本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点。
美国是否像 50 多年前苏联发射人造卫星并赢得太空竞赛时那样，对技术抱有同样的团结和决心，这是有争议的。 然而，正如奥巴马总统在昨晚的国情咨文中指出的那样，如果美国要开发应对未来几年国家面临的许多重大挑战所需的技术——特别是清洁能源和普及的宽带通信，就需要做出类似“人造卫星”的回应。
可以理解的是，考虑到他需要涵盖的主题范围，总统提到了几个正在进行的关键技术举措，但没有提供太多细节。《大众科学》填补了奥巴马昨晚发表的关键声明中的一些空白。
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“在加州理工学院，他们正在开发一种将阳光和水转化为汽车燃料的方法。”
美国能源部 (DOE) 在 7 月宣布，将提供高达 1.22 亿美元的五年资助，用于建立一个由加州理工学院化学教授内森·刘易斯领导的能源创新中心。该组织将包括一个由多学科科学家组成的团队，旨在开发直接利用阳光产生燃料的新方法。加州理工学院正与能源部的劳伦斯伯克利国家实验室合作，领导人工光合作用联合中心 (JCAP) 开发一种集成的太阳能到化学燃料转换系统，并将该系统从实验室发现阶段推进到可以商业化的规模。
同样在加州理工学院，研究人员正在开发一种新的反应器来捕获太阳能，并将其用作催化剂，将二氧化碳和水转化为燃料。 在材料科学和化学工程教授 Sossina Haile 的领导下，加州理工学院的科学家们建造了一个 61 厘米高的原型反应器，该反应器带有一个石英窗口，该窗口充当放大镜，将进入反应器的阳光聚焦，反应器的内腔衬有二氧化铈，这是一种常见的金属氧化物，常见于自清洁烤箱中。 当腔体吸收聚焦的阳光并被加热时，二氧化铈充当催化剂，从其晶体框架中释放氧气。 当腔体冷却时，化学反应产生一氧化碳和/或氢气。 氢气可用于为氢燃料电池提供燃料，而一氧化碳与氢气结合使用可用于制造合成气。
“在橡树岭国家实验室，他们正在使用超级计算机来提高我们核设施的发电能力。”
橡树岭的研究人员正在使用能源部最大的超级计算机——XT5 Jaguar——来构建一个3D 虚拟反应堆，他们可以使用它来找出如何更有效、更少浪费地发电。
“就在最近，中国成为了世界上最大的私人太阳能研究机构和世界上最快的计算机的所在地。”
3 月，总部位于加利福尼亚州圣克拉拉的应用材料公司在中国西安开设了其太阳能技术中心。 该设施占地 40 万平方英尺，确实是世界上最大的非政府太阳能研究机构，拥有用于晶体硅和薄膜太阳能组件制造设备和工艺的研发、工程、产品演示、测试和培训的实验室和办公楼。
中国的“天河一号A”超级计算机在天津国家超级计算中心实现了每秒 2.57 千万亿次浮点运算的性能水平（千万亿次浮点运算是每秒一千万亿次计算）。 这使得“天河一号A”领先于以前的头号系统——橡树岭的 Jaguar，后者的最高性能水平为每秒 1.75 千万亿次浮点运算。
“我们的基础设施曾经是最好的，但我们的领先地位已经下滑。 现在韩国家庭的互联网接入比我们更好。”
确实，去年的两项研究——第一项由美国政府问责办公室 (GAO) 进行，第二项由牛津大学赛德商学院和思科系统公司进行——将美国在普及宽带接入方面在发达国家中排名第 15 位。 然而，美国的表现是多种因素造成的，其中最重要的一点是该国的物理尺寸。 根据 GAO 的报告，美国拥有比任何其他国家更多的宽带用户线路，而且它需要覆盖的领土也比日本多得多，例如，日本在宽带用户线路方面排名第二。 日本的大小与加利福尼亚州差不多。 同样，排名第一的韩国的基础设施需要覆盖的陆地面积仅略大于印第安纳州。
“在未来五年内，我们将使企业有可能为 98% 的美国人部署下一代高速无线覆盖。”
根据赛德-思科研究，今天约有 75% 的家庭拥有宽带连接，这些连接的平均下载速度约为每秒 9.6 兆比特，上传速度约为每秒 2 兆比特。 GAO 的研究估计，超过 90% 的美国家庭可以使用宽带。
图片由瑞士苏黎世联邦理工学院科技大学提供，该大学已与加州理工学院在太阳能反应器方面开展合作