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《科技创业》每年都要评选出35名年度青年创新领军人物，他们的年龄都在35岁以下。这是个详尽而艰辛的过程，我们总是从全球范围内甄选优秀的候选人开始，再聘请一组专家评委，在大家协调一致的努力下，最终作出决定，并准确清晰地说明这些获奖者的成就和这些成就的意义。每年都有这么一个时刻，对我们编辑部的每一个人来说，当我们得知他们研究的第一手资料、当我们谈起这些惊人的科技风标时，这些年轻科技领袖对他们工作的热忱都会深深感染我们。
虽然他们的工作分布于不同的领域和地区——从整洁的办公室、实验室到工厂和贫民窟，从新英格兰到尼加拉瓜——2009年的获奖者们却在一种紧迫感中，将彼此的希望——使人类生活的更美好——联系在一起。他们创造出了更安全、更简便、更高效的电子产品和软件，更好、适应力更强的医用测试和治疗设备，更便宜、清洁的能源。
2009年的TR35正在改变世界。我们希望你们在了解他们的成就之后，会和我们一样欣慰而受到鼓舞。
傅佳伟，33
击退从信用卡到起搏器等物体中潜在的无线射频芯片黑客。
那些使用无线通信技术植入人体的医疗设备，如起搏器，会不会遭到黑客恶意攻击而威胁患者的生命呢?尽管傅佳伟(Kevin Fu)更愿意谈论技术细节，但基于自己的研究，他对这些被夸大的情形早已不陌生。作为一个软件工程师和计算机科学的助理教授，傅佳伟是安全领域的专家，而安全领域里的人，想法是与众不同的。
“任何在安全领域工作的人——他们总会在头脑中设想一个对手，”傅坐在马萨诸塞大学阿穆赫斯特分校计算机科学大楼二层的办公桌前，解释道，“那样你才能更好地设计你的系统来防御它。”
傅研究的安全威胁主要和射频安全有关——射频身份识别，即RFID。RFID是一项日渐流行的技术，从集装箱标签到电子钥匙卡，从埃克森美孚(Exxon Mobil)的快速通过钥匙棒到大通银行(Chase)的免刷式信用卡等，各个领域都有应用。RFID可以通过无线方式快速共享个人信息和账单，但傅知道，这些在2006年前都是不安全的。
在测试完万事达卡、维萨卡和美国运通卡等20多张“智能”卡或者免刷式信用卡后，傅佳伟和同事们发现，他们可以携带自制的扫描器从这些卡旁边走过，从中提取出其中数张卡片的账号和过期时间——甚至当卡片放在钱包里时也不能幸免。
犯罪分子会在邮件箱、购物商场和机场徘徊，获取附近的RFID信息然后冒用身份来盗窃。基本上，他们都不用接触你，就能顺利“掏兜”。要使这些卡片真正安全则需要好的加密软件——这正是傅的专业所在。但是，加密需要稳定的能源供应，这是实际应用中使用的被动式、外接电源的RFID芯片所没有的。“在编程方式上我们获得了灵感。”傅解释道，“但没有RFID编程计算机，就无法进行编程。而RFID编程计算机在没有解决能量问题之前也不能工作。”他露出些带有倦意的微笑，“所以，目前它有点像个被迫退出比赛两年的运动员。”
对于傅佳伟来讲，解决这一进退两难境地的唯一方法就是发明一项新技术——一个他和由韦恩·伯莱森(Wayne Burleson)领导的团队共同参与的项目，伯莱森是电气与计算机工程系教授。即使一直努力解决该问题，傅发现自己也只能做到一个安全工作人员所能做的：如果金融信息易受攻击，那么那些不引人注目、但有着重大意义的目标又该怎么办呢?
这让他第一次注意到了心脏病设备。
在他的桌子上，傅佳伟点开了一个幻灯片，来演示一些破坏者的例子：从1982年将带有氰化物的泰诺放入芝加哥药品仓库货架上的疯子，到那些在癫痫患者的互联网留言板上发布能诱发他们病情发作的动画的黑客。
傅承认：“这可能有些多虑，但从安全的角度看，你需要从‘坏人总是存在’这个实际出发。”并且，可能没有比医药世界更好的地方来搜寻这些反人类者。
傅开始关注那些使用射频通信的医疗设备的安全性，比如起搏器和电击除颤器。他曾和他的长年合作者、华盛顿大学计算机科学与工程系副教授兼计算机网络与投票设备资深安全调查员河野忠义(Tadayoshi Kohno)探讨过该问题。
“傅是位了不起的研究员。”河野忠义说。“据我所知，所有大学本科计算机安全的课程里都有他的研究。他的见解极其深入。”傅和河野把他们关于电击除颤器的问题带出了计算机科学实验室，带人到心脏病专家、波士顿贝斯以色列女执事医疗中心(Beth Israel Deaconess Medical Center)。
这两位给梅瑟那些目瞪口呆的员工们解释了人们所理解的安全。接着，这些医学专家们则向安全研究员们介绍了心血管的基础知识——从起搏器和电击除颤器开始，每年全球约50万人体内植入了此类设备。从原理上讲，起搏器是利用缓和的电流脉冲节拍器来调节异常心率，而电击除颤器则提供强大的电击来“重启”已经停止跳动的心脏。将二者结合起来，就形成了一个可植入的心律转变除颤器，即ICD。ICD设计用来防止心脏病人的突发症状。但傅和河野都质疑，这是否真的能用一个设备来代替。
在他马萨诸塞大学的办公室里，傅拉出了一个鞋盒，里面是一台ICD的成品。它看起来像一个心形挂钟：挂锁大小并放在硬盒内，银色的外科手术钢质地，抛弃了开放式仓储风格。我像一只面对着闪闪发光的物体的喜鹊似地，本能地靠上前去。傅突然拽走这个盒子，“嗯，你不要摸它，”他说。“这些东西里面的线圈能产生700V的电压”，足以让你心跳停止的能量。
他指着那个纸板火柴盒大小的芯片和天线圈——这项技术可以把最新一代的ICD与互联网连接起来，以便医生可以不用手术就能对ICD重新编程。从心脏病专家和病人的角度看，这种无线编程方式是天赐之物。但在傅佳伟看来，它却意味着一种新的安全隐患。他怀疑：那些黑帽黑客是否可以监听ICD和它的编程计算机之间的无线通信?他们能否理解监听到的内容并制造危险?
傅说：“那些制造这些设备的人并不这么认为，但这也正是对手所想。他们并不参加你的游戏，而只是在制作自己的游戏。”为了评估这些安全威胁，研究人员们需要参与黑客们的游戏。
傅佳伟的团队开始开发一项技术，来监听电击除颤器的振动声。硬件是现有的——一个让研究人员和痴迷于此的爱好者组建自己的软件无线电接收器的平台。它已经集成到了调频收音机、全球定位接收器、数字电视解码器中——包括RFID阅读器。人们只需编写软件，将盘曲天线从旧的起搏器中拉出，并焊接到收音机上，这样他们便有了一个接收器。
傅说：“它工作得很好，相当不错。”在花费了九个月的心血之后，他们已经可以侦听到来自ICD的数字二进制码，但仍不知道这些二进制码具体代表 什么。他的学生正在实验室里刻苦研究如何破解它们。使用差异化分析，一般是改变病人名字的一个字母，并监听对应的无线信号传输如何改变，通过此方法，他们就可以组建一本电码本。
如今，他们的自制软件无线接收器可以接听并记录ICD的编程命令。该设备也可以再次向邻近的ICD重播命令，就好像新的命令一样。它已经变成了危险的“剧本修改者”。
傅佳伟发现了一组命令集，可以使ICD处于常“醒”状态，秘密地消耗电池使其毁灭。“我们对此做了粗略的计算，”他解释道。“一个设计能维持几年的电池可以在几个月中消耗完，仅此一种风险，就足以引起高度重视。”
更值得注意的是，傅的软件接收器能够在ICD在病人体内时重新对其进行编程。研究人员可以命令设备不对某个心脏病事件做出反应，例如心律失常或者心脏病发作。当他们需要时，也能找到方法来命令电击除颤器开始其测试进程——向心脏有效施加700V的电压。
傅佳伟并不想把自己看做是制造心脏病医疗设备的人，或者是这种设备的发明人。尽管身为学者，他并不会避开追求自己的理论与技术在现实中的应用，但这种“现实世界”的到来可能要等上10年。可是，ICD-编程接收器的后果是直接而又骇人的：设备可以轻易最小化到iPhone大小；携带其穿过拥挤的市场或地铁站；将心脏病发作命令发送给随机的受害者。
心脏病发作机?真的么?傅认为，没有意识到世界上有邪恶的人是很愚蠢的，他们不单单是图一时之快而组建并使用这些设备，来随机向无辜者强加伤害。对ICD远程编程访问的保密问题直接关系到射频标签识别的保护问题。防止数百万人遭受这种随机伤害的唯一方法是进行通信加密。这不仅需要傅提出实际的解决方案，也正是通过暴露这些安全危害，他向那些制造商提供了珍贵的、甚至是性命攸关的警告。
傅很聪明，却从不投机滥用某项技术做生意，他说，他会非常惊讶“如果没有人已在这方面做了工作”。最好的情形是，我们不知道他的预见有多大前瞻性；也许医疗设备生产商可能在黑客发现漏洞前就消灭了它。“傅是一名计算机科学家，但他也有能力像医生和病人一样看待这些问题，”梅瑟说，“他现在做的工作——与医疗设备安全和隐私有关——可能会影响到数百万人。”
更具戏剧化的场景又会怎样呢?设想一个间谍组织使用印制电路板将心脏病发作器制成报纸，并与早咖啡和起搏器一起送到外国领导人那里。或者有像莱克斯卢瑟(Lex Luthor)一样的超级歹徒用奇特的方式，通过无线电塔向全人类发射他的死亡射线。
作为教授、研究员、科学家的傅佳伟转了转他的双眼，大笑着说：“对此，我能说的是，这将是一部很好的电影!”
安德里亚·托马斯，33岁
像人那样学习新技能的机器人。
在机器人能够真正应用于家庭、学校和医院之前，他们必须具有学习新技能的能力。交互式计算助理教授安德里亚·托马斯(Andrea Thomaz)希望机器人能够从他们的用户那里学习新的东西，专家不必为每一项工作编写特定程序。她的目标是使机器人不仅能了解人类的口头指示和社会信号，还能用手势、表情和其他线索来给出反馈，让主人知道他们是否正确地理解了指令。
托马斯设计了基于人类学习机制的机器学习算法，并将它们植入了她的机器人——二世和西蒙中，这两个机器人有面孔，可以显示基本的表情，有手，可以抓住简单的物体。在一次由未受过正规训练的人参与的实验中，二世能迅速学会在他所处的环境中的一些事，例如打开或关闭一个盒子。
安德鲁·霍克，30岁
为应用量子计算保存信息。
在所有有希望建立量子计算机的方法中，最被看好的是应用超导量子比特，或称作量子位元。但是，想要在不破坏量子位元内部信息的情况下控制它，是一个重大挑战。
普林斯顿大学电子工程的助理教授安德鲁·霍克(Andrew Houck)开发了一种被称为transmon的超导量子位元。帮助保持量子信息的完整性。
量子位元所包含的数据(0和1)，或者是两者的量子叠加——代表在电路中使用的不同能量级和相位状态。但杂散电场在读取数据时可以轻易地摧毁这些状态信息。与其他研究人员针对干扰源的研究不同，霍克对量子位元本身进行了加工，他向其中添加了电容器，使得杂散电子很难再干扰。
从transmon获取数据是下一个需要解决的问题。通常情况下，量子位元是通过测量电荷的变化被直接读取的，但是这对于transmon来说不太可能实现。因此，霍克将它耦合到一个微波光子上，该光子根据自身状态的变化与量子进行不同的反应。通过测量光子，有可能推断出量子位元的状态，从而提取其信息。
尽管transmons中的量子数据可持续数微秒——比以往的量子位元长出一个数量级——但是如果想要用数以百万计的量子位元制成一个大型的量子计算机，还有很长的路要走。
C.沙德·萨克斯顿，33岁
纳米颗粒可通过模仿“好胆固醇”，治疗心血管疾病。
为了抗击心血管疾病，泌尿科助理教授沙德·萨克斯顿(Shad Thaxton)设计了一种能够将胆固醇排出体外的纳米颗粒。
一般药物治疗心血管疾病是通过减少低密度脂蛋白(LDL)，俗称“坏胆固醇”，因为它使得胆固醇沉积在血管壁。但是，还没有现成的疗法可以直接增加高密度脂蛋白(HDL)，或称为“好胆固醇”，它运送粘性分子通过血液最终到达肝脏排泄出去。萨克斯顿的纳米颗粒模拟了HDL。在其核心是直径为五纳米的金色球状物体，它们外层是脂肪和蛋白质分子涂层，使得它们能够与胆固醇紧密结合。这项研究还处于早期阶段，但萨克斯顿预想，合成HDL纳米颗粒将能够把胆固醇通过血液运送到肝脏，以达到预防和治疗心血管疾病的目的。萨克斯顿表示，如果合成HDL被证明是安全有效的，它将在十年内被用来预防心脏病和中风。
科迪·弗瑞森，31岁
制造更便宜、更高能电池来储存可更新能源。
锌空气电池是使用金属锌作为阳极、碱性糊作为电解液，它具有简单、廉价、无毒和寿命长久的特点。但是，长久以来，工程师们无法弄清如何给它们充电。亚利桑那州立大学材料科学副教授科迪·弗瑞森(Cody Friesen)用多孔电极、锌离子液体溶液以及液体添加剂作为电解液解决了这个问题。他于2007年和别人共同创办了Fluidic Energy公司，用来把这项设计商业化，并打算于2009年秋末将它的商业化试验品进行外部测试。弗瑞森希望，该电池能在两年之内开始销售，它们的容量是笔记本电脑和越来越多的电动车中的锂离子电池的两倍。他预计，这款可充电金属空气电池最终的储电量将为锂离子电池的十倍，并且成本会低很多。他第一个目标市场是风能和太阳能 发电的储存，同时，该电池也可用于混合动力汽车和便携式电子产品。
杰亚米·蒂凡，32岁
利用个人信息改善搜索结果。
1997年时，搜索引擎对于人们来说还是相对较新的事物。即将在耶鲁大学读大四的杰亚米·蒂凡(Jaime Teevan)利用暑期在搜信(Infoseek)公司实习。该公司的首席技术官威廉·张(William Chang)将她安排在一个研究室里，告诉她“找一些有趣的事情去做。”她想到了做链路质量测评，以帮助人们更好地驾驭公司的搜索引擎，随后她写，代码去实现这些改变。“有一次，我使得搜索引擎停下来了好几个小时，”她笑着说。
但她却由此发现了钟爱的职业。如今，这位微软研究人员在使用个人数据(包括他们的知识、偏好、习惯等)来帮助人们管理信息领域已是行业领头人。她研究了人们如何在数字时代浏览海量信息，并开发了工具来帮助他们更好地处理这些信息。
截至目前，个人信息管理已成为互联网的流行语。而蒂凡作为研究生与麻省理工学院计算机科学和人工智能实验室的教授大卫·卡尔格(David Karger)一起工作时，就已经是这个领域的先驱了。“她几乎是靠自己一手创造了这个领域”，微软研究院负责管理搜索和检索先进技术团队的主要研究员埃里克·霍维茨(Eric Horvitz)这样表示。
她最开始研究人们如何在因特网上进行搜索。人们利用不同的搜索策略，这使得她发现适合所有人的搜索引擎是不可能存在的。因此蒂凡开始开发能根据用户的个人资料、以前的搜索结果和浏览历史，对互联网搜索结果进行分类的工具。
她最初发明的工具之一叫做Re:Search。早期，蒂凡发现人们通常搜寻他们曾经找到过的信息，超过半数的访问页面和三分之一的搜索结果是重复的。但由于网络一直在变化，人们往往很难再找到同一个网站。Re:Search根据用户历史搜索记录来帮助确定哪些条目更切合他(或她)的需要。蒂凡发现，人们往往会记得以前搜索结果列表的第一个条目以及他们点击过的条目。如果他们点击过的条目的位置发生了改变，用户也往往会弄不清搜索结果。于是她设计了Re:Search来帮助保持单击过的搜索条目仍处于先前的位置，并将新的链接在不会混淆或分散原先搜索结果的情况下插入其中。
蒂凡的主要想法之一，就是搜索引擎可以利用用户相关信息来帮助他们集中精力在他们需要的搜索结果上。自从2006年加入微软研究院以来，她开发了一系列供实验的浏览器插件(配合IE浏览器)，这将为每个用户改进搜索结果。其中一个叫PSearch的插件使用了用户硬盘驱动器里的一个文件的索引、电子邮件以及其他资料来个性化互联网引擎的搜索结果。例如，她在一般的搜索引擎中输入她丈夫的姓时，出现最多的是一个和她丈夫名字相同的金融服务公司的信息。当她利用PSearch搜索相同内容时，网站列出的第一个条目是有关于她丈夫的。
霍维茨说，PSearch在微软内部已试行多年，结果证明非常有前景。“我最喜欢的是，所有的个性化将体现在计算机桌面上。”事实上，PSearch永远不会与搜索引擎共享用户的个人信息，搜索结果是在它们被发送到用户的计算机上之后再进行重新分类排序的。
蒂凡的计划还没有被商业化，因为对于微软来说，搜索领域的竞争非常激烈，她和霍维茨拒绝讨论任何相关计划。但是，他们都很喜欢谈论蒂凡对于微软的新引擎——必应(Bing)的贡献。蒂凡说，她经常和必应的开发人员一起讨论，帮助他们了解人们如何搜索信息，并且如何用这些知识改进搜索结果。霍维茨更直接地指出，在必应呈现搜索结果的网页左侧，有个名为“搜索历史”的简短的列表。“现在你所能看到的只是必应搜索引擎的冰山一角。”霍维茨表示，其实蒂凡所做的工作要更为先进。他暗示并补充说，“随着时间的推进，你将能看到必应更多更强大的功能。”
兰詹·戴什，32岁
纳米多孔碳用于混合动力汽车。
问题：超级电容器能比传统电池持续工作更长时间，还可提供更强大的动力，是诸如混合电动汽车这类应用的理想能量储存装置。但是，超级电容器不能像电池一样储存那么多能量，因此他们需要经常充电。这一缺点限制了它的使用。
解决方案：作为德雷塞尔大学材料科学的研究生时，兰詹·戴什(Ranjan Dash)将一种新的化学配方应用到超级电容器碳材料的纳米级孔隙的设计中。这种大小可以用亚纳米级来衡量的微小孔隙，为带电粒子提供了更大的可黏着表面积，使得超级电容器的储能量翻倍。戴什在宾夕法尼亚普王市和别人共同创办了Y-Carbon公司，来推动该技术的商业化，现在，他出任公司的首席技术官。他说，他的公司已经开发出超级电容器的样机。他计划与其他公司合作，开发多孔材料在超级电容器和其他产品上的应用，Y-Carbon公司将生产制造这些产品。戴什说，第一个超级电容器将在大约两年半之后面世。
维拉·萨佐诺娃，30岁
世界上最小的谐振器，可以衍生微型机械设备。
微机电系统(MEMS)在回旋装置、微型化学传感器、电信行业的光电开关以及其他设备中起着重要作用。这种技术的更小版本——纳米机电系统(NEMS)也有着广泛的技术重要性。维拉·萨佐诺娃(Vera Sazonova)发明了世界上最小的NEMS装置：一个微小的谐振器，它仅包含一个悬挂在硅栅上的碳纳米管。栅极电压使得碳纳米管发生振动，形成高频电流。由于高频电流难以被检测到，萨佐诺娃将另一个频率略微不同的电压加载上去：两个信号组合形成了第三个低频电流，该电流就可以容易地被检测到。它潜在的应用包括超灵敏运动探测器、检测出分子质量的敏感器、甚至能检测到重力波的设备。
艾里·杰维，29岁
将纳米线“绘”入电子电路。
纳米线可能将会成为未来先进的电子设备的基础组成，从廉价的太阳能电池到高分辨率的显示器。但是，想要精确地摆布这些微细线束是十分困难的。尽管如此，加州大学伯克利分校电气工程和计算机科学的助理教授艾里·杰维(Ali Javey)在这方面却已成为一个大师。他用于制造高品质电路的最新工具是：滚筒印刷机。他将玻璃管外层涂上催化剂，并将它放入充满化学蒸气的淀积室，在那里，它的表面将会生成纳米线。当玻璃管紧靠着一个活动的塑料片或硅晶片时，纳米线的顶端将紧紧依附在平面上。当玻璃管旋转时，在纳米线与玻璃管分离前，它将被拖着缠绕成直排。到目前为止，杰维已经将这项技术应用到以锗、硅和砷化铟纳米线为基础的印刷晶体管中。他还制造了一系列感光的硒化镉纳米线，可在图像领域被用作光传感器。
安德鲁·帕尔曼，34岁
通过将煤转变成天然气大幅 削减碳排放。
应对全球气候变暖最大的挑战之一就是减少燃烧煤，这种廉价而丰富、但是却肮脏的燃料。从而减少二氧化碳的排放量。在2004年的时候，创业家安德鲁·帕尔曼(Andrew Perlmarl)成立了GreatPoint Energy公司，将煤炭转化为甲烷(天然气的主要成分)的过程商业化。而这一过程与燃烧煤炭相比，在产生同等数量电力的情况下，将使二氧化碳的排放量减少一半。在转换过程中产生的二氧化碳很容易被捕获后存储于地下。帕尔曼担任总裁兼首席执行官的GreatPoint Eriergy公司。已经在麻萨诸塞州的萨默塞特(Somerset，MA)建立了示范工厂，并计划尽快在明年建立第一个商业型工厂。与此同时，帕尔曼还与别人共同创建了不同领域的其他企业，例如，发展价格更为低廉的海水淡化工厂、研制抗肥胖以及防止老年疾病的药物、将垃圾转化为生物燃料、从位于地下几英里深的岩石中萃取热用来发电等。
埃雷兹·利伯曼-艾登，29岁
量化工具为理解进化理论提供新视野。
2003年，当埃雷兹·利伯曼－艾登(Erez Lieberman-Aiden)开始他的应用数学博士学业时。进化论还无法处理解决真实世界人口这样的复杂模型。他结合专门的数学工具，来帮助解决了这个问题。他在哈佛大学及麻省理工学院健康科学与技术部所做的研究，使得进化生物学家可以在他们的模型中添加更多的变量。
他所面临的下一个挑战：“人们总是在谈论文化和语言的演变，但我发现，自己更想知道这种演变是否真的和文化相关，”利伯曼一艾登说。与谷歌事出有因作，他和同事正在研发可以浏览大量的数据文本集合的工具，并希望量化特定时间场合下一个词被表达或一个共同的表情出现的频率。这将有助于观察和了解思想、文化和语言如何随着时间和空间发生变迁。
最近，利伯曼－艾登将研究方向转向基因学。科学家可以确定DNA碱基的排列顺序，但是他们对基因组的整体结构还知之甚少。利伯曼－艾登和别人共同开发了一套能确定DNA排列顺序、并能揭示DNA结构的方法，例如，结构上的改变使两种基因更密切，即使它们已处于一个染色体的两端。
杰弗里·希尔，30岁
开发易用软件帮助人们用富有创造性和趣味性的方式阐释数据。
数字列表并不能像图表、曲线或者交互式图形那样显示不可预测的趋势。为了帮助人们能够利用图形做出判断，斯坦福大学计算机科学助理教授杰弗里·希尔(Jeff Heer)领导完成了一个创建易用开源可视化软件——Protovis的项目。
像微软Excel那样的软件可以很容易地将数据转化成图表，但是他们所提供的图形选择非常有限。强大的分析编程语言可以提供更多的选择，但使用起来却很复杂。Protovis让只具备基本编程能力的人们集中精力在可视化设计上，而不去担心如何编写复杂的计算机代码。该软件提供了大量不同方面视觉信息的相应代码，如形状和颜色。用户将这些代码组合起来就可以创建一个完整的图形。用户还可以轻松地将这些可视化图形集成到网页上，以便共享与讨论。Protovis目前运行在Firefox、Chrome和Safari这样的浏览器上。希尔正在努力研发更容易创建交互式和动画图形的工具。
米歇尔·凯恩，32岁
一个儿童玩具促成了一种廉价、简便生产高科技诊断芯片的方法。
2006年，米歇尔·凯恩(Michelle Khine)来到崭新的加州大学美熹德校区，渴望建立她的第一个实验室。她正在测试微小的充满液体的管道，希望能设计出以微型芯片为基础的诊断测试盒，这是一门叫做“微流体”的学科。问题在于，先前她用来制造微流体芯片的专门设备花费超过10万美元——她手头并没有这笔钱。“我是一个很没有耐心的人，”目前是加州大学尔湾分校助理教授的凯恩说，“我想找到一个迅速把一切建立起来的方法。”
她绞尽脑汁寻找快速的应急设计，凯恩想起了她最喜欢的儿童玩具：Shrinky Dinks(儿童使用塑料纸印照片的玩具，译注)，大块的塑料薄膜可以用颜料或油墨上色，然后在热炉子里收缩。“我想，如果我能用特定的方法把(设计)印出来，然后让它们收缩，我就能制作出适合微流体大小的管道，”她说。
为了测试她的想法，她在AutoCAD里匆匆设计了一个通道，用激光打印机在Shrinky Dink的材料上打印出来，并把结果放到一个烤箱里。由于塑料收缩，表面的油墨粒子聚集到一起，形成小的褶皱。这正是凯恩想要的效果。当她把一种叫做聚二甲基硅氧烷(PDMS)的聚合体倒在冷却的Shrhiky Dink的表面，由于油墨硬化，油是的褶皱在表面形成微小的通道。她把PDMS从Shrinky Dink的模具里拿走，瞧：一个微流体装置完成了，花的钱比·顿快餐还少。
凯恩开始在她的实验中使用这种芯片，但是她没有立刻把她的烤箱视作一种突破。“我认为这事儿应该缓一缓，直到我们拥有适当的设备，”她说。但是，当她就这个技术发表了一篇短文后，全世界科学家的回应潮水般涌来。“我不知道人们会这么感兴趣，”凯恩说。
与此同时，她也要面对相当的质疑。批评者想知道，你究竟怎样用一个玩具制造出通常要有高端的硅元素来造的尖端设备?“人们要么喜欢它，要么嘲笑我，”凯恩说。她赶忙指出Shrinky Dink微流体不是十全十美的——例如，油墨会从打印机中溅出，使得完成的通道有轻微的不平整。
不过，这样的小瑕疵对大多数的应用来说不成问题。而凯恩已经找到了一个克服更严重困难的方法：PDMS能吸收蛋白质，摆脱了敏感测试的结果。她已经开始直接用Shrinky Dinks制作芯片，通过注射器的尖端把设计刻到塑料上。随着塑料的收缩，通道变得更窄更深——对微流体来说是完美的。她甚至能够通过把几个刻过的Shrinky Dinks融在一起，制作出三维的芯片。整个过程，从设计到完成芯片，只要几分钟。
凯恩计划用她的芯片来检测各种医疗条件，希望廉价便携式的设备有朝一日能用来诊断HIV及其他临床传染病。她还发现了，通过在含有浅井而非通道的Shrinky Dink设备上培养干细胞，她能诱导它们变成心脏肌肉细胞。这样的工具也许能让研究者试着培养这样的细胞用于组织移植，以更密切地控制该过程。
加州量化生命药学研究院(the California Institute for Quantitative Biosciences)副主任道格拉斯·克劳福德(Douglas Crawford)看到了凯恩方法中的优点。“米歇尔的技术更好、更快、更廉价——它能把微流体原型制作 送入每个实验室，”他说。
最近，凯恩在Shrinky Dinks上打印了金属模式。随着塑料收缩，金属变形形成浅井，凯恩认为这可以收集阳光；这一发现可以使得太阳能电池更高效。“我们还远没有把这项技术推倒极限，”她说。
迈克尔·巴克斯，31岁
证明网络安全协议确实可信。
问题：为了保护互联网用户的隐私，密码学家已经研制出零知识证明(zero-knowledge proofs)，即使得用户在没有透露密码或银行帐户号的前提下，能够证明他们自己是号码的主人。IBM。英特尔和惠普已经将这种证明作为新的互联网安全协议的基础，类似于保护电子商务交易的安全套接层。尽管这些证明自身是安全可靠的，却很难保证以这些证明为基础而建立的协议不会成为被攻击的目标而发生故障。
解决办法：德国萨尔布吕肯市萨尔兰德大学信息安全与密码学教授迈克尔·巴克斯(Michael Backes)设计出一种可以在不到一秒的时间内就能够证明互联网协议是否真正安全的软件。该程序是第一个能测试建立在零知识证明基础上的协议的软件，它简化了证明的数学表述，并可以评估它们如何在协议下工作。结果是，它可以有效地检查出协议中的个人指令是否可能使得闯入者进入该系统。
安德鲁·林恩，32岁
通过在骨和软骨内刺激再生修复关节。
英国剑桥Orthomimetics公司的合作创始人兼首席执行官安德鲁·林恩(Andrew Lynn)，想要逐步淘汰修复人体受损骨和软骨的金属关节替代物。他开发了一种可生物降解的支架，可通过手术被植入到任何受损的关节中。
微型孔隙将血细胞和干细胞吸入到新安置的支架中，该支架由人体软骨的组成物胶原蛋白和糖胺够成。该支架延伸到骨中的部分包含有磷酸钙(骨骼的成分)。干细胞从这些材料中吸收所需物质，并在合适的位置成长为骨或软骨，随着支架的溶解，慢慢修复受损部分。该支架已获准在欧洲使用，Orthomimetics正在进行更多的试验，争取获得美国食品和药物管理局的批准，预计需要大约两年的时间。设计帮助韧带和肌腱再生的支架也已经进行了两三年的研究。
焦治·孔德，32岁
为消费者提供全套基因组测序，以及解读它的软件。
感谢焦治·孔德(Jorge Conde)，任何人都可能拥有自己的全套基因组测序，以便对未来健康情况提供线索——总共的费用在10万美元以下。孔德是Knome公司的主力，该公司于2007年创办，是第一家为顾客提供全套基因组测序的公司。Knome与其他测定基因的公司不同，后者只为顾客分析DNA的一个小片段，然后收取几百美元。
Knome公司的创始人兼首席执行官孔德认为，个人基因组更大的商业价值在于，提供给顾客解释而不是基因组测序本身。因此该公司开发了管理、保护和分析基因数据的软件。该软件将在线数据库中最新验证的科学发现随时整合进软件系统，排列他们的相关性，然后使用它们为所探测到的个人基因测序提供有用信息。
尽管测序DNA的费用已经从06年的几百万美元直降至09年的几万美元，Knome公司所提供的服务对于大多数人来说仍然难以负担。孔德认为，当基因组测序的价格最终降到平均消费者可以接受的范围内(也许能在未来五年之内)时，Knome公司对于全套基因组的测定工作将远远领先于其他公司。
沙赫拉姆·伊扎迪，33岁
全新3-D界面帮助人们管理数据层。
沙赫拉姆·伊扎迪(Shahram Izadi)希望人机交互变得更加自然。尽管微软平面电脑(Surface)的触屏技术已经十分令人震撼，伊扎迪还是完成了对其中一个他所负责的可触界面的改进工作，使得该界面能以一种全新的方式将信息呈现给人们。
该平面电脑通过投射红外线探测手指、或者其他在屏幕或其上方运动物体的反射光线，使得用户能通过手触，操控屏幕上显示的信息。伊扎迪的改进被称为SecondLight技术，他使用第二个投影仪和一个可转换的扩散器，为原装置的数据添加了另一个实体层。
该系统在桌面屏幕上映射出一个图像，在它上面其实还有第二个隐藏的影像；将一个半透明的物体放在屏幕上方就可以使得第二个图像显示出来。例如，该平面电脑的屏幕上显示的是一个人，一个用户将一张纸放在屏幕图像上方，他将会看到人体的骨骼。伊扎迪希望，SecondLight这项技术最终能应用于专门领域的设备，例如，负责某一病人的医生可以随时增加或查看新的数据。
何塞·戈麦斯·马尔克斯，32岁
在贫穷国家，发明实用医疗设备。
何塞·戈麦斯·马尔克斯(José Gómez-Márquez)在麻省理工学院的实验室看上去有些像玩具商店、有些像机械车间、还有些像医疗中心。塑胶玩具遍布整个台面，上面还有一个拆散的药房怀孕测试设备、所有种类的医用注射器以及许多身体部位模型。咖啡过滤层已经被转换成了纸诊断盒；一个折扣商店买的直升机提供了一个新的哮喘吸入器的设计，甚至厕所柱塞也被利用，辅以软管和胶水，制成一个临时离心机。
“离心机一直会出现故障，”戈麦斯·马尔克斯一边旋转着手中柱塞的木柱一边说。这对卫生保健工作者来说是一个问题，因为即使是简单的医疗检查设备，也要依赖这个仪器来分离血液或尿液样本中的分子。在富裕的国家，损坏的设备被迅速修理好或进行更换；而在戈麦斯·马尔克斯经常工作过的那些贫穷的国家，找到可替代的部件是不可能的，这使得这些设备就没有用了。因此他试图用可用的材料来制作简单的版本——或是容易摆弄、一次性使用，或从一开始就不太容易损坏。“这个甚至可以不依赖动力进行工作，”他如此评价那个用柱塞制成的离心机。
戈麦斯·马尔克斯是洪都拉斯人，一位很有天赋的工匠：“我妈妈常说，我的玩具只能玩几天，因为我会把它们拆开，借口是我发现了一个缺陷，”他回忆说。但他也是一位肩负使命的发明家。“当你在一个发展中国家长大，”他说，“你会感觉到，要替换高档的技术设备是非常昂贵的，因此往往不会替换。”
戈麦斯·马尔克斯仅在这个领域短短数年，但由于其对广泛的设计问题的独到见解，他已经在波士顿医疗设备研究人员中赢得了声誉。“在资源匮乏的环境中，拥有广泛的创新技术想法，这样的人才并不多，”波士顿马萨诸塞州综合医院的医生以及全球健康计划(Global Health Initiative)医学和创新性技术一体化中心项目的带头人克里斯蒂安·奥尔森(Kristian Olson)说。“他找到了一种需求，同时找到一种技术来满足这种需求。这是一个在贫困人群中开发技术的出色的方法。” 也许有人会说，戈麦斯·马尔克斯就是为了改善医疗技术而生的。1976年，洪都拉斯的医生还无法对戈麦斯-马尔克斯的母亲进行产前超声波检查(这在美国刚刚流行起来)，医生误认为她怀了双胞胎，并且对她怀孕的时间判断错误。在她怀孕了才7个月的时候，被诱导分娩，戈麦斯·马尔克斯——没有看到双胞胎——体重过轻、带着许多典型早产儿的健康问题出生了。虽然未留下任何长期的后遗症，但是由于他的童年总是不断地进出医生办公室，他深刻地认识到：卫生保健是多么的重要，而提供的渠道又是多么变幻莫测，以及医疗设备可以如何改善这种状况。
他来自于一个医生世家，这一点也有帮助。他的祖父是一位外科医生，曾在洪都拉斯的首都特古西加尔巴(Tegucigalpa)的私立和公立医院工作过，在那里，戈麦斯·马尔克斯亲眼目睹了金钱与医疗服务的关系。去公立医院的穷人不太可能得到化疗或者适当的义肢。“负担得起的人们会去得克萨斯州或波士顿享受医疗保健，”他说。
90年代后期，戈麦斯·马尔克斯离开洪都拉斯，去美国读大学。但他的教育生涯受到了飓风米奇(Hurricane Mitch)——在1998年重创了洪都拉斯——的影响。他那在特古西加尔巴的父母再也无法帮助他支付学费，于是，他开始从事各种不同的工作来养活自己——“有时夜班，有时正常班，有时待遇很好，有时待遇非常低劣。”他最终就读于马萨诸塞州的伍斯特理工学院(Worcester Polytechnic Institute)。“坦白讲，非常艰难，”他说。“我不会把这条路推荐给任何人。”
仅有的一点空余时间，他会用于自己真正感兴趣的事情：结合不同技术，创造出新的东西。2005年，这位初出茅庐的发明家加入了一个研究小组，参加了麻省理工学院IDEAS的竞赛——一项旨在开发新技术或新项目，从而对世界产生积极影响的竞赛。他的研究小组受到了来自世界卫生组织的倡议的鼓舞，致力于开发麻疹疫苗的新技术；尽管在美国这种疾病几乎已经根除了，但在全世界范围内，每天仍造成5D0人死亡，其中大多数是儿童。戈麦斯·马尔克斯和他的同事决定，为贫困国家研制一种无针系统。
注射型疫苗的实施需要培训，他的研究小组希望“有一种设备能够允许任何社区医疗工作者——而不是一个受过训练的护士——进行注射，”戈麦斯-马尔克斯说。虽然无针注射系统已经存在，但大多数依靠雾化技术，这很麻烦，而且需要电力。
在对来自药物输送和工程公司的新设备样机进行评估之后，戈麦新·马尔克斯很快认定，现有的方法过于复杂。“那设备装在一个充满泡沫塑料的‘豪华’包装箱里，”他这样其中一台样机。“如果送它去新英格兰，这些泡沫还算对它有些帮助，但在中美洲，它毫无用处。”
戈麦斯·马尔克斯的研究小组从喷墨打印机使用的一次性墨盒中获得了灵感，设计出预装了合适剂量疫苗的喷雾器；这些设备可以在使用一次后扔掉。该小组还研制了一种稳定墨盒内疫苗的方法，从而消除了冷藏的需要。曾经研究过疫苗喷雾器的其他研究人员已试图改进哮喘喷雾器，这并不是一次性使用的，而且也不便宜。“如果喷雾器的头部被打破，机器就得被送回来，”戈麦斯·马尔克斯说。“我们的情况是，由于它只有10美分，你可以把损坏的一个扔掉，然后从盒子里拿出另一个。”大多数喷雾器还需要一个电源来运行压缩机，将液体药物转变成蒸汽。戈麦斯·马尔克斯的研究小组确保他们的系统可以由复合源提供动力，比如当没电的时候，可以使用脚踏泵。
由此产生的设备在2006年IDEAS竞赛中赢得了国际技术奖。“这让我明白了，我可以以此谋生，”戈麦斯·马尔克斯说。在美国国立卫生研究院的资助下，该小组仍在改进此设备。
第二年，戈麦斯·马尔克斯和一个研究小组再次参加了IDEAS竞赛，这一次的参赛重点是改善肺结核药物治疗依从性。尽管肺结核可以用抗生素来治疗，但据世界卫生组织估计，这种疾病在2007年使180万人丧生，同年，新诊断出930万新病例。治疗肺结核的最大挑战之一，是确保患者坚持长时间的必需药物过程，以清除体内的病菌。
监测服药依从性的一批新技术正在进行测试，但其中大部分依赖于一定程度的自我报告；例如，病人可能得到一个电话号码，医务人员让他们在服药后打这个电话。“我是个多疑的人，”戈麦斯·马尔克斯说。“如果病人没有吃药，他们并没有动机告诉我们。”他的研究小组开发出一种简单的纸测试条，可与一个激励计划一起使用。测试条是由浸染了化学药品的咖啡过滤纸制成的，能与尿液中抗结核药物的代谢产物起化学反应，显示出一个独特的代码。每天，病人把代码用手机短信发送到一个中央数据库，以赢得手机免费通话的分钟数。2009年早些时候，该研究小组在巴基斯坦的卡拉奇进行了系统测试。
麻省理工学院国际发展倡议的创始人之一艾米·史密斯(Amy Smith)对戈麦斯·马尔克斯印象非常深刻，2007年，她聘请他领导麻省理工学院的国际卫生创新项目。从那时起，他在全世界各个国家建立了一个合作网络，他们会告诉他本国人民的卫生保健需求。那种存在于戈麦斯·马尔克斯个人哲学核心的协商态度，反映了适当技术领域的发展趋势：与使用设备的人一直合作下去。“何塞是真的处于最前沿，”波士顿大学生物医学微元件和微环境实验室主任凯瑟琳·克拉佩里希(Catherine Klapperich)说。“哪些人是顾客?他们想要什么?他们愿意使用什么?你不能瞎猜，而这就是何塞教导他学生和同事的事情之一。”
戈麦斯·马尔克斯的目标是，通过鼓励贫穷国家的医生和科学家设计属于他们自己的设备，来进一步推动这种方法。他现在正为医疗技术创建开发套件——有点像医疗专业人员的成套工具——这将首先在尼加拉瓜(Nicaragua)使用。该套件将能够让医生和医学院学生设计诊断、药物输送装置，微流体芯片等。
至少，理论上是如此。但是，繁忙的医务人员会认为这个套件有帮助么?它们使用起来会不会太复杂或者——反过来说——太简单了?2009年夏天，戈麦斯·马尔克斯和他的学生带了一些工具盒到尼加拉瓜，去寻找这些问题的答案。他希望这些工具盒能够帮助创新——这种新文化扎根。从长远来看，这种方法才能够对贫穷国家的医疗服务和技术进行真正的变革。
塞勒斯·瓦迪亚，34岁
鉴别能在太阳能电池中发挥特殊作用的材料。
太阳能发电还无法提供太(拉)瓦级的功率，除非我们能为太阳能电池找出更好的材料。在大多数光伏电池中广泛应用的硅造价太贵；用来制造更便宜的薄膜太阳能电池的碲化镉类材料太罕见，而且有些是有毒的。为了找到其它可能，伯克利实验室的研 究员塞勒斯·瓦迪亚(Cyrus Wadia)对具有良好电学性能并能有效吸收太阳能的材料进行了经济评估，结果表明，有两种以前被忽略的材料非常符合要求：黄铁矿和硫化铜。分析显示，从现有储备中提取这两种化合物的成本低廉：提取黄铁矿的成本每瓦特不超过0.000002美分，硫化铜每瓦特不超过0.0014美分。瓦迪亚已经研究出合成这两种材料的纳米粒子方法。到目前为止，他已经用硫化铜纳米粒子中制造出具备基本功效、但效率不高的太阳能电池，并且正在研究黄铁矿电池。
内森·伊戈，32岁
为公共利益挖掘手机数据。
新墨西哥州圣塔菲研究所的研究员内森·伊戈(Nathan Eagle)认为，手机不仅仅具有沟通的作用。在他看来，手机可以作为反应社会结构的窗口，能够提供信息来帮助制定更好的公共政策，还能成为贫困国家人民意想不到的收入来源。
多年来，伊戈一直致力于从世界各地服务供应商那里挖掘手机数据。使用他作为麻省理工学院研究生时发明的算法，他从通话记录和人们出行及使用手机的模式中获取识别身份的信息。例如，他正与肯尼亚和卢旺达的城市规划者一起工作，了解遇到自然灾害或农作物价格下降这类事件时，贫民窟的增长和变化情况。2009年，伊戈开始使用手机派生的数据，建立一个有关疟疾在非洲传播的更为精准的模型。而以前的模型一直依赖于在不定期调查中收集的关于人口流动情况的零散信息。随着对疾病蔓延情况更加深入的了解，各国政府可以改善政策以便更好的应对这些疾病。
2009年2月，他推出了Txteagie，这是一项允许公司分配给手机用户一些简单任务(例如文字翻译)的服务。参与者可以获得积分，积分可用于电话服务或在专柜兑换现金。在肯尼亚推出的一个试点项目为每个任务支付几美分，并且获得了巨大的成功。在它推出的几小时内，参与用户就达到了数千人；在数天内，所有的任务都已分配完毕。
伊戈计划于2009年晚些时候，在肯尼亚和其他国家(包括卢旺达、印尼和多米尼加共和国)重新启动这项服务，并做出两个改动，使得该服务能更好地延续。他将规定每个人每天可以兑换现金的上限，使得该服务更像是一个爱好而不是一项工作。例如，识别数码照片中的物体和人，或者破译扫描的书中的暗语。
科特·赞斯·豪斯，31岁
通过水泥生产捕获二氧化碳。
全球二氧化碳排放量中大约有5％来自于水泥的生产。麻省理工大学研究员兼C12 Energy公司创始人之一科特·赞斯·豪斯(Kurt Zenz House)，希望能够将二氧化碳变废为宝。他认为，从工业烟囱中排放出的二氧化碳可以被收集并用于水泥的生产，使得大气层中减少这种废气，并有利于环境的保护。
他的方法的关键在于二氧化碳与碱性溶液的反应，之后将它固定于不同的化合物中。例如，碱液与二氧化碳反应生成小苏打。将小苏打与海水融合可以生产出将混凝土黏在一起的水泥。
豪斯说，旨在限制温室气体排放的条例，如二氧化碳气体排放税，最终可能使这一进程在不破坏环境的前提下有利可图。同时，他也在研究其他方法来存储二氧化碳，包括封存于海底或者水库底下。在C12 Energy公司，他也在研发可以减少二氧化碳储存费用的技术。
阿索科·拉维，32岁
利用软件发送多种无线电信号。
在阿索科·拉维(Ashoke Ravi)的帮助下，未来的手机和上网本不再需要不同的线路来传输多种无线电信号(例如通过蜂窝网络，Wi-Fi和WiMax技术)。一个单独的发射器将能够处理所有这些问题。
无线电通过软件来接收不同无线协议下的信号已经广泛存在，但传输方面的进展却还处于滞后状态。主要的困难在于建立可以处理不同功率的放大器，因为在不同的无线网络间传输不同距离的信号需要不同的功率。
英特尔公司的研究员拉维建立了一个软件控制发射器，解决了这个问题。与靠改变功率水平来传输不同信号的做法不同，它的放大器可以结合两个运行在恒定输出功率水平的振荡器的输出，减弱或增强输出的信号。他的设计使得放大器能够在单一功率水平上进行优化，增加了电池的寿命。
拉维预计包含有一些特定技术的设备，例如能够无缝切换于3G和Wi-Fi网络的笔记本电脑，将于五年内面世。
杰弗里·比格姆，28岁
免费服务帮助盲人网上冲浪。
问题：全世界有超过3800万人视力低下甚至没有视力。他们中很多人通过使用屏幕阅读器(将屏幕上的文本大声朗读出来的软件)才能应用网络。但是这个软件十分昂贵。并且在公共图书馆或网吧的电脑上很少安装。于是在这些地方，像确认航班信息或者收发电子邮件这种简单的工作，对于盲人用户来讲都是不可能完成的任务。
解决办法：作为华盛顿大学的研究生时，杰弗里·比格姆(Jeffrey Bigham)创建了Web-Anywhere——一个几乎可以在任何操作系统的任何浏览器中使用的免费屏幕读取器，并且，它无需安装特定软件。用户先进入webanywhere.cs.washington.edu网站，从那里开始，他们可以使用键盘命令，导航到任何网页。与其他屏幕阅读器从正在阅读的文本中同步合成语音不同，Web-Anywhere是从中央服务器中获取语音信息，然后再把语音发送到用户的计算机上。“潜在的问题是，有一个大的延迟存在于用户按下按钮与语音返回到用户计算机这段时间，”现在已经是罗切斯特大学计算机科学助理教授的比格姆这样表示，“几乎所有人都认为，这个延迟是我们所面临的致命问题。”为了加快反应速度，他创造了一个能预测用户最渴望浏览网页中哪一部分的模型(比如链接部分)，然后将先返回描述该部分内容的语音到用户的计算机上。其结果是，Web-Anywhere能在瞬间将合成语音返回到用户的计算机中。
埃道甘·奥兹坎，30岁
便宜芯片和先进软件有望取代显微镜透镜。
几个世纪以来，昂贵而笨重的镜头一直是成像技术的基础。而现在，加州大学洛杉矶分校电气工程助理教授埃道甘·奥兹坎(Aydogan Ozcan)告诉我们，“是改变思维的时候了。”通过编写复杂的图像处理软件，并采用手机中随处可见的廉价光感应器，他发明了能替代传统镜头的设备。奥兹坎发明的无透镜成像设备具有同标准台式显微镜(约1微米)几乎一样的分辨率，因此它们可用于计数、识别甚至描绘活细胞图像。
他将制造出的模型安装到手机上来验证这项技术，并创办了一家名为Microskia的公司继续进行研发。首批产品很可能是可以通过USB线插人手机或笔记本电脑上的简单显微镜，它们可以在显示屏上将图像放大。第一次应用可能会在远程医疗中心，用 于诊断贫血、癌症和传染性疾病(如疟疾)。据奥兹坎自己表示，他的模型实际上足以替代在一般美国医院里使用的笨重而昂贵的细胞计数器。
阿纳特·莱文，31岁
计算摄影学推动数码影像发展。
虽然数码相机的出现给人们带来了很大惊喜，但它的基本设计原理与老式的胶片相机还是一样的：一个镜头聚焦于平面上的一个图像。数码相机仅仅是用感光芯片代替了胶卷来捕捉图像。而阿纳特·莱文(Anat Levin)认为，我们能改进的还有很多。
以色列雷霍沃特魏茨曼研究所的高级科学家莱文是基于计算摄影成像的先驱。她开发了在相机和电脑上处理数字图像的方法，并探索新的相机设计方案。“在数码相机出现以前，我们将画面捕捉到胶卷上，胶卷基本上是最后一步，”她说，“现在有了数码技术，我们在相机留下的就可以不再是结果了。”
去年，莱文发明了一个相机和一套算法，两者一起，可以消除图像中运动模糊。矛盾的是，相机以不同的速度水平移动传感器，同时将图像曝光，这显然会使得图像整体变模糊。但是，相机的运动是专门设计的，可以在同等程度上模糊一幅图像运动和静止的部分。因此她可以用一个相对简单的算法消除所有模糊的部分。如今，需要一台电脑来处理图像，但最终，一种新模型相机将可以在机上完成修改工作。
与麻省理工学院的同事一起，莱文还提出了一个可以增加相机的景深，同时增加近景或者远景容量的镜头设计方案。从不同焦距的镜头得到的方格片段覆盖了常规镜头。每个方格都聚焦于与相机不同距离的一片区域。应用来自所有镜头的信息，莱文就可以重新计算整个图像以增加景深，甚至在照相后，重新调整图像的远近。
宋晓冬，34岁
通过自动软件分析防止恶意软件。
宋晓冬说，多年来，计算机防御者一直忙于对付那些已经出现的新病毒、蠕虫或者其他恶意软件，开发并实现了能够探测出已知模式的恶意代码过滤器，来阻止它们的传播。计算机副教授宋晓冬的目标是在更深层次保护计算机，而不仅是一个接一个地阻止恶意程序。
恶意软件和商用软件的代码往往不公开，这却减慢了漏洞的搜寻速度。宋晓冬想出了如何通过检验计算机运行的l和O来查找安全漏洞的方法。她的平台“比特之光”(BitBlaze)能够分析恶意软件，并自动生成过滤器来阻止它们，直到安全补丁发布。它也能分析那些补丁，并产生出新的恶意软件来揭示漏洞，这会使得程序员能够做出尽可能稳固的安全补丁。
这种任务“之前属于高度专业化的人工劳动”，约翰·霍普金斯大学信息安全研究所主任艾维·鲁宾(Avi Rubin)说；他也把“比特之光”称为“对抗危害计算机系统的战斗中的一次巨大进步”。例如，如果二个蠕虫试图入侵一台计算机，“比特之光”的反应可以阻止今后一系列面向同一漏洞的攻击。宋的研究已经集成到了谷歌的Chrome浏览器中，她也和Symantec等软件安全公司展开了合作。
史瓦泰克·帕特尔，27岁
利用简单传感器探测人的行为。
墙壁可以说话?华盛顿大学计算机科学与电子工程助理教授史瓦泰克·帕特尔(Shwetak Patel)讲述了他们的故事：故事是关于人们如何在他们家中活动，以及他们如何使用电、煤气和水。帕特尔表明，家中的每个电器都会在建筑内的电线中，产生特定的信号；插入任何一个电源插座，传感器将会捕捉到电线内的电流变化，并探测到任何一个电器开关时的信号。这种能力非常适用于监控旧家电的使用情况。之前，从没有切实可行的办法来实现它，因为这需要大量昂贵的感应器。
去年，帕特尔对通风系统做了类似的实验，他设计了一个传感器，当一个人离开或进入房间时，可以探测到气压的微妙变化。最近，他证明了在天然气管道和水管内轻微压力的变化，可以显示如火炉或水龙头这类特定设备或装置是否正在被使用。帕特尔认为，让人们了解他们对资源的消耗方式，有助于减少对资源的消耗。他与别人共同创建了一家公司，将为消费者的水电账单中，提供每个设备的详细使用情况。
普拉纳·米斯特里，28岁
简单且可佩戴的数字信息添加工具
想要在旅途中随意从网上检索信息至今仍是个挑战。为了实现它，研究生普拉纳·米斯特里(Pranav Mistry)发明了“第六感”，一个可以当做配饰配带的设备，该设备加载了实体世界中大量的数字信息。与以前的“扩张实境”(augmented reality)系统不同，米斯特里的这款设备采用了现成的廉价硬件。他表示，只需要两条电缆将LED投影仪和网络摄像头连接到具有上网功能的手机上，而且，做成完全无线的系统也不麻烦。
用户可以通过简单的手势操控“第六感”：用你的拇指和食指一起摆出一个相框的形状，相机就会自动抓拍照片；在空中比划一个@符号，你将可以查收电子邮件。它还可以自动识别物体，并检索相关信息：例如，当你举起一本书时。该设备将会从亚马逊这类网站上获取读者对于该书的评论，并投影到书的页面上。如果配有文本合成语音软件和蓝牙耳机，信息还可能被“轻声”读出来。
令人惊讶的是，米斯特里发明“第六感”只用了不到五个月的时间，并且它的费用还不到350美元(不包括手机成本)。目前为止，用户还必须在他们的手指上佩戴有色“标记”，以便让系统能够跟踪他们的手势。但他正在设计能使手机直接识别手势的算法。
阿德烈·特耶，30岁
在个人电脑是运行复杂物理模拟。
阿德烈·特耶(Adrien Treuille)开创了物体过程模拟，从特定人群的流动到蛋白质在细胞中的运动。尽管他的模型已经十分逼真，真正令人惊讶的却是这个过程可以在普通的个人电脑而非超级计算机上运行。“我希望把盘旋的烟雾放到你手掌中，”他说。
为了实现这一目标，特耶——这位计算机科学助理教授在删除了不可能出现的结果后，简化了情景数学表达式。他举例说，一个完整模拟如何折叠衬衫的过程应该包括那些美妙的折纸艺术的形状。而在大多数情况下，模拟过程却只包含普通的折痕。
特耶的模拟过程吸引了不少商家的兴趣。例如，ESPN用他的技术模拟电视直播中NASCAR车辆周围的气流情况。而电艺公司(Electronic Arts)已经买下关于人群仿真技术的版权，用来改进游戏中人工智能方面的处理能力。
但是，特耶的工作不仅仅局限于娱乐方面的应用。他和同事塞思·库柏(Seth Cooper)共同设计了一种名为Foldit的可下载游戏，让玩家可以折叠或者拉拽模拟出的已知蛋白质，来设计创造新的分子。自从游戏2008年5月面世以来，有超过90，000用户注册并且参与其中。特耶希望某一天，有人(甚至只是 业余爱好者)能利用Foldit发现可用于治疗癌症的蛋白质。
埃莱娜·舍甫琴科，32岁
组装纳米晶体，创造定制材料。
埃莱娜-舍甫琴科(Elena Shevchenko)是一个擅长制造纳米粒子、并按照其合适的属性将它们组装成于精确结构的大师。用她的方法制成的纳米晶体材料，可以制造出超高效率太阳能电池、体积微小却又十分强劲的磁铁、超密度硬盘以及运行速度更快的计算机。
舍甫琴科作为化学家曾在白俄罗斯、德国汉堡大学和纽约哥伦比亚大学受过教育，她已经找到了更好的方法从金属化合物中制成纳米粒子，制成了碲化铅、硒化镉、铂钴等纳米粒子。她还研制出一种技术，能够将这些纳米粒子组装进“超晶格(一种有序的晶体结构)”。劳伦斯伯克利国家实验室的临时主任、纳米技术的先驱Paul Alivisatos称，舍甫琴科是“当今世界上纳米晶体最好的制造者。”
将这些纳米级的基础构件组合搭配，将为制成拥有理想的光、电、磁性质的工程结构提供无限的可能性。例如，一排碲化铅和碲化银的纳米粒子，它的导电性能是一排其中某一种粒子单独排列所具有的导电能力的100倍。到目前为止，舍甫琴科已经创造了几十种新材料。
詹姆斯·凯里，32岁
利用“黑硅”建造便宜的超敏光检测器。
问题：硅作为光学材料是有局限性的。虽然从数码相机到X射线探测器等一系列设备都利用了硅吸收电磁波的能力，波长更长的光却不能被吸收。如果工程师能够使硅光探测器更彻底地“识别”可见光和红外光谱，那么相对便宜的硅将有可能取代稀有而贵重的其他材料，被广泛应用于光电子元件中。
解决办法：作为哈佛大学研究生，詹姆斯·凯里(JamesCarey)用“黑硅”制造了超薄的超敏感光探测器。黑硅是他的同事在含硫气体中向硅晶片发射激光时偶然发现的一种材料。凯里证明了这个过程不仅仅能够将硅的颜色变黑，它也给予了这种硅材料吸收更长波长的可见光和红外光的能力，而这种能力正是传统硅材料所不具备的。更重要的是它吸收各种波长的波的速度都要比传统的硅快很多。
凯里在麻萨诸塞州的贝弗利与别人共同创办了SiOnyx公司，该公司为诸如便宜的夜视设备和红外监视系统这类仪器的生产提供黑硅芯片。其它潜在的应用包括：更优质的手机摄像头、更便宜敏感的探测器(可以降低先进的医疗成像所需的X射线的剂量)。
维克·辛格，24岁
开放搜索“秘密”，刺激创新。
从2005年开始，网页程序员就能够将雅虎搜索引擎的输出结果纳入自己的服务中，但对于这些链接，他们能做的工作甚少：他们每天只能获得5000个搜询结果，而且不允许改变结果的排列顺序，或者将自己网站的内容纳入其中。然而，维克-辛格(Vik Singh)，这个刚从大学毕业7个月、开始他第一份工作只有5个月的年轻人，说服了公司不仅提供搜索结果，还提供相关公式的核心数据，例如，能识别地名和人名的一些标签。他的努力使得BOSS(“建立你自己的搜索服务，Build your Own Search Service”)的创——一个新的应用程序接口，使得开发人员不仅能利用雅虎的搜索结果，而且能操控它们，以提供适合用户需要的服务。在某些情况下，还可以将网站收集的个人数据纳入其中。
辛格说，例如，在雅虎的搜索引擎中输入“工作”，用户可能得到求职网站的信息，如Monster.com。而一个社交网站可以使用BOSS设计出一个搜索，兼顾用户家乡位置、现在的工作、甚至他(她)朋友在哪里工作这些信息。
自从2008#7月BOSS推出以来，1000多名开发人员(包括网站的，电子邮件客户端的和移动电话应用的)已经开始使用它。例如，日本公司Spysee，利用雅虎提供的一些数据，建立了一个能发现人与人之间联系(例如具有共同爱好或者共同的朋友)的搜索引擎。辛格说，这种新的较小型搜索服务将给雅虎的主要竞争对手——谷歌和微软——在一个难以进入的市场带来更多的竞争。伴随其平台上的衍生服务，雅虎设想可能在搜索领域占有更大的市场份额。这反过来将产生出有助于改善其核心搜索引擎的数据。新网站对于雅虎来说也意味着新的收入，无论是收取每个搜索结果的那小额费用，还是共享相关搜索广告的收入。不管怎样，雅虎都希望通过让其他软件开发商分享其丰富的知识，来提高自己的地位。
埃利斯·孟，34岁
微型泵技术输送防止失明的药物。
在治疗那些导致失明的疾病时，常常伴有向眼睛直接注射的痛苦，也使得病人承担感染、白内障或者视网膜破裂等风险。生物医药与电子工程助理教授埃利斯·孟(Elis Meng)制造了一种可植入泵，来更安全的进行药物注射。
她的设备只有手表电池大小，使用微流控泵，将药物通过小软管，从存储器压送到眼球。外科医生可以将这个泵和药物存储器植入到眼球的外表面；只让软管进入眼球内部。和现有的那些需要周期性注射或重新植入不同的是，孟的设备是可再充药物的，病人只需走进手术室一次，极大地降低了痛苦和风险。孟目前正在动物身上测试这款眼球药物泵，她希望五年内能够在人体上得到测试。
安德里亚·阿玛尼，31岁
可探测单分子的光敏元件。
南加州大学化学工程与材料科学的助理教授安德里亚·阿玛尼(AndreaArmani)研制出了首个能在不使用像荧光标记这类标签的情况下，检测出单分子的光敏元件。在此之前，还不曾有过敏感到可以分辨出单个分子的无标记检测元件。
阿玛尼的感应器包含有一个微型硅环。它位于硅晶片顶部的基座上。阿玛尼表示，“感应器的核心就在于这个极其微小的面包圈形的装置。”这个硅环从激光中获取光子，并将它们固定在轨道中。它的表面是经过化学处理的，可从周围环境中获取目标物质的分子。一旦化合物中有一个分子被捕获，它将使得硅环的光学特性产生可以检测到的变化。
由于它可在液体(包括血液)中工作，该元件将会是一个非常理想的诊断设备。阿玛尼设想，例如将它安置于静脉中，就可以在症状出现之前，通过通过对极少量异常分子的监察，对病人的感染情况进行实时监控。
虽然他们的工作分布于不同的领域和地区——从整洁的办公室、实验室到工厂和贫民窟，从新英格兰到尼加拉瓜——2009年的获奖者们却在一种紧迫感中，将彼此的希望——使人类生活的更美好——联系在一起。他们创造出了更安全、更简便、更高效的电子产品和软件，更好、适应力更强的医用测试和治疗设备，更便宜、清洁的能源。
2009年的TR35正在改变世界。我们希望你们在了解他们的成就之后，会和我们一样欣慰而受到鼓舞。
傅佳伟，33
击退从信用卡到起搏器等物体中潜在的无线射频芯片黑客。
那些使用无线通信技术植入人体的医疗设备，如起搏器，会不会遭到黑客恶意攻击而威胁患者的生命呢?尽管傅佳伟(Kevin Fu)更愿意谈论技术细节，但基于自己的研究，他对这些被夸大的情形早已不陌生。作为一个软件工程师和计算机科学的助理教授，傅佳伟是安全领域的专家，而安全领域里的人，想法是与众不同的。
“任何在安全领域工作的人——他们总会在头脑中设想一个对手，”傅坐在马萨诸塞大学阿穆赫斯特分校计算机科学大楼二层的办公桌前，解释道，“那样你才能更好地设计你的系统来防御它。”
傅研究的安全威胁主要和射频安全有关——射频身份识别，即RFID。RFID是一项日渐流行的技术，从集装箱标签到电子钥匙卡，从埃克森美孚(Exxon Mobil)的快速通过钥匙棒到大通银行(Chase)的免刷式信用卡等，各个领域都有应用。RFID可以通过无线方式快速共享个人信息和账单，但傅知道，这些在2006年前都是不安全的。
在测试完万事达卡、维萨卡和美国运通卡等20多张“智能”卡或者免刷式信用卡后，傅佳伟和同事们发现，他们可以携带自制的扫描器从这些卡旁边走过，从中提取出其中数张卡片的账号和过期时间——甚至当卡片放在钱包里时也不能幸免。
犯罪分子会在邮件箱、购物商场和机场徘徊，获取附近的RFID信息然后冒用身份来盗窃。基本上，他们都不用接触你，就能顺利“掏兜”。要使这些卡片真正安全则需要好的加密软件——这正是傅的专业所在。但是，加密需要稳定的能源供应，这是实际应用中使用的被动式、外接电源的RFID芯片所没有的。“在编程方式上我们获得了灵感。”傅解释道，“但没有RFID编程计算机，就无法进行编程。而RFID编程计算机在没有解决能量问题之前也不能工作。”他露出些带有倦意的微笑，“所以，目前它有点像个被迫退出比赛两年的运动员。”
对于傅佳伟来讲，解决这一进退两难境地的唯一方法就是发明一项新技术——一个他和由韦恩·伯莱森(Wayne Burleson)领导的团队共同参与的项目，伯莱森是电气与计算机工程系教授。即使一直努力解决该问题，傅发现自己也只能做到一个安全工作人员所能做的：如果金融信息易受攻击，那么那些不引人注目、但有着重大意义的目标又该怎么办呢?
这让他第一次注意到了心脏病设备。
在他的桌子上，傅佳伟点开了一个幻灯片，来演示一些破坏者的例子：从1982年将带有氰化物的泰诺放入芝加哥药品仓库货架上的疯子，到那些在癫痫患者的互联网留言板上发布能诱发他们病情发作的动画的黑客。
傅承认：“这可能有些多虑，但从安全的角度看，你需要从‘坏人总是存在’这个实际出发。”并且，可能没有比医药世界更好的地方来搜寻这些反人类者。
傅开始关注那些使用射频通信的医疗设备的安全性，比如起搏器和电击除颤器。他曾和他的长年合作者、华盛顿大学计算机科学与工程系副教授兼计算机网络与投票设备资深安全调查员河野忠义(Tadayoshi Kohno)探讨过该问题。
“傅是位了不起的研究员。”河野忠义说。“据我所知，所有大学本科计算机安全的课程里都有他的研究。他的见解极其深入。”傅和河野把他们关于电击除颤器的问题带出了计算机科学实验室，带人到心脏病专家、波士顿贝斯以色列女执事医疗中心(Beth Israel Deaconess Medical Center)。
这两位给梅瑟那些目瞪口呆的员工们解释了人们所理解的安全。接着，这些医学专家们则向安全研究员们介绍了心血管的基础知识——从起搏器和电击除颤器开始，每年全球约50万人体内植入了此类设备。从原理上讲，起搏器是利用缓和的电流脉冲节拍器来调节异常心率，而电击除颤器则提供强大的电击来“重启”已经停止跳动的心脏。将二者结合起来，就形成了一个可植入的心律转变除颤器，即ICD。ICD设计用来防止心脏病人的突发症状。但傅和河野都质疑，这是否真的能用一个设备来代替。
在他马萨诸塞大学的办公室里，傅拉出了一个鞋盒，里面是一台ICD的成品。它看起来像一个心形挂钟：挂锁大小并放在硬盒内，银色的外科手术钢质地，抛弃了开放式仓储风格。我像一只面对着闪闪发光的物体的喜鹊似地，本能地靠上前去。傅突然拽走这个盒子，“嗯，你不要摸它，”他说。“这些东西里面的线圈能产生700V的电压”，足以让你心跳停止的能量。
他指着那个纸板火柴盒大小的芯片和天线圈——这项技术可以把最新一代的ICD与互联网连接起来，以便医生可以不用手术就能对ICD重新编程。从心脏病专家和病人的角度看，这种无线编程方式是天赐之物。但在傅佳伟看来，它却意味着一种新的安全隐患。他怀疑：那些黑帽黑客是否可以监听ICD和它的编程计算机之间的无线通信?他们能否理解监听到的内容并制造危险?
傅说：“那些制造这些设备的人并不这么认为，但这也正是对手所想。他们并不参加你的游戏，而只是在制作自己的游戏。”为了评估这些安全威胁，研究人员们需要参与黑客们的游戏。
傅佳伟的团队开始开发一项技术，来监听电击除颤器的振动声。硬件是现有的——一个让研究人员和痴迷于此的爱好者组建自己的软件无线电接收器的平台。它已经集成到了调频收音机、全球定位接收器、数字电视解码器中——包括RFID阅读器。人们只需编写软件，将盘曲天线从旧的起搏器中拉出，并焊接到收音机上，这样他们便有了一个接收器。
傅说：“它工作得很好，相当不错。”在花费了九个月的心血之后，他们已经可以侦听到来自ICD的数字二进制码，但仍不知道这些二进制码具体代表 什么。他的学生正在实验室里刻苦研究如何破解它们。使用差异化分析，一般是改变病人名字的一个字母，并监听对应的无线信号传输如何改变，通过此方法，他们就可以组建一本电码本。
如今，他们的自制软件无线接收器可以接听并记录ICD的编程命令。该设备也可以再次向邻近的ICD重播命令，就好像新的命令一样。它已经变成了危险的“剧本修改者”。
傅佳伟发现了一组命令集，可以使ICD处于常“醒”状态，秘密地消耗电池使其毁灭。“我们对此做了粗略的计算，”他解释道。“一个设计能维持几年的电池可以在几个月中消耗完，仅此一种风险，就足以引起高度重视。”
更值得注意的是，傅的软件接收器能够在ICD在病人体内时重新对其进行编程。研究人员可以命令设备不对某个心脏病事件做出反应，例如心律失常或者心脏病发作。当他们需要时，也能找到方法来命令电击除颤器开始其测试进程——向心脏有效施加700V的电压。
傅佳伟并不想把自己看做是制造心脏病医疗设备的人，或者是这种设备的发明人。尽管身为学者，他并不会避开追求自己的理论与技术在现实中的应用，但这种“现实世界”的到来可能要等上10年。可是，ICD-编程接收器的后果是直接而又骇人的：设备可以轻易最小化到iPhone大小；携带其穿过拥挤的市场或地铁站；将心脏病发作命令发送给随机的受害者。
心脏病发作机?真的么?傅认为，没有意识到世界上有邪恶的人是很愚蠢的，他们不单单是图一时之快而组建并使用这些设备，来随机向无辜者强加伤害。对ICD远程编程访问的保密问题直接关系到射频标签识别的保护问题。防止数百万人遭受这种随机伤害的唯一方法是进行通信加密。这不仅需要傅提出实际的解决方案，也正是通过暴露这些安全危害，他向那些制造商提供了珍贵的、甚至是性命攸关的警告。
傅很聪明，却从不投机滥用某项技术做生意，他说，他会非常惊讶“如果没有人已在这方面做了工作”。最好的情形是，我们不知道他的预见有多大前瞻性；也许医疗设备生产商可能在黑客发现漏洞前就消灭了它。“傅是一名计算机科学家，但他也有能力像医生和病人一样看待这些问题，”梅瑟说，“他现在做的工作——与医疗设备安全和隐私有关——可能会影响到数百万人。”
更具戏剧化的场景又会怎样呢?设想一个间谍组织使用印制电路板将心脏病发作器制成报纸，并与早咖啡和起搏器一起送到外国领导人那里。或者有像莱克斯卢瑟(Lex Luthor)一样的超级歹徒用奇特的方式，通过无线电塔向全人类发射他的死亡射线。
作为教授、研究员、科学家的傅佳伟转了转他的双眼，大笑着说：“对此，我能说的是，这将是一部很好的电影!”
安德里亚·托马斯，33岁
像人那样学习新技能的机器人。
在机器人能够真正应用于家庭、学校和医院之前，他们必须具有学习新技能的能力。交互式计算助理教授安德里亚·托马斯(Andrea Thomaz)希望机器人能够从他们的用户那里学习新的东西，专家不必为每一项工作编写特定程序。她的目标是使机器人不仅能了解人类的口头指示和社会信号，还能用手势、表情和其他线索来给出反馈，让主人知道他们是否正确地理解了指令。
托马斯设计了基于人类学习机制的机器学习算法，并将它们植入了她的机器人——二世和西蒙中，这两个机器人有面孔，可以显示基本的表情，有手，可以抓住简单的物体。在一次由未受过正规训练的人参与的实验中，二世能迅速学会在他所处的环境中的一些事，例如打开或关闭一个盒子。
安德鲁·霍克，30岁
为应用量子计算保存信息。
在所有有希望建立量子计算机的方法中，最被看好的是应用超导量子比特，或称作量子位元。但是，想要在不破坏量子位元内部信息的情况下控制它，是一个重大挑战。
普林斯顿大学电子工程的助理教授安德鲁·霍克(Andrew Houck)开发了一种被称为transmon的超导量子位元。帮助保持量子信息的完整性。
量子位元所包含的数据(0和1)，或者是两者的量子叠加——代表在电路中使用的不同能量级和相位状态。但杂散电场在读取数据时可以轻易地摧毁这些状态信息。与其他研究人员针对干扰源的研究不同，霍克对量子位元本身进行了加工，他向其中添加了电容器，使得杂散电子很难再干扰。
从transmon获取数据是下一个需要解决的问题。通常情况下，量子位元是通过测量电荷的变化被直接读取的，但是这对于transmon来说不太可能实现。因此，霍克将它耦合到一个微波光子上，该光子根据自身状态的变化与量子进行不同的反应。通过测量光子，有可能推断出量子位元的状态，从而提取其信息。
尽管transmons中的量子数据可持续数微秒——比以往的量子位元长出一个数量级——但是如果想要用数以百万计的量子位元制成一个大型的量子计算机，还有很长的路要走。
C.沙德·萨克斯顿，33岁
纳米颗粒可通过模仿“好胆固醇”，治疗心血管疾病。
为了抗击心血管疾病，泌尿科助理教授沙德·萨克斯顿(Shad Thaxton)设计了一种能够将胆固醇排出体外的纳米颗粒。
一般药物治疗心血管疾病是通过减少低密度脂蛋白(LDL)，俗称“坏胆固醇”，因为它使得胆固醇沉积在血管壁。但是，还没有现成的疗法可以直接增加高密度脂蛋白(HDL)，或称为“好胆固醇”，它运送粘性分子通过血液最终到达肝脏排泄出去。萨克斯顿的纳米颗粒模拟了HDL。在其核心是直径为五纳米的金色球状物体，它们外层是脂肪和蛋白质分子涂层，使得它们能够与胆固醇紧密结合。这项研究还处于早期阶段，但萨克斯顿预想，合成HDL纳米颗粒将能够把胆固醇通过血液运送到肝脏，以达到预防和治疗心血管疾病的目的。萨克斯顿表示，如果合成HDL被证明是安全有效的，它将在十年内被用来预防心脏病和中风。
科迪·弗瑞森，31岁
制造更便宜、更高能电池来储存可更新能源。
锌空气电池是使用金属锌作为阳极、碱性糊作为电解液，它具有简单、廉价、无毒和寿命长久的特点。但是，长久以来，工程师们无法弄清如何给它们充电。亚利桑那州立大学材料科学副教授科迪·弗瑞森(Cody Friesen)用多孔电极、锌离子液体溶液以及液体添加剂作为电解液解决了这个问题。他于2007年和别人共同创办了Fluidic Energy公司，用来把这项设计商业化，并打算于2009年秋末将它的商业化试验品进行外部测试。弗瑞森希望，该电池能在两年之内开始销售，它们的容量是笔记本电脑和越来越多的电动车中的锂离子电池的两倍。他预计，这款可充电金属空气电池最终的储电量将为锂离子电池的十倍，并且成本会低很多。他第一个目标市场是风能和太阳能 发电的储存，同时，该电池也可用于混合动力汽车和便携式电子产品。
杰亚米·蒂凡，32岁
利用个人信息改善搜索结果。
1997年时，搜索引擎对于人们来说还是相对较新的事物。即将在耶鲁大学读大四的杰亚米·蒂凡(Jaime Teevan)利用暑期在搜信(Infoseek)公司实习。该公司的首席技术官威廉·张(William Chang)将她安排在一个研究室里，告诉她“找一些有趣的事情去做。”她想到了做链路质量测评，以帮助人们更好地驾驭公司的搜索引擎，随后她写，代码去实现这些改变。“有一次，我使得搜索引擎停下来了好几个小时，”她笑着说。
但她却由此发现了钟爱的职业。如今，这位微软研究人员在使用个人数据(包括他们的知识、偏好、习惯等)来帮助人们管理信息领域已是行业领头人。她研究了人们如何在数字时代浏览海量信息，并开发了工具来帮助他们更好地处理这些信息。
截至目前，个人信息管理已成为互联网的流行语。而蒂凡作为研究生与麻省理工学院计算机科学和人工智能实验室的教授大卫·卡尔格(David Karger)一起工作时，就已经是这个领域的先驱了。“她几乎是靠自己一手创造了这个领域”，微软研究院负责管理搜索和检索先进技术团队的主要研究员埃里克·霍维茨(Eric Horvitz)这样表示。
她最开始研究人们如何在因特网上进行搜索。人们利用不同的搜索策略，这使得她发现适合所有人的搜索引擎是不可能存在的。因此蒂凡开始开发能根据用户的个人资料、以前的搜索结果和浏览历史，对互联网搜索结果进行分类的工具。
她最初发明的工具之一叫做Re:Search。早期，蒂凡发现人们通常搜寻他们曾经找到过的信息，超过半数的访问页面和三分之一的搜索结果是重复的。但由于网络一直在变化，人们往往很难再找到同一个网站。Re:Search根据用户历史搜索记录来帮助确定哪些条目更切合他(或她)的需要。蒂凡发现，人们往往会记得以前搜索结果列表的第一个条目以及他们点击过的条目。如果他们点击过的条目的位置发生了改变，用户也往往会弄不清搜索结果。于是她设计了Re:Search来帮助保持单击过的搜索条目仍处于先前的位置，并将新的链接在不会混淆或分散原先搜索结果的情况下插入其中。
蒂凡的主要想法之一，就是搜索引擎可以利用用户相关信息来帮助他们集中精力在他们需要的搜索结果上。自从2006年加入微软研究院以来，她开发了一系列供实验的浏览器插件(配合IE浏览器)，这将为每个用户改进搜索结果。其中一个叫PSearch的插件使用了用户硬盘驱动器里的一个文件的索引、电子邮件以及其他资料来个性化互联网引擎的搜索结果。例如，她在一般的搜索引擎中输入她丈夫的姓时，出现最多的是一个和她丈夫名字相同的金融服务公司的信息。当她利用PSearch搜索相同内容时，网站列出的第一个条目是有关于她丈夫的。
霍维茨说，PSearch在微软内部已试行多年，结果证明非常有前景。“我最喜欢的是，所有的个性化将体现在计算机桌面上。”事实上，PSearch永远不会与搜索引擎共享用户的个人信息，搜索结果是在它们被发送到用户的计算机上之后再进行重新分类排序的。
蒂凡的计划还没有被商业化，因为对于微软来说，搜索领域的竞争非常激烈，她和霍维茨拒绝讨论任何相关计划。但是，他们都很喜欢谈论蒂凡对于微软的新引擎——必应(Bing)的贡献。蒂凡说，她经常和必应的开发人员一起讨论，帮助他们了解人们如何搜索信息，并且如何用这些知识改进搜索结果。霍维茨更直接地指出，在必应呈现搜索结果的网页左侧，有个名为“搜索历史”的简短的列表。“现在你所能看到的只是必应搜索引擎的冰山一角。”霍维茨表示，其实蒂凡所做的工作要更为先进。他暗示并补充说，“随着时间的推进，你将能看到必应更多更强大的功能。”
兰詹·戴什，32岁
纳米多孔碳用于混合动力汽车。
问题：超级电容器能比传统电池持续工作更长时间，还可提供更强大的动力，是诸如混合电动汽车这类应用的理想能量储存装置。但是，超级电容器不能像电池一样储存那么多能量，因此他们需要经常充电。这一缺点限制了它的使用。
解决方案：作为德雷塞尔大学材料科学的研究生时，兰詹·戴什(Ranjan Dash)将一种新的化学配方应用到超级电容器碳材料的纳米级孔隙的设计中。这种大小可以用亚纳米级来衡量的微小孔隙，为带电粒子提供了更大的可黏着表面积，使得超级电容器的储能量翻倍。戴什在宾夕法尼亚普王市和别人共同创办了Y-Carbon公司，来推动该技术的商业化，现在，他出任公司的首席技术官。他说，他的公司已经开发出超级电容器的样机。他计划与其他公司合作，开发多孔材料在超级电容器和其他产品上的应用，Y-Carbon公司将生产制造这些产品。戴什说，第一个超级电容器将在大约两年半之后面世。
维拉·萨佐诺娃，30岁
世界上最小的谐振器，可以衍生微型机械设备。
微机电系统(MEMS)在回旋装置、微型化学传感器、电信行业的光电开关以及其他设备中起着重要作用。这种技术的更小版本——纳米机电系统(NEMS)也有着广泛的技术重要性。维拉·萨佐诺娃(Vera Sazonova)发明了世界上最小的NEMS装置：一个微小的谐振器，它仅包含一个悬挂在硅栅上的碳纳米管。栅极电压使得碳纳米管发生振动，形成高频电流。由于高频电流难以被检测到，萨佐诺娃将另一个频率略微不同的电压加载上去：两个信号组合形成了第三个低频电流，该电流就可以容易地被检测到。它潜在的应用包括超灵敏运动探测器、检测出分子质量的敏感器、甚至能检测到重力波的设备。
艾里·杰维，29岁
将纳米线“绘”入电子电路。
纳米线可能将会成为未来先进的电子设备的基础组成，从廉价的太阳能电池到高分辨率的显示器。但是，想要精确地摆布这些微细线束是十分困难的。尽管如此，加州大学伯克利分校电气工程和计算机科学的助理教授艾里·杰维(Ali Javey)在这方面却已成为一个大师。他用于制造高品质电路的最新工具是：滚筒印刷机。他将玻璃管外层涂上催化剂，并将它放入充满化学蒸气的淀积室，在那里，它的表面将会生成纳米线。当玻璃管紧靠着一个活动的塑料片或硅晶片时，纳米线的顶端将紧紧依附在平面上。当玻璃管旋转时，在纳米线与玻璃管分离前，它将被拖着缠绕成直排。到目前为止，杰维已经将这项技术应用到以锗、硅和砷化铟纳米线为基础的印刷晶体管中。他还制造了一系列感光的硒化镉纳米线，可在图像领域被用作光传感器。
安德鲁·帕尔曼，34岁
通过将煤转变成天然气大幅 削减碳排放。
应对全球气候变暖最大的挑战之一就是减少燃烧煤，这种廉价而丰富、但是却肮脏的燃料。从而减少二氧化碳的排放量。在2004年的时候，创业家安德鲁·帕尔曼(Andrew Perlmarl)成立了GreatPoint Energy公司，将煤炭转化为甲烷(天然气的主要成分)的过程商业化。而这一过程与燃烧煤炭相比，在产生同等数量电力的情况下，将使二氧化碳的排放量减少一半。在转换过程中产生的二氧化碳很容易被捕获后存储于地下。帕尔曼担任总裁兼首席执行官的GreatPoint Eriergy公司。已经在麻萨诸塞州的萨默塞特(Somerset，MA)建立了示范工厂，并计划尽快在明年建立第一个商业型工厂。与此同时，帕尔曼还与别人共同创建了不同领域的其他企业，例如，发展价格更为低廉的海水淡化工厂、研制抗肥胖以及防止老年疾病的药物、将垃圾转化为生物燃料、从位于地下几英里深的岩石中萃取热用来发电等。
埃雷兹·利伯曼-艾登，29岁
量化工具为理解进化理论提供新视野。
2003年，当埃雷兹·利伯曼－艾登(Erez Lieberman-Aiden)开始他的应用数学博士学业时。进化论还无法处理解决真实世界人口这样的复杂模型。他结合专门的数学工具，来帮助解决了这个问题。他在哈佛大学及麻省理工学院健康科学与技术部所做的研究，使得进化生物学家可以在他们的模型中添加更多的变量。
他所面临的下一个挑战：“人们总是在谈论文化和语言的演变，但我发现，自己更想知道这种演变是否真的和文化相关，”利伯曼一艾登说。与谷歌事出有因作，他和同事正在研发可以浏览大量的数据文本集合的工具，并希望量化特定时间场合下一个词被表达或一个共同的表情出现的频率。这将有助于观察和了解思想、文化和语言如何随着时间和空间发生变迁。
最近，利伯曼－艾登将研究方向转向基因学。科学家可以确定DNA碱基的排列顺序，但是他们对基因组的整体结构还知之甚少。利伯曼－艾登和别人共同开发了一套能确定DNA排列顺序、并能揭示DNA结构的方法，例如，结构上的改变使两种基因更密切，即使它们已处于一个染色体的两端。
杰弗里·希尔，30岁
开发易用软件帮助人们用富有创造性和趣味性的方式阐释数据。
数字列表并不能像图表、曲线或者交互式图形那样显示不可预测的趋势。为了帮助人们能够利用图形做出判断，斯坦福大学计算机科学助理教授杰弗里·希尔(Jeff Heer)领导完成了一个创建易用开源可视化软件——Protovis的项目。
像微软Excel那样的软件可以很容易地将数据转化成图表，但是他们所提供的图形选择非常有限。强大的分析编程语言可以提供更多的选择，但使用起来却很复杂。Protovis让只具备基本编程能力的人们集中精力在可视化设计上，而不去担心如何编写复杂的计算机代码。该软件提供了大量不同方面视觉信息的相应代码，如形状和颜色。用户将这些代码组合起来就可以创建一个完整的图形。用户还可以轻松地将这些可视化图形集成到网页上，以便共享与讨论。Protovis目前运行在Firefox、Chrome和Safari这样的浏览器上。希尔正在努力研发更容易创建交互式和动画图形的工具。
米歇尔·凯恩，32岁
一个儿童玩具促成了一种廉价、简便生产高科技诊断芯片的方法。
2006年，米歇尔·凯恩(Michelle Khine)来到崭新的加州大学美熹德校区，渴望建立她的第一个实验室。她正在测试微小的充满液体的管道，希望能设计出以微型芯片为基础的诊断测试盒，这是一门叫做“微流体”的学科。问题在于，先前她用来制造微流体芯片的专门设备花费超过10万美元——她手头并没有这笔钱。“我是一个很没有耐心的人，”目前是加州大学尔湾分校助理教授的凯恩说，“我想找到一个迅速把一切建立起来的方法。”
她绞尽脑汁寻找快速的应急设计，凯恩想起了她最喜欢的儿童玩具：Shrinky Dinks(儿童使用塑料纸印照片的玩具，译注)，大块的塑料薄膜可以用颜料或油墨上色，然后在热炉子里收缩。“我想，如果我能用特定的方法把(设计)印出来，然后让它们收缩，我就能制作出适合微流体大小的管道，”她说。
为了测试她的想法，她在AutoCAD里匆匆设计了一个通道，用激光打印机在Shrinky Dink的材料上打印出来，并把结果放到一个烤箱里。由于塑料收缩，表面的油墨粒子聚集到一起，形成小的褶皱。这正是凯恩想要的效果。当她把一种叫做聚二甲基硅氧烷(PDMS)的聚合体倒在冷却的Shrhiky Dink的表面，由于油墨硬化，油是的褶皱在表面形成微小的通道。她把PDMS从Shrinky Dink的模具里拿走，瞧：一个微流体装置完成了，花的钱比·顿快餐还少。
凯恩开始在她的实验中使用这种芯片，但是她没有立刻把她的烤箱视作一种突破。“我认为这事儿应该缓一缓，直到我们拥有适当的设备，”她说。但是，当她就这个技术发表了一篇短文后，全世界科学家的回应潮水般涌来。“我不知道人们会这么感兴趣，”凯恩说。
与此同时，她也要面对相当的质疑。批评者想知道，你究竟怎样用一个玩具制造出通常要有高端的硅元素来造的尖端设备?“人们要么喜欢它，要么嘲笑我，”凯恩说。她赶忙指出Shrinky Dink微流体不是十全十美的——例如，油墨会从打印机中溅出，使得完成的通道有轻微的不平整。
不过，这样的小瑕疵对大多数的应用来说不成问题。而凯恩已经找到了一个克服更严重困难的方法：PDMS能吸收蛋白质，摆脱了敏感测试的结果。她已经开始直接用Shrinky Dinks制作芯片，通过注射器的尖端把设计刻到塑料上。随着塑料的收缩，通道变得更窄更深——对微流体来说是完美的。她甚至能够通过把几个刻过的Shrinky Dinks融在一起，制作出三维的芯片。整个过程，从设计到完成芯片，只要几分钟。
凯恩计划用她的芯片来检测各种医疗条件，希望廉价便携式的设备有朝一日能用来诊断HIV及其他临床传染病。她还发现了，通过在含有浅井而非通道的Shrinky Dink设备上培养干细胞，她能诱导它们变成心脏肌肉细胞。这样的工具也许能让研究者试着培养这样的细胞用于组织移植，以更密切地控制该过程。
加州量化生命药学研究院(the California Institute for Quantitative Biosciences)副主任道格拉斯·克劳福德(Douglas Crawford)看到了凯恩方法中的优点。“米歇尔的技术更好、更快、更廉价——它能把微流体原型制作 送入每个实验室，”他说。
最近，凯恩在Shrinky Dinks上打印了金属模式。随着塑料收缩，金属变形形成浅井，凯恩认为这可以收集阳光；这一发现可以使得太阳能电池更高效。“我们还远没有把这项技术推倒极限，”她说。
迈克尔·巴克斯，31岁
证明网络安全协议确实可信。
问题：为了保护互联网用户的隐私，密码学家已经研制出零知识证明(zero-knowledge proofs)，即使得用户在没有透露密码或银行帐户号的前提下，能够证明他们自己是号码的主人。IBM。英特尔和惠普已经将这种证明作为新的互联网安全协议的基础，类似于保护电子商务交易的安全套接层。尽管这些证明自身是安全可靠的，却很难保证以这些证明为基础而建立的协议不会成为被攻击的目标而发生故障。
解决办法：德国萨尔布吕肯市萨尔兰德大学信息安全与密码学教授迈克尔·巴克斯(Michael Backes)设计出一种可以在不到一秒的时间内就能够证明互联网协议是否真正安全的软件。该程序是第一个能测试建立在零知识证明基础上的协议的软件，它简化了证明的数学表述，并可以评估它们如何在协议下工作。结果是，它可以有效地检查出协议中的个人指令是否可能使得闯入者进入该系统。
安德鲁·林恩，32岁
通过在骨和软骨内刺激再生修复关节。
英国剑桥Orthomimetics公司的合作创始人兼首席执行官安德鲁·林恩(Andrew Lynn)，想要逐步淘汰修复人体受损骨和软骨的金属关节替代物。他开发了一种可生物降解的支架，可通过手术被植入到任何受损的关节中。
微型孔隙将血细胞和干细胞吸入到新安置的支架中，该支架由人体软骨的组成物胶原蛋白和糖胺够成。该支架延伸到骨中的部分包含有磷酸钙(骨骼的成分)。干细胞从这些材料中吸收所需物质，并在合适的位置成长为骨或软骨，随着支架的溶解，慢慢修复受损部分。该支架已获准在欧洲使用，Orthomimetics正在进行更多的试验，争取获得美国食品和药物管理局的批准，预计需要大约两年的时间。设计帮助韧带和肌腱再生的支架也已经进行了两三年的研究。
焦治·孔德，32岁
为消费者提供全套基因组测序，以及解读它的软件。
感谢焦治·孔德(Jorge Conde)，任何人都可能拥有自己的全套基因组测序，以便对未来健康情况提供线索——总共的费用在10万美元以下。孔德是Knome公司的主力，该公司于2007年创办，是第一家为顾客提供全套基因组测序的公司。Knome与其他测定基因的公司不同，后者只为顾客分析DNA的一个小片段，然后收取几百美元。
Knome公司的创始人兼首席执行官孔德认为，个人基因组更大的商业价值在于，提供给顾客解释而不是基因组测序本身。因此该公司开发了管理、保护和分析基因数据的软件。该软件将在线数据库中最新验证的科学发现随时整合进软件系统，排列他们的相关性，然后使用它们为所探测到的个人基因测序提供有用信息。
尽管测序DNA的费用已经从06年的几百万美元直降至09年的几万美元，Knome公司所提供的服务对于大多数人来说仍然难以负担。孔德认为，当基因组测序的价格最终降到平均消费者可以接受的范围内(也许能在未来五年之内)时，Knome公司对于全套基因组的测定工作将远远领先于其他公司。
沙赫拉姆·伊扎迪，33岁
全新3-D界面帮助人们管理数据层。
沙赫拉姆·伊扎迪(Shahram Izadi)希望人机交互变得更加自然。尽管微软平面电脑(Surface)的触屏技术已经十分令人震撼，伊扎迪还是完成了对其中一个他所负责的可触界面的改进工作，使得该界面能以一种全新的方式将信息呈现给人们。
该平面电脑通过投射红外线探测手指、或者其他在屏幕或其上方运动物体的反射光线，使得用户能通过手触，操控屏幕上显示的信息。伊扎迪的改进被称为SecondLight技术，他使用第二个投影仪和一个可转换的扩散器，为原装置的数据添加了另一个实体层。
该系统在桌面屏幕上映射出一个图像，在它上面其实还有第二个隐藏的影像；将一个半透明的物体放在屏幕上方就可以使得第二个图像显示出来。例如，该平面电脑的屏幕上显示的是一个人，一个用户将一张纸放在屏幕图像上方，他将会看到人体的骨骼。伊扎迪希望，SecondLight这项技术最终能应用于专门领域的设备，例如，负责某一病人的医生可以随时增加或查看新的数据。
何塞·戈麦斯·马尔克斯，32岁
在贫穷国家，发明实用医疗设备。
何塞·戈麦斯·马尔克斯(José Gómez-Márquez)在麻省理工学院的实验室看上去有些像玩具商店、有些像机械车间、还有些像医疗中心。塑胶玩具遍布整个台面，上面还有一个拆散的药房怀孕测试设备、所有种类的医用注射器以及许多身体部位模型。咖啡过滤层已经被转换成了纸诊断盒；一个折扣商店买的直升机提供了一个新的哮喘吸入器的设计，甚至厕所柱塞也被利用，辅以软管和胶水，制成一个临时离心机。
“离心机一直会出现故障，”戈麦斯·马尔克斯一边旋转着手中柱塞的木柱一边说。这对卫生保健工作者来说是一个问题，因为即使是简单的医疗检查设备，也要依赖这个仪器来分离血液或尿液样本中的分子。在富裕的国家，损坏的设备被迅速修理好或进行更换；而在戈麦斯·马尔克斯经常工作过的那些贫穷的国家，找到可替代的部件是不可能的，这使得这些设备就没有用了。因此他试图用可用的材料来制作简单的版本——或是容易摆弄、一次性使用，或从一开始就不太容易损坏。“这个甚至可以不依赖动力进行工作，”他如此评价那个用柱塞制成的离心机。
戈麦斯·马尔克斯是洪都拉斯人，一位很有天赋的工匠：“我妈妈常说，我的玩具只能玩几天，因为我会把它们拆开，借口是我发现了一个缺陷，”他回忆说。但他也是一位肩负使命的发明家。“当你在一个发展中国家长大，”他说，“你会感觉到，要替换高档的技术设备是非常昂贵的，因此往往不会替换。”
戈麦斯·马尔克斯仅在这个领域短短数年，但由于其对广泛的设计问题的独到见解，他已经在波士顿医疗设备研究人员中赢得了声誉。“在资源匮乏的环境中，拥有广泛的创新技术想法，这样的人才并不多，”波士顿马萨诸塞州综合医院的医生以及全球健康计划(Global Health Initiative)医学和创新性技术一体化中心项目的带头人克里斯蒂安·奥尔森(Kristian Olson)说。“他找到了一种需求，同时找到一种技术来满足这种需求。这是一个在贫困人群中开发技术的出色的方法。” 也许有人会说，戈麦斯·马尔克斯就是为了改善医疗技术而生的。1976年，洪都拉斯的医生还无法对戈麦斯-马尔克斯的母亲进行产前超声波检查(这在美国刚刚流行起来)，医生误认为她怀了双胞胎，并且对她怀孕的时间判断错误。在她怀孕了才7个月的时候，被诱导分娩，戈麦斯·马尔克斯——没有看到双胞胎——体重过轻、带着许多典型早产儿的健康问题出生了。虽然未留下任何长期的后遗症，但是由于他的童年总是不断地进出医生办公室，他深刻地认识到：卫生保健是多么的重要，而提供的渠道又是多么变幻莫测，以及医疗设备可以如何改善这种状况。
他来自于一个医生世家，这一点也有帮助。他的祖父是一位外科医生，曾在洪都拉斯的首都特古西加尔巴(Tegucigalpa)的私立和公立医院工作过，在那里，戈麦斯·马尔克斯亲眼目睹了金钱与医疗服务的关系。去公立医院的穷人不太可能得到化疗或者适当的义肢。“负担得起的人们会去得克萨斯州或波士顿享受医疗保健，”他说。
90年代后期，戈麦斯·马尔克斯离开洪都拉斯，去美国读大学。但他的教育生涯受到了飓风米奇(Hurricane Mitch)——在1998年重创了洪都拉斯——的影响。他那在特古西加尔巴的父母再也无法帮助他支付学费，于是，他开始从事各种不同的工作来养活自己——“有时夜班，有时正常班，有时待遇很好，有时待遇非常低劣。”他最终就读于马萨诸塞州的伍斯特理工学院(Worcester Polytechnic Institute)。“坦白讲，非常艰难，”他说。“我不会把这条路推荐给任何人。”
仅有的一点空余时间，他会用于自己真正感兴趣的事情：结合不同技术，创造出新的东西。2005年，这位初出茅庐的发明家加入了一个研究小组，参加了麻省理工学院IDEAS的竞赛——一项旨在开发新技术或新项目，从而对世界产生积极影响的竞赛。他的研究小组受到了来自世界卫生组织的倡议的鼓舞，致力于开发麻疹疫苗的新技术；尽管在美国这种疾病几乎已经根除了，但在全世界范围内，每天仍造成5D0人死亡，其中大多数是儿童。戈麦斯·马尔克斯和他的同事决定，为贫困国家研制一种无针系统。
注射型疫苗的实施需要培训，他的研究小组希望“有一种设备能够允许任何社区医疗工作者——而不是一个受过训练的护士——进行注射，”戈麦斯-马尔克斯说。虽然无针注射系统已经存在，但大多数依靠雾化技术，这很麻烦，而且需要电力。
在对来自药物输送和工程公司的新设备样机进行评估之后，戈麦新·马尔克斯很快认定，现有的方法过于复杂。“那设备装在一个充满泡沫塑料的‘豪华’包装箱里，”他这样其中一台样机。“如果送它去新英格兰，这些泡沫还算对它有些帮助，但在中美洲，它毫无用处。”
戈麦斯·马尔克斯的研究小组从喷墨打印机使用的一次性墨盒中获得了灵感，设计出预装了合适剂量疫苗的喷雾器；这些设备可以在使用一次后扔掉。该小组还研制了一种稳定墨盒内疫苗的方法，从而消除了冷藏的需要。曾经研究过疫苗喷雾器的其他研究人员已试图改进哮喘喷雾器，这并不是一次性使用的，而且也不便宜。“如果喷雾器的头部被打破，机器就得被送回来，”戈麦斯·马尔克斯说。“我们的情况是，由于它只有10美分，你可以把损坏的一个扔掉，然后从盒子里拿出另一个。”大多数喷雾器还需要一个电源来运行压缩机，将液体药物转变成蒸汽。戈麦斯·马尔克斯的研究小组确保他们的系统可以由复合源提供动力，比如当没电的时候，可以使用脚踏泵。
由此产生的设备在2006年IDEAS竞赛中赢得了国际技术奖。“这让我明白了，我可以以此谋生，”戈麦斯·马尔克斯说。在美国国立卫生研究院的资助下，该小组仍在改进此设备。
第二年，戈麦斯·马尔克斯和一个研究小组再次参加了IDEAS竞赛，这一次的参赛重点是改善肺结核药物治疗依从性。尽管肺结核可以用抗生素来治疗，但据世界卫生组织估计，这种疾病在2007年使180万人丧生，同年，新诊断出930万新病例。治疗肺结核的最大挑战之一，是确保患者坚持长时间的必需药物过程，以清除体内的病菌。
监测服药依从性的一批新技术正在进行测试，但其中大部分依赖于一定程度的自我报告；例如，病人可能得到一个电话号码，医务人员让他们在服药后打这个电话。“我是个多疑的人，”戈麦斯·马尔克斯说。“如果病人没有吃药，他们并没有动机告诉我们。”他的研究小组开发出一种简单的纸测试条，可与一个激励计划一起使用。测试条是由浸染了化学药品的咖啡过滤纸制成的，能与尿液中抗结核药物的代谢产物起化学反应，显示出一个独特的代码。每天，病人把代码用手机短信发送到一个中央数据库，以赢得手机免费通话的分钟数。2009年早些时候，该研究小组在巴基斯坦的卡拉奇进行了系统测试。
麻省理工学院国际发展倡议的创始人之一艾米·史密斯(Amy Smith)对戈麦斯·马尔克斯印象非常深刻，2007年，她聘请他领导麻省理工学院的国际卫生创新项目。从那时起，他在全世界各个国家建立了一个合作网络，他们会告诉他本国人民的卫生保健需求。那种存在于戈麦斯·马尔克斯个人哲学核心的协商态度，反映了适当技术领域的发展趋势：与使用设备的人一直合作下去。“何塞是真的处于最前沿，”波士顿大学生物医学微元件和微环境实验室主任凯瑟琳·克拉佩里希(Catherine Klapperich)说。“哪些人是顾客?他们想要什么?他们愿意使用什么?你不能瞎猜，而这就是何塞教导他学生和同事的事情之一。”
戈麦斯·马尔克斯的目标是，通过鼓励贫穷国家的医生和科学家设计属于他们自己的设备，来进一步推动这种方法。他现在正为医疗技术创建开发套件——有点像医疗专业人员的成套工具——这将首先在尼加拉瓜(Nicaragua)使用。该套件将能够让医生和医学院学生设计诊断、药物输送装置，微流体芯片等。
至少，理论上是如此。但是，繁忙的医务人员会认为这个套件有帮助么?它们使用起来会不会太复杂或者——反过来说——太简单了?2009年夏天，戈麦斯·马尔克斯和他的学生带了一些工具盒到尼加拉瓜，去寻找这些问题的答案。他希望这些工具盒能够帮助创新——这种新文化扎根。从长远来看，这种方法才能够对贫穷国家的医疗服务和技术进行真正的变革。
塞勒斯·瓦迪亚，34岁
鉴别能在太阳能电池中发挥特殊作用的材料。
太阳能发电还无法提供太(拉)瓦级的功率，除非我们能为太阳能电池找出更好的材料。在大多数光伏电池中广泛应用的硅造价太贵；用来制造更便宜的薄膜太阳能电池的碲化镉类材料太罕见，而且有些是有毒的。为了找到其它可能，伯克利实验室的研 究员塞勒斯·瓦迪亚(Cyrus Wadia)对具有良好电学性能并能有效吸收太阳能的材料进行了经济评估，结果表明，有两种以前被忽略的材料非常符合要求：黄铁矿和硫化铜。分析显示，从现有储备中提取这两种化合物的成本低廉：提取黄铁矿的成本每瓦特不超过0.000002美分，硫化铜每瓦特不超过0.0014美分。瓦迪亚已经研究出合成这两种材料的纳米粒子方法。到目前为止，他已经用硫化铜纳米粒子中制造出具备基本功效、但效率不高的太阳能电池，并且正在研究黄铁矿电池。
内森·伊戈，32岁
为公共利益挖掘手机数据。
新墨西哥州圣塔菲研究所的研究员内森·伊戈(Nathan Eagle)认为，手机不仅仅具有沟通的作用。在他看来，手机可以作为反应社会结构的窗口，能够提供信息来帮助制定更好的公共政策，还能成为贫困国家人民意想不到的收入来源。
多年来，伊戈一直致力于从世界各地服务供应商那里挖掘手机数据。使用他作为麻省理工学院研究生时发明的算法，他从通话记录和人们出行及使用手机的模式中获取识别身份的信息。例如，他正与肯尼亚和卢旺达的城市规划者一起工作，了解遇到自然灾害或农作物价格下降这类事件时，贫民窟的增长和变化情况。2009年，伊戈开始使用手机派生的数据，建立一个有关疟疾在非洲传播的更为精准的模型。而以前的模型一直依赖于在不定期调查中收集的关于人口流动情况的零散信息。随着对疾病蔓延情况更加深入的了解，各国政府可以改善政策以便更好的应对这些疾病。
2009年2月，他推出了Txteagie，这是一项允许公司分配给手机用户一些简单任务(例如文字翻译)的服务。参与者可以获得积分，积分可用于电话服务或在专柜兑换现金。在肯尼亚推出的一个试点项目为每个任务支付几美分，并且获得了巨大的成功。在它推出的几小时内，参与用户就达到了数千人；在数天内，所有的任务都已分配完毕。
伊戈计划于2009年晚些时候，在肯尼亚和其他国家(包括卢旺达、印尼和多米尼加共和国)重新启动这项服务，并做出两个改动，使得该服务能更好地延续。他将规定每个人每天可以兑换现金的上限，使得该服务更像是一个爱好而不是一项工作。例如，识别数码照片中的物体和人，或者破译扫描的书中的暗语。
科特·赞斯·豪斯，31岁
通过水泥生产捕获二氧化碳。
全球二氧化碳排放量中大约有5％来自于水泥的生产。麻省理工大学研究员兼C12 Energy公司创始人之一科特·赞斯·豪斯(Kurt Zenz House)，希望能够将二氧化碳变废为宝。他认为，从工业烟囱中排放出的二氧化碳可以被收集并用于水泥的生产，使得大气层中减少这种废气，并有利于环境的保护。
他的方法的关键在于二氧化碳与碱性溶液的反应，之后将它固定于不同的化合物中。例如，碱液与二氧化碳反应生成小苏打。将小苏打与海水融合可以生产出将混凝土黏在一起的水泥。
豪斯说，旨在限制温室气体排放的条例，如二氧化碳气体排放税，最终可能使这一进程在不破坏环境的前提下有利可图。同时，他也在研究其他方法来存储二氧化碳，包括封存于海底或者水库底下。在C12 Energy公司，他也在研发可以减少二氧化碳储存费用的技术。
阿索科·拉维，32岁
利用软件发送多种无线电信号。
在阿索科·拉维(Ashoke Ravi)的帮助下，未来的手机和上网本不再需要不同的线路来传输多种无线电信号(例如通过蜂窝网络，Wi-Fi和WiMax技术)。一个单独的发射器将能够处理所有这些问题。
无线电通过软件来接收不同无线协议下的信号已经广泛存在，但传输方面的进展却还处于滞后状态。主要的困难在于建立可以处理不同功率的放大器，因为在不同的无线网络间传输不同距离的信号需要不同的功率。
英特尔公司的研究员拉维建立了一个软件控制发射器，解决了这个问题。与靠改变功率水平来传输不同信号的做法不同，它的放大器可以结合两个运行在恒定输出功率水平的振荡器的输出，减弱或增强输出的信号。他的设计使得放大器能够在单一功率水平上进行优化，增加了电池的寿命。
拉维预计包含有一些特定技术的设备，例如能够无缝切换于3G和Wi-Fi网络的笔记本电脑，将于五年内面世。
杰弗里·比格姆，28岁
免费服务帮助盲人网上冲浪。
问题：全世界有超过3800万人视力低下甚至没有视力。他们中很多人通过使用屏幕阅读器(将屏幕上的文本大声朗读出来的软件)才能应用网络。但是这个软件十分昂贵。并且在公共图书馆或网吧的电脑上很少安装。于是在这些地方，像确认航班信息或者收发电子邮件这种简单的工作，对于盲人用户来讲都是不可能完成的任务。
解决办法：作为华盛顿大学的研究生时，杰弗里·比格姆(Jeffrey Bigham)创建了Web-Anywhere——一个几乎可以在任何操作系统的任何浏览器中使用的免费屏幕读取器，并且，它无需安装特定软件。用户先进入webanywhere.cs.washington.edu网站，从那里开始，他们可以使用键盘命令，导航到任何网页。与其他屏幕阅读器从正在阅读的文本中同步合成语音不同，Web-Anywhere是从中央服务器中获取语音信息，然后再把语音发送到用户的计算机上。“潜在的问题是，有一个大的延迟存在于用户按下按钮与语音返回到用户计算机这段时间，”现在已经是罗切斯特大学计算机科学助理教授的比格姆这样表示，“几乎所有人都认为，这个延迟是我们所面临的致命问题。”为了加快反应速度，他创造了一个能预测用户最渴望浏览网页中哪一部分的模型(比如链接部分)，然后将先返回描述该部分内容的语音到用户的计算机上。其结果是，Web-Anywhere能在瞬间将合成语音返回到用户的计算机中。
埃道甘·奥兹坎，30岁
便宜芯片和先进软件有望取代显微镜透镜。
几个世纪以来，昂贵而笨重的镜头一直是成像技术的基础。而现在，加州大学洛杉矶分校电气工程助理教授埃道甘·奥兹坎(Aydogan Ozcan)告诉我们，“是改变思维的时候了。”通过编写复杂的图像处理软件，并采用手机中随处可见的廉价光感应器，他发明了能替代传统镜头的设备。奥兹坎发明的无透镜成像设备具有同标准台式显微镜(约1微米)几乎一样的分辨率，因此它们可用于计数、识别甚至描绘活细胞图像。
他将制造出的模型安装到手机上来验证这项技术，并创办了一家名为Microskia的公司继续进行研发。首批产品很可能是可以通过USB线插人手机或笔记本电脑上的简单显微镜，它们可以在显示屏上将图像放大。第一次应用可能会在远程医疗中心，用 于诊断贫血、癌症和传染性疾病(如疟疾)。据奥兹坎自己表示，他的模型实际上足以替代在一般美国医院里使用的笨重而昂贵的细胞计数器。
阿纳特·莱文，31岁
计算摄影学推动数码影像发展。
虽然数码相机的出现给人们带来了很大惊喜，但它的基本设计原理与老式的胶片相机还是一样的：一个镜头聚焦于平面上的一个图像。数码相机仅仅是用感光芯片代替了胶卷来捕捉图像。而阿纳特·莱文(Anat Levin)认为，我们能改进的还有很多。
以色列雷霍沃特魏茨曼研究所的高级科学家莱文是基于计算摄影成像的先驱。她开发了在相机和电脑上处理数字图像的方法，并探索新的相机设计方案。“在数码相机出现以前，我们将画面捕捉到胶卷上，胶卷基本上是最后一步，”她说，“现在有了数码技术，我们在相机留下的就可以不再是结果了。”
去年，莱文发明了一个相机和一套算法，两者一起，可以消除图像中运动模糊。矛盾的是，相机以不同的速度水平移动传感器，同时将图像曝光，这显然会使得图像整体变模糊。但是，相机的运动是专门设计的，可以在同等程度上模糊一幅图像运动和静止的部分。因此她可以用一个相对简单的算法消除所有模糊的部分。如今，需要一台电脑来处理图像，但最终，一种新模型相机将可以在机上完成修改工作。
与麻省理工学院的同事一起，莱文还提出了一个可以增加相机的景深，同时增加近景或者远景容量的镜头设计方案。从不同焦距的镜头得到的方格片段覆盖了常规镜头。每个方格都聚焦于与相机不同距离的一片区域。应用来自所有镜头的信息，莱文就可以重新计算整个图像以增加景深，甚至在照相后，重新调整图像的远近。
宋晓冬，34岁
通过自动软件分析防止恶意软件。
宋晓冬说，多年来，计算机防御者一直忙于对付那些已经出现的新病毒、蠕虫或者其他恶意软件，开发并实现了能够探测出已知模式的恶意代码过滤器，来阻止它们的传播。计算机副教授宋晓冬的目标是在更深层次保护计算机，而不仅是一个接一个地阻止恶意程序。
恶意软件和商用软件的代码往往不公开，这却减慢了漏洞的搜寻速度。宋晓冬想出了如何通过检验计算机运行的l和O来查找安全漏洞的方法。她的平台“比特之光”(BitBlaze)能够分析恶意软件，并自动生成过滤器来阻止它们，直到安全补丁发布。它也能分析那些补丁，并产生出新的恶意软件来揭示漏洞，这会使得程序员能够做出尽可能稳固的安全补丁。
这种任务“之前属于高度专业化的人工劳动”，约翰·霍普金斯大学信息安全研究所主任艾维·鲁宾(Avi Rubin)说；他也把“比特之光”称为“对抗危害计算机系统的战斗中的一次巨大进步”。例如，如果二个蠕虫试图入侵一台计算机，“比特之光”的反应可以阻止今后一系列面向同一漏洞的攻击。宋的研究已经集成到了谷歌的Chrome浏览器中，她也和Symantec等软件安全公司展开了合作。
史瓦泰克·帕特尔，27岁
利用简单传感器探测人的行为。
墙壁可以说话?华盛顿大学计算机科学与电子工程助理教授史瓦泰克·帕特尔(Shwetak Patel)讲述了他们的故事：故事是关于人们如何在他们家中活动，以及他们如何使用电、煤气和水。帕特尔表明，家中的每个电器都会在建筑内的电线中，产生特定的信号；插入任何一个电源插座，传感器将会捕捉到电线内的电流变化，并探测到任何一个电器开关时的信号。这种能力非常适用于监控旧家电的使用情况。之前，从没有切实可行的办法来实现它，因为这需要大量昂贵的感应器。
去年，帕特尔对通风系统做了类似的实验，他设计了一个传感器，当一个人离开或进入房间时，可以探测到气压的微妙变化。最近，他证明了在天然气管道和水管内轻微压力的变化，可以显示如火炉或水龙头这类特定设备或装置是否正在被使用。帕特尔认为，让人们了解他们对资源的消耗方式，有助于减少对资源的消耗。他与别人共同创建了一家公司，将为消费者的水电账单中，提供每个设备的详细使用情况。
普拉纳·米斯特里，28岁
简单且可佩戴的数字信息添加工具
想要在旅途中随意从网上检索信息至今仍是个挑战。为了实现它，研究生普拉纳·米斯特里(Pranav Mistry)发明了“第六感”，一个可以当做配饰配带的设备，该设备加载了实体世界中大量的数字信息。与以前的“扩张实境”(augmented reality)系统不同，米斯特里的这款设备采用了现成的廉价硬件。他表示，只需要两条电缆将LED投影仪和网络摄像头连接到具有上网功能的手机上，而且，做成完全无线的系统也不麻烦。
用户可以通过简单的手势操控“第六感”：用你的拇指和食指一起摆出一个相框的形状，相机就会自动抓拍照片；在空中比划一个@符号，你将可以查收电子邮件。它还可以自动识别物体，并检索相关信息：例如，当你举起一本书时。该设备将会从亚马逊这类网站上获取读者对于该书的评论，并投影到书的页面上。如果配有文本合成语音软件和蓝牙耳机，信息还可能被“轻声”读出来。
令人惊讶的是，米斯特里发明“第六感”只用了不到五个月的时间，并且它的费用还不到350美元(不包括手机成本)。目前为止，用户还必须在他们的手指上佩戴有色“标记”，以便让系统能够跟踪他们的手势。但他正在设计能使手机直接识别手势的算法。
阿德烈·特耶，30岁
在个人电脑是运行复杂物理模拟。
阿德烈·特耶(Adrien Treuille)开创了物体过程模拟，从特定人群的流动到蛋白质在细胞中的运动。尽管他的模型已经十分逼真，真正令人惊讶的却是这个过程可以在普通的个人电脑而非超级计算机上运行。“我希望把盘旋的烟雾放到你手掌中，”他说。
为了实现这一目标，特耶——这位计算机科学助理教授在删除了不可能出现的结果后，简化了情景数学表达式。他举例说，一个完整模拟如何折叠衬衫的过程应该包括那些美妙的折纸艺术的形状。而在大多数情况下，模拟过程却只包含普通的折痕。
特耶的模拟过程吸引了不少商家的兴趣。例如，ESPN用他的技术模拟电视直播中NASCAR车辆周围的气流情况。而电艺公司(Electronic Arts)已经买下关于人群仿真技术的版权，用来改进游戏中人工智能方面的处理能力。
但是，特耶的工作不仅仅局限于娱乐方面的应用。他和同事塞思·库柏(Seth Cooper)共同设计了一种名为Foldit的可下载游戏，让玩家可以折叠或者拉拽模拟出的已知蛋白质，来设计创造新的分子。自从游戏2008年5月面世以来，有超过90，000用户注册并且参与其中。特耶希望某一天，有人(甚至只是 业余爱好者)能利用Foldit发现可用于治疗癌症的蛋白质。
埃莱娜·舍甫琴科，32岁
组装纳米晶体，创造定制材料。
埃莱娜-舍甫琴科(Elena Shevchenko)是一个擅长制造纳米粒子、并按照其合适的属性将它们组装成于精确结构的大师。用她的方法制成的纳米晶体材料，可以制造出超高效率太阳能电池、体积微小却又十分强劲的磁铁、超密度硬盘以及运行速度更快的计算机。
舍甫琴科作为化学家曾在白俄罗斯、德国汉堡大学和纽约哥伦比亚大学受过教育，她已经找到了更好的方法从金属化合物中制成纳米粒子，制成了碲化铅、硒化镉、铂钴等纳米粒子。她还研制出一种技术，能够将这些纳米粒子组装进“超晶格(一种有序的晶体结构)”。劳伦斯伯克利国家实验室的临时主任、纳米技术的先驱Paul Alivisatos称，舍甫琴科是“当今世界上纳米晶体最好的制造者。”
将这些纳米级的基础构件组合搭配，将为制成拥有理想的光、电、磁性质的工程结构提供无限的可能性。例如，一排碲化铅和碲化银的纳米粒子，它的导电性能是一排其中某一种粒子单独排列所具有的导电能力的100倍。到目前为止，舍甫琴科已经创造了几十种新材料。
詹姆斯·凯里，32岁
利用“黑硅”建造便宜的超敏光检测器。
问题：硅作为光学材料是有局限性的。虽然从数码相机到X射线探测器等一系列设备都利用了硅吸收电磁波的能力，波长更长的光却不能被吸收。如果工程师能够使硅光探测器更彻底地“识别”可见光和红外光谱，那么相对便宜的硅将有可能取代稀有而贵重的其他材料，被广泛应用于光电子元件中。
解决办法：作为哈佛大学研究生，詹姆斯·凯里(JamesCarey)用“黑硅”制造了超薄的超敏感光探测器。黑硅是他的同事在含硫气体中向硅晶片发射激光时偶然发现的一种材料。凯里证明了这个过程不仅仅能够将硅的颜色变黑，它也给予了这种硅材料吸收更长波长的可见光和红外光的能力，而这种能力正是传统硅材料所不具备的。更重要的是它吸收各种波长的波的速度都要比传统的硅快很多。
凯里在麻萨诸塞州的贝弗利与别人共同创办了SiOnyx公司，该公司为诸如便宜的夜视设备和红外监视系统这类仪器的生产提供黑硅芯片。其它潜在的应用包括：更优质的手机摄像头、更便宜敏感的探测器(可以降低先进的医疗成像所需的X射线的剂量)。
维克·辛格，24岁
开放搜索“秘密”，刺激创新。
从2005年开始，网页程序员就能够将雅虎搜索引擎的输出结果纳入自己的服务中，但对于这些链接，他们能做的工作甚少：他们每天只能获得5000个搜询结果，而且不允许改变结果的排列顺序，或者将自己网站的内容纳入其中。然而，维克-辛格(Vik Singh)，这个刚从大学毕业7个月、开始他第一份工作只有5个月的年轻人，说服了公司不仅提供搜索结果，还提供相关公式的核心数据，例如，能识别地名和人名的一些标签。他的努力使得BOSS(“建立你自己的搜索服务，Build your Own Search Service”)的创——一个新的应用程序接口，使得开发人员不仅能利用雅虎的搜索结果，而且能操控它们，以提供适合用户需要的服务。在某些情况下，还可以将网站收集的个人数据纳入其中。
辛格说，例如，在雅虎的搜索引擎中输入“工作”，用户可能得到求职网站的信息，如Monster.com。而一个社交网站可以使用BOSS设计出一个搜索，兼顾用户家乡位置、现在的工作、甚至他(她)朋友在哪里工作这些信息。
自从2008#7月BOSS推出以来，1000多名开发人员(包括网站的，电子邮件客户端的和移动电话应用的)已经开始使用它。例如，日本公司Spysee，利用雅虎提供的一些数据，建立了一个能发现人与人之间联系(例如具有共同爱好或者共同的朋友)的搜索引擎。辛格说，这种新的较小型搜索服务将给雅虎的主要竞争对手——谷歌和微软——在一个难以进入的市场带来更多的竞争。伴随其平台上的衍生服务，雅虎设想可能在搜索领域占有更大的市场份额。这反过来将产生出有助于改善其核心搜索引擎的数据。新网站对于雅虎来说也意味着新的收入，无论是收取每个搜索结果的那小额费用，还是共享相关搜索广告的收入。不管怎样，雅虎都希望通过让其他软件开发商分享其丰富的知识，来提高自己的地位。
埃利斯·孟，34岁
微型泵技术输送防止失明的药物。
在治疗那些导致失明的疾病时，常常伴有向眼睛直接注射的痛苦，也使得病人承担感染、白内障或者视网膜破裂等风险。生物医药与电子工程助理教授埃利斯·孟(Elis Meng)制造了一种可植入泵，来更安全的进行药物注射。
她的设备只有手表电池大小，使用微流控泵，将药物通过小软管，从存储器压送到眼球。外科医生可以将这个泵和药物存储器植入到眼球的外表面；只让软管进入眼球内部。和现有的那些需要周期性注射或重新植入不同的是，孟的设备是可再充药物的，病人只需走进手术室一次，极大地降低了痛苦和风险。孟目前正在动物身上测试这款眼球药物泵，她希望五年内能够在人体上得到测试。
安德里亚·阿玛尼，31岁
可探测单分子的光敏元件。
南加州大学化学工程与材料科学的助理教授安德里亚·阿玛尼(AndreaArmani)研制出了首个能在不使用像荧光标记这类标签的情况下，检测出单分子的光敏元件。在此之前，还不曾有过敏感到可以分辨出单个分子的无标记检测元件。
阿玛尼的感应器包含有一个微型硅环。它位于硅晶片顶部的基座上。阿玛尼表示，“感应器的核心就在于这个极其微小的面包圈形的装置。”这个硅环从激光中获取光子，并将它们固定在轨道中。它的表面是经过化学处理的，可从周围环境中获取目标物质的分子。一旦化合物中有一个分子被捕获，它将使得硅环的光学特性产生可以检测到的变化。
由于它可在液体(包括血液)中工作，该元件将会是一个非常理想的诊断设备。阿玛尼设想，例如将它安置于静脉中，就可以在症状出现之前，通过通过对极少量异常分子的监察，对病人的感染情况进行实时监控。