加拿大华人论坛 美国华人新闻闻所未闻的十大IT新颖技术 未来可能迅速普及

在加拿大

来自中华科技：　　混乱计算、纳米晶体显示、多点触摸屏、细菌照相、硅制大脑。。。信息技术的发展速度和广度远远超出了一般人的想像，而这些大多数人闻所未闻的技术很可能在数年内就会实现广泛普及。　　一、可延展硅　　这些年来，我们已经用硅实现了许多神奇功能，不过我们还是无法解决这种材料的一个问题：硅坚硬而易碎。硅是用来构建电子器件的理想材料，但如果你想把它穿在身上，那很糟糕。　　许多人会得益于可穿在身上的电子器件。譬如，要是直接把警告传感器做到外科医生戴的乳胶手套里面，他们做手术时可以提高敏感度，还可以缩短反应时间。因而可以开发出各种挽救生命的健康状况监视器。　　幸好不用等太长的时间：伊利诺斯大学厄巴纳－尚佩恩分校的研究人们正在研究可让硅延展的一项技术。该学校材料科学和工程系的教授John Rogers说，秘诀在于使用非常非常薄的硅――准确地说只有100纳米细，即人类头发千分之一粗细的硅。　　为了得到这么薄的硅，Rogers及其小组先用传统方法：使用标准的处理方法在硅片上做了一只晶体管。接下来的一步具有突破性意义：一种特殊的蚀刻技术切下了一层硅，它非常薄，不过含有整个晶体管。然后把它放到一块平整、事先经过延展处理的橡胶上。Rogers说：“基本上用橡胶取代了硅片底层。”一旦让它们相互接触，硅就会与橡胶黏合在一起。这时候，只要让橡胶弹回来，就可以释放其内部的压力。如今黏合在一起的橡胶和硅片受压后会形成波，形状类似手风琴形成的波。他说：“一旦硅装置有了这种结构，你就可以来回延展了。”　　Rogers说，他开发出来的原型装置：晶体管和二极管其工作特性与普通硅做成的同类装置一样好。他希望不久后能研制出可沿着飞机机翼边缘弯曲的柔性传感器以及低成本的身份识别标签。可延展硅不仅可以用于可穿戴的电子器件，还可以用于能卷起来、外观和感觉都像纸的柔性显示器。　　确实还有一段路要走。这项技术仍处于初期阶段，Rogers及其小组研究可延展硅才只有一年半的时间。不过取得的成果让人非常看好：去年他们成立了 Printable Silicon Technologies公司，旨在进一步从事研究开发，调查商业应用可行性以及把这项技术投入生产的诸多方法。Rogers说，最终产品“还要过几年之后才能问世。”　　二、混乱计算　　“混乱”这个词往往让人联想到负面意思――人人唯恐避之不及的一种无序局面。但如果William Ditto是对的话――美国海军和私人投资者都认定他是对的，那么这个词很快会有一层新的含义。　　Ditto是佛罗里达大学生物医学工程系主任，他正在研究混乱原则，希望研制出完全创新的计算机芯片，比传统芯片更快速、更廉价、更灵活。　　Ditto的芯片好比是微电子形式的干细胞：这个装置能够获得各种不同功能。而混乱芯片更进了一步：它能够不断变形。这对计算机设计而言具有重大意义。在传统芯片中，名为逻辑门的基本元件通过物理连接，执行某一项特定任务。而在混合芯片中，每个逻辑门都可以动态变换，从而执行各项功能。　　这意味着，计算机的CPU、内存、视频内存、图形***和数字处理单元等部件将再也不需要成本高昂的独立芯片。相反，一块芯片就可以不断变换，满足软件在特定时候需要的任何功能。　　Ditto说：“计算机界的一个梦寐以求的目标就是，让软件能够动态改变硬件。如果你在使用Photoshop，两秒钟内需要大量内存，那么你可以重新配置芯片，以便提供大量内存。如果你需要进行大量运算，又不需要同样多的内存，可以让芯片重新变成CPU。如果你在玩游戏，芯片又会重新配置成图形引擎芯片。”　　让这种功能强大的变形成为可能的正是由于Ditto能够利用混乱的功效。事实证明，计算机电路里面同样存在混乱。混乱系统实际上组织性非常强，只是不规则而已。混乱逻辑门可以在短时间内独立生成大量不同的逻辑功能。因为混乱系统对周围环境的细小变化极为敏感（所谓的蝴蝶效应）， Ditto只要为逻辑门施加一定的电压，就能获得所需功能。　　如果一切进展顺利，我们会在不久的将来看到混乱计算的成果。Ditto最近组建了一家公司ChaoLogix开发这项技术，他预计明年1月就能准备好演示芯片。　　三、虚幻远程呈现　　你有没有想过自己能同时出现在两个地方？十年后，你也许能做到。加州大学圣迭戈分校电信和信息技术研究所（Calit2）的研究人员正在　　使用超高分辨率的投影仪、墙面大小的屏幕以及超高速互联网连接，传输几乎能够以假乱真的图像和声音。在将来，这也许能够实现真正的“远程呈现”（telepresence）：一个人出现在某个地方、实际上人却在另一个地方的一种错觉。　　远程呈现所用的技术主要是超高带宽的互联网连接。Calit2实验室配备了速率为1Gbps到10Gbps的链路――这比如今家里的互联网快500倍到5000倍。有了这么高的速率，真正的高清晰度内容能够以实物大小来传输。　　　　Calit2的主任Larry Smarr说：“目前阶段，远程呈现成为了可能。如果与真人一般大小，你无法分辨出在你面前的人是真人还是图像。”　　但不过投影图像样子是多么地逼真，人们总是有办法辨别出它不是真实的。所以，Calit2正与一组心理学家、人类学家和多媒体专家，共同研究认知的心理层面。实验室也在使用这项技术与地处偏远的大学进行学术合作；并且尝试在医学方面的应用，譬如把大脑图像展示在全国各地的专家面前。　　远程呈现技术仍处于初期阶段，不过比较新的消费类计算机已经能支持1Gbps的互联网速率。Smarr预测，互联网提供商最快在十年内有望把 1Gbps链路引入到家庭和公司。设想一下：要是你不但能听到远在千里之外的同事的声音，还能看到他们如同就在眼前的图像，这岂不是可以大大改进远程办公会议吗？　　最终会应用于哪些领域呢？Smarr说：“设想一下，你去建材商店买来一卷一百兆像素的墙纸。你在客厅举办生日聚会时，只要与家人连线，他们就可以通过投影在墙纸上的图像加入到聚会。”　　四、纳米晶体显示器　　纳米晶体是一种微小的材料，可以发出五颜六色的光，它即将为大屏幕电视机到便携式电子产品等各种设备的制造和效率带来全面变化。微小晶体采用无机材料，可以发出不同颜色的光，包括红、绿和蓝。纳米晶体可以组合成像素，然后通过光学原理生成颜色齐全的图像。　　与有机发光二极管（OLED）显示器一样，纳米晶体显示器提供了比液晶显示器技术更高的颜色准确度和更广泛的视角。不过其最大的优点之一在于制造成本低。Larry Bock是硅谷率先研制纳米晶体显示器的纳米技术公司Nanosys的执行主席，他说，如果使用纳米技术，“制造直径为1纳米的纳米结构与制造直径为 100纳米的纳米结构相比成本一样低，因为都采用了按照一个个原子来构造结构的工艺。”　　在显示器表面上分布纳米粒子的工艺原理类似喷墨打印，可以避免当前这代显示器生产所需的成本昂贵的诸多步骤。相比之下，在传统的显示器制造工艺中，缩小零部件尺寸通常需要更高成本。　　Nanosys正在设法让纳米晶体本身可以按逻辑方式排列，并且在研究让纳米晶体可以转移液体的方法。乍一看，这后一个概念似乎没什么大不了，但有了它，就用不着汽车挡风玻璃的自动清洗器，这仅仅是其中一项功能。在最近一次全部由技术领导人出席的“展望未来”会议上，Bock演示了液体从一块塑料表面上弹下来的试验，这就是因为塑料表面上使用了纳米结构。　　Nanosys的技术将来还有可能应用于医学、太阳电池和柔性显示器等领域。Bock说：“纳米晶体让我们可以研制出成本很低的太阳电池，生成每瓦特能量，成本不到一美元，这与矿物燃料有得一拼。”　　至于应用于医学领域，可以沿着假肢表面对纳米结构进行排列，“以便只有骨细胞可以在用于矫形的植入体里面生长，其他类型的细胞不能生成。”表面一带纳米结构的构造不利于其他种类的细胞的生长，却有利于骨细胞的生长。　　预计纳米技术会在将来彻底改变许多行业，但显示器只是首批应用领域之一。Nanosys一直忙于为这项技术申请专利，并且与夏普公司签署了开发将来显示器的长期协议。　　五、多点触摸屏　　从某种意义上来说，使用计算机就好比试图与十几岁的孩子进行沟通：我们与对方交流的方式很有效，常用的不外乎键盘、鼠标和触摸屏。虽然最近触摸屏大行其　　道：用于从自动取款机、个人数字助理到任天堂游戏机的各种设备上，但它也有一个局限性：在任何特定的时间，只能处理一个地方的一个触点。　　自上世纪80年代以来，工程师们就一直在设法研制能够同时响应多个输入的一种系统。但直到最近，惟一切实可行的解决方案（在设备表面上添加可独立响应的大量触摸传感器）也不太尽如人意。纽约大学的咨询研究科学家Jeff Han说：“必须每个地方都要放传感器，这样一来，成本高昂，还需要复杂的布线。”　　Han现在有了比较好的办法。他与纽约大学的研究生Philip Davidson一起研制出了光学技术，可以让多触点界面的研制变得更容易。他先向一块表面平整的玻璃射入光线。大部分光被捕捉起来，但光碰到玻璃后，有些光会漏出来。玻璃下面的摄像机芯片可以监测到光在何处漏出来，并且显示出光碰到玻璃的所有地方。　　Han说，这将大大丰富我们与个人电脑的交互方式。“你就可以用一个指头在屏幕上移动图像、另一个指头放大图像，还有一个指头转动图像――这一切可以同时进行。”　　六、透明晶体管　　透明晶体管的发明到底是否具有重要意义？几位研究人员认为，它有望改变全世界。俄勒冈州立大学的电子工程师John Wager已经制造出了第一只透明晶体管，惠普公司已购买了这项技术的许可权。　　不断发展的透明集成电路可能会让视频几乎无处不在；到目前为止，你只有在好莱坞电影中才能看到这一幕。在影片《少数派报告》中，发给某个人的信息神奇般地显示在房间的墙壁上。　　　　然而，这种虚构的视觉效果只是透明电路和电子元件所能实现的一种潜在应用；如果能够识别我们及每个人喜好的传感器出现在电子装置、甚至衣服里面，更可能会付诸现实。　　另一种应用就是汽车挡风玻璃上弹出显示：譬如说，它可以显示信息，表明前方发生了事故。单单这项应用就可以大幅减少公路交通的人员伤亡。　　Wager指出，汽车上的改进“要求非常高”，它不会成为第一批商业应用领域。不过，他认为透明电路大有潜力。他说：“你在这方面想得越深入，就会发现前景越广阔。”　　广告、医疗设备、移动电话和玩具是第一批采用这项技术的领域。这项技术的缺点是可能会带来烦人的应用，譬如泛滥成灾的弹出式广告。说到我们迎接未来科技带来的震撼，好坏都得接受。　　七、硅制大脑　　喜欢看恐怖电影的人要注意了：有人正在研究为人类大脑的工作机理研制模型的方法。IBM公司正与瑞士洛桑联邦理工大学（EPFL）的　　科学家们共同研制人类大脑的第一个基于计算机的完整模型。　　研究人员使用IBM公司的世界上运行速度最快的超级计算机：“蓝色基因”，一直在探究由软件驱动的大脑皮层。作为大脑的一部分，皮层是哺乳动物所特有的，它负责处理我们人类的大部分认知功能。　　项目负责人Henry Markram是EPFL的教授，他称这个名为“蓝脑工程”的计划是“迄今为止人类在神经科学领域开展的最野心勃勃的研究计划之一。”科学家们希望，一旦整个大脑的工作模型研制完毕，它可以让我们知道人类的思维、记忆和感知是如何进行的。　　大脑模型还可以为将来的机器人和人工智能系统添加像人类那样的反应和机能提供范例。　　与此同时，欧洲的研究人员已研制出了可以结合大脑细胞和微处理器的神经芯片。科学家们把16000个晶体管和数百个电容器放在一块小小的芯片上，然后在上面粘上神经细胞，以便它们可以把电信号传递给芯片。他们希望，这项技术能够为神经功能有障碍的人带来假体装置，并且带来能够像人那样执行任务的有机计算机。　　八、细菌照相　　这几年，传统胶卷的日子不好过，风头全被数字照相抢去了――如今连小小的细菌也能够捕捉美好瞬间。加州大学旧金山分校的研究人员使用经过基因改造的大肠杆菌（导致腹泻的细菌），开发出了生物光传感器。这种装置拍摄的图像需要几个小时才能形成，而且只有单色；不过细菌极小的尺寸却可以获得极高的分辨率，大约是每平方英寸100兆像素――相当于如今最高分辨率的十倍。　　相片也许并不漂亮，但这项技术及其具有的意义却相当吸引人。这是因为，光传感器仅仅是个开端。领导这个研究小组的药物化学系助教 Christopher Voigt设想：到时能有一整工具箱采用基因工程技术的传感器，你可以通过混合搭配来制造东西：细菌照相机、能够生成能源的微生物；或者是能找到肿瘤、附在上面、然后释放药物的细菌。　　Voigt说：“我们进入了一个新时代，我们已对基因组进行了测序，细胞的运动、进食及交流等生命机理都如同计算机程序那样得到了解读。”最终，可以像对机器人进行编程那样对细胞进行编程。Voigt研制光传感器的办法是，加入海藻基因，通过编码把感光蛋白质编入大肠杆菌中，而大肠杆菌的DNA很容易操纵。光激活蛋白质后，色素会变暗。如果把足够数量的细菌聚在一起，就能得到类似照片的图像。最终，其他蛋白质的其他基因可以开启及关闭，就像纳米工厂组装复合材料那样。　　九、氚电池　　电池技术经过多年的发展后，移动装置上使用的许多电池还是一天不到就没电了。目前几个重要项目正在进行当中，旨在解决这个恼人的问题。不过意义最深远的其中　　一项能源技术就是几乎永远不需要充电的电池。这种小电池名为BetaBattery，可以常年持续不断地提供电能。　　眼下，这项技术仅适用于非传统应用，譬如用于监控交通及通信卫星的传感器网络，并不适用于消费类电子产品。BetaBatt公司的研究人员Larry Gadeken说：“这种电池最先将应用于长时间供电至关重要的远地或者难以进入的传感器及装置。”这家总部设在休斯敦的公司率先开发了这项技术，得到了美国科学基金会的资助及几所大学的帮助。　　BetaBattery不是靠光学反应来供电，而是靠氢的同位素氚发生衰变释放出来的能量。不断释放出来的电子正是BetaBattery始终有电的关键。氚的半衰期是12.3年，所以12.3年后，它释放的能量将是原来的一半。40年，释放的能量只有原来的十分之一。这种使用寿命比传统电池长得多。　　BetaBatt还在设计能够承受高温低冷的电池外壳，那样这种电池就可以在极为恶劣的环境（甚至在太空）下为传感器和电气设备提供动力。如今我们都需要可以让笔记本电脑和移动电话使用多年的电池。　　十、会传染的时装　　麻省理工学院媒体实验室的研究人员正在开发时装配件，上面的图案和款式可以根据穿着者的情绪来改变；而且时装印花可以实现无线共享。媒体实验室的这个研究项目名为urbanhermes，旨在从网络界获得灵感，然后运用到时装界。　　其设计思想是，使用集成了OLED技术的服装可显示数字图像和款式，穿着者可以随心所欲地更换图案和款式。项目主管Judith Donath说，T恤衫可以在某一天是纯蓝色的，第二天变成是条纹状的。然后，这些数字图案可通过无线方式传送给别人身上所穿的衣服，从而形成一种“会传染的时装”。　　每件衣服里面还会有用户许可设定装置，以便允许或者禁止传输这种信息。改变衬衫或者裤子上显示的图案，好比向身边的人跟随时尚或者订阅设计师的作品那样简单。　　虽然服装里面集成OLED不是什么新想法，但麻省理工学院采用的病毒式传输方法却很新颖。概念证明包括编入到单肩背包里面的夏普Zaurus PDA，可透过清晰的塑料窗口看见屏幕上的内容。该装置使用蓝牙和红外线技术来检测位置、传输数据。这谈不上是尖端时尚，却绝对是尖端科技。

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