各国在北极的活动已经存在了几十年,然而,直到最近 10-15 年间,北极的商业和军事活动才开始大幅增加。北极地区的冰层迅速消退,气温不断上升,导致人们无需破冰船,而是使用西北和东北航道航行。这些航道现在可以连续使用更长时间,但同时也会受到快速变化和不可预测的条件的影响。此外,北极地区拥有全球约 30% 的未探明天然气、价值一万亿美元的地球矿物,仅阿拉斯加的渔业就价值 10 亿美元(美国海岸警卫队《北极战略展望》,第 3 期)。除了丰富的资源外,该地区的地缘政治和悬而未决的法律问题也对在那里开展业务的国家构成了独特的挑战。北极政策取决于这些国家的领导层,而领导层将随着时间的推移而发生变化。例如,2021 年 1 月,拜登总统签署了一项行政命令,暂停上届政府在北极国家野生动物保护区设立的沿海平原石油和天然气租赁计划(行政命令第 4 条)。总统的行政命令中规定,在暂停期间,“部长应审查该计划,并在适当情况下并根据适用法律,对石油和天然气计划的潜在环境影响进行新的全面分析”(行政命令第 4 条)。不断变化的政策可能会给在该地区运营的企业带来不同的挑战。
缺乏有关组织,器官和系统的性质的基本信息,从而阻碍了手术植入物材料的发展。材料的生活系统的特性在很大程度上是在组织力学的标题下进行的,往往比定量更具描述性。在现代手术植入物时代的早期,这种缺陷并不重要。然而,随着植入物继续改善,使用更长的使用寿命和更高的可靠性,无法预测植入的制造材料的行为已经表明,在健康或疾病中,相对缺乏对支持或宿主系统的材料特性的知识。在更传统的工程实践中,这种情况是不可接受的:航空和海洋应用的新设计的成功取决于对服务环境的详细,纪律和定量知识,包括将遇到和与之互动的材料的属性。因此,对海冰的无数物理特性的了解使破冰船的设计和开发无需反复试验。相比之下,新的外科植入物(结合新材料)的开发期可能超过十年,即使这样,只能做出短期绩效预测。是否可以构建制造材料和生物组织和流体的适当材料的足够数据库,以便可以在体内服务之前使用体外模拟来验证未来的植入物设计?虽然没有明显的智力障碍来实现这样的目标,但考虑到制造材料与生活系统之间可能相互作用的复杂性,它显然在遥远的将来。然而,大量数据积累了有关植入材料,天然组织和流体的材料方面的积累。不幸的是,这些数据广泛分布在多种形式的公开形式中,并从不同程度的准确性和精确度的实验观察中获得。这是一种与这种情况非常相似的情况