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三十年后我要经历属于自己的生活,我就是这么一个怪怪的人.永远也是.我只想接受事实,接受所有已不可改变的事实.我清楚的明白自己最想要的是什么,知道人生最重要的什么,人生最终的结局是什么,不管大变革大趋势大环境情况怎样变,我一往无前的勇气始终不会变!

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技术评论》杂志评出2012年十大新兴技术(上)  

2012-05-15 17:10:49|  分类: 聚焦未来科技趋势 |  标签: |举报 |字号 订阅

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Lytro光场相机可在照完相后再调整图像的焦点

 

卵子干细胞有可能会被诱导发育成新卵子,或使老年女性的卵子恢复活力

 

英特尔已启动基于3D晶体管的大规模生产工艺

 

Semprius公司太阳能板采用的光吸收器有助于提高转换效率

    新视野
    最新一期美国《技术评论》杂志精选了过去12个月最重要的技术进展,这些技术据信将对未来几年的创新形式产生巨大的影响。此种影响将会具有非常不同的形式,如为移动设备和电动车找到更好电池材料的方法,及企业家对新兴技术商业化进行投资的新方式等,这些技术都具有改变世界的巨大潜能。

    1.卵子干细胞

    此项最新发现将增加女性“老年得子”的几率。

    美国哈佛大学生殖生物学家乔纳森·蒂利发现了一种可减缓女性生物钟周期的方法。其在今年3月发表论文称,女性可将其卵巢中的卵子干细胞带入成年期,这或许是女性延长生育年龄的关键。

    现今,女性的生育能力受限于其卵子的总供给量,及其40岁后不断下降的卵子质量。蒂利所使用的干细胞(能分化或发育成其他细胞)或可使女性遇到的上述两个问题迎刃而解。这些新发现的细胞有可能会被诱导发育成新卵子,或使老年女性的卵子恢复活力。

    蒂利于2004年在小鼠身上首次发现了卵子干细胞。他在成年女性的卵巢组织中鉴别出了卵子干细胞,然后将其分离并注入到人类卵巢组织,再将卵巢组织移植到小鼠体内。这些细胞分化成人类卵母细胞(在排卵期一次只能成熟一个的未成熟卵子细胞)。蒂利没有对这些卵母细胞采取进一步措施,但他表示,从小鼠身上得到的卵子干细胞已可生成功能性卵子,受精后即可展现出早期胚胎发育的症状。

    该技术的另一诱人影响是,可用以使老年女性的卵子恢复“青春”。蒂利称,将线粒体从干细胞诱导细胞转移到现有卵子即可达成。上世纪90年代,在一名年轻捐助者的帮助下,研究人员曾做过类似的研究,结果发现来自捐助者卵子细胞的线粒体可改善老年女性卵子的活力。但是,这项工作“造就”的近30名孩子,由于其DNA(脱氧核糖核酸)来源于两个“母亲”及共同父亲,造成了伦理上的纠纷,且尚不清楚孩子是否会遭受健康方面的潜在后果,项目目前已被叫停。蒂利称,如果线粒体来源于自身年轻时采集的卵细胞,女性就可避免潜在的DNA混杂危险。

    此项研究成果虽然离创建一个人类新生儿还为时尚远,但已改变了人们对生育的理解。虽然蒂利的少数同事尚对女性卵巢组织中发现的这些细胞是否为真正的干细胞,及是否能成为功能性卵子细胞仍半信半疑,但大部分人认为此项研究是一次“非常令人着迷的飞跃”。

    总部位于美国波士顿的“卵子科学”公司正在对蒂利的研究成果进行商业化,该公司目前已筹得4300万美元的资金,寻求不孕疗法及干细胞的其他应用。

    2.超效太阳能

    在正常环境下,Semprius公司太阳能电池的发电成本要低于化石燃料。

    去年冬天,一家名为Semprius的新创公司创下了太阳能发电的一个重要记录:其太阳能电池板可将近34%的入射光能转换成电力。Semprius公司表示,一旦规模化运行,在某些地方,其发电成本之低将足以与那些以煤和天然气为燃料的电厂相抗衡。

    太阳能设施有许多固定成本,如用于面板阵列的不动产等,因此最大限度地发挥每块面板的效率以降低太阳能的价格是非常重要的。很多企业都在尝试各种方法来做到这一点,包括使用除了硅之外的其他材料等。比如,阿尔塔设备公司使用高效砷化镓材料制成了柔性太阳能板;Semprius公司采用的也是砷化镓,因为这种材料能比硅更好地把光转化为电能(硅太阳能电池板的效率记录是23%左右)。但砷化镓也昂贵得多,因此Semprius公司正在通过不同途径进行成本补偿。

    其一是缩减太阳能电池的尺寸,将每块太阳能板上的单个光吸收器缩减至仅600微米宽、600微米长、10微米厚。这种制造工艺得益于公司共同创始人、伊利诺伊大学化学和工程系教授约翰·罗杰斯的研究成果,其找到了一个办法,将细小的电池生长在砷化镓晶圆上,然后将其快速剥离,再用晶圆制作更多的电池。一旦这些电池铺设完成,并将其置于汇聚日光的玻璃透镜下,Semprius公司可将其电力产量最大提升约1100倍。

    将日光汇聚到太阳能电池板并不是什么新办法,但对于较大的硅电池来说,通常必须使用冷却系统以带走由此产生的热量。而Semprius的小型电池单元产生的热量可少到无需冷却,从而进一步降低了成本。Semprius公司技术副总裁斯科特·伯勒斯称,未来几年,使用该系统产生的电力成本可达到每千瓦时8美分,这要低于美国2011年每千瓦时10美分的平均零售价格。

    但是,利用透镜聚光的局限性中和了Semprius技术的部分优势:电池在晴朗的天气下,接收日光直射时,系统能达到最佳效果;在任何其他情况下,能源产量就会显著下降。

    目前,Semprius公司已开始大规模生产这种面板。该公司已经从风险投资公司和西门子公司筹集了约440万美元,今年计划在北卡罗莱纳州开设一个小型工厂,其每年生产的太阳能电池板足够提供6兆瓦的电力。该公司希望到2013年底可扩大到30兆瓦,但这样就必须筹集更多的钱,然而在当前资本密集型能源先创企业不受青睐的气氛下,能筹到多少钱尚是未知数。

    同时,Semprius也将不得不以足够快的速度降低其生产成本,以与传统的硅板一较高下,因为硅的价格仅在2011年就已跌去半数以上。

    3.光场摄影术

    Lytro公司彻底改变了普通相机的面貌,照相从此不对焦。

    自廉价数码摄影诞生以来,今年3月终于有了相机设计的第一次重大技术升级,那就是照相时不用再对焦了,新设计将允许你在照完相后再调整图像的焦点。硅谷先创公司Lytro的这款产品售价为399美元,该公司计划利用该技术开发出除了“再聚焦”之外的更多特技应用,如在家中制作3D图像等。

    消费级数码相机一般都使用平板(无论是化学胶片还是数字传感器)来记录位置、颜色、透过镜头的光强度等信息,从而创建出图像。Lytro相机记录的则是光线到达的角度,其生成的文件并不是图像,而是在某一特定时刻捕捉到的光线的立体图案的迷你数据库,亦称为光场。软件可对数据库进行挖掘,产生自按下快门起的各种不同可能的照片和视觉效果。

    光场相机之前仅在工业上具有有限的用途,而且由于采用多镜头,因此价格昂贵,从未应用于普通消费品。Lytro公司创始人、美国斯坦福大学光场技术博士吴仁,通过简化设计使光场相机成为了一款普通消费者可负担得起的产品。其设计思路是,在普通数字传感器上放置一层饰有微型显微镜头的低成本塑料薄膜,使其能探测到入射光线的方向。

    拍摄后进行再聚焦,只是Lytro相机强大功能的第一步。一个可供下载的升级软件很快就能使相机捕捉到一张锐聚焦相片中的一切信息,而不用管其离镜头的距离,这对普通相机来说几乎是不可能的。公司今年的另一个升级计划是,使用Lytro快照数据创建3D图像。吴博士目前还在研发可在拍摄后进行聚焦的摄像机,一旦成功将会极大地提升家庭电影业的产值。

    Lytro相机拍摄的图像可在网站上进行共享,其他人可通过“变焦”来体验和探索摄影师拍下的景象。吴博士表示,这种灵活性是相当吸引人的,未来所有的相机都将以光场为基础。

    4.太阳能微电网

    村级规模的直流电网可为照明和手机供电。

    在印度,生活在农村地区的大约4亿人,至今还过着黑灯瞎火的日子。对他们中的大多数人来说,只是简单地给手机充个电就需要长途跋涉到市镇上,而他们家里的照明还得依靠煤油灯发出的微弱光亮。

    为改变这种状况,尼基·贾辛哈尼和布赖恩·沙德共同创办了美乐高(Mera Gao)电力公司。得益于太阳能电池板和LED价格的不断下降,该公司致力于建设和运营低成本的由太阳能供电的微电网,以满足家庭清洁照明及手机充电之需。微电网从一个相对较小的电源地将电力配送到有限的区域。同时,还可配以替代解决方案,如独立的太阳能电灯。微电网的优势是,安装成本可由整个村子进行分摊。该系统还可使用更高效、更大规模的电力发生和存储系统以降低运营成本。

    美乐高的首个商业化微电网于去年夏天开始部署,已有8个村庄加入进来;今年有望从美国国际开发署获得30万美元的拨款,推广至另外40个村庄。该公司还鼓励其他人进入印度的离网可再生能源市场。据总部设在华盛顿的世界资源研究所估计,这一市场每年将达20亿美元。

    只需花上2500美元,一百户人家(最多分成15组)就可通过电线连到两个发电枢纽,每个枢纽都包含一套太阳能电池板和电池组。微电网全部使用24伏直流电,允许使用铝线,而不是更昂贵的高低压交流配电系统所用的铜线。在村里安装前先进行精心规划,以确保配电线路达到最优化。如果有偷电者试图私自搭线,断路器将会跳闸。这种规划和设计是微电网的最大创新之处。

    每户人家每晚可得到7小时0.2安培的电流,这足以为2个LED灯和1个手机充电点供电,用户每月仅需为此预付100卢比(约合2美元)的费用,而之前煤油加上手机充电的一般花费每月也要100卢比至150卢比。

    贾辛哈尼表示,美乐高的微电网并不是电网的替代品,而是一种人们即刻就能得到并支付得起的网络。目前该技术仅支持照明和手机充电,但该公司正在探索创建社区娱乐中心,在这里,电视、广播、电风扇和信息服务的费用将由一组家庭共同负担,而不是由单个用户独自承担。

    5.3D晶体管

    英特尔将由此创建出更快和更节能的处理器。

    为了将更多的元件压缩进硅芯片,英特尔已启动基于3D晶体管的大规模生产工艺。此举不仅可延长摩尔定律的生命,还有助于显著提高处理器的能效和速度。

    在传统芯片中,电流的开闭受控于“门”产生的电场,门位于嵌入硅衬中的宽浅导电通道的上方。在3D晶体管中,载流通道被翻转直立,升离了芯片表面。通道材料就此接触位于其两侧和顶部的门,几乎不让通道暴露在由下方衬底中杂散电荷造成的干扰中。在早期的晶体管中,这些电荷会干扰门的阻流能力,形成恒量的漏电流。

    由于几乎没有漏电流,3D晶体管可更加清晰和快速地开启和关闭,设计师不必担心漏电流被误认为“开”的信号,所以其可在低功率下运行。

    英特尔宣称,与以前的晶体管相比,3D晶体管的开关速度提升了37%,且能耗降低了一半,更快的开关速度意味着更快的芯片。此外,由于其封装体积更小,晶体管的安排可更为紧密,信号在其间的运行时间也越短,从而进一步提高了芯片的运行速度。

    基于该技术的首个处理器将很快出现在笔记本电脑中。但是,电子行业对其在手持设备中的节能前景更感兴趣。这意味着,设计师不再需要扩充电池尺寸即可完成性能升级,或是在不降低性能的情况下缩减电池的大小。“10年前,大家只关心更快的芯片速度,”英特尔的技术工艺负责人马克·波尔表示,“今天,低功耗运行变得重要得多。”他补充说,节电和性能提升将使手持设备大放异彩,因为更小的晶体管使单芯片处理内存、宽带通信、GPS(全球定位系统)等多项功能成为可能,而目前上述每项功能都必须有单独的芯片来处理。使用更少的芯片和更小的电池,很多电子玩具将在更小的包装下实现更多功能。

    新的3D晶体管设计,给未来5年电子行业的进一步发展留下了足够的空间。目前,英特尔的芯片可在每平方毫米的空间里容纳487万个晶体管,而新芯片可容纳875万个。到2017年,每平方毫米容纳3000万个晶体管也将不再是幻想。

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