最新科技成果,1876年最新科技成果

美国开发出不依赖半导体的微电子器件

美国加州大学圣地亚哥分校的一个研究团队开发出一款基于纳米结构的、不依赖半导体传导的光控微电子器件,在低电压和低功率激光激发的条件下可将电导率比现有半导体器件提高近10倍。这一成果发表在11月4日的《自然·通讯》杂志上。

传统的半导体器件受到材料本身的限制,在频率、功耗等方面存在极限,而利用自由电子替代半导体材料通常需要高电压、大功率激光或高温激发。该团队在硅片上用金加工出一种类似蘑菇形状的纳米结构(称为“超材料”结构),在10伏以下的直流电压和低功率红外激光激发下,即可释放自由电子,从而极大地提高器件的电导率。

这一器件不可能完全替代半导体器件,但可能在特殊需求下得到最佳应用,如超高频器件或大功率器件。未来不同的超材料表面结构可能适用于不同类型的微电子器件,应用于光化学、光催化、光伏转化等领域。

来源:科技部

纳米发电机收集人体能量解决穿戴设备供电问题

人类日常生活现在几乎到了须臾不能离开移动设备的地步了。想象一下,你只要动一动就可以为你的手机充电,该是件多么令人惬意的事情,科学家告诉我们,这一天已经为期不远了。美国密歇根州立大学的研究人员开发出一种低成本膜状纳米发电机,可以捕获人体运动能量,相关成果发表在《纳米能源》杂志上。目前有大量有关机械能能量采集器的研究工作,其机制大多利用压电和摩擦电效应。新开发的纳米发电机又称为生物相容性铁电纳米发电机,由硅晶片和分层的非污染性物质组合而成。

这些非污染性物质包括银、聚酰亚胺和聚丙烯铁电驻极体等。在加入特定离子后,纳米发电机的每一层都包含带电粒子,其薄如纸,成本很低。

研究显示,这种低成本的纳米发电机无需电池辅助,当人体运动或机械能触碰或按压纳米发电机时,就会产生电能,足以操控一个LCD触摸屏,或一排20个LED灯,或一个柔性键盘。纳米发电机在应用到不同设备时会有不同尺寸,比如,为触摸屏供电的设备约手指粗细,而给LED灯泡发电的设备约手掌大小。值得一提的是,当纳米发电机折叠时,其效能会指数级增长。

由于具有轻便、柔性、成本低、生物相容性等特点,纳米发电机的应用前景广阔。该项目首席研究员尼尔森·塞普尔韦达认为,这一突破意味着由人体运动驱动的可穿戴设备正向我们走来,利用该纳米发电机制造的鞋子,可以在人走动的过程中源源不断地为移动设备或可穿戴设备提供电能;将其整合到手机屏中,通过不断地触摸屏幕,也可为手机充电。

文章来源:科技日报

日本开发出用于

人工智能深度学习的脑型芯片

日本东芝公司开发出一款可用于人工智能深度学习的脑型芯片。这款1.9毫米的脑型芯片,集成3.2万个像脑细胞一样的电子回路于一体,这些回路自带计算单元及配套的存储单元,可以并行处理大量连续模拟数据信号,对其中的数据特征进行学习,同一脑型芯片中众多回路协调起来,最终形成像脑神经回路一样的系统,完成人工智能所需的大量信息数据的复杂计算、处理和深度学习任务。

虽然该脑型芯片采用的是对连续模拟信号进行直接处理的方式,其局部计算精度低于对电气信号进行“0”和“1”数字化处理的现有芯片,但该脑型芯片能通过对大量连续模拟数据的深度学习,得出的结果并不比数字化芯片差。

理论上,脑型芯片的电能消耗仅是现有的处理器电能消耗的千分之一。 2014年IBM等曾经开发出一款脑型芯片,此次东芝发布的脑型芯片,使用了与IBM脑型芯片不同的结构方式,能耗更低,可以用1w的功率在1s时间内能完成约48.5万亿次计算。

以往,利用人工智能对大量数据进行深层学习时,需要用多台高性能计算机联动进行,即便是后来尝试采用的能够进行大量数据并行处理的图形处理器GPU,也很难将完整的人工智能计算系统装入简约化要求较高的监视摄像头、小型无人机、自动驾驶车辆等的内部,完成对现场收集信息的实时深度学习处理,而脑型芯片的出现则将使之成为可能。东芝公司打算在几年后使这款脑型芯片实用化。

来源:科技部

Velodyne宣布固态激光雷达技术获突破

成本有望降至50美元以下

著名的激光雷达厂家Velodyne刚刚自己在固态激光雷达设计方面取得了突破,新设计不仅可以实现设备的小型化(集成电路大小不到4平方毫米),并且在大批量生产的情况下有望将成本降至50美元以下。

对于无人车、无人机等应用来说,检测对象(障碍物)是最关键的技术之一。目前无人车检测对象技术主要有两种方案,一种是激光雷达技术。激光雷达是通过发射、反射和接收红外光来探测物体的一种技术。如黄武陵,它具备精确测距、空间定位与描述、可靠的障碍物检测等独特能力。但是它的问题是价格特别昂贵(有的比车身还贵)。因此,为了降低成本,一些厂商也采取了毫米波雷达+辅助驾驶摄像头的方案。这种方案可更好地识别对象和色彩等,但是测距的精确性不如激光雷达。

但激光雷达的问题在于,传统的设备比较笨重(比如装在Google无人车顶不停转的那种)、价格特别昂贵。比如Velodyne的,64线为8万美元、32线为4万美元,上面用于无人机的VLP-16约为8000美元。显然不能解决这些问题的话是很难得到普及应用的。

Google无人车头顶的就是传统的激光雷达

解决笨重问题的方向是“固态化”。何谓“固态”?我们可以借用一下机械硬盘与固态硬盘SSD的对比。机械硬盘内部机理是基于机械旋转来读写数据,所以比较大;而固态硬盘内部没有机械旋转部件,所以体积小稳定性高。所以“固态”激光雷达也可以理解为基于电子部件,无机械旋转部件的激光雷达。

今年的CES上Velodyne已经展示过一款混合固态激光雷达的产品VLP-16 PUCK。这款产品虽然在外形上不存在可见的旋转部件,但是为了做到全视角扫描,实际上设备内部还是存在有旋转部件的,只是隐藏起来而已。而且售价也将近8000美元。Velodyne亚太区总监翁炜曾告诉36氪,未来其车载产品的价格可以降低到500美元。

芯片小到只有硬币上华盛顿的鼻子一样大

不过这次Velodyne宣布其新的设计方案将可以制造出真正的固态激光雷达。新方案通过与Efficient Power Conversion的合作,开发出了一种一体式的氮化镓集成电路。这种设计可以把组件固定起来,从而使“传感器尺寸和成本降低,同时可靠性显著提高”。公告称这种集成电路的面积不到4平方毫米,而 EPC CEO Alex Lidow表示,在激光雷达应用中,氮化镓要比硅晶体快100到1000倍,而这会直接影响到图像创建的速度、颗粒度以及精度。目前该项设计正在进行测试并集成进未来产品内,但是新产品的发布日期要到2017年才知道。Velodyne总裁Jellen称,未来会继续针对提供共享乘车服务的无人车销售“puck”式的激光雷达。而这种新的固态芯片将集成到零售车辆买家的车辆外部。

据Velodyne总裁Mike Jellen说,该公司目前正在跟10家高科技公司和9家车企的19个无人车项目合作。预计其产品订单将从目前的几千跃升至2020年左右的数百万。所以真到那个时候,成本降到50美元也不是不可想象。而成本显然是技术普及的关键。想想GPS走过的道路就知道,1981年,第一台商用GPS接收机重达50磅,价格高达10万美元。而现在的GPS仅重0.3克,芯片价格不到5美元。所以GPS已经无所不在。激光雷达的未来也可以做这样的展望。你可以把GPS、激光雷达等想象为进化出来的人造感觉器官。

但是,固态化、小型化、低成本是激光雷达的趋势。但是做固态激光雷达并不止Velodyne一家。比如成立于2012年的激光雷达初创企业Quanergy就是固态激光雷达的先驱者之一,今年刚刚获得了9000万美元的B轮融资,打算在2年的时间内实现固态激光雷达的批量生产。而在今年8月时,百度也曾给Velodyne这家老牌激光雷达制造商投资了1.5亿美元。展望未来的大市场,可以预计的是会有更多的玩家涌入来争抢这块大蛋糕。

(来源:36kr,作者:boxi)

美刊关注俄研发功能奇特无人潜艇:可“模仿”核潜艇

核心提示:“代用品”具备模块化功能,可以模仿核或柴电动力潜艇的各种声音特点,似乎还具备某些执行侦察任务的能力。

参考消息网12月12日报道 美国《国家利益》双月刊网站12月8日发表题为《俄罗斯海军正在研制一种功能奇特的新潜艇》的文章,作者为戴夫·马宗达,编译如下:

俄罗斯“红宝石”设计局正在研制一种无人驾驶的迷你潜艇,可用于模仿其他大型潜艇的特征。这一名为“代用品”的新型水下无人艇所要做的正是其名字所表明的——它将在海军演习期间模拟敌人潜艇的声音。

“红宝石”设计局局长伊戈尔·维利尼特对塔斯社说:“如今,作战潜艇必须要参与演习或测试,这些行动影响到它们基本任务的执行。使用无人模拟器将有助于避免这一点,从而降低演习成本。此外,没有船员的潜艇在模拟现实场景时可减少风险。这一装置操作简单易行,且维护和升级的成本很低。现在,我们正在与海军方面进行磋商,以使这一模拟器完全符合海军的要求。”

据塔斯社称,“代用品”具备模块化功能,可以模仿核或柴电动力潜艇的各种声音特点。这一机器人潜艇可携带一系列声呐及其他部件,以复制各种潜艇的声音和电磁信号——据“红宝石”设计局称。“代用品”似乎还具备某些执行侦察任务的能力。

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“代用品”长约56英尺(约合17米),排水量预计为40吨。它使用锂电池作为动力,能连续工作约16小时。俄罗斯声称,该潜艇最高航速24节,最大潜深近2000英尺。

如果俄罗斯海军批准全面研发“代用品”,且该项目获得成功,它可能会成为争夺水下优势的重要新发明。美国海军也在致力于无人水下航行器的研发,以扩大其不断减少的攻击潜艇舰队的数量。“代用品”也会增强大幅缩水的俄罗斯潜艇部队的实力。苏联解体后,俄潜艇部队几近瓦解,直到最近才略有恢复。

“代用品”新型水下无人艇的想象图。

来源:参考军事

雷声公司研发出摧毁无人机的“相位器”

【据军事宇航网站2016年12月1日报道】有很多应对“流氓”无人机的创造性方法,无线电干扰即是其中一种,但这些方法都无法真正应对军用无人机。大型、快速移动的无人机仍然是一个潜在威胁,特别是在多架无人机迅速逼近时。不难理解美陆军为什么要为这一潜在威胁开发解决方案,目前我们无法确定其进展情况,但截至2013年底,雷声公司已成功测试了一个远程大功率定向微波武器,仅需几毫秒即能发现无人机机群。

“相位器”基本上是一门靠柴油引擎发射的大功率微波(HPM)炮。目前暂未知该武器系统究竟有多么强大(范围有多大),但我们知道它可以调成“干扰”或“损伤”模式。对于大多数无人机而言,“损伤”无疑等同于“摧毁”。同时,该系统还可有效对抗汽车和其它车辆,但如果没有电子系统的运行,该“相位器”就无法正常工作。

无论你如何熟练地操控哪种无人机,微波武器都能在几毫秒内达到预期效果,这是 “相位器”相比激光武器的一个主要优势:激光通常需要几秒钟烧毁一个目标,但很难在相同时间内将其聚焦在小的、快速移动的、远程点目标上。全定向能量系统的一个共性即单次发射成本非常低,仅需几美分,比任何投射武器或导弹便宜得多。

雷声公司具有丰富的微波武器研发经验; 他们十年来一直致力研究一种非致命性人群控制“主动拒止系统”(ADS)。在250米距离外,主动拒止系统可用毫米波辐射轻轻加热皮肤下的水分,使在辐射光束下的人瞬间产生剧烈灼烧感。只要你离开辐射光束,感觉立刻消失,却不会产生任何物理伤害。2015年,美国空军还考虑在AC-130武装直升机上安装主动拒止系统,作为非致命人群控制选项。

尽管雷声公司向《航空周刊》透漏,2013年已完成一半系统设计测试,并在两年内完成整套操作部署,但我们还不能完全确定“相位器”目前的状态。随着无人机技术的不断发展和无人机种类的不断扩大,届时该系统势必会成为大趋势。

来源:新光电(ID:eofrontiers),作者:高珊、王晓晶 西安应用光学研究所

NASA成功测试一种

革命性的嵌入式航空发动机

导读:

2016年12月7日,NASA表示,已经成功测试一个激进的新引擎设计方案:“嵌入式”引擎,即把航空发动机内置到飞机的机翼中,让整个飞机获得更大的推力,和更低的噪声。

位于美国克利夫兰的NASA Glenn研究中心的工程师正在测试新的风扇和进气道设计。

2016年12月7日,NASA表示,已经成功测试了一种革命性的新型航空发动机,认为这种引擎可以彻底改变航空旅行。

新的航空发动机被设计得可以嵌入到飞机的机翼中,从而使得像“双泡沫”D8这种革命性飞机设计成为可能。它可以提高燃油效率高达8%,并大大减少飞机的阻力和重量,并让乘客获得更安静,更舒适的飞行体验。

“双泡沫”D8客机是一种双船体平面,旨在使飞行体验更容易,它的飞行速度高达582英里/小时(936公里/小时),可搭载180名乘客,飞行航程范围达3,500英里(5,500公里)。

在今天的民用客机上,航空发动机通常远离飞机的机体,以避免摄入沿飞机表面形成的,称为边界层的流动较慢的空气层。

经过研究,NASA的航空航天工程师认为他们可以通过将航空发动机嵌入飞机表面并摄入边界层空气流来推动飞机完成任务,从而减少燃料燃烧。

NASA Glenn的推进专家David Arend表示:“更详细的研究分析结果表明,边界层摄入到推进系统有可能显着提高发动机的燃油效率。”

如果这种新设计成为可能,那么这种嵌入式推进系统将只要更少的推进动力来产生所需的推力,这使得额外的飞机拖曳和减重效益成为可能。

最新科技成果,1876年最新科技成果

来源:两机动力控制(ID:GTC2006),作者:Vivian

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