編輯推薦

1.本書圖文并茂，條分縷析，解讀了自1790年以來120項(xiàng)具有創(chuàng)新意義且對(duì)世界具有重大影響的發(fā)明。

2.本書涉獵廣，既有歷史的再現(xiàn)，更有時(shí)代的特色，分別介紹了26項(xiàng)重大的革命性發(fā)明、20項(xiàng)非常人性化的發(fā)明、24項(xiàng)便捷性發(fā)明、17項(xiàng)令人愉悅的發(fā)明、18項(xiàng)引領(lǐng)成功的發(fā)明、15項(xiàng)奇妙的發(fā)明。

3.本書解讀了每項(xiàng)發(fā)明的實(shí)際用途、產(chǎn)生背景、基本原理，以及創(chuàng)造出的巨大價(jià)值。

4.本書在引領(lǐng)人感受發(fā)明創(chuàng)造的巨大魅力、樂趣的同時(shí)，還能夠讓人激發(fā)靈感，培養(yǎng)發(fā)明創(chuàng)造的創(chuàng)新思維。

內(nèi)容簡(jiǎn)介

《改變世界的120項(xiàng)神奇發(fā)明》介紹了包括醫(yī)藥、航空、計(jì)算機(jī)、農(nóng)業(yè)、消費(fèi)品等多個(gè)領(lǐng)域的對(duì)社會(huì)發(fā)展產(chǎn)生重大影響的120項(xiàng)發(fā)明，既包括美國(guó)20世紀(jì)50年代流行的陰極射線管、DNA指紋等相對(duì)傳統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)明，也包括無線網(wǎng)絡(luò)及 CRISPR基因編輯技術(shù)等高新技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)明。本書對(duì)每一項(xiàng)技術(shù)都配以圖解和詳細(xì)的文字?jǐn)⑹觯f明了它們的工作原理，還介紹了這些發(fā)明在商業(yè)領(lǐng)域創(chuàng)造的巨大價(jià)值。

這些發(fā)明，是自1790年以來美國(guó)專利商標(biāo)局申報(bào)的9500萬項(xiàng)發(fā)明中*具創(chuàng)新意義的偉大發(fā)明，對(duì)全世界均產(chǎn)生了重大影響。書中在介紹每一個(gè)發(fā)明的同時(shí)，還介紹了發(fā)明家一些鮮為人知的趣味故事，包括當(dāng)時(shí)一些報(bào)紙的趣味性報(bào)道，以及申請(qǐng)發(fā)明專利的內(nèi)容。

作者簡(jiǎn)介

本·?？仙˙en Ikenson ）

美國(guó)自由作家，長(zhǎng)期致力于科普作品創(chuàng)作，在全國(guó)性及國(guó)際性雜志，如《地球島》《北美體育人》《新墨西哥》和《美洲印第安人》等上面發(fā)表了大量有關(guān)野生動(dòng)物對(duì)話的文章。

杰·班尼特（Jay Bennett）

美國(guó)大眾機(jī)械網(wǎng)站編輯，長(zhǎng)期致力于科普作品創(chuàng)作，著有《史密森尼博物館》《科普》《雜志之外》《美國(guó)職業(yè)棒球聯(lián)盟》等作品，現(xiàn)居紐約布魯克林。

目錄

    致謝

  前言

  引言 發(fā)明專利歷史

  第一章 重大的革命性發(fā)明

  飛機(jī)  人工心臟  藍(lán)牙  大腦植入  相機(jī)  CRISPR（規(guī)律間隔成簇短回文重復(fù)序列）基因編輯  DNA（脫氧核糖核酸）指紋識(shí)別  炸藥  全球定位系統(tǒng)（GPS）  石墨烯  直升機(jī)  內(nèi)燃機(jī)  iPhone（蘋果手機(jī)）  燈泡  核反應(yīng)堆  青霉素  制冷設(shè)備  火箭  摩天大樓鋼  潛艇  電報(bào)  電話  三維（3D）打印機(jī)  第三代無線移動(dòng)通信（3G）  打字機(jī)  橡膠硫化  X射線管

  第二章 成功的小發(fā)明

  氣霧劑罐  阿司匹林  帶刺鐵絲網(wǎng)  條形碼  電池  瓶蓋  計(jì)算器  玻璃紙  口香糖  柯爾特左輪手槍  吸管  李維斯特勞斯藍(lán)色牛仔褲  光纖  皮禮士自動(dòng)取糖機(jī)  三極管  尼龍搭扣  拉鏈  芝寶打火機(jī)

  第三章 非常人性化的發(fā)明

  黏性繃帶  安全氣囊  空調(diào)  假肢  仿生眼  文胸  平衡輪椅  凱夫拉  激光眼科手術(shù)  磁共振成像  機(jī)械外骨骼  尼古丁貼片  降落傘  百優(yōu)解  盲人閱讀系統(tǒng)  呼吸器  安全帶  感煙探測(cè)器  排除海龜裝置  維生素

  第四章 奇妙的發(fā)明

  人工草皮  氣泡膜  雞護(hù)目鏡  可逃出的棺材  基因工程  山羊牽引鞋  熔巖燈  磁懸浮  霓虹燈  占卜板  鴿子起動(dòng)器  特雷門琴  “高聳的地獄”——滅火毯  齊柏林飛艇

  第五章 便捷的發(fā)明

  自動(dòng)柜員機(jī)  自行車  后膛裝彈軍械  碎煤機(jī)  軋棉機(jī)  門鎖  抽水馬桶  冷凍食品  手銬  螺絲刀  約翰迪爾犁  貓砂  割草機(jī)  微波爐  巴氏滅菌法  測(cè)謊儀  便利貼  遙控器  自動(dòng)駕駛汽車  太陽能電池板  衛(wèi)生棉條  交通信號(hào)燈  真空吸塵器  偉哥（西地那非）

  第六章 令人愉悅的發(fā)明

  籃球  玉米片  汽車電影院  蝕刻素描畫板  芬達(dá)的斯特拉托卡斯特電吉他  自動(dòng)點(diǎn)唱機(jī)  桃子  留聲機(jī)  四旋翼無人機(jī)  無線電廣播  過山車  輪滑鞋  “機(jī)靈鬼”（螺旋彈簧玩具）  滑雪板  自由女神像  電視機(jī)  虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

  附錄 發(fā)明專利小常識(shí)  三類發(fā)明專利

  參考書目  

 致謝

  首先，我要感謝我的母親梅根和父親喬·班尼特，他們是本書最早也是最可靠的審校者，當(dāng)我在思考這個(gè)世界的運(yùn)作方式時(shí)，他們給我注入一種令人愉悅的感受。

  黛娜·鄧恩（Dinah Dunn）和漢娜·史密斯（Hannah Smith）負(fù)責(zé)本書編輯工作，她們?yōu)樘幚頃形覀兲砑拥陌l(fā)明細(xì)節(jié)起了至關(guān)重要的作用。我還要感謝《大眾機(jī)械》（Popular Mechanics）雜志的兩位編輯——安德魯·莫斯曼（Andrew Moseman）和埃里克·萊默（Eric Limer），他們率先向我介紹了羅列在本書中的大部分技術(shù)，并且?guī)缀趺刻於寄懿粩嗟亟o我?guī)硇碌牟黄椒驳陌l(fā)明成果。

  最后，我要感謝美國(guó)專利商標(biāo)局，它們致力于促進(jìn)創(chuàng)新并與這個(gè)世界一道分享最偉大的專利發(fā)明。

前言

 我欣賞藝術(shù)家的作品，但在我看來，它們只是影子和假象。我想，是發(fā)明家奉獻(xiàn)出一些實(shí)實(shí)在在的創(chuàng)造，影響著整個(gè)世界。  ——尼古拉·特斯拉

過去幾個(gè)世紀(jì)，發(fā)明都是以專利的形式得到認(rèn)證——以書面形式最終確認(rèn)某項(xiàng)發(fā)明屬于某位發(fā)明家——他或她。它代表了長(zhǎng)時(shí)間的勞動(dòng)、看似無休止的試驗(yàn)和一連串的錯(cuò)誤，以及在

最終發(fā)明成熟之前的幾十次（或許是數(shù)百次）的失敗。

今天，發(fā)明專利扮演著稍微不同的角色。是的，它們?nèi)匀豢梢允菍?duì)新產(chǎn)品合法發(fā)明人的最終批準(zhǔn)認(rèn)證，但企業(yè)對(duì)專利權(quán)的使用和技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)改變了一切?，F(xiàn)在，公司為他們數(shù)百

種還沒有或可能永遠(yuǎn)沒有制造的設(shè)備、產(chǎn)品、發(fā)明和創(chuàng)意申請(qǐng)專利，目的只是試圖預(yù)測(cè)未來。 這些奇特的專利包括帶有內(nèi)置麥克風(fēng)的頸部文身、來自谷歌公司的測(cè)謊儀，以及來自福特公司的一個(gè)能從汽車上彈出的輪子——讓人可以像騎踏板車一樣騎著它。一旦這些發(fā)明有一天真的成功面世，這些公司會(huì)因此獲利。

今天的發(fā)明者很少會(huì)在黑暗的地下室里修修補(bǔ)補(bǔ)——直到有一天，經(jīng)歷無數(shù)次手被燙傷和無數(shù)次部件破碎之后，他們的勞動(dòng)成果終于成為人類文明的新事物。但這個(gè)世界的尼古拉·特斯拉們并沒有消失。他們只是參與一個(gè)新的過程 ——一個(gè)21世紀(jì)技術(shù)進(jìn)步所特有的合作和發(fā)展過程。

作為一項(xiàng)廣泛的調(diào)查，本書關(guān)注專利譜系中的所有分支——無論是幾個(gè)世紀(jì)前的還是剛剛萌芽的新發(fā)明。氣泡膜和帶刺鐵絲網(wǎng)與仿生眼一樣有趣迷人。每一項(xiàng)發(fā)明記錄了我們的價(jià)值觀、我們的個(gè)性特質(zhì)及對(duì)人類本質(zhì)至關(guān)重要的發(fā)明精神。

誰發(fā)明了蘋果手機(jī)（iPhone）？史蒂夫·喬布斯（Steve Jobs）只是一位大膽的領(lǐng)導(dǎo)者，實(shí)際上，有14人被列為這個(gè)超短又含糊其詞的“電子設(shè)備”專利的發(fā)明者。其實(shí)，蘋果手機(jī)并不是一項(xiàng)新技術(shù)，而是幾個(gè)現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)合——如無線互聯(lián)技術(shù)、媒體存儲(chǔ)、觸摸屏用戶界面、第三方應(yīng)用程序開放平臺(tái)和全球定位系統(tǒng)（GPS）。GPS可以說是到目前為止，21世紀(jì)最具影響力的產(chǎn)品，它不僅改變了我們的生活方式，也改變了我們的思維方式。

有關(guān)自動(dòng)駕駛汽車的發(fā)明情況又是怎樣的呢？全球各大汽車公司與大型科技公司一樣，都擁有數(shù)百項(xiàng)與自動(dòng)駕駛汽車相關(guān)的發(fā)明。（有趣的是，特斯拉有限公司并沒有。）反倒是意大利一家小型研究公司的VisLab（視覺與智能系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室）突破了瓶頸，并在2013年推出了第一

輛能夠在公共街道自行駕駛的汽車。

未來的自動(dòng)駕駛汽車——一輛放學(xué)時(shí)接你孫女的汽車——將是幾十年來不斷改進(jìn)、不斷創(chuàng)新，以及海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的成果。

本書堪稱圖文薈萃的發(fā)明集，展示了每個(gè)發(fā)明的基本原理、發(fā)明者的初衷（有時(shí)候與其最終用途大相徑庭），以及介紹了這些發(fā)明之所以申請(qǐng)了專利，目的是為了保護(hù)發(fā)明者這些獨(dú)特的有遠(yuǎn)見的天才。除美國(guó)外，許多發(fā)明都在發(fā)明者的祖國(guó)獲得了專利認(rèn)證。為了保持一致性，本書使用的專利語言和插圖主要來自美國(guó)專利商標(biāo)局。

自托馬斯·杰斐遜于1790年頒發(fā)第一項(xiàng)發(fā)明專利以來，美國(guó)專利商標(biāo)局已經(jīng)授予了超過9,500萬項(xiàng)發(fā)明專利以促進(jìn)科技進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)繁榮。 本書列入的發(fā)明僅代表其中的一小部分。 在本次修訂中，我們?cè)黾恿?5個(gè)新主題：三維（3D）打印機(jī)、第三代無線移動(dòng)通信（3G）、視網(wǎng)膜植入（仿生眼）、藍(lán)牙、規(guī)律間隔成簇短回文重復(fù)序列（CRISPR）基因編輯、無人直升機(jī)、機(jī)械外骨骼、全球定位系統(tǒng)、石墨烯、蘋果手機(jī)、磁懸浮、自動(dòng)駕駛汽車、太陽能電池板、虛擬現(xiàn)實(shí)和大腦植入，試圖揭示21世紀(jì)發(fā)明和創(chuàng)新的非凡過程。例如，你可能不知道四軸無人飛行器發(fā)明于1962年。此后這種新型飛行器一直休眠了半個(gè)世紀(jì)之久，直到圍繞它的技術(shù)——微處理器和微型攝像機(jī)充分展示了它的潛力時(shí)，就像非洲草原的蝗蟲一樣，消費(fèi)型無人機(jī)才從塵土中崛起并大規(guī)模興盛起來。

不妨以全球定位系統(tǒng)為例，揭示許多發(fā)明都是“錯(cuò)誤”的產(chǎn)物，是在嘗試制造完全不相關(guān)的東西時(shí)意外發(fā)現(xiàn)的，只是全球定位系統(tǒng)的出現(xiàn)更偶然。這是一個(gè)事后的想法——美國(guó)衛(wèi)星計(jì)劃遺留下來的基礎(chǔ)設(shè)施。當(dāng)時(shí)幾乎沒有人可以預(yù)測(cè)到，將來會(huì)有這么多人無論走到哪里，口袋里都會(huì)裝著功能強(qiáng)大的智能手機(jī)，這就像是拼圖里隱藏著的那一塊創(chuàng)造了我們今天所知的全球定位系統(tǒng)。

現(xiàn)代的發(fā)明不太可能像燈泡、內(nèi)燃機(jī)或飛機(jī)那樣，成為改變世界的全新設(shè)備。在文明進(jìn)步的階梯上，它們幾乎總是完全依賴于之前的每架階梯一步步拾級(jí)而上。這本新修訂的《改變世界的120項(xiàng)神奇發(fā)明》，是基于發(fā)明專利的角度來闡述的，我希望它將有助于揭示這架梯子可以延伸到多高。

——杰·班尼特

 引言　發(fā)明專利歷史   

國(guó)會(huì)有權(quán)……為促進(jìn)科學(xué)和實(shí)用技術(shù)的進(jìn)步，對(duì)作家和發(fā)明家的著作和發(fā)明，在一定期限內(nèi)給予專利權(quán)的保障。  ——美國(guó)《憲法》第1條第8款     

  開端

 盡管美國(guó)最初的13個(gè)殖民地中多數(shù)都支持某種形式的專利法，但正如我們現(xiàn)在所知，專利的最初概念并不是美國(guó)人獨(dú)有的。1449年，英國(guó)國(guó)王亨利六世授予尤特納姆的約翰（John of Utynam）一項(xiàng)專利，以表彰他制造彩色玻璃的獨(dú)特技術(shù)。很明顯，保護(hù)發(fā)明者的創(chuàng)意不僅有益于發(fā)明者個(gè)人，也有助于促進(jìn)整個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)。因此，在來自英國(guó)的移民抵達(dá)美國(guó)的同時(shí)，他們帶來了專利法的概念。

  美國(guó)開國(guó)元?jiǎng)讉儗?duì)專利、商標(biāo)和版權(quán)法的效用深信不疑，“知識(shí)產(chǎn)權(quán)條款”是美國(guó)專利法賴以建立的基礎(chǔ)，它們的原則和信條被寫入美國(guó)《憲法》第1章第8條第8款。事實(shí)上，當(dāng)代美國(guó)專利商標(biāo)局就是建立在早年通過的《1790年專利法》《1793年專利法》和《1836年專利法》這三個(gè)法律之上的。

  托馬斯·杰斐遜（Thomas Jefferson）等人于1790年率先制定了美國(guó)的第一部專利法，即《1790年專利法》。該法規(guī)定所有發(fā)明專利申請(qǐng)必須附有其發(fā)明的模型，因?yàn)榻莒尺d認(rèn)為專利只應(yīng)頒發(fā)給有形的東西，不包括想法。該法也明確禁止外國(guó)專利在美國(guó)土地上獲得保護(hù)。佛蒙特州匹茲福德的塞繆爾·霍普金斯（Samuel Hopkins）是新專利局授予的第一個(gè)美國(guó)專利的獲得者，因其“改良了鉀鹽的制作技術(shù)”。

  幾年后，第二部專利法獲得通過，部分原因是為了應(yīng)對(duì)發(fā)明者對(duì)第一部專利法效率低下的抱怨。1793年，托馬斯·杰斐遜和亞歷山大·漢密爾頓折中了兩部相互沖突的法律，起草了《1793年專利法》。該法設(shè)立了正式的審查委員會(huì)，由國(guó)務(wù)卿、司法部長(zhǎng)和戰(zhàn)爭(zhēng)部長(zhǎng)三個(gè)職位組成。但是，專利局內(nèi)的組織機(jī)構(gòu)仍然很少。000000000

  重塑美國(guó)專利局

 美國(guó)內(nèi)戰(zhàn)前和重建期間，專利申請(qǐng)的數(shù)量不斷增加，更加堅(jiān)定了政府建立一個(gè)更有效率的專利局的必要性，于是《1836年專利法》出臺(tái)。由此，美國(guó)專利局得以設(shè)立，并成為政府的一個(gè)部門。幫助起草該法案的亨利·埃爾斯沃思（Henry Ellsworth）被任命為該法實(shí)行后的第一位專利委員。除了簡(jiǎn)化申請(qǐng)程序，《1836年專利法》也要求將所有新專利的副本分發(fā)給全國(guó)各地的圖書館，為公眾普及最新發(fā)明的相關(guān)知識(shí)?，F(xiàn)在的美國(guó)專利局是以這個(gè)法案為基礎(chǔ)建立的。

  1975年，美國(guó)專利局更名為美國(guó)專利商標(biāo)局。今天，它是美國(guó)商務(wù)部的14個(gè)局之一，位于弗吉尼亞州阿靈頓，這里有5，000多名雇員從事專利和商標(biāo)申請(qǐng)的審查工作。00000000000

  模型的麻煩

 1836年12月15日，一場(chǎng)大火摧毀了美國(guó)專利局的所有記錄和大多數(shù)專利模型。隨后國(guó)會(huì)撥款10萬美元用于修復(fù)3，000個(gè)最重要的模型。40年后，第二次火災(zāi)摧毀了另外7.6萬個(gè)模型。1880年，對(duì)模型的要求被認(rèn)為是不切實(shí)際的。于是，1893年，剩余的模型被封存起來。

  最后，這些模型要么被拍賣，要么下落不明。其中約有2，500個(gè)模型最終被史密森學(xué)會(huì)收藏，而多達(dá)數(shù)千個(gè)模型成為慈善家亨利·威爾康（Henry Wellcome）爵士的名下財(cái)產(chǎn)。據(jù)說，他打算為它們建立一個(gè)博物館。他死后很多模型被拍賣了。1979年，航空航天工業(yè)設(shè)計(jì)師兼發(fā)明家克里夫·彼得森（Cliff Petersen）以50萬美元的價(jià)格買下大約800箱模型——其中一些自1926年被打包封存以來就沒有被打開過。彼得森向美國(guó)專利模型基金會(huì)捐贈(zèng)了3萬件模型和100萬美元，他本人收藏了大約5，000個(gè)模型。但許多有歷史意義的模型仍然散落在古董店和跳蚤市場(chǎng)。

  專利模型之家

   1998年，艾倫·羅斯柴爾德（Alan Rothschild）在紐約卡澤諾維亞（Cazenovia）創(chuàng)建了羅斯柴爾德-彼得森專利模型博物館（Rothschild Petersen Patent Model Museum）。他的藏品中有很大一部分是從克里夫·彼得森那里收購(gòu)的。羅斯柴爾德還購(gòu)買了阿肯色州史密斯堡專利模型博物館的所有模型，一共82個(gè)。這些模型的幾張照片得以在本書中呈現(xiàn)，得感謝羅斯柴爾德-彼得森專利模型博物館的大力協(xié)助。00000000

  第一章 重大的革命性發(fā)明

   1909年7月，萊特的飛機(jī)在弗吉尼亞州邁耶堡試飛 

   專利名稱：飛機(jī)

  專 利 號(hào)：821，393

  專利日期：1906年5月22日

  發(fā) 明 者：（俄亥俄州代頓市）奧維爾·萊特（Orville Wright）和威爾伯·萊特（Wilbur Wright）

  人類必須超越地球——到達(dá)大氣層的頂端，并超越大氣層，只有這樣，他才能完全了解他所生活的世界。  ——蘇格拉底

  用途

 使人類能夠通過飛行的方式旅行。0000000000

  背景

 1903年12月17日，從北卡羅來納州基蒂霍克發(fā)來的一封電報(bào)，揭開了歷史上重要的新篇章。在電報(bào)中，奧維爾·萊特告訴父親，他和哥哥威爾伯在當(dāng)天早上測(cè)試了他們的發(fā)明——飛行器，獲得成功。在那天早上最后的測(cè)試中，威爾伯在空中停留了59秒，行進(jìn)了259.69米。

  飛行一直是人類的夢(mèng)想。那天早晨所發(fā)生的事情在很大程度上到達(dá)了無數(shù)個(gè)世紀(jì)以來人類愿望與意志的頂峰。萊特兄弟選擇了在北卡羅來納州的外班克斯（Outer Banks）試飛，原因是，該地多風(fēng)，有助起飛，而且松軟的沙灘也能讓飛機(jī)降落更安全。

  萊特兄弟的飛行器類似一架復(fù)雜的現(xiàn)代懸掛式滑翔機(jī)。操作員把飛行器固定到位，然后推動(dòng)它沿軌道前進(jìn)，在發(fā)動(dòng)機(jī)和風(fēng)力的驅(qū)動(dòng)下飛離地面。其輕質(zhì)材料和空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)是成功的關(guān)鍵。

  2003年對(duì)飛機(jī)來說是一個(gè)明顯的里程碑：飛機(jī)飛行已歷百年。這年12月17日，恰好是距萊特兄弟成功飛行一百周年之日。然而，在有人試圖重現(xiàn)那段歷史時(shí)，發(fā)生了意外。

  據(jù)美聯(lián)社報(bào)道：“當(dāng)一架細(xì)棉布機(jī)翼飛機(jī)沿著一條木制的發(fā)射軌道呼嘯升空的時(shí)候，大約有3.5萬名觀眾為之歡呼雀躍。但這個(gè)歡呼聲突然變成了一片嘆息，大家眼睜睜看著這架飛機(jī)搖搖晃晃，最后掉在賽道盡頭一個(gè)泥濘的水坑里?！?/p>

  工作原理

 雙翼飛機(jī)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)是有兩架“飛機(jī)”——在專利說明圖*（見下圖）中，平行疊加的機(jī)翼（1）和（2）成一定角度，既能以合理的速度推進(jìn)，又能被風(fēng)驅(qū)動(dòng)升起。飛機(jī)是由輕巧、堅(jiān)固、柔韌的布覆框架構(gòu)成。

  1．一系列的橫向梁、縱向肋材和對(duì)角拉線形成一個(gè)桁架系統(tǒng)，將飛機(jī)構(gòu)件固定在一起，形成設(shè)計(jì)的中心部件。

  2．V形臂（23）有助于支撐由樞軸（25）連接的后置垂直方向舵（22），樞軸（25）上安裝有槽輪或滑輪（26）。

  3．舵柄繩（27）穿過滑輪，橫向伸出。

  4．舵柄繩系在另一根繩索（19）上，該繩索穿過飛機(jī)下部的上表面，移動(dòng)支架（18）用來轉(zhuǎn)動(dòng)方向舵。

  5．在飛機(jī)的前部，兩根支柱（29）將水平舵（31）固定在適當(dāng)?shù)奈恢?，水平舵?1）后緣位于操作者的正前方且可以上下操縱。

    *為保持每個(gè)發(fā)明申請(qǐng)專利時(shí)設(shè)計(jì)圖的原貌，本書對(duì)其英文部分不再翻譯。設(shè)計(jì)圖中的FIG，系英文FIGURE的縮寫，意為圖形、圖表。

  協(xié)和式飛機(jī)曾是世界上飛行最快的非軍用飛機(jī)，飛行速度為每小時(shí)1，350千米。它能以超音速飛行在18，288米以上的高空，從紐約到倫敦只需3個(gè)小時(shí)，飛行時(shí)間不到波音747飛機(jī)的一半。因受商業(yè)趨勢(shì)和2001年“9·11”事件影響，這種表現(xiàn)非凡的飛機(jī)的市場(chǎng)需求減少，于2003年結(jié)束了最后一次飛行。 

  發(fā)明者的話

 “我們發(fā)明的飛機(jī)借助機(jī)械動(dòng)力或地球引力，依靠一個(gè)或幾個(gè)傾角不大的機(jī)翼前緣沖開空氣而持續(xù)在空中飛行?！?/p>

  “我們的目的是創(chuàng)造出能維持或恢復(fù)平衡的裝置，可以垂直和水平地操縱它，同時(shí)它是一個(gè)輕巧、有力、便利并具備其他優(yōu)點(diǎn)的機(jī)器。”

  “飛機(jī)能在空中停留，是因?yàn)樗囊粋€(gè)或多個(gè)機(jī)翼的下表面與空氣以小沖角相接觸。”

    人工心臟模型 

   人工心臟

   專利名稱：軟殼蘑菇形心臟

  專 利 號(hào)：3，641，591

  專利日期：1972年2月15日

  發(fā) 明 者：（猶他州鹽湖城市）威廉·J.科爾夫（Willem J. Kolff）

  用途 協(xié)助或取代人類心臟的功能。00000000000

  背景 心臟可以被人工替代品成功替換，即使只是暫時(shí)的，也是對(duì)人類聰明才智的最好證明。一般成年人的血管，如果連成一條線，能繞地球好幾圈。心臟負(fù)責(zé)向這些復(fù)雜的靜脈和動(dòng)脈提供血流量。這是一項(xiàng)很重要的工作，且隨著我們的成長(zhǎng)，變得越來越重要。如果我們因慢性高血壓、冠心病、心臟瓣膜病或心肌炎等一系列疾病造成心臟功能喪失，那么提供血流量就變得更加困難。

  隨著醫(yī)生對(duì)心臟的復(fù)雜性有更多的了解，人工心臟也繼續(xù)向前發(fā)展。最初提出人工心臟想法的，是出生于荷蘭的美國(guó)醫(yī)生威廉·J.科爾夫，他是猶他大學(xué)外科教授。1972年2月15日，他獲得了第一顆人工心臟的專利。這天，恰好是情人節(jié)之后的第二天；這天，也恰好是他生日的第二天——他出生于1911年2月14日。

  1982年，一顆人工心臟被成功移植到一位病人身上，手術(shù)結(jié)束后，患者維持了112天的生命。2000年，患者彼得·霍頓接受了人工心臟，并維持了7年生命，是迄今為止因移植人工心臟而存活時(shí)間最長(zhǎng)之人。

  威廉·J.科爾夫還發(fā)明了一種人工腎透析機(jī)。1985年，他入選美國(guó)發(fā)明家名人堂。

  工作原理 人工心臟是一種復(fù)雜的構(gòu)造，包括兩個(gè)基本循環(huán)系統(tǒng)：填充和釋放。

  在下圖左圖（FIG1）中：

  1．血液泵送室（10）被封閉在柔性壁（11）內(nèi)。

  2．非彈性的柔性網(wǎng)（12）限制了壁體過度膨脹。

  3．血液通過閥座（15）和閥頭（14）之間的開口進(jìn)入泵室，其位置在蘑菇形泵送構(gòu)件（13）的頂部。

  4．另一個(gè)閥門（16）防止血液在心室充盈階段倒流。

  在下圖右圖（FIG2）中：

  1．迫使空氣進(jìn)入蘑菇形泵送部件。

  2．當(dāng)泵送部件膨脹時(shí)，閥頭（14）和閥座（15）在頂部將腔室密封，以防止血液回流。

  3．然后通過釋放閥（16）泵出血液。0000000000

    發(fā)明者的話 “最理想的狀況是，人工心臟的血液輸出量與血液輸入壓力相應(yīng)且基本成正比。輸出量和入口壓力之間的關(guān)系被稱為斯塔林（Starling）心臟定律，這是設(shè)計(jì)人工心臟的重要考慮因素之一。因?yàn)檫@種關(guān)系可以防止入口血管因泵送室或輸出量不足的血池被過度抽吸而造成塌陷?！?/p>

    藍(lán)牙 專利名稱：多個(gè)移動(dòng)通信設(shè)備間的連通

  專 利 號(hào)：EP 1016242 A1

  專利日期：2000年2月15日

  發(fā) 明 者：（瑞典隆德市）雅克布斯·雅普·哈爾特森（Jacobus Jaap Haartsen）

  用途 此無線系統(tǒng)允許電子設(shè)備使用短波超高頻無線電波進(jìn)行短距離數(shù)據(jù)交換。0000000000

  背景 藍(lán)牙，最初稱為短線連接無線電技術(shù)，1994年由荷蘭電氣工程師雅克布斯·雅普·哈爾特森發(fā)明。當(dāng)時(shí)，他在愛立信公司移動(dòng)終端部門工作。該技術(shù)允許電子設(shè)備，如智能手機(jī)、揚(yáng)聲器或計(jì)算機(jī)，無需連接電纜而使用低功耗射頻交換數(shù)據(jù)。

  雖然愛立信公司在美國(guó)擁有多項(xiàng)與藍(lán)牙技術(shù)相關(guān)的專利申請(qǐng)書，但專利流氓發(fā)起的持續(xù)訴訟和索賠已經(jīng)混淆并延遲了許多申請(qǐng)流程。術(shù)語“專利流氓”用來指稱試圖濫用專利權(quán)、聲稱擁有合法發(fā)明權(quán)的個(gè)人或公司。專利流氓通常聲稱舊專利賦予他們一項(xiàng)新技術(shù)的專利，哪怕此專利實(shí)際上不能概述該技術(shù)的系統(tǒng)或機(jī)制。專利流氓經(jīng)常能夠延緩一項(xiàng)技術(shù)的合法專利權(quán)發(fā)布，并從隨后的訴訟中獲得經(jīng)濟(jì)利益，就像藍(lán)牙在美國(guó)的遭遇一樣。然而，雅克布斯·雅普·哈爾特森和愛立信公司確實(shí)在歐洲持有多個(gè)藍(lán)牙關(guān)鍵技術(shù)的專利，比如此處列出的專利。

  如今，全球數(shù)十億臺(tái)設(shè)備使用藍(lán)牙技術(shù)。每個(gè)帶有藍(lán)牙的電子設(shè)備內(nèi)部包含一個(gè)小型計(jì)算機(jī)芯片，用作藍(lán)牙無線電裝置，同時(shí)運(yùn)行必要的軟件以連接到另一個(gè)藍(lán)牙無線電設(shè)備上。當(dāng)芯片靠近另一個(gè)藍(lán)牙設(shè)備時(shí)，兩者可以通過頻率介于2.4 GHz和2.485 GHz之間的無線電波連接或“配對(duì)”。配對(duì)的藍(lán)牙設(shè)備使用被稱為“微微網(wǎng)”的短程網(wǎng)絡(luò)相互通信，這是哈爾特森專利中使用的名稱。一臺(tái)設(shè)備充當(dāng)主設(shè)備，可以向多達(dá)7臺(tái)連接的設(shè)備發(fā)出命令。

  藍(lán)牙技術(shù)主要用于高品質(zhì)音頻流，比如從智能手機(jī)到一對(duì)藍(lán)牙耳機(jī)或藍(lán)牙音箱。當(dāng)然，藍(lán)牙技術(shù)不僅僅用于音頻，也用于其他智能消費(fèi)產(chǎn)品，如智能籃球和智能服裝也使用短線連接無線電技術(shù)。通過低功耗無線電波使所謂的物聯(lián)網(wǎng)（IoT）實(shí)現(xiàn)了連接許多電子設(shè)備的能力，比如連接智能家居中的恒溫器、電燈、鎖，乃至冰箱。隨著開發(fā)人員不斷尋找新用途并創(chuàng)造新的設(shè)備連接到不斷增長(zhǎng)的無線網(wǎng)絡(luò)，藍(lán)牙技術(shù)的潛在應(yīng)用實(shí)際上是無限的。00000000

  工作原理

  1．電子設(shè)備中的小型計(jì)算機(jī)芯片充當(dāng)短波超高頻無線電。

  2．計(jì)算機(jī)芯片運(yùn)行軟件使用頻率在2.4 GHz和2.485 GHz之間的無線電波，并向其他藍(lán)牙設(shè)備發(fā)送其位置。

  3．當(dāng)兩個(gè)藍(lán)牙設(shè)備相互識(shí)別時(shí)，它們可以連接或“配對(duì)”，并實(shí)現(xiàn)無線共享數(shù)據(jù)。

  4．一臺(tái)藍(lán)牙設(shè)備（通常是智能手機(jī)或電腦）充當(dāng)主設(shè)備，向耳機(jī)或揚(yáng)聲器等其他設(shè)備發(fā)送控制命令。

  5．無線連接支持多種應(yīng)用程序，包括流式音頻、將無線鍵盤連接到計(jì)算機(jī)、從健身監(jiān)控器跟蹤數(shù)據(jù)，甚至替人們開燈或通過手機(jī)鎖上前門。

    發(fā)明者的話 “我接到一個(gè)任務(wù)，構(gòu)思一個(gè)能支持語音和數(shù)據(jù)的無線數(shù)字化系統(tǒng)。我從零開始，但最終成功了。我研究了現(xiàn)有的系統(tǒng)，了解了很多移動(dòng)系統(tǒng)，對(duì)于真正的短程技術(shù)來說，它們太復(fù)雜了。我也考察了無線系統(tǒng)，如DECT（數(shù)字增強(qiáng)型無線通信），它非常依賴基站和其周圍的無線基礎(chǔ)設(shè)施。對(duì)于藍(lán)牙，我被要求做的事情實(shí)際上是一個(gè)對(duì)等網(wǎng)絡(luò)，是在一定范圍內(nèi)的設(shè)備之間點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的專門網(wǎng)絡(luò)?！?000000000

  大腦植入 專利名稱：三維電極裝置

  專 利 號(hào)：US 5215088 A. 

  專利日期：1993年6月1日

  發(fā) 明 者：（猶他州鹽湖城市）理查德·A.諾曼（Richard A. Normann）、帕特里克·K.坎貝爾（Patrick K.Campbell）和凱利·E.瓊斯（Kelly E.Jones）

    一名癱瘓的婦女使用大腦植入物控制機(jī)械臂喝到咖啡0000000

  用途 這種植入大腦的電子設(shè)備通過發(fā)送和（或）接收電信號(hào)與神經(jīng)元連通。神經(jīng)植入物可用于監(jiān)測(cè)受試者的大腦活動(dòng)，恢復(fù)由于大腦受到損傷而失去的感覺，如視覺和聽覺，甚至創(chuàng)造一個(gè)大腦—計(jì)算機(jī)接口。0000000000

  背景 19世紀(jì)70年代的醫(yī)學(xué)家們認(rèn)識(shí)到，腦電刺激可能引起動(dòng)物和人類的運(yùn)動(dòng)。在20世紀(jì)，第一項(xiàng)研究結(jié)果表明，人們可以利用腦電刺激來改變一個(gè)人的情緒或行為。20世紀(jì)70年代初，耶魯大學(xué)的生理學(xué)家喬思·德爾加多（José Delgado）發(fā)明了“刺激接收器”。這是一種植入大腦的裝置，它使用被稱為神經(jīng)沖動(dòng)的電信號(hào)來刺激神經(jīng)元。1973年，德爾加多寫道，用無線電信號(hào)刺激大腦“產(chǎn)生了多種多樣的效果，包括愉快的、興奮的、深刻的、深思熟慮的、奇怪的感覺，還有超級(jí)放松、彩色視覺和其他反應(yīng)”。

  20世紀(jì)80年代后期，神經(jīng)植入技術(shù)又出現(xiàn)了一個(gè)突破，猶他大學(xué)的理查德·A.諾曼、帕特里克·K.坎貝爾和凱利·E.瓊斯發(fā)明了所謂的“猶他陣列”——一排針狀電極可以植入大腦并極其準(zhǔn)確地刺激特定神經(jīng)元或神經(jīng)元組。后來，使用猶他陣列的專利應(yīng)用——“大腦植入裝置”被描述為：“可以通過數(shù)個(gè)金屬針與大腦連接，用于檢測(cè)電信號(hào)或?qū)⑿盘?hào)傳輸?shù)酱竽X的一種植入式集成裝置，這多少有點(diǎn)令人不安。”

  近年來，由于無線技術(shù)和不斷改進(jìn)的電極陣列，大腦植入物變得越來越復(fù)雜且發(fā)展勢(shì)頭不可阻擋。猶他陣列仍然用于研究，這些陣列通常小于一枚一角硬幣，但已有其他植入物開始取代它們。比如一個(gè)叫作“Stentrode”（支架）的裝置，它看起來類似于一根縫紉針，可以放置在大腦一側(cè)的血管內(nèi)。“神經(jīng)花邊”技術(shù)使用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)在更多電極的作用下覆蓋大腦更大的部分以增強(qiáng)其功能。（神經(jīng)花邊技術(shù)被認(rèn)為在允許用大腦精確控制計(jì)算機(jī)方面存在巨大潛力。）

  今天的大腦植入物可以使人們移動(dòng)和控制機(jī)械假肢，也可將人們的想法在計(jì)算機(jī)上顯示出來，它們還能與相機(jī)和眼部植入物一起使用，以恢復(fù)類似盲人的視力（見《仿生眼》）。2017年3月，一位因一次自行車事故而導(dǎo)致肩膀以下癱瘓的56歲男子，他的大腦里被醫(yī)生植入了神經(jīng)系統(tǒng)傳感器，他的手臂上被醫(yī)生植入了電極。神經(jīng)系統(tǒng)傳感器檢測(cè)到了他的想法（或者叫大腦信號(hào)），并將它們傳送給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)通過外部電纜將信號(hào)發(fā)送到他的手臂上的電極上，能夠讓他移動(dòng)肢體。

  “這太棒了，”比爾·科切瓦爾告訴美聯(lián)社，“我簡(jiǎn)直不敢相信，我只要想想就能做到。”

  在未來，大腦植入物可以讓人們用思想控制更先進(jìn)的系統(tǒng)，如計(jì)算機(jī)編程或駕駛車輛。由此，醫(yī)療福利也將得到改善，醫(yī)生可以繞過受損的神經(jīng)連接，使癱瘓的肢體恢復(fù)運(yùn)動(dòng)。

  神經(jīng)植入技術(shù)的下一個(gè)重大飛躍是這樣一種設(shè)備，它既可以發(fā)送信號(hào)來控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，又能從計(jì)算機(jī)接收信號(hào)來提升大腦的能力。特斯拉公司創(chuàng)始人埃隆·馬斯克（Elon Musk）和美國(guó)太空探索技術(shù)公司（SpaceX）最近宣布，一家名為Neuralink的新公司將致力于研究和開發(fā)“神經(jīng)花邊”技術(shù)。這些設(shè)備將首先在醫(yī)療行業(yè)得到應(yīng)用；但埃隆·馬斯克表示，使用“神經(jīng)花邊”技術(shù)增強(qiáng)認(rèn)知能力是必不可少的，它將連同人工智能一起為未來經(jīng)濟(jì)做出貢獻(xiàn)；在迪拜舉行的2017年世界政府首腦峰會(huì)上，他說，我們需要“生物智能和機(jī)器智能的結(jié)合”。000000000

  工作原理

   1．一個(gè)包括一系列電極的小型電子設(shè)備被植入人的頭部，可以放置在頭骨外面或內(nèi)部，但最常見的是直接放置在大腦表面，附著在大腦皮層。

  2．這種神經(jīng)植入物可以檢測(cè)、阻斷、記錄或刺激大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中神經(jīng)元群的信號(hào)。

  3．然后，植入物檢測(cè)到的信號(hào)通過無線設(shè)備或有線連接傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)讀取和解讀這些信號(hào)。

  4．檢測(cè)到的神經(jīng)信號(hào)被記錄下來并繪制成大腦模型，探索大腦是如何工作的。

  5．這些信號(hào)也可以被計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)換成一系列控制指令，如移動(dòng)機(jī)械臂或假肢。

  6．如果植入裝置包括電極陣列，則電信號(hào)可用于刺激大腦中的特定神經(jīng)元并恢復(fù)失去的大腦功能或引發(fā)情緒反應(yīng)。

  7．研究人員正致力于開發(fā)一種大腦植入物，可以繞過受損的神經(jīng)連接并恢復(fù)運(yùn)動(dòng)或視力等功能。

  8．一些未來學(xué)家認(rèn)為，最終，神經(jīng)植入物與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相連可以發(fā)送信號(hào)刺激大腦并增強(qiáng)其功能，比如提高效率或改善記憶。000000000

  發(fā)明者的話 “該電極陣列特別適合用作神經(jīng)元接口裝置并植入大腦皮層。更具體地說，圖示中的電極陣列適合用作盲人的視覺假體。通過某種方式（如攝像）將視覺圖像壓縮成電信號(hào)，然后再將其提供給電極陣列?！?/p>

    制作于1840年的沃爾科特相機(jī) 

  相機(jī) 專利名稱：通過凹面反射鏡和反射板，使反射光或其他光線成像的方法

  專 利 號(hào)：1，582  專利日期：1840年5月8日

  發(fā) 明 者：（紐約州紐約市）亞歷山大·S.沃爾科特（Alexander S.Wolcott）

  用途 捕捉實(shí)時(shí)的、靜止的圖像，然后將這些圖像印在紙上，保存為“照片”。

  背景 1840年，亞歷山大·S.沃爾科特（Alexander S. Wolcott）成為美國(guó)第一個(gè)獲得攝影發(fā)明專利的人。在歐洲，法國(guó)人達(dá)蓋爾（全名路易斯-雅克-曼德·達(dá)蓋爾，Louis-Jacques-Mandé Daguerre）開發(fā)出了一種使用光在平板上捕捉圖像的方法。但這些名為“達(dá)蓋爾（銀版）照相法”所需的曝光時(shí)間非常長(zhǎng)，所以最適合拍攝無生命的物體。1839年，達(dá)蓋爾發(fā)表了達(dá)蓋爾照相法制作過程的報(bào)告，有創(chuàng)造力和企業(yè)家精神的美國(guó)人塞繆爾·F.B.莫爾斯（他曾經(jīng)是一位肖像畫家）和沃爾科特抓住了這個(gè)概念并著手改進(jìn)它。作為牙醫(yī)的沃爾科特提出了在相機(jī)內(nèi)部添加凹面鏡的想法，將強(qiáng)烈的光反射到平板或膠片上，這明顯地加快了曝光時(shí)間。在該專利發(fā)布前兩個(gè)月，沃爾科特和合作伙伴在紐約開了世界上第一家肖像工作室。

    望遠(yuǎn)鏡的發(fā)明者亨利·菲茨（Henry Fitz），他與沃爾科特合作開發(fā)了照相機(jī) 

  工作原理 如下圖所示：

  1．小的開放的鋼架（C）立在一個(gè)盒子內(nèi)的支架（D）上。

  2．將支架固定在一塊木頭（E）或其他可以沿著盒子底部滑動(dòng)的材料上。

  3．相機(jī)頂端的一扇門（A）用作目鏡。

  4．放置在盒子內(nèi)的凹面反射器能夠反射圖像，圖像將通過小鋼架呈現(xiàn)。

  5．用于顯像的材料被放在一個(gè)小鋼架內(nèi)。

  6．通過反射鏡作用于材料上，被拍攝之人的肖像被印在材料上。

    發(fā)明者的話 “當(dāng)人們使用相機(jī)——帶有反射器的盒子A和C時(shí)，應(yīng)該把要照相的人安置在椅子上，并附加一些適當(dāng)?shù)闹晤^部的東西，使他保持完全靜止；接著，將相機(jī)置于人的正對(duì)面，將試板放置好或靠在框架C上，并通過滑動(dòng)件E來調(diào)節(jié)焦點(diǎn)；然后移除試板，把紙張或其他要使用到的（用任何一種眾所周知的通過發(fā)光或其他方式制備的）東西放置到位，并等到足夠的時(shí)間后形成圖像。”00000000000

  CRISPR（規(guī)律間隔成簇短回文重復(fù)序列）

基因編輯

 專利名稱：CRISPR-Cas系統(tǒng)和改變基因產(chǎn)物表達(dá)的方法

  專 利 號(hào)：US 8697359 B1  專利日期：2014年4月15日

  發(fā) 明 者：（馬薩諸塞州劍橋市）張鋒（中國(guó)河北省石家莊市人）

  用途 把DNA（脫氧核糖核酸）的遺傳結(jié)構(gòu)、RNA（核糖核酸）和Cas9酶注射進(jìn)一個(gè)有機(jī)體來刪除或替換DNA分子的一部分，改變有機(jī)體的基因組成和物理特征。000000000

  背景 CRISPR-Cas9（Clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR-associated protein 9）是一種生物醫(yī)學(xué)工具，可用于編輯生物體的基因，改變生物體的物理特性和（或）免疫系統(tǒng)功能。該工具是一種基因構(gòu)造，是一種人工組合的核酸分子——DNA鏈的構(gòu)建模塊。整個(gè)工具由三個(gè)主要部分組成：可以定位生物DNA特定片段的RNA鏈，能夠刪除DNA某一段的Cas9酶，以及可插入以取代被刪除的DNA鏈并改變生物體的基因組。

  該技術(shù)應(yīng)用廣泛，其中許多應(yīng)用目前正在科學(xué)研究中，這些研究可用于基于該工具的重大商業(yè)服務(wù)。CRISPR-Cas9可用于設(shè)計(jì)農(nóng)作物，使其產(chǎn)量更高，對(duì)疾病的抵抗力更強(qiáng)。此項(xiàng)技術(shù)已在中國(guó)試驗(yàn)成功。經(jīng)試驗(yàn)，山羊的肌肉和毛發(fā)生長(zhǎng)速度是未經(jīng)改良的普通山羊的兩倍——可以用來擴(kuò)大國(guó)家的畜牧業(yè)。目前甚至在研究用CRISPR-Cas9改良豬的器官，使它們可以用于人體移植。

  然而，CRISPR-Cas9研究的主要焦點(diǎn)是與之相關(guān)的疾病預(yù)防?？茖W(xué)家們已經(jīng)使用基因編輯工具來設(shè)計(jì)蚊子，使其不能攜帶瘧原蟲。比如，長(zhǎng)期目標(biāo)是改變整個(gè)蚊子種群，旨在減少高風(fēng)險(xiǎn)國(guó)家感染瘧疾的危險(xiǎn)。美國(guó)和中國(guó)也正在研究使用CRISPR-Cas9改變?nèi)祟惖拿庖呦到y(tǒng)，使其T細(xì)胞能有效地殺死癌細(xì)胞。這項(xiàng)研究可能會(huì)帶來全新的癌癥治療方法，甚至治愈癌癥。其他正在進(jìn)行的研究還包括，從出生前的胚胎里最終消除基因突變，這種全新的方式可以預(yù)防患者出生前的遺傳性疾病。

  在CRISPR-Cas9出現(xiàn)之前，還有其他基因編輯工具可供生物醫(yī)學(xué)科學(xué)家使用，但該工具更易于使用，更準(zhǔn)確，更實(shí)用，明顯也更便宜。即使如此，隨著技術(shù)不斷成熟，仍存在生物體DNA片段被錯(cuò)誤刪除的風(fēng)險(xiǎn)，或替代鏈可能無法在生物體基因組中占據(jù)一席之地，導(dǎo)致意想不到的基因突變。

  加州大學(xué)伯克利分校（University of California，Berkeley）和博德研究所（Broad institute）——一個(gè)與哈佛大學(xué)和麻省理工學(xué)院合作的非營(yíng)利研究機(jī)構(gòu)，對(duì)于誰擁有CRISPR技術(shù)的首個(gè)專利陷入了法律糾紛。該專利授予了博德研究所的張鋒，因?yàn)樗堑谝粋€(gè)發(fā)布并直接詳細(xì)地提供了成功的實(shí)驗(yàn)——改變真核細(xì)胞或多細(xì)胞生物，這是人類細(xì)胞的類型。雖然伯克利的專利是第一個(gè)提交申請(qǐng)的并基于早期的研究，概述了一個(gè)更簡(jiǎn)單的方法，但只將CRISPR-Cas9用在原核生物或單細(xì)胞生物上，特別是細(xì)菌上。博德研究所詳細(xì)描述的方法最直接適用于將來使用CRISPR-Cas9的開發(fā)產(chǎn)業(yè)和持續(xù)研究。

    博德研究所的張鋒是第一個(gè)利用CRISPR技術(shù)成功改變真核細(xì)胞的人。博德研究所和加州大學(xué)伯克利分校就誰擁有第一項(xiàng)專利存在法律糾紛000000000

  工作原理

  1．將DNA結(jié)構(gòu)注入生物體中，通常是一個(gè)胚胎，因此基因變化將應(yīng)用于整個(gè)生物體中，但也可從人體中提取活細(xì)胞，用CRISPR編輯它們，然后再注射回患者體內(nèi)。

  2．RNA鏈?zhǔn)且环N讀取和解碼DNA的遺傳物質(zhì)，可以識(shí)別生物體中將要被改變的DNA片段。

  3．Cas9酶刪除這段DNA。

  4．作為可選的最后一步，可以在被刪除的地方嵌入新的DNA鏈。如果基因編輯工具僅用于從生物體中去除某個(gè)特征（如基因突變），則不需要這樣做。000000000

    發(fā)明者的話 “很長(zhǎng)一段時(shí)間以來，我們已經(jīng)知道了基因突變導(dǎo)致疾病，所以產(chǎn)生一個(gè)想法：如果我們知道哪些突變導(dǎo)致疾病，那么，為什么不進(jìn)入突變內(nèi)部，更換它并將其恢復(fù)到正常順序？”0000

  專利名稱：基因組DNA鑒定方法

  專 利 號(hào)：5，175，082

  專利日期：1992年12月29日

  發(fā) 明 者：（英國(guó)萊斯特市）亞歷克·J.杰弗里斯（Alec J.Jeffreys） 

  用途 一個(gè)人的DNA模式就像指紋一樣獨(dú)特。能夠從DNA樣本中創(chuàng)建一個(gè)遺傳的“指紋”，在刑事調(diào)查或法醫(yī)學(xué)中的親子鑒定方面，能夠提供明確的鑒別方法。 

  背景 杰弗里斯爵士發(fā)明的基因技術(shù)徹底改變了犯罪調(diào)查和法醫(yī)科學(xué)。DNA或基因指紋識(shí)別技術(shù)用于根據(jù)DNA的獨(dú)特性在特定物種內(nèi)識(shí)別個(gè)體。

  1984年9月，英國(guó)萊斯特大學(xué)的科學(xué)家兼教授杰弗里斯在英國(guó)南極考察站總部研究基因的進(jìn)化。為了跟蹤和標(biāo)記基因的位置，分離出具有高度變異性的DNA小區(qū)域是很有用的。杰弗里斯用一塊海豹肉作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，把海豹的基因與人類最接近的對(duì)應(yīng)基因進(jìn)行比對(duì)。他的比對(duì)實(shí)驗(yàn)促使他設(shè)計(jì)了一種能同時(shí)檢測(cè)大量遺傳物質(zhì)變異的方法，從而得到一個(gè)意想不到的發(fā)現(xiàn)。他通過對(duì)基因的研究很快就發(fā)現(xiàn)DNA序列具有更鮮明的特征，而不是只能用于區(qū)分物種。

    傳統(tǒng)的指紋識(shí)別技術(shù)出現(xiàn)在更精確的DNA測(cè)試之前，DNA測(cè)試現(xiàn)在用于輔助鑒定

  杰弗里斯和他的同事們偶然發(fā)現(xiàn)了第一個(gè)DNA“指紋”，馬上就知道它的意義是巨大的。這個(gè)簡(jiǎn)單可靠的身份識(shí)別系統(tǒng)將在以下領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用：家庭關(guān)系建立、犯罪調(diào)查、醫(yī)學(xué)研究，甚至野生動(dòng)物研究。1994年，杰弗里斯的科學(xué)研究公開露面：檢察官獲取并出示DNA證據(jù)，證明辛普森（O.J. Simpson）在雙重謀殺現(xiàn)場(chǎng)?，F(xiàn)在，DNA證據(jù)經(jīng)常用于刑事調(diào)查，許多因重大犯罪服刑的人已被免罪釋放，因?yàn)镈NA證據(jù)指向罪犯另有他人。

  1992年，DNA指紋識(shí)別技術(shù)證實(shí)，1979年在巴西發(fā)現(xiàn)的一具遺體屬于約瑟夫·蒙格勒（Josef Mengele）博士，他是奧斯維辛集中營(yíng)臭名昭著的“死亡天使”。0000  

   工作原理 人體內(nèi)的每個(gè)細(xì)胞都包含由23對(duì)染色體組成的DNA圖譜。人類基因組中只有一小部分是因人而異的。DNA指紋識(shí)別方法重點(diǎn)研究這些小的染色體變異區(qū)域。在這里，DNA片段顯示成對(duì)的染色體序列——可變數(shù)目串聯(lián)重復(fù)，或稱“微衛(wèi)星體”，無論在何處會(huì)連續(xù)重復(fù)1到30次。在一個(gè)序列中，兩個(gè)不同數(shù)量的重復(fù)來自成對(duì)的父系和母系染色體。在各種可變數(shù)目的串聯(lián)重復(fù)位置取樣的這些數(shù)字，創(chuàng)建了一個(gè)獨(dú)特的DNA圖譜。0000000

  發(fā)明者的話 “本發(fā)明一般涉及多核苷酸、DNA和RNA探針，以及它們的構(gòu)造和在基因特征中的應(yīng)用。這些用途可能包括，如確定人類、動(dòng)物或植物的起源，多核苷酸和探針可用于親子糾紛、法醫(yī)學(xué)，或用于預(yù)防、診斷和治療遺傳性疾病及有遺傳性傾向的疾病?！?/p>

  “在英國(guó)的專利申請(qǐng)編號(hào)為'No.8525252’（公開號(hào)2166445），該專利描述了各種DNA序列，它們可在人和動(dòng)物內(nèi)的多個(gè)多態(tài)性位點(diǎn)上，用作探針單獨(dú)地雜交，從而產(chǎn)生由不同分子量標(biāo)記帶組成的'指紋’?！?/p>

  “總的來說，指紋的特征是跟個(gè)體有關(guān)，不同頻段的起源可以通過一個(gè)人的祖先來追溯，在某些情況下也可以假設(shè)與某些家族遺傳疾病有關(guān)?！?/p>

    準(zhǔn)備起爆的炸藥棒 

  炸藥 專利名稱：改良的爆炸性化合物

  專 利 號(hào)：78，317  專利日期：1868年5月26日

  發(fā) 明 者：（瑞典斯德哥爾摩市）阿爾弗雷德·諾貝爾（Alfred Nobel）

  用途 這種相對(duì)安全有效的炸藥（裝在燃料棒中，運(yùn)輸安全，可從遠(yuǎn)處引爆）能產(chǎn)生各種強(qiáng)度可控的集中爆炸，用于拆除。 

  背景 諾貝爾既是科學(xué)家又是精通世故的企業(yè)家。作為一位富有的發(fā)明家和橋梁工程師的兒子，他懂得如何用一點(diǎn)聰明才智來獲取巨額利潤(rùn)并改變工作方式。為此，他想出了炸藥。作為那個(gè)時(shí)代最重要的工具之一，炸藥立刻使采礦、建筑、公路和鐵路建設(shè)變得更快，成本更低，它也給諾貝爾家族帶來巨額財(cái)富。

  在該發(fā)明獲得專利之前，諾貝爾和他的父親一起開發(fā)硝化甘油，作為一種商業(yè)上可行的爆破巖石的炸藥。事實(shí)證明，試驗(yàn)硝化甘油（一種油性液體）是一項(xiàng)危險(xiǎn)的以犧牲為代價(jià)的活動(dòng)。早些時(shí)候的一次爆炸造成幾人死亡，其中包括諾貝爾的弟弟，但諾貝爾仍然決心要試驗(yàn)成功。他使用有機(jī)添加劑修改配方，使硝化甘油的操作運(yùn)輸更安全。通過將二氧化硅與硝化甘油混合，他發(fā)現(xiàn)液體可以制成可塑性的糊狀物。糊狀物做成棒條狀可插入鉆孔，從而讓爆炸變得最安全和最具戰(zhàn)略意義。

  在諾貝爾的一生中，他在不同國(guó)家、在各個(gè)領(lǐng)域擁有350多項(xiàng)專利，其中包括電化學(xué)和生理學(xué)領(lǐng)域。他在遺囑中表示，把自己的大部分財(cái)產(chǎn)用于設(shè)立一個(gè)基金，獎(jiǎng)勵(lì)在物理、化學(xué)、生理學(xué)和醫(yī)學(xué)、文學(xué)和和平領(lǐng)域取得的成就。由此，在諾貝爾的誕生地瑞典斯德哥爾摩，每個(gè)年度都舉行諾貝爾獎(jiǎng)?lì)C獎(jiǎng)典禮。

  1846年，意大利化學(xué)家阿斯卡尼奧·索布雷羅（Ascanio Sobrero）發(fā)現(xiàn)了化學(xué)炸藥硝化甘油。

  1911年，諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)被授予瑪麗·居里（Marie Curie）。這位法國(guó)化學(xué)家發(fā)現(xiàn)了元素鐳和釙。她的發(fā)現(xiàn)很快為制造一種比硝化甘油威力大得多的爆炸物做出了貢獻(xiàn)。

  工作原理

 硝化甘油和吸收性二氧化硅以大約60：40的比例混合在一起，產(chǎn)生最小的有效爆炸，以78：22的比例可產(chǎn)生更大的爆炸效果。

  1．該化合物被封閉在一個(gè)緊密、堅(jiān)固的外殼內(nèi)，用高于182.2攝氏度的溫度引爆。

  2．使用保險(xiǎn)絲或雷管點(diǎn)火，可在遠(yuǎn)處引爆。00000000

  發(fā)明者的話 “這個(gè)土壤（硅藻土）中的吸收劑性能如此之高，它能吸收約三倍于自身重量的硝化甘油而仍保留其粉末狀，從而使硝化甘油非常致密和集中，仍保持它原有的爆炸威力；然而，如果使用另一種吸收能力較低的物質(zhì)，被吸收的硝酸甘油比例會(huì)相應(yīng)減少，炸藥威力會(huì)相應(yīng)地變?nèi)趸蛲耆粫?huì)爆炸?！?/p>

       全球定位系統(tǒng)（GPS）

 專利名稱：利用衛(wèi)星和被動(dòng)測(cè)距技術(shù)的導(dǎo)航系統(tǒng)

  專 利 號(hào)：US 3789409 A.

  專利日期：1974年1月29日

  發(fā) 明 者：（佛蒙特州克拉夫茨伯里）羅杰·L.伊斯頓（Roger L. Easton）00000000

  用途 全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是由美國(guó)空軍運(yùn)營(yíng)、美國(guó)納稅人出資，為任何帶有GPS（Global Positioning System）接收器的設(shè)備提供具體的位置和時(shí)間信息。000000000

  背景 今天，GPS是大多數(shù)移動(dòng)設(shè)備和計(jì)算機(jī)上的一項(xiàng)日常技術(shù)。

  使用它的應(yīng)用程序，如谷歌（Google）地圖，可以精確定位所處的位置并提供前往另一個(gè)位置的方向。全球定位系統(tǒng)的故事就是美國(guó)衛(wèi)星進(jìn)程的故事，因?yàn)镚PS是跟蹤衛(wèi)星技術(shù)，以及通過衛(wèi)星跟蹤地球上物體的技術(shù)，是它們自然演變的結(jié)果。

    伊斯頓是GPS主要技術(shù)的幕后掌控者。1955年，他與人共同提出海軍研究實(shí)驗(yàn)室（NRL）先鋒計(jì)劃（Project Vanguard proposal）項(xiàng)目，最終被艾森豪威爾政府選中，由此美國(guó)發(fā)射了首批衛(wèi)星。1957年，伊斯頓發(fā)明了一種追蹤先鋒號(hào)衛(wèi)星的系統(tǒng)，名為Minitrack（無線電跟蹤）；同年晚些時(shí)候，在蘇聯(lián)發(fā)射斯普特尼克1號(hào)（Sputnik 1）之后，他又將該系統(tǒng)擴(kuò)展到追蹤未知的衛(wèi)星。

  1959年，伊斯頓繼續(xù)設(shè)計(jì)海軍太空監(jiān)視系統(tǒng)，這是第一個(gè)定位和跟蹤經(jīng)過美國(guó)境內(nèi)的任何軌道物體的雷達(dá)網(wǎng)絡(luò)。在20世紀(jì)60年代末和70年代初，伊斯頓開發(fā)的技術(shù)是定位和跟蹤從太空進(jìn)入地球的物體，而之前他研究的技術(shù)是追蹤從地面進(jìn)入軌道的物體。為了建立全球定位系統(tǒng)，特定的軌道軌跡已經(jīng)建立，并已在衛(wèi)星上搭載了高精度時(shí)鐘，如Timation 1和imation 2。1977年美國(guó)發(fā)射的導(dǎo)航技術(shù)衛(wèi)星2（NTS2），成為第一顆發(fā)射GPS信號(hào)的衛(wèi)星。

    羅杰·伊斯頓  根據(jù)狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論，從地球上來看，軌道GPS衛(wèi)星上搭載的時(shí)鐘運(yùn)行速度比地面上的時(shí)鐘每天快大約38微秒。這種不一致可能會(huì)在GPS數(shù)據(jù)中產(chǎn)生距離可達(dá)10千米的誤差，而且隨著時(shí)間的推移會(huì)繼續(xù)加大。伊斯頓和航空航天公司的伊凡·A.格廷（Ivan A. Getting），以及應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室的布拉德福德·帕金森（Bradford Parkinson）一起，設(shè)計(jì)了一種可以校正時(shí)差的系統(tǒng)，以提供精確的全球定位。

  GPS于1995年全面投入運(yùn)營(yíng)，該系統(tǒng)擁有24顆衛(wèi)星的網(wǎng)絡(luò)。伊斯頓獲得了喬治·W.布什頒發(fā)的2004年美國(guó)國(guó)家技術(shù)獎(jiǎng)，并在2010年3月進(jìn)入美國(guó)發(fā)明家名人堂。 

   工作原理

   1．GPS網(wǎng)絡(luò)由三個(gè)主要部分組成：衛(wèi)星、地面雷達(dá)站和GPS接收器。

  2．根據(jù)衛(wèi)星的軌道，在任何給定的時(shí)間內(nèi)，30多顆衛(wèi)星的確切位置都是已知的。

  3．地面上的雷達(dá)站用于確保衛(wèi)星進(jìn)入預(yù)測(cè)的位置，并校正任何變化。

  4．電子設(shè)備（如智能電話）中的接收器接收這些衛(wèi)星在頭頂飛過時(shí)發(fā)出的無線電信號(hào)，并能準(zhǔn)確地確定這個(gè)設(shè)備與衛(wèi)星之間的距離。

  5．GPS接收器必須鎖定至少3顆衛(wèi)星的信號(hào)來確定緯度和經(jīng)度，并跟蹤其運(yùn)動(dòng)。第4顆衛(wèi)星可以確定接收器的海拔高度，如果它們正常可用的話，多顆衛(wèi)星都被用來完善數(shù)據(jù)。

  6．地理位置數(shù)據(jù)被傳輸?shù)诫娮釉O(shè)備的地圖顯示器上。0000000000

  發(fā)明者的話 “直到最近，天體導(dǎo)航技術(shù)為人類提供了最佳的陸地導(dǎo)航精度。通過引進(jìn)人造地球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，人們對(duì)衛(wèi)星的瞬時(shí)位置都能準(zhǔn)確知道，一個(gè)新的導(dǎo)航精度等級(jí)成為可能?！?/p>

  石墨烯

   專利名稱：納米級(jí)石墨烯板

  專 利 號(hào)：US 7071258 B1

  專利日期：2006年7月4日

  發(fā) 明 者：（俄亥俄州代頓市）張博增（Bor Z. Jang，中國(guó)臺(tái)灣人）、黃文（Wen C. Huang，中國(guó)四川人）

  用途 這個(gè)二維碳分子薄片，在原子尺度上堆積成六角形晶格，可以在分層后形成難以置信的堅(jiān)固的復(fù)合材料，既能導(dǎo)熱也能導(dǎo)電。0000000

  背景 石墨烯是單層碳分子，僅有一個(gè)原子厚度，呈六角形蜂窩狀結(jié)構(gòu)。它來自石墨塊，就像你在鉛筆里發(fā)現(xiàn)的那樣，只是它很難被分成單層。1948年，透射電子顯微鏡拍攝了少量石墨層的圖像并發(fā)表。

  整個(gè)20世紀(jì)，科學(xué)家們一直致力于研究這種有趣的物質(zhì)及其越來越薄的薄片。直到2004年，曼徹斯特大學(xué)的安德烈·蓋姆（Andre Geim）和康斯坦丁·諾沃塞洛夫（Konstantin Novoselov）才提取到單層單原子厚度的石墨烯晶體。他們使用一種被稱為“透明膠帶技術(shù)”的方法，使用膠帶從一大塊石墨中剝離一層石墨烯并將其沉積在二氧化硅基質(zhì)上。因“二維材料石墨烯的開創(chuàng)性實(shí)驗(yàn)”，蓋姆和諾沃塞洛夫獲得了2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

  2002年10月，張博增和黃文申請(qǐng)了美國(guó)專利號(hào)7071258 B1，并于2006年7月獲得批準(zhǔn)。該專利描述了其中首批提取石墨烯的方法之一，即通過一種片狀剝落技術(shù)取得石墨烯薄層。專利上寫道：“更可取的是，所有長(zhǎng)度、寬度和厚度值都小于100納米。”然而，蓋姆和諾沃塞洛夫剝離的石墨烯薄層只有一個(gè)原子那么厚，不到半納米。

  石墨烯具有許多有趣的特性，應(yīng)用潛力很廣。石墨烯層非常輕巧且強(qiáng)度高——比相同厚度的鋼高約200倍。制造商和研究人員正在努力尋找一種大規(guī)模開發(fā)石墨烯結(jié)構(gòu)的有效方法。

  由于材料的耐熱性、導(dǎo)電性和令人難以置信的高熔點(diǎn)——約為4626.85攝氏度，石墨烯被認(rèn)為是計(jì)算機(jī)芯片中硅的替代品。石墨烯晶體管的電流傳輸速度可以比硅快幾十倍，意味著計(jì)算機(jī)可以以更低的功率運(yùn)行得更快。石墨烯材料還被用于制造高效太陽能電池板和快速充電電池。有關(guān)石墨烯應(yīng)用的研究非常廣泛，從醫(yī)療診斷設(shè)備、光學(xué)鏡片、水過濾系統(tǒng)到飛機(jī)機(jī)身制造都涉及。隨著制造方法的改進(jìn)，石墨烯將更廣泛地用于電子設(shè)備和制成品。00000000

  工作原理

   1．機(jī)械切割，也稱為“透明膠帶技術(shù)”，使用黏合劑薄膜從大塊石墨中剝離出單層石墨烯。

  2．生產(chǎn)大批量的石墨烯可以采用其他化學(xué)工藝。

  3．在提取石墨片后，科學(xué)家將其懸浮在溶液中。

  4．用硫酸或硝酸氧化石墨片，在石墨烯的各層之間插入氧原子并迫使它們分開。

  5．然后，用約25納米寬的薄膜過濾含有懸浮石墨烯層的溶液。

  6．控制過濾過程，當(dāng)石墨烯晶體覆蓋其中一個(gè)膜孔時(shí)，引導(dǎo)液體通過其他未堵塞的孔排出。

  7．通過覆蓋膜中的所有孔隙，形成均勻的單層石墨烯。

  8．然后，將石墨烯用于玻璃或塑料等材料上，隨即石墨烯膜被沖掉。

  9．最后用化學(xué)品肼處理薄膜，將氧化石墨烯轉(zhuǎn)化為純石墨烯。0000000

  發(fā)明者的話 “我想說，石墨烯有三個(gè)重要特征：首先，它是二維的，這是研究基礎(chǔ)物理學(xué)的最佳數(shù)值；其次，它的質(zhì)量來源于極強(qiáng)的碳——碳鍵；最后，該系統(tǒng)也是金屬屬性的?！?nbsp;

     伊戈?duì)枴の骺扑够俗脑缙谥鄙龣C(jī)

  直升機(jī) 專利名稱：直升機(jī)  專 利 號(hào)：1，994，488

  專利日期：1935年3月19日  發(fā) 明 者：（康涅狄格州尼科爾斯）伊戈?duì)枴.西科斯基（Igor I.Sikorsky）0000000

  用途 這款緊湊、多功能、由轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)的飛行器無需跑道即可起飛和降落，可在多個(gè)方向變速飛行、接近地面飛行，在相對(duì)較長(zhǎng)的距離內(nèi)載運(yùn)乘客和貨物。

  背景 西科斯基似乎是那些幼年時(shí)期就能找到自己人生道路的人之一。他出生于烏克蘭的基輔，孩童時(shí)期就被飛行迷住了；20歲出頭時(shí)，他成為俄羅斯航空領(lǐng)域的領(lǐng)軍人物。1913年，年僅24歲時(shí)，西科斯基建造了世界上第一架四引擎飛機(jī)，它是第一次世界大戰(zhàn)所用轟炸機(jī)的前身。

  為了追求自己的夢(mèng)想，西科斯基移居美國(guó)并成立了西科斯基航空工程公司。從20世紀(jì)20年代中期到1940年，西科斯基制造了各種大型載客水陸兩棲飛機(jī)。他的“飛艇”為自己贏得了成功和名望——更重要的是，為自己在美國(guó)航空領(lǐng)域贏得了極大的信譽(yù)。

  一直以來，西科斯基一直對(duì)成功制造一架直升機(jī)很感興趣，并致力于發(fā)明直升式單旋翼飛機(jī)；20歲在俄羅斯時(shí)，他曾試圖建造一架，但沒成功；30年后，他的決心有了結(jié)果：1939年9月14日，VS-300進(jìn)行了首次飛行。第一架成功的商用直升機(jī)從此成了單旋翼直升機(jī)的原型，也是世界上用途最全的飛機(jī)，西科斯基被視為歷史上在航空領(lǐng)域最重要的貢獻(xiàn)者之一。

  雖然西科斯基沒有發(fā)明直升機(jī)，但他還是被認(rèn)為是直升機(jī)之父，榮登1987年的美國(guó)發(fā)明家名人堂。

  個(gè)人的工作仍然是推動(dòng)人類進(jìn)步的火花。  ——西科斯基

　　  工作原理

  1．直升機(jī)頂部的一個(gè)旋轉(zhuǎn)式螺旋槳可產(chǎn)生必要的升力，并且可以傾斜地操縱飛行器。

  2．尾部較小的旋轉(zhuǎn)式螺旋槳提供轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。

  3．雖然看起來相對(duì)簡(jiǎn)單，但操作直升機(jī)需要大量的協(xié)調(diào)和練習(xí)，以及雙腳和雙手的使用。

  4．設(shè)置單手控制和操作直升機(jī)的橫向方向，通過傾斜主螺旋槳來完成。

  5．另一個(gè)手動(dòng)控制器操作直升機(jī)的垂直方向，通過調(diào)整主螺旋槳的速度來完成。

  6．兩個(gè)腳踏板控制尾槳，尾槳充當(dāng)直升機(jī)的方向舵。

    與飛機(jī)不同，直升機(jī)可以向后飛，在半空中盤旋和旋轉(zhuǎn)，它只需要最少的起飛和降落空間。000000000

  發(fā)明者的話 “本發(fā)明的目的是，通過動(dòng)力裝置或依靠空氣改變航向，成功解決直升機(jī)的扭矩補(bǔ)償、轉(zhuǎn)向和動(dòng)力的應(yīng)用，以實(shí)現(xiàn)垂直升降?！?/p>

  “本發(fā)明的另一個(gè)目的是，發(fā)明一種廉價(jià)、簡(jiǎn)單和易操作的方法來控制橫向和縱向穩(wěn)定性的飛行器，并積極地引導(dǎo)它在各個(gè)方向上飛行。”

  內(nèi)燃機(jī)

   專利名稱：燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)

   專 利 號(hào)：365，701

  專利日期：1887年6月28日

  發(fā) 明 者：（德國(guó)萊茵河畔道依茨公司）尼古拉斯·奧古斯特·奧托（Nikolaus August Otto）

  用途 提供一種用于點(diǎn)燃燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)的裝置，其中的氣體在點(diǎn)火前進(jìn)行壓縮。奧托的發(fā)動(dòng)機(jī)是內(nèi)燃機(jī)的原型?；钊诜忾]的容器內(nèi)吸入并壓縮內(nèi)部的氣體——空氣混合物。火花點(diǎn)燃混合物引起膨脹。0000000000

  背景 世界上人們對(duì)汽車的熱愛始于在大街上奔馳的第一款伏特車型：T Fords，而且自此汽車的發(fā)展一直勢(shì)頭強(qiáng)勁。然而，汽車歷史上最重要的創(chuàng)新之一是由一個(gè)從未真正參與汽車制造的奧古斯特·奧托發(fā)明的。奧古斯特·奧托對(duì)設(shè)計(jì)引擎產(chǎn)生興趣之前是一名旅行推銷員。1864年，他與一名合伙人創(chuàng)辦了一家發(fā)動(dòng)機(jī)制造公司。1876年，他設(shè)計(jì)了第一個(gè)實(shí)用的四沖程內(nèi)燃機(jī)。

  奧托公司在此后10年內(nèi)銷售了超過3萬臺(tái)新式發(fā)動(dòng)機(jī)，現(xiàn)在它被稱為Deutz AG（道依茨公司）。奧托與人共同創(chuàng)辦的公司是最古老的內(nèi)燃機(jī)制造企業(yè)。為紀(jì)念發(fā)明者而被命名為“奧托循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)”的裝置仍然是今天發(fā)動(dòng)機(jī)的典范。的確，在漫長(zhǎng)的汽車發(fā)展史上，內(nèi)燃機(jī)，即使不是真正的起點(diǎn)，也是一個(gè)重要的里程碑。

  通常認(rèn)為奧托的同鄉(xiāng)，也是他的親密同事戈特利布·戴姆勒（Gottlieb Daimler）曾在1885年使用奧托公司的引擎制造了世界上第一輛摩托車。戈特利布·戴姆勒一直是奧托公司的技術(shù)總監(jiān)，后來繼續(xù)完善研發(fā)自己的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)。000000

  工作原理 使用活塞來促進(jìn)內(nèi)燃機(jī)的以下四個(gè)沖程：

  1．進(jìn)氣閥打開，將空氣和氣體的混合物吸入汽缸。

  2．將混合物在汽缸中壓縮。

  3．壓縮氣體在汽缸中膨脹。

  4．打開一個(gè)閥門以釋放廢氣。  發(fā)明者的話 “該發(fā)明是對(duì)一種燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火裝置的改進(jìn)——點(diǎn)燃燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的壓縮氣體。

  “該裝置包括一個(gè)緊壓在汽缸滑動(dòng)面上的滑動(dòng)裝置，通過彈簧拉動(dòng)一個(gè)松散蓋板運(yùn)動(dòng)，經(jīng)由發(fā)動(dòng)機(jī)軸進(jìn)行適當(dāng)?shù)凝X輪傳動(dòng)。這種滑動(dòng)裝置設(shè)有滑動(dòng)桿和設(shè)定好的通道，見下面的附圖，其中——

  “圖1（Fig1）顯示了點(diǎn)燃汽缸時(shí)此設(shè)備的水平截面；圖2（Fig2）顯示了一個(gè)側(cè)視圖；圖3（Fig3）顯示了滑動(dòng)裝置的內(nèi)表面，圖3a顯示了橫截面；圖4與圖1顯示相同的視圖，其中滑動(dòng)件位于其最右側(cè)位置?！?/p>

    汽車時(shí)代大事年表

 也許沒有其他發(fā)明能像汽車一樣改變了這么多人的生活。汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的普及和易用性帶給人們行動(dòng)的自由，并永遠(yuǎn)改變了全球的面貌。但沒有人可以聲稱自己擁有這份榮譽(yù)，即發(fā)明了我們今天所知道的汽車：汽油動(dòng)力汽車的發(fā)明是歷史上眾多創(chuàng)新的結(jié)果，最早可以追溯到18世紀(jì)。

  1769年—1770年　第一輛非馬拉的公路車輛由法國(guó)軍事工程師尼古拉斯-約瑟夫·庫(kù)格諾（Nicolas-Joseph Cugnot）制造完成。他制造的一輛客車和一輛貨車都是由蒸汽驅(qū)動(dòng)的。然而，蒸汽動(dòng)力車輛很快被認(rèn)為太危險(xiǎn)且臟亂，對(duì)于在常規(guī)街道上行駛來說聲音很嘈雜。于是，工程師們開始尋找產(chǎn)生新的車輛動(dòng)力的方法。

  1860年　在比利時(shí)出生的法國(guó)人讓-約瑟夫-艾蒂安·勒諾阿（Jean-Joseph-étienne Lenoir）獲得第一個(gè)可行的內(nèi)燃機(jī)專利。與蒸汽機(jī)類似，這個(gè)單缸發(fā)動(dòng)機(jī)以路燈煤氣為燃料，并由蓄電池點(diǎn)火，主要用于給機(jī)器提供動(dòng)力。但事實(shí)證明，他的發(fā)明對(duì)于日常使用過于笨重。售完約500臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)后，勒諾阿死于貧困。

    1901年，阿道夫·戴姆勒（Adolph Daimler）和他的妻子、戈特利布·戴姆勒的兒子、梅賽德斯（Mercedes）一起乘坐奔馳35 PS

  1885年　戈特利布·戴姆勒和卡爾·本茨（Karl Benz）兩位德國(guó)工程師分別致力于開發(fā)基于內(nèi)燃機(jī)原理的發(fā)動(dòng)機(jī)。后來，戈特利布·戴姆勒于1890年創(chuàng)建戴姆勒汽車公司，并于1901年推出了第一輛梅賽德斯汽車。

  1887年　德國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)制造商尼古拉斯·奧托（Nikolaus Otto）獲得“燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)”專利，這是汽車發(fā)展史上一項(xiàng)革命性發(fā)明。它是第一個(gè)在商業(yè)上成功的四沖程內(nèi)燃機(jī)，仍然是今天的引擎原型。

  1891年　早在豐田公司推出普銳斯之前，美國(guó)發(fā)明家威廉·莫里斯就推出了第一款由電池驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車，電池安放在汽車座椅下面。雖然它安靜且無污染，但需要頻繁充電，而且充電速度不夠快。因此流行不久就消失了。

  1893年—1994年　查爾斯·E.（Charles E.）和J.弗蘭克·杜里亞（J. Frank Duryea）兄弟在美國(guó)推出了第一輛汽油動(dòng)力汽車，后來成立了杜里亞汽車公司，該公司是美國(guó)第一家生產(chǎn)燃?xì)鈩?dòng)力的汽車公司。

  1895年　法國(guó)米其林公司推出了充滿壓縮空氣的橡膠輪胎，第一次讓汽車能平穩(wěn)地行駛。

  1896年　亨利·福特制造了第一輛成功的汽油動(dòng)力汽車，它是T型車的早期原型。

  1901年　在得克薩斯州東部發(fā)現(xiàn)巨大的油田，汽油價(jià)格更便宜，更容易獲得，這有助于加速汽車普及。

    1897年，第一輛奧爾茲莫比爾汽車  1901年　蘭森·E.奧爾茲（Ransom E.Olds）開始大規(guī)模生產(chǎn)他的同名汽車——奧爾茲莫比爾。它的特色是有著彎曲的儀表板，使汽車有了時(shí)尚感。

  1903年　亨利·福特（Henry Ford）在密歇根州成立了福特汽車公司。

  1904年　亨利·M.利蘭（Henry M.Leland）的凱迪拉克汽車公司開始制造具有可互換零部件的汽車，幫助簡(jiǎn)化生產(chǎn)流程。

    1938年，歐內(nèi)斯特·A.弗蘭卡（Ernerst A. Franke）駕駛他的1921T型車去往白宮，向正在訪問羅斯?？偨y(tǒng)的亨利·福特展示他的汽車  1908年　亨利·福特推出了標(biāo)志性的T型車，被親切地稱為Tin Lizzie。此后20年，T型車銷量超過所有其他汽車。

  1911年　查爾斯·F.凱特靈（Charles F.Kettering）發(fā)明了電子啟動(dòng)器。這項(xiàng)巧妙的發(fā)明f讓駕駛員以電子方式啟動(dòng)汽車，而不是使用當(dāng)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)的笨重的手搖曲柄。

  1913年　亨利·福特的汽車廠安裝了一條流水裝配線，增加汽車制造的速度，降低了最終產(chǎn)品的成本，讓大眾買得起汽車。

  1914年　美國(guó)汽車制造商同意交叉授權(quán)，即共享專利的系統(tǒng)，無需相互支付信息費(fèi)用。這種合作精神有助于加速20世紀(jì)早期汽車制造業(yè)的創(chuàng)新——但遺憾的是，該交叉許可系統(tǒng)于1956年終止。

  1918年　馬爾科姆·拉夫黑德（Malcolm Loughead）發(fā)明了液壓四輪制動(dòng)系統(tǒng)，讓駕駛員更簡(jiǎn)單、更安全地停車。

  1922年　引入了被稱為氣球輪胎的低壓輪胎。減少壓力使汽車駕駛更舒適。

  1939年　技術(shù)的進(jìn)步使駕駛汽車和長(zhǎng)途駕駛變得容易。全自動(dòng)變速箱無須手動(dòng)換擋，減少了體力消耗，而空調(diào)系統(tǒng)有助于控制汽車內(nèi)部的舒適度。

  1956年　德懷特·艾森豪威爾（Dwight D. Eisenhower）總統(tǒng)頒布了1956年的《聯(lián)邦公路援助法案》。該法案專門指定聯(lián)邦基金完成美國(guó)的全國(guó)高速公路網(wǎng)絡(luò)。

  1968年　為了控制環(huán)境污染，美國(guó)規(guī)定：汽車必須配備減少尾氣排放的裝置。

  1975年　全球石油短缺導(dǎo)致美國(guó)國(guó)會(huì)通過了一項(xiàng)法律，要求汽車更省油。

  1997年及以后　豐田公司推出了批量生產(chǎn)的普銳斯，一款將汽油發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)馬達(dá)結(jié)合在一起的混合動(dòng)力汽車。2000年，本田公司混合動(dòng)力汽車Insight緊隨其后。汽車制造商開始探索其他替代能源，如燃料電池，它以氫氣為燃料，只產(chǎn)生副產(chǎn)品——水。未來的汽車肯定會(huì)比以往任何時(shí)候都更少污染、更省油。0000000000

  iPhone（蘋果手機(jī)）

 專利名稱：電子設(shè)備

  專 利 號(hào)：US D672769 S1

  專利日期：2012年12月18日

  發(fā) 明 者：（加利福尼亞州庫(kù)比蒂諾市）巴特利·K.安德烈（Bartley K.Andre）、丹尼爾·J.科斯特（Daniel J.Coster）、丹尼爾·德·尤利斯（Daniele De Iuliis）、理查德·P.霍沃斯（Richard P.Howarth）、喬納森·P.伊夫（Jonathan P.Ive）、史蒂夫·喬布斯（Steve Jobs）、鄧肯·羅伯特·克爾（Duncan Robert Kerr）、西堀晉（Shin Nishibori）、馬修·迪恩·羅爾巴赫（Matthew Dean Rohrbach）、道格拉斯·B.薩茨格（Douglas B. Satzger）、卡爾文·Q.賽義德（Calvin Q.Seid）、克里斯托弗·J.斯金格（Christopher J.Stringer）、尤金·安東尼·黃（Eugene Antony Whang）和里科·佐肯多夫（Rico Zorkendorfer）

  用途 這款觸屏手機(jī)還可用作互聯(lián)網(wǎng)瀏覽設(shè)備和媒體播放器——掌上電腦。0000000

  背景   史蒂夫·喬布斯  有史以來最模糊的專利之一，僅命名為“電子設(shè)備”，實(shí)際上就是原版蘋果手機(jī)（iPhone）。雖然喬布斯于2007年在舊金山Macworld Expo（麥金塔世界博覽會(huì)）上推出了iPhone，但直到2012年12月才獲得專利。該專利包括8個(gè)圖表，但唯一的書面描述是：“如圖所示和描述的電子設(shè)備的裝飾性設(shè)計(jì)?！逼渲羞€包括一長(zhǎng)串iPhone上使用的技術(shù)專利、少數(shù)幾個(gè)已授予蘋果公司的專利，以及8張簡(jiǎn)單的圖表，展示了迄今為止21世紀(jì)最具革命性的消費(fèi)科技產(chǎn)品的基本形狀和結(jié)構(gòu)。

  第一款iPhone主要是鋁制的，雖然材料和內(nèi)部電子設(shè)備都進(jìn)行了升級(jí)，但總體設(shè)計(jì)在10年內(nèi)基本保持不變。自第一代iPhone問世以來，每部iPhone都保留了手指驅(qū)動(dòng)的觸摸屏，屏幕的底部有一個(gè)主頁按鈕（home鍵）（不過這在未來的iPhone中被放棄），背面有攝像頭、揚(yáng)聲器、麥克風(fēng)，左邊有音量控制器。最初的iPhone設(shè)計(jì)是為了將MP3播放器、手機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)接入功能整合在一個(gè)設(shè)備里。隨著手機(jī)功能的發(fā)展和成長(zhǎng)，整個(gè)行業(yè)開始興起開發(fā)iPhone應(yīng)用程序的活動(dòng)對(duì)該設(shè)備最準(zhǔn)確的描述為掌上電腦。

  許多與iPhone及其主要功能相關(guān)的其他專利都已經(jīng)被授予。2009年1月，美國(guó)專利號(hào)7,479,949B2被授予史蒂夫·喬布斯及其公司，專利中描述了一個(gè)基于啟發(fā)式過程的觸屏界面——此界面設(shè)計(jì)了使用戶可以輕松地自學(xué)操作該設(shè)備的教程。該專利還描述了Rational控件，比如在屏幕上通過滑動(dòng)來進(jìn)行頁面的轉(zhuǎn)換，并使用兩個(gè)手指來對(duì)界面放大或縮小。制造一臺(tái)設(shè)備，使任何人都能學(xué)會(huì)并本能地學(xué)習(xí)使用，這一想法成為iPhone和iPad產(chǎn)品家族背后的驅(qū)動(dòng)思想。

  2016年7月，在當(dāng)年9月發(fā)布iPhone 7之前，蘋果公司售出了第10億部iPhone。截至2016年，在全球74億人口中約有26億智能手機(jī)用戶。到2020年，這個(gè)數(shù)字有望增加到60多億，超過當(dāng)年世界預(yù)計(jì)人口的75％。蘋果手機(jī)的iOS系統(tǒng)和谷歌公司開發(fā)的安卓（Android）操作系統(tǒng)，在全球絕大多數(shù)智能手機(jī)中得到應(yīng)用。智能手機(jī)的普遍使用從根本上改變了人類導(dǎo)航、交流、獲取信息，甚至思考的方式。0000000000

  工作原理

  1．iPhone使用多種由鋰離子電池供電的電子產(chǎn)品，并通過觸摸屏界面進(jìn)行控制。

  2．該設(shè)備的核心是芯片上的系統(tǒng)，即SoC，它把計(jì)算機(jī)的各個(gè)部件集成到一個(gè)芯片中，包括多個(gè)處理器內(nèi)核、內(nèi)存塊和連接電路。

  3．多個(gè)電子元件由中央處理器控制，包括顯示屏、數(shù)碼相機(jī)、GPS電子設(shè)備、有線連接端口、無線、藍(lán)牙和蜂窩連接硬件。

  4．可以通過蘋果公司的App Store下載第三方開發(fā)的應(yīng)用程序來增加設(shè)備的功能。

  5．用戶界面源自觸摸屏，觸摸屏可以選擇應(yīng)用程序圖標(biāo)，還可以使用電子鍵盤進(jìn)行輸入。

    發(fā)明者的話 “2001年，我們推出了第一款iPod，而且……它不僅改變了我們所有人聽音樂的方式，還改變了整個(gè)音樂行業(yè)。今天，我們要介紹這一類產(chǎn)品中的三種革命性產(chǎn)品。第一個(gè)是帶有觸控功能的寬屏iPod。第二個(gè)是革命性的手機(jī)。第三個(gè)是突破性的互聯(lián)網(wǎng)通信設(shè)備。那么，有三件事——帶觸控的寬屏iPod、革命性的手機(jī)和一個(gè)突破性的互聯(lián)網(wǎng)通信設(shè)備；一部iPod、一部電話和互聯(lián)網(wǎng)通信，一部iPod、一部手機(jī)……你明白了嗎？這些不是三個(gè)分開的設(shè)備，而是一個(gè)設(shè)備，我們稱之為iPhone。今天，就在今天，就在這里，蘋果（公司）將徹底改造這款手機(jī)?！?/p>

  燈泡

   專利名稱：電燈泡

  專 利 號(hào)：223，898

  專利日期：1880年1月27日

  發(fā) 明 者：（新澤西州門洛帕克市）托馬斯·愛迪生 

   1880年的托馬斯·愛迪生0000000000

  用途 由電力驅(qū)動(dòng)，通過玻璃球內(nèi)部的發(fā)光燈絲提供光線。  背景 愛迪生是一個(gè)天才，一生有很多發(fā)明，但是電燈泡并不完全是他自己創(chuàng)造的。世界上許多發(fā)明者一直在試圖用某種燈泡取代煤氣燈。事實(shí)上，與愛迪生同時(shí)代的英國(guó)人約瑟夫·斯旺（Joseph Swan）在這方面領(lǐng)先一步。斯旺在1878年展示了世界上第一個(gè)電燈泡。在此之前還有幾個(gè)人——加拿大人亨利·伍德沃德（Henry Woodward）和他的搭檔馬修·埃文斯（Matthew Evans）為一種燈泡申請(qǐng)了專利，但他們沒有足夠的資金將他們的發(fā)明商業(yè)化。愛迪生在那時(shí)已經(jīng)功成名就，他買下了這項(xiàng)專利權(quán)。  但愛迪生并不是簡(jiǎn)單地用自己的方式購(gòu)買另一項(xiàng)發(fā)明。他以驚人的速度發(fā)明了各種各樣的元件以確保他的發(fā)明能夠在商業(yè)上取得最輝煌的成功。

  最終，愛迪生的新電燈亮了兩天四十分鐘。那盞燈熄滅的那天通常被認(rèn)定是第一次商業(yè)化實(shí)用燈泡誕生的日期——1879年10月21日。到1880年，愛迪生發(fā)明了一種16瓦的白熾燈泡，可發(fā)光長(zhǎng)達(dá)1，500小時(shí)。

  1882年9月4日，第一座商業(yè)電站開始向曼哈頓下城區(qū)2.59平方千米范圍內(nèi)的客戶提供照明和用電。

  白熾燈泡——那些由于加熱而發(fā)光的燈泡，其熱量效率低于當(dāng)今很多的創(chuàng)新產(chǎn)品，如霓虹燈、熒光燈和LED（發(fā)光二極管）燈。傳統(tǒng)燈泡在加熱燈絲時(shí)消耗更多的熱量，這個(gè)過程會(huì)浪費(fèi)電能。一個(gè)60瓦的白熾燈泡可以持續(xù)發(fā)光約750小時(shí)，其光量少于一個(gè)產(chǎn)生同樣亮度的緊湊型熒光燈的十分之一。0000000000

  工作原理

  1．將玻璃吹入球狀模具中。

  2．拉出細(xì)線或細(xì)絲并纏繞成雙線圈。

  3．燈絲的兩端與嵌入玻璃結(jié)構(gòu)支架中的電源線連接。

  4．將該支架插入燈泡中，將兩個(gè)玻璃部件熔合在一起。

  5．支架中有一根管子，用來把燈泡內(nèi)部的空氣換成稀有氣體。

  6．管子被切割，開口被密封，并連接燈泡的底座。

  7．電流從一個(gè)接觸面流向另一個(gè)接觸面，通過導(dǎo)線加熱鎢絲，然后鎢絲就會(huì)發(fā)光。