改變世界的 15 項專利:無人機、iPhone、GPS 和藍芽等

創新創造未來,專利改變世界。專利是創新的起點,也是創新的保障。全球每年申請的專利數量不斷呈上升趨勢,但是隻有少數對我們的日常生活產生了重大影響,那麼最近幾十年究竟有哪些專利真正改變了世界呢?

1、磁懸浮(磁懸浮列車)

改變世界的 15 項專利:無人機、iPhone、GPS 和藍芽等

專利名稱:“地面車輛的電磁感應懸浮與穩定系統”

磁懸浮列車的故事始於Eric Laithwaite和他的全尺寸線性感應電動機上面的工作。發明者意識到不需要跟鐵軌接觸的直線電機可以用來開發一套基於磁場的交通系統。Laithwaite測試了可利用磁場實現向上和向前推力的線型感應電機。

2、iPhone手機

改變世界的 15 項專利:無人機、iPhone、GPS 和藍芽等

專利名稱:“電子裝置”

這個21世紀標誌性裝置的專利幾乎告訴了你有關它的一切。總體來看,蘋果的為原創iPhone申請的專利只是把它叫做“電子裝置”,只是說這是“一種電子裝置的裝飾設計,參見圖示和描述。”文件然後標記了該“電子裝置”的8個數字,只是告訴你它是從哪個方向顯示的,然後再引用相關專利和文件。

儘管iPhone不是第一款智慧手機也不是第一款連線上網際網路的手機,但它的基本設計成功變革了很多人每天都要使用的裝置的外觀和功能。

3、機動化的外骨骼

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專利名稱:“運動輔助裝置與手段”

外骨骼有著很長的歷史,可以追溯到1890年由Nicholas Yagin發明的“促進走路的裝置”。非機動的外骨骼用壓縮氣體儲存能量並幫助運動。

在1960年代,美國軍方推出了一個帶動力的外骨骼專案叫做Hardiman,由通用電氣開發。這個大型的機械套裝旨在放大士兵的力量以便能舉起1500磅的重量,但是滿功率的時候外骨骼會受到猛烈的不受控運動之苦,所以從未在人類身上測試過。

技術不斷改進,各種公司都對外骨骼進行投資,目的是想幫助不同程度麻痺症患者或者輔助工人的現場工作。持有這項2014年有動力外骨骼專利的ReWalk,開發了一種用於康復中心的外骨骼,可以讓患有下肢癱瘓的病人學會坐、立、走甚至爬樓梯。MIT和歐洲太空總署也在設計類似裝置。未來的建築工人、士兵,甚至宇航員都有可能用上外骨骼套裝。

4、四軸無人機

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專利名稱:“全向直升式無人直升機”

今天在公園上空嗡嗡作響,對飛機造成干擾的四軸無人機其實早在1962年就申請了專利。Piasecki Aircraft Corporation的工程師Edward G。 Vanderlip最先設計了讓直升機儀器在動力失效的情況下仍能繼續工作的手段。

等到飛行控制以及諸如相機和GPS導航等電子系統跟進了Vanderlip的想法,四軸無人機終於可以成群結隊地在藍天上翱翔了。

5、3D印表機

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專利名稱:“透過立體平版印刷製作3維物體的裝置”

1986年頒佈的這項3D印表機專利領先於它的時代。文件概述了大多數3D印表機使用的基本技術:立體平版印刷,或者樹脂的光固化。一個活動平臺接受計算機的輸入然後將基座放置在一個噴嘴下方。噴嘴的液體樹脂一層層地形成物體,再由紫外光來固化。

隨著計算技術的進步,3D列印的真正價值變得很明顯。有了像鐳射金屬燒結這樣的金屬印刷方法,製造商現在開始印刷諸如橋樑及火箭發動機這樣雄心勃勃的建築物。

6、仿生眼球

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專利名稱:“視網膜假體及製造視網膜假體的方法”

為盲人恢復視力的第一次嘗試是在1968年,當時G。 S。 Brindley和W。 S。 Lewin兩位醫生給一位52歲的病人手術植入了一個裝置。這個電子裝置不是植入到病人的眼睛裡面,而是他大腦的視神經葉上。透過模擬大腦的神經元,醫生讓病人能看到他一半視野內的光點。

7、全球定位系統

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專利名稱:“利用衛星和被動測距技術的導航系統”

GPS衛星是由美國海軍發明的,今天則是由美國空軍運營。Roger L。 Easton是全球定位系統的幕後策劃者,1950年代為美國海軍研究實驗室開發了跟蹤在軌美國衛星以及隨後的蘇聯衛星的技術。1959年,Easton開發了海軍太空監視系統——這是跟蹤美國上空所有在軌物件的第一張雷達網路。

這項技術在好幾年的時間內僅限於軍用,在第一次海灣戰爭(有時候也被稱為“第一次太空戰”)中,美國利用GPS衛星在科威特和伊拉克沙漠中導航。1995年,GPS實現了24顆衛星的全面運轉,今天,Google Maps幾乎從來都不會失去衛星連線。

8、CRISPR基因編輯

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專利名稱:“用於改變基因產物表達的CRISPR-Cas系統和方法”

CRISPR-Cas9是加州大學伯克利分校開發的一種基因編輯工具,用於修改單細胞的生物體。這項技術隨後又被哈佛大學和MIT合作的非盈利組織Broad Institute(布羅德研究所)改進,用到了多細胞生物體上,就像這項2014年的專利所概述那樣。今天,CRISPR被用於修改作物和家畜,以及治療患白血病等疾病的人類病人。

CRISPR-Cas9分為3個部分:定位生物體DNA正確片段的RNA鏈,切斷該DNA片段的Cas9酶,以及替換被刪除片段的可選DNA鏈。

CRISPR可被注入到胚胎內或者引入到免疫系統細胞等細胞內然後再給病人注射。基因工程的可能性剛剛開始成形,治療各種疾病的藥物和手段正在慢慢浮出水面。

9、大腦植入物

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專利名稱:“3維電極裝置”

十九世紀末,醫生意識到大腦電刺激會導致人類和動物發生身體運動。在20世紀,大腦刺激實驗成功地改變了病人的情緒和行為。

大腦植入物已經發展到可以移動機械假肢器官或者透過思考在計算機輸入文字的程度。在未來,像神經織網這樣覆蓋大量神經元的的技術可用於讓人透過思想與計算機互動。

10、石墨烯

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專利名稱:“奈米級石墨烯板”

我們可能正在步入石墨烯時代。這種由碳分子透過蜂窩結構排列出來的二維複合材料出奇的輕,當時強度卻被類似厚度的鋼高200多倍,並且有著很強的耐熱性和導電性。這些屬性使得石墨烯和類似的碳複合材料非常適合於計算機晶片、機翼以及眾多其他應用。

11、藍芽

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專利名稱:“行動通訊裝置的點對點交換”

1994年Jaap Haartsen發明了藍芽,使得臨近的電子裝置能夠利用低功耗、超高頻的無線電波相互連線。Haartsen構思了多份與藍芽相關的專利,但後來被陷入到法律訴訟和專利陷阱裡面。這份2013年的專利描述了這項技術如何可以用於傳輸GPS資料。

該系統利用植入到裝置內的小型計算機晶片充當迷你無線電廣播裝置,並且執行互連所需的軟體。裝置透過所謂的piconet(微微網)短距網路“配對”。這項技術幾乎被用於當今所有的手持裝置上,包括耳機、相機以及智慧恆溫器等。

12、無人車

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專利名稱:“自主駕駛車輛的視覺系統”

無人車的歷史幾乎要追溯到100年前。1925年,Houdina Radio Control透過用後面一輛車的無線電訊號操縱一輛無人駕駛的1926 Chandler成功地在車水馬龍的曼哈頓地區行駛。70年後,卡內基梅隆大學的Navlab專案“橫穿美國(No Hands Across America)”在一輛半自動汽車內橫穿了美國3100英里,其中司機的動作只有踩油門和剎車,而方向是自動控制的。

今天,許多大型技術公司和汽車公司都在開發無人車,比如Google、Amazon和Tesla等。一些人預測無人車將會取代城市的傳統公交系統以及常規汽車,改變都市交通,讓後者成為一個互聯汽車網路,從而有效的消除交通擁堵。

13、太陽電池板

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專利名稱:“利用太陽輻射能的裝置”

在19世紀初,法國物理學家Edmund Bequerel發現,特定材料暴露在光線下時能夠產生微弱電流:這就是光電效應。1839年,他透過將放在酸溶液中的氯化銀連線到鉑電極而創造出第一塊光電池。

14、(3G)第三代無線行動通訊

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專利名稱:“移動網際網路接入”

第一代無線移動通訊技術讓模擬無線手機成為可能。第二代則支援了數字手機。但是改變了我們每天都隨身攜帶的裝置的卻是3G,或者通用移動通訊系統(UMTS)。

15、虛擬現實

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專利名稱:“顯示抽象資訊的虛擬現實生成器”

設想的第一臺VR頭戴裝置其實不是用來玩影片遊戲或者看體育節目,而是用來幫助使用者分析財務資料的。這項2000年授予發明者Paul Marshall的“虛擬現實生成器”專利描述了一個計算機生成的世界,在這個世界裡使用者可以透過“使用軌跡球或者空間球,電子資料手套,磁頭定位跟蹤器、鍵盤、遊戲杆或者方向盤這樣的控制裝置”來導航。

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