1.陶哲軒。
陶哲軒
加州大學洛杉磯分校的數學家
在我們這個時代的偉大數學家中，許多人可能在SAT的數學部分獲得了800分。但陶哲軒在8歲時獲得了760分的高分，並在很小的時候就展示了他在數學方面的天賦。25年後，33歲的陶哲軒已經成為美國最有成就、最受尊敬的數學家之壹。從65438年到0999年，24歲的陶哲軒成為加州大學洛杉磯分校歷史上最年輕的教授，後來獲得了40歲以下傑出數學家的菲爾茲獎，有“數學界的諾貝爾獎”之稱。
在壹個有些人可能會用壹生去研究壹個難題的學科裏，陶哲軒在很多方面都做出了重要貢獻，從非線性方程到數論，這在壹定程度上解釋了為什麽他的同事們還在尋求他的指導。普林斯頓大學的數學家Charles Fefferman高度評價了陶哲軒:“每壹代人中只有少數數學家是頂尖的。他是其中之壹。”費福曼本人就是壹個數學天才。
陶哲軒最著名的研究涉及素數或素數的形式。所謂質數或素數，就是壹個正整數，除了本身和1之外，沒有其他因素。雖然陶哲軒主要致力於理論研究，但他在壓縮傳感方面的突破性研究使工程師能夠為磁共振成像(MRI)、天文儀器和數碼相機開發更復雜和有效的成像技術。
陶哲軒說:“科學研究有時就像正在播出的電視劇。壹些有趣的情節可能已經整理出來了，但還有很多精彩的未解的情節有待發掘。但是科研和電視劇不壹樣，接下來的事情要靠自己想清楚。”陶哲軒說，他喜歡挑戰壹些高難度的謎團，而攀登這座高峰的唯壹方法就是克服相對較小且更可控的問題:“如果有壹些事情我知道如何處理，但我做不到，我會很苦惱。我覺得我必須安靜下來，冷靜下來，詳細探討問題。”
2.傑弗裏·博德
賓夕法尼亞大學有機化學家
34歲的傑弗裏·伯德(Jeffrey Bird)表示，有機化學家沒有多少方法可以“縫合”結構復雜的分子。伯德在研究中發現了壹種新方法，這種方法可能有助於生產基於肽的藥物，如胰島素和人類生長激素，這些藥物通常價格昂貴。許多有機化學家曾經認為，用來制造這些蛋白質的成熟方法——像鏈珠壹樣添加單個氨基酸——效果很好。伯德說:“這些方法確實很好，但前提是妳打算制造相對較短的蛋白質，或者妳想制造少量的蛋白質。”
隨著鏈變得越來越長，如果單個珠子不能串聯到“肽鏈”上，就更難區分這些錯誤的序列和正確的序列。為了改善這壹點，Bird發現了壹種新的化學反應(α-酮酸與羥胺反應)形成酰胺鍵。通過這種方式，他將小而容易合成的肽(氨基酸鏈)連接起來，成為更長的肽。伯德指出，在有機化學中，“我們有可能提出比目前更好、更有效的方法。”
3.凱蒂·沃爾特
凱蒂·沃爾特
阿拉斯加大學生態學家
為了深入探索溫室氣體對當地生態和全球氣候的影響，32歲的凱蒂·沃爾特(Katie Walter)不停地尋找從北極湖泊滲出的甲烷。隨著氣溫升高，北極永久凍土融化，冰水流入湖中。湖水中的細菌總是以富含碳的物質(動物遺骸、食物和冰河時期之前的渣滓)為食，同時產生甲烷這種比二氧化碳強大25倍的“集熱器”。甲烷的增加導致溫度升高，從而加速永久凍土帶的融化。
沃爾特說，“這意味著如果妳打開冰箱門，裏面的所有東西都會融化。”沃爾特和他的同事正在對阿拉斯加和東西伯利亞的北極“冰箱”中的碳含量進行分類，試圖了解在冰融化過程中有多少會轉化為甲烷。2006年，沃爾特的團隊發現北極產生的甲烷量是科學家此前報告的近五倍。
4.艾米打賭
哈佛幹細胞研究所幹細胞生物學家
1999年，艾米·韋戈斯獲得了免疫學博士學位，與此同時，她接到了國家骨髓捐獻項目登記處的電話。年前Vegos誌願捐獻骨髓，現在也有人需要。受此事件的啟發，韋戈斯開發研究了骨髓幹細胞，並將成體幹細胞作為自己的博士後研究課題。如今，35歲的Wegos已經成為成人幹細胞(產生血液和肌肉的細胞)領域最著名的科學家之壹。她的研究工作包括分離這些細胞群，發現人體如何調節它們，以及了解如何使用這些細胞治療疾病。
Wegos現在正在確定血細胞如何在血液和骨髓之間轉移以及它們如何繁殖。這項工作可能會提高移植細胞的存活率，從而有助於提高骨髓移植的效率。今年夏天，Wegos發表的壹項新研究稱，將肌肉幹細胞移植到患有肌肉萎縮癥的小鼠體內後，小鼠的肌肉功能得到了改善。“它們立即開始產生新的肌肉纖維，”維戈斯說。雖然要把這些發現應用到人身上還有很長的路要走，但結果仍然非常令人鼓舞。"
5.約瑟夫·特蘭
約瑟夫·特蘭
加州大學洛杉磯分校的數學家
我們可以想象壹下，在妳做手術之前，醫生不僅已經在之前做了幾百次這個手術，還在妳的復制品上練習過。31歲的數學家約瑟夫·特朗(Joseph Trang)正在幫助實現這個夢想，他使用數學模型模擬涉及患者肌腱、肌肉、脂肪和皮膚的手術。“我們壹直在使用數學方程來模擬這些組織的工作，”莊說。
第壹步是把那些方程變成標準的“數字人體”，可以實時響應外科醫生的虛擬手術。接下來，特朗的想法是讓醫生定制這個工具。那麽在未來，CT、MRI等醫學影像技術可以揭示壹個病人的肌腱是否比普通人硬，從而醫生可以據此調整“數字體雙”。“妳可能希望它盡可能接近真實體驗，”莊說。
6.傑克·傑克·哈裏斯
耶魯大學應用物理學家
量子力學描述了壹個瘋狂的微觀世界，在這個世界中，粒子以電閃雷鳴的速度運行，常常違反我們習以為常的經典物理定律。傑克·哈裏斯的目標是用“奇怪的，甚至是高深莫測的”微觀規律來解決我們在微觀世界中遇到的問題。他說，“最終的‘尤裏卡時刻’將是突然發現壹個微觀物體正在從事壹些在經典物理學中絕對不可想象的活動。”
36歲的哈裏斯目前正在研究單個光子(電磁粒子)從壹個小的移動鏡子上跳下來產生的微不足道的壓力。我們可以舉壹個形象的例子來感受這些壓力的大小:在壹個陽光明媚的日子裏，太陽會以百萬分之壹磅的力推妳的身體，而我們肯定感受不到這個力。哈裏斯希望充分利用光子的特性，讓堅不可摧的密碼系統和超靈敏的天文儀器最終能夠探測到大爆炸後瞬間形成的無形現象。
7.薩爾基什·馬茲曼
加州理工學院生物學家
在寄生於人體消化道的100萬億個細菌中，有些病原體可以誘發疾病和惡性免疫反應，有些則有免疫系統保護宿主。35歲的Sachis Mazmaniya致力於有益菌如何增強人體健康的研究。馬茲瑪尼亞說:“他們根本不關心我們，除了我們能不能給他們提供壹個穩定營養的環境。”他將人體與微生物之間的象征性關系視為潛在治療多種疾病的“金礦”。
Mazmania認為，人體與腸道細菌之間的相互作用非常重要，比如我們可以了解人體對這些微生物的異常免疫反應是如何進壹步發展成結腸癌的。Mazmaniya說:“有益菌的潛力似乎是無限的。”他補充說，支持他研究的哲學是“在自然界，壹切皆有可能。因此，我願意追究科學問題的任何可能的原因或結果。”
8.道格·納特爾森
萊斯大學凝聚態物理學家
37歲的道格·內瑟森是微觀世界的本傑明·富蘭克林。他在原子水平上研究電子性質。經典物理和量子物理在原子水平上的壹致性使得電子性質的研究更加重要。尼瑟森的研究內容包括:復雜的電子流經單分子晶體管，並有意用有機半導體——碳基材料取代電子儀器中的矽晶體管。這項萌芽中的技術有望讓制造輕薄柔韌的有機電子儀器的夢想成為現實。
與那些將主要精力投入到超級粒子加速器、超大質量黑洞等物理領域的人不同，內特森為凝聚態物質和納米技術傳遞了福音，他在壹個非常受歡迎的博客中與大家分享他的快樂。他說:“在我心裏，我認為自己是壹個實驗主義者，我在玩這些新奇的玩具。進行這種水平的物理學研究是相當有趣的。”
9.邁克爾·埃洛維茨
加州理工學院的分子生物學家
2000年，38歲的邁克爾·伊洛維茨設計了壹種基因電路，讓大腸桿菌在培養皿中發光。這是壹個偉大的時刻，他說。回想起來，這些細胞的行為就像聖誕節的熒光燈。但是這個給大家帶來好運的實驗最終還是失敗了。雖然這些細胞發光，但發光強度不同。細胞之間的這種可變性涉及相同的程序，這促使伊洛維茨進行了壹系列新的實驗。他說，這些實驗主要研究“是什麽讓不同的細胞發揮不同的作用。”
現在伊洛維茨正在研究壹些機制，通過這些機制，具有相同遺傳因子的細胞利用和控制其生化分子中的隨機波動，以產生細胞多樣性。伊洛維茨說:“了解混沌的波動所發揮的作用，將有助於我們理解幸存的細菌如何多樣化，以及單細胞生物體如何形成多細胞生物體。”
10.楊昌輝(楊昌輝)
加州理工學院電子工程和生物工程
隨著顯微鏡性能的不斷提高，其體積和成本也在不斷增加，這對研究產生了直接影響。36歲的楊昌輝說:“顯微鏡的功能和基本需求之間的配合並不默契。”楊昌輝把芯片技術和微流控技術結合起來，做出了更便宜的微型顯微鏡。他說這個顯微鏡大概有大黃蜂的體毛那麽大，它的電路有壹毛錢那麽大。它沒有光學鏡頭。它的工作原理是，少量液體流經微芯片，微芯片對樣本進行拍照，並將其傳輸到計算機。
這種顯微鏡可以安裝在壹個小型手持顯示器上，只有iPod大小。楊昌輝的想法是，發展中國家的醫生可以用這個工具為病人驗血，或者檢查當地的供水系統。他說:“這將是壹個非常耐用的工具，醫生可以把它放在口袋裏隨身攜帶。”
11.亞當·裏斯。
阿德姆·裏斯(亞當·裏斯)
美國約翰·霍普金斯大學天體物理學家
在Adem Reiss領導的壹個天文研究小組發現宇宙正在加速膨脹的事實後，他開始將註意力轉向天文學領域。從1929開始，科學家壹直認為宇宙在膨脹，但在1998之前，科學家壹直認為地球引力會逐漸結束宇宙膨脹。然而，當38歲的裏斯試圖利用他從觀測遙遠恒星爆炸中收集的數據來鞏固這壹理論時，結果與事實不符。幾天後，他證明了他的數據顯示宇宙正在加速膨脹。
這壹發現表明，壹種神秘的暗能量產生的巨大斥力克服了引力，加速了宇宙的膨脹。這種暗能量占宇宙總能量的72%。他說:“這就像把壹個球拋向空中，它會繼續上升。”9月，他獲得了50萬美元的麥克阿瑟獎金，現在他打算用這筆錢來揭開這種神秘暗能量的奧秘及其對宇宙的影響。
12.妮可·金
加州大學伯克利分校分子細胞生物學家
38歲的妮可·金現在正在尋找單細胞生物如何進化成植物、真菌、多細胞動物和其他類型生命的答案。為了找到線索，她專註於對choano鞭毛蟲的研究——單細胞真核生物中的壹個種群，被認為是最接近動物的活生物體。
在對其中壹種生物的染色體進行測序時，金和她的同事發現了用於“綁定”動物細胞與細胞之間傳遞的信息的同壹蛋白質片段的遺傳密碼。在這種生物中獲得這樣的發現是非常令人驚訝的。根據金的假設，這些單細胞動物的祖先蛋白質曾經與細胞外的環境相互作用。他們捕食細菌，並通過將細胞表面粘在壹起找到化學信號。後來，這種情況促使細胞粘在壹起，它們可以相互交換信息。金說，解釋多細胞體的起源是理解動物起源的關鍵。她評論說，她的研究“回顧了我們祖先和其他靈長類動物的譜系。”
13.路易斯·馮·安。
卡內基梅隆大學的計算機科學家
30歲的luis von ahn在各個網絡領域都小有成就。網上訂票，破解文字的扭曲圖像，是馮安的工作領域。2000年，他幫助開發了這種反垃圾郵件技術，稱為驗證碼。驗證碼之所以有效，是因為計算機無法回答驗證碼提出的問題，只有人才能回答。馮·安的最終目標不是欺騙計算機。他希望利用人類特有的智能來消除計算機在完成壹些重要任務時的缺陷。
縮小這種智能差距的壹種方法是驗證碼。他每天使用大約65，438+08萬電腦用戶——他們都可能是購票者——在主頁上輸入信息和掃描文字，以使其信息豐富。到目前為止，計算機還不能識別單詞。研究人員希望在明年之前將20世紀50年代後的《紐約時報》檔案完全數字化。馮安還編了壹個遊戲程序。他的目的是:玩的越多，提供的數據就越多，這樣會更好的幫助計算機識別圖像。他說:“我不認為我們正在做的事情會被品嘗到。”
14.塔皮奧·施奈德
加州理工學院的環境科學家
大氣湍流和熱交換效應之間復雜的相互作用對全球氣候有很大的影響。36歲的Tapeo Schneider開發了壹個計算機模擬程序，以更好地了解它們之間的相互作用如何影響氣候。他說:“從概念上來說，我不想在實驗室裏為自己創造壹個小氣候，但我們無法在實驗室裏形成壹個全球氣候，所以計算機模擬是最好的第二選擇。”
在壹個開發項目中，他最近使用了壹個地球模擬來顯示季風可以在淺水中形成，如沼澤。哈雷的傳統季風模型不能完全顯示全球季風情況。施耐德說，人們對水蒸氣在氣候系統中的持續運動了解不多。“這是我將研究多年的壹系列問題之壹。”施耐德的目標是為氣候制定壹系列基本的物理定律。他說:“熱力學定律給出了微觀行為的宏觀描述。我希望能為氣候制定類似的法律。”
15.莎拉·西格
莎拉·西格(莎拉·西格)
麻省理工學院的天體物理學家
20世紀90年代末，科學界以這樣或那樣的方式質疑系外行星的存在。當時，36歲的莎拉·西格爾(Sarah Siegel)做出了壹個大膽的預測，這些從恒星面前經過的遙遠的閃亮天體肯定會成為天文學家的下壹個前沿。西格爾的打賭預測最終得到了回報——她關於系外行星化學性質的理論模型幫助研究人員首次測量了壹個遙遠世界的大氣。西格爾認為，我們將在未來幾年內發現地球的遠親，但她的最終目標絕不僅限於此。
她說:“我真正想做的是確定外星生命可能會產生什麽樣的氣體。這些氣體將在大氣中積累，並可能在非常遠的距離被探測到。”作為這壹方向的壹步，西格爾正在尋找地球生命可能留下的非氧基“簽名”，如硫化氫。西格爾的童年是在加拿大度過的，她的父親總是用各種想法來開發她的創造力。她說:“幻想是壹個至關重要的習慣，正是這個習慣讓我成為壹名優秀的科學家。”
16.喬恩·喬恩·克萊因伯格。
喬恩·喬恩·克萊因伯格。
康奈爾大學的計算機科學家
在90年代中期，如果妳在網上搜索“探索雜誌”，就意味著妳要在成千上萬雜亂無章的結果中苦苦尋找妳需要的答案。1996年，24歲的喬恩·克萊恩伯格開發了壹種算法，徹底改變了在線搜索。今天，如果妳再次在搜索框中鍵入“發現雜誌”，妳得到的第壹個搜索結果是雜誌的主頁，這完全歸功於Kleinberg。克萊恩伯格今年37歲。他創建了基於超鏈接分析的話題搜索算法HITS，通過權威性(發布內容的質量和是否被其他網頁推薦)和hub(是否與優秀網頁連接)兩個指標來評估網頁的價值。
Kleinberg繼續整合計算機科學、數據分析和社會學研究，以幫助開發更好的工具來連接社交網站。根據他的想法，我們能否看到信息在空間傳播時隨著時間的推移而增加——他稱之為互聯網上的地理熱點——取決於我們對某個特殊區域的興趣。克萊恩伯格說，我們的社交網絡鏈接和友誼可以依賴於這些地理熱點，“通過鍵入位置而不是姓名或時間”，使搜索變得更容易。
17.愛德華·博伊登
神經工程師，麻省理工學院媒體實驗室
壹些特定類型的細菌和藻類具有能將光轉化為電的基因。29歲的愛德華·博伊登將其中壹種基因植入神經細胞，使它們做出類似的反應。他說:“如果我們用光照射這些細胞，我們就能激活它們。”在創造類似轉基因神經細胞的基礎上，博伊登正在研究通過工程手段進行大腦植入——它們可以受到光脈沖的刺激。他希望這種植入物可以幫助控制帕金森病等疾病。有時，醫生會通過植入能夠發電的刺激器來治療帕金森病。博伊登說:“光可以做很多簡單的電刺激器做不到的事情。”利用這項技術，研究人員可以選擇性地讓他們的轉基因神經細胞做出反應。通過植入壹種可以發出不同類型光的光學設備，研究人員可以更精確地控制神經回路。
18.理查德·邦·博諾
紐約大學系統生物學家
33歲的理查德·邦努(Richard bong Nu)表示，將細胞解剖後獲得的所有部分按類型記錄下來是很好的，但生物學家真正的聖杯是知道每個部分如何控制和支配其他部分的功能。“妳可能知道A和B有關系，但這並不能描繪出整個系統的全貌。妳不知道各部分是如何相互作用的。我想在這些線上標上箭頭來展示這些效果。”
通過跟蹤壹種遊離古細菌(類似細菌的原核生物)中幾乎所有基因的活動，Bonu最近拼湊了所有部分，以了解基因如何影響各自的表達，然後讓他像研究機器壹樣描述這種有機生命的“控制電路”。在這個過程中，他發現了壹些令人驚訝的事情:古菌對外部刺激，如光線和有毒化學物質，沒有完全反應。“它將使用同壹個積分器來處理這些環境刺激，因此它不會有無窮多個反應。”他指出，了解微生物行為的有限範圍，可以為通過基因工程開發藥物和生物燃料提供巨大幫助。
19.肖恩·弗雷恩
亨丁格爾風能公司的發明者
27歲的肖恩·弗蘭納知道如何創造簡單實用的技術解決方案，使發展中國家人民的生活發生質的變化。他是壹個致力於使用甘蔗木炭作為廉價烹飪燃料的團隊的成員。他的太陽能消毒塑料袋可以凈化水，變成飲用水。相比之下，弗拉納設計的“風帶”可能影響最大。
他的設計靈感來自於倒塌的塔科馬海峽大橋1940采用的動力原理。經過四年的努力，他終於設計出了世界上第壹臺不用渦輪的風力發電機。當風吹過時，壹塊用聚酯薄膜包裹的平紋織物片會快速振動，帶動安裝在兩端線圈之間的磁鐵發電。在發展中國家，“風帶”只需要產生10瓦的電力，就可以整夜照亮壹個房間，不需要昂貴而危險的煤油燈。
通過向大公司出售發明的知識產權，Flana希望為發展中國家的創意計劃籌集更多資金。他說:“發展中國家面臨著最大的挑戰。我想我這輩子的大部分發明和創新都會在發展中國家成為現實。如果換到其他地區，我會瘋掉的。”
20.喬納森·普裏查德
芝加哥大學/霍華德·休斯醫學研究所遺傳學家
人們很容易認為進化發生在數百萬年前，但37歲的喬納森·普裏查德證明了我們實際上壹直在實時適應環境。簡單來說，進化從未停止。Prichard和他的同事們使用壹種統計模型來跟蹤遺傳變異在人群中的快速傳播，確定了數百個最近由於自然選擇而發生突變的基因組區域。他說:“如果壹個新的突變出現在某個人群中並且流行，自然選擇會迅速增加這個等位基因突變的頻率。很多時候，人與人之間的變異頻率差異很小。如果頻差大，他們自然就脫穎而出了。”