不可避免地，年终榜单会引发大量的争论和批评，《大众科学》的榜单也不例外。当然，我们本可以包括对太阳系以外新世界的发现，包括 开普勒 22b，一颗位于宜居“金发姑娘”区域的系外行星，以及首次发现的地球大小的系外行星。或者注意到越来越多的证据表明，为了获取天然气而进行的水力压裂（即压裂法）很可能污染水源。（预计在 2012 年年中发布的纽约州最终法规可能会决定美国压裂法的未来。）
其他候选名单包括：针对艾滋病的新靶点的报告，其中感染的入口（免疫细胞上所谓的 CCR5 受体）被阻断；（使用钻石）证明量子纠缠可以在日常物体中发生；以及 MESSENGER 探测器拍摄的水星照片，这是首次从轨道拍摄到的照片。
我们的一些首选可能会对我们的生活产生直接影响。另一些的影响可能要过几年才会感受到。一些发现可能会完全消失。我们只能看看未来几年情况会如何发展。但无论如何，2011 年的科技领域都充满了惊喜。
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IBM 的沃森计算机在 Jeopardy! 中获胜
在 2 月，IBM 的沃森利用其先进的自然语言处理、信息检索和机器学习能力，在他们自己的游戏中彻底击败了两位成就卓著的 Jeopardy! 冠军——肯·詹宁斯和布拉德·鲁特。
尽管一些评论员认为此事件只是一场噱头，但沃森的能力应该在游戏节目之外发挥作用。在 2012 年，期待沃森开始将其先进的分析技能应用于医疗保健行业，以改善患者的诊断和治疗。医疗保险提供商 WellPoint, Inc. 正在与 IBM 合作，为沃森开发软件，该软件将允许医生根据特定的患者需求协调医疗数据，并帮助识别复杂病例中最可能的诊断和治疗方案。
就与计算机的对话而言，大多数人今年将能够体验到苹果 iPhone 4S 上的 Siri 语音激活导航器，然后才有机会与像沃森这样先进的东西互动。至少对话已经开始了。—拉里·格林迈尔
沃森计算机的图片由 IBM 提供
Solyndra 的日落
2010 年，巴拉克·奥巴马总统称赞 Solyndra“证明了清洁能源的希望不仅仅是一种信仰”。2011 年，这家率先开发圆柱形薄膜太阳能电池的公司申请破产，标志着美国太阳能长期繁荣的结束。
对于一些观察家来说，Solyndra 成为了用纳税人的钱来支持特定行业的失败的象征（尽管这一角色也可以很容易地转到 2011 年同样破产的飞轮制造商 Beacon Power 或生物燃料制造商 Range Fuels）。
但事实是，Solyndra 的失败是因为太阳能现在很便宜——传统的硅光伏组件的价格约为每瓦 1 美元，而 Solyndra 的薄膜圆柱形组件的价格则超过每瓦 3 美元。对于那些希望看到可再生能源技术出现在更多屋顶上的人来说，这是一件好事。事实上，2011 年是美国太阳能产业在安装等方面取得辉煌成就的一年。
不过，在许多地方，太阳能发电的成本仍然无法与燃烧化石燃料发电竞争，而且随着 Solyndra 破产后全球大部分地区的政府补贴计划的结束，明年对太阳能公司来说将更具挑战性。——大卫·比洛
圆柱形薄膜太阳能电池的图片由 Solyndra 提供
基因疗法卷土重来
在1999 年的一项研究导致一名 18 岁患者死亡后，基因疗法多年来一直备受诟病，但现在它可能终于恢复了其作为突破性药物的前景。近年来，该领域取得了积极进展，最近以成功且安全地治疗血友病 B 而达到顶峰。
新疗法使用一种经过修饰的感冒病毒，该病毒配备了血友病患者所缺失的基因。这个基因可以让身体产生凝血因子 IX，从而帮助血液凝结。
这项研究于 12 月在《新英格兰医学杂志》上在线发表，仅招募了 6 名患者，但在治疗后，其中 4 人可以停止定期注射凝血因子 IX，另外 2 人可以安全地减少注射频率。
加上今年早些时候的另一项成功（治疗患有严重联合免疫缺陷的儿童），以及新的输送缺失基因的方法，该领域为治疗遗传性疾病提供了新的希望。——凯瑟琳·哈蒙
基因疗法的图片由美国国家医学图书馆的遗传学家庭参考服务提供®
7. 史蒂夫·乔布斯的去世
在许多关于史蒂夫·乔布斯的讣告中，“天才”一词似乎紧随其后。尽管有些报道近乎神话，但这些叙述也为人们提供了一个机会，可以对技术创新的本质进行更深入的思考。在开放系统的时代，乔布斯领导下的苹果公司建立了一种文化，力求对其产品中每个螺丝钉和焊点的定位和位置进行严格的控制。
乔布斯的去世正值该公司达到新的成功顶峰。在经历了早期的多次起伏之后，该公司在 2000 年代推出了一系列令人惊叹的新产品：时尚的台式机和笔记本电脑；iPod、iTunes、iPhone、iPad 以及似乎对各个年龄段的技术爱好者都具有吸引力的玻璃零售店。
乔布斯因其专横的管理风格和有时对员工的不良待遇而臭名昭著。但苹果的成就可能并非源于这种控制行为：《纽约客》的詹姆斯·索罗维茨评论说，这种无与伦比的成功源于乔布斯决定稍微放松一下对强迫症的控制。在早期，乔布斯绝不允许由外部人员编写的“应用程序”在他的机器上运行。然而，应用程序的无处不在也帮助苹果蓬勃发展，正如索罗维茨所说，创建了“市场生态系统”，将该公司推向了新的权力和利润水平。——加里·斯蒂克斯
请参阅我们的深度报告，“史蒂夫·乔布斯：一位技术远见者留下了巨大的遗产”
图片：由 Spaceageboy/Flickr 提供
航天飞机计划的结束
哦，我们去过的地方！
在太空时代的终章中，7 月 8 日亚特兰蒂斯号的发射标志着美国航天飞机计划的结束。在 135 次任务中，五架轨道飞行器在三十年内飞行——在此期间，有两架航天飞机和 14 名宇航员发生了灾难性损失——STS 135 号例行航班飞往国际空间站（ISS），标志着美国持续近 50 年的载人航天飞行达到顶峰。这也标志着美国首次放弃其将人类送入太空的技术，而没有明确的计划来决定在其恢复太空飞行能力后将前往何处。
现在，由于只有俄罗斯的联盟号才能进入国际空间站，美国正在开发其下一代太空硬件，目标是在 2030 年之前将宇航员送往低地球轨道以外的目的地，最有可能的是月球或小行星。——迈克尔·巴塔利亚
请参阅我们的深度报告，“航天飞机计划的结束”，以及所有 135 次任务的八分钟视频致敬
图片：NASA
希格斯粒子的暗示
难以捉摸的希格斯玻色子终于被捕获了吗？在备受期待的声明中，两个国际物理学家团队在 12 月表示，大型强子对撞机（LHC）在其数据中发现了与希格斯存在相一致的信号，这种粒子长期以来一直被认为存在，但从未被观测到。
玻色子是希格斯机制的自然产物，希格斯机制是关于为什么构成原子、人和行星的基本粒子具有质量的领先假设。最新数据具有暗示性，但并非结论性的；大型强子对撞机应在 2012 年解决此事。——约翰·马特森
显示衰变希格斯粒子特征的图片由 CERN 提供
创纪录的极端天气
持续降雨导致河流泛滥。超过一百万英亩的土地被野火烧焦。强大的暴风雪覆盖了东北地区。一天内发生了 199 次龙卷风。外面的天气不仅可怕，而且代价高昂。尽管过去几年全球极端天气事件的数量一直在增加，但在 2011 年，美国在与天气相关的损失方面创下了纪录，共有 12 次灾难造成至少10 亿美元的损失。仅 5 月 22 日袭击密苏里州乔普林的龙卷风造成的损失就可能超过 30 亿美元。
极端天气事件也给其他国家带来了沉重打击，包括巴基斯坦、菲律宾和澳大利亚，这些国家都遭遇了严重的洪水。所有这些事件都使许多专家相信，随着气候变化，不幸的是，天气只会变得更糟。——罗斯·伊芙蕾思
请参阅我们的深度报告，“极端天气和气候变化”
艾琳飓风的图片：NOAA
超光速中微子？
9 月，一个研究小组公布了一项研究结果，如果正确，将彻底颠覆物理学。在一项名为 OPERA 的实验中，物理学家们记录到被称为中微子的轻粒子从瑞士到意大利的地下旅程比它们以光速移动时快 60 纳秒，自爱因斯坦的狭义相对论以来，光速一直被认为是宇宙速度极限。
但大多数物理学家都相信爱因斯坦；普遍的观点是，OPERA 的中微子似乎只是超过了光速，或许是因为一些未考虑到的实验校准。—约翰·马特森
OPERA 的达里奥·奥蒂埃罗展示其小组的中微子结果的图片，由 CERN 提供
科技推动阿拉伯之春
在过去的一年中，新技术不仅让我们的生活更轻松，还彻底改变了中东的政治结构。推特在推翻今年几个独裁政权中发挥了作用，中东的抗议者通过社交媒体相互沟通和组织。
阿拉伯之春始于 2010 年 12 月，当时水果摊贩穆罕默德·布阿齐齐自焚，抗议突尼斯的高失业率。有关他抗议的新闻和图像开始迅速传播。突尼斯的抗议活动于 2011 年 1 月推翻了总统宰因·阿比丁·本·阿里，到 2 月，抵抗运动推翻了埃及总统胡斯尼·穆巴拉克 30 年的政权，迫使他辞职。8 月，经过数月的抗议演变成内战后，利比亚自 1969 年以来的独裁者穆阿迈尔·卡扎菲被反对派武装追捕并杀害。
为了查看推特是否在政权更迭中发挥了作用，西雅图华盛顿大学的研究人员分析了数百万条推文，寻找“革命”、“自由”和“本·阿里”等词。随着革命的开始，这些词的出现频率激增。他们还看到，在穆巴拉克辞职的前几天，埃及在推特上的活动增加了 100 倍。该研究的结论是，该服务在推翻埃及和突尼斯的独裁者方面发挥了关键作用，尽管其他专家对社交媒体工具在多大程度上推动了革命存在争议。—罗斯·埃韦莱斯
2011 年 2 月 2 日开罗解放广场的图片，由半岛电视台/Flickr 提供
日本海啸和核危机
3 月 11 日，一场灾难性地震及其引发的海啸在日本造成近 16,000 人死亡，并摧毁了一个核电站。在随后的几天和几周内，福岛第一核电站经历了三次熔毁，并且由于氢气积聚，发生了多次爆炸。
经过数月的英勇努力，工人们正式成功实现了“冷停堆”——也就是说，将受损反应堆的温度保持在 100 摄氏度以下，以便用于冷却反应堆的水不会很快沸腾。这种停堆状态使得保持熔化的核燃料不再发生进一步裂变变得更容易。不幸的是，反应堆安全壳的泄漏意味着必须继续加水以保持反应堆冷却。
无论如何，已经造成了很大的损害。大约 88,000 人从核电站周围 20 公里的区域撤离，许多人再也无法返回。最近，拥有该电站的公用事业公司泄漏了 45,000 升放射性冷却水，并且该电站喷出的放射性元素在约 30,000 平方公里的范围内被发现。多次熔毁减缓了全球新建核电站的建设速度——这可能会阻碍应对气候变化的努力——并创造了世界上最新的核公园，也被称为“禁区”。—大卫·比耶罗
请参阅我们的深入报道，“日本地震、海啸和核危机”
受损的福岛第一核电站的图片，由 www.digitalglobe.com 提供