生长各种无机材料，包括纳米级半导体、太阳能电池和磁存储材料。另外，她正在利用酵母作为支架生物，因为它们能够生长许多不同的材料。“我们把酵母看作工厂，”她解释道。“不是百威啤酒，而是纳米啤酒。”
Belcher已经开始与美国陆军合作开发纳米电池，其重量将是现有电池的一小部分，并且可以织入士兵的制服中。她还在训练病毒“找出材料中的缺陷并发出信号”。一种可能的应用是：将病毒喷洒在飞机机身上，以检查微观缺陷。此外，国家癌症研究所正在资助Belcher利用病毒寻找能够特异性识别癌细胞的肽。
“我们还有很长的路要走，”Belcher说。“但生物学中我喜欢的一点是，你有进化的力量在支持你。”
2 Dimitar Sasselov
前沿工作： 寻找太阳系外的行星生命 原因？ 我们必须知道。地点？ 哈佛大学 最初的反应： “人们总是非常兴奋。”
Dimitar Sasselov以他安静而谦逊的方式，致力于回答科学中最爆炸性的问题之一：宇宙中是否存在其他生命？46岁的哈佛大学天文学家、该大学生命起源研究项目的主任Sasselov，正在寻找适合生命生存的系外行星——绕着其他太阳系恒星运行的行星。据Sasselov估计，在迄今为止发现的270颗系外行星中，可能有一颗是宜居的。
Sasselov表示，一颗行星需要具备两样东西才能维持生命。首先，它必须能够发展出复杂的生物化学。要实现这一点，行星的温度必须在一个特定的范围内。离其恒星太远，表面可能太冷，无法支持必要的反应；太近，则可能太热。生命的第二个必需条件是行星内部和外部的气体和矿物质循环——这被称为碳循环——它能在很长一段时间内保持大气的平衡，使生命得以出现和生存。
Sasselov解释说，我们最有可能发现的外星生命将是微生物。事实上，他预计我们发现的第一个宜居行星将类似于十亿年前的地球，那时生命还没有演化出细菌、简单的藻类和其他微生物。“但地球只是化学物质产生可行的生物分子的众多可能途径之一，”他说。“是否存在多种途径？所有的化学途径是否都汇聚到一到两个或三个可能的方向来产生生命？”Sasselov正与行星科学家和宇宙化学家合作，通过分析宇宙中以及他们怀疑可能孕育生命的系外行星上的分子浓度来回答这些问题。
Sasselov认为，发现另一个星球上的生命不会对地球产生太大影响。“450年前，地球是太阳系的中心还是太阳是，这并没有带来太大的改变，”Sasselov解释道。“现在也是一样。真的什么都不会改变。”然而，他承认，人们会意识到“我们居住的地方比我们想象的要大得多”。“这才是改变世界的。”
3 Gilles Brassard
前沿工作： 利用量子力学保护我们的隐私 原因？ 这将使电子通信更加安全。地点？ 蒙特利尔大学 最初的反应： “很少有人认真对待。”
隐私倡导者应该会喜欢Gilles Brassard。他实现了他们看似不可能的愿望：一种绝对保密的发送电子信息的方式。不幸的是，这涉及到物理学的“阴影地带”——量子力学。52岁的蒙特利尔大学计算机科学教授Brassard将利用量子世界发送电子信息的疯狂想法变成了现实。很快，这可能会变得至关重要。
量子密码学确保了完全的隐私，因为任何试图观察传输的行为都会改变信息。这是量子力学的一个基本原理：观察的行为会影响被观察的事物。“如果我以量子信号的形式发送信息，并且有人试图窃听该信号，”Brassard解释道，“窃听的行为会干扰信号。如果传输被泄露，它也会提醒接收者。”
Brassard小时候想成为一名数学家，但他在蒙特利尔大学的一门计算机科学课程中对编程产生了浓厚的兴趣，他13岁时就进入了这所大学。十年后，也就是1979年，他着迷于如何利用量子力学奇特的特性来发送保密信息，而无需像传统密码学那样复杂的加密密钥。1983年，他共同开发了BB84，这是第一个实用的量子密码学方案，并且他为此改进了多年。
如今，他正与滑铁卢理论物理研究所的Christopher A. Fuchs等物理学家一起，重新审视量子力学的基础，以了解信息在其中扮演的角色。Brassard怀疑，宇宙的基本定律背后是信息论公理，而不是波或粒子。“我没有受过正规的物理学训练，”他说，“但有时这样也很好。它能帮助你看待事物的角度不同。”
