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2012后世界展望

时间:2022-05-09 17:25:04 浏览量:

2012年底,美国权威的《技术评论》杂志精选了过去一年最重要的技术进展,这些技术虽然还没有大规模投入应用,但必将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。

卵子干细胞

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2011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。 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。

超效太阳能

2012年初,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。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,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。

光场摄影术

自廉价数码摄影诞生以来,2012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。

太阳能微电网

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。

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。

3D晶体管

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。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。

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。

更快的傅里叶变换

2012年1月,4名麻省理工学院研究人员向人们展示了一种计算机科学中最重要算法的替代品。迪娜·凯塔比、海赛姆·哈桑尼、彼得·因迪克、埃里克·普赖斯创建出一种进行傅里叶变换的更快方法。傅里叶变换是一种处理数据流的数学技术,其已成为WiFi路由器、数字医疗影像和4G蜂窝网络的运行基础。

傅里叶变换的历史可追溯到19世纪,其原理是,任何信号,如录音信号,可表示为不同频率和振幅的正弦和余弦波的集合总和。在20世纪60年代中期,又发展出了一种被称为快速傅里叶变换(FFT)的对计算机友好的算法。

麻省创建的新算法,称为稀疏傅里叶变换(SFT),其对数据流的处理要比快速傅里叶变换快上10倍至100倍。这种加速的达成,是基于我们最为关注的是信息的有意义部分:音乐不是随机噪声。更快的变换意味着处理一定量的信息只需更少的电力,这对于对电力要求苛刻的智能手机等移动多媒体设备来说,不啻为一种福音。

纳米孔测序

“牛津纳米孔”公司已向公众展示了可直接读取DNA(脱氧核糖核酸)碱基的商业机器。该技术提供了一种使基因组测序速度更快、更便宜的方法,且可简便到让医生将基因组测序作为像核磁共振成像或血液细胞计数那样的常规测试手段,从而迎来了一个个性化医疗的新时代。

该公司的设备,不必扩增DNA或使用昂贵试剂,其通过将单链DNA传入创建于膜内的一个蛋白质孔来工作。当一个电流流过孔隙时,不同的DNA碱基会以不同方式阻断电流,从而使机器读出序列。

能够直接读取DNA分子也意味着,一次就可读取较长的基因组片段。这使得研究人员能够更容易地看到像易位和拷贝数变异这样的大型图案,易位指的是DNA块从基因组的一部分转移到了另一部分,被认为是各种癌症和其他疾病的基础;拷贝数变异指的是DNA序列重复了许多次,被认为与各种神经系统发育障碍有关。

“牛津纳米孔”的新产品线将包括一个大约两副牌大小的小型便携式设备,其可直接插入计算机的USB端口,并能进行少量的DNA测序;一个较大的台式机则能处理大量的测试序列。集中这样的一批机器将可用于全基因组测序。虽然该公司尚未宣布台式机的价格,但便携机的价格可能会低于900美元。在远程诊所或食品加工厂,该装置将使有限数量DNA的读取变得很容易,这样检查人员就可监控危险菌株造成的污染。

快速发掘新材料

电动车跑得更远,智能手机拥有更强大的处理器和更好、更亮的屏幕,这一切都应归功于美国圣迭戈野猫发明科技公司开发的新型电池材料。

通过一次性测试数千种物质,野猫公司正在加速有价值储能材料的发现过程。2012年3月,该公司宣布,与目前的普通磷酸锂阴极材料相比,磷酸锂钴阴极材料可将电池的能源密度提高近三分之一。该公司还推出了一种电解液添加剂,可使电池在更高电压下更稳定地工作。

选择电池的最佳材料是一个特别棘手的问题。电池由3个主要部分组成:阳极、阴极和电解液。不仅每部分都几乎由多种化合物混合而成,且三部分必须很好地协同工作。这使研究人员将要探究的最佳材料的组合可能达到百万量级。为了穷究最佳组合,野猫公司采取了最初由药物发明实验室开发的一项战略:高通量组合化学。取代一次只测试一种材料的旧方法,野猫公司的新战略可系统性地对数以千计的材料进行并行测试,一周之内即可合成和测试约3000种新的材料组合。

测试数千种材料的最简单方式是将每个样本沉积在基底上的薄膜内。这种做法确实让以前的研究人员发现了有前途的电池材料组分,但这些候选材料最终被证明不适于符合成本效益的大规模生产过程。

为了避免再走这种浪费时间的弯路,野猫公司找到了一种利用微缩版大规模生产技术来制作样品的新方法。他们在测试候选材料性能的同时,也测试材料是否易于制造。

如果野猫公司的方法获得成功,其付出的努力将会使电池变得更小、更省电,从而获得智能手机和电动汽车生产商的格外青睐。

公众集资

Kickstarter是一家基于纽约的网站,最初的成立目的是支持和激励创新性、创造性、创意性新项目,目前已成为科技创业融资的一股重要力量。其通过网络平台面对公众集资,让有创造力的人可获得他们所需要的资金,以使他们的梦想有可能实现。企业家们已利用该网站一次性筹集了数十万美元,开发和生产出了包括家庭网络传感系统和三维物体打印工具在内的新产品。

kickstarter平台的运作方式相对来说比较简单而有效:该平台的用户一方是有创新意愿、渴望进行创作和创造的人,另一方则是愿意为他们出资金的人,然后见证新发明、新创作、新产品的出现。kickstarter的创意性项目包括:音乐、网页设计、平面设计、动画以及所有有能力创造以及影响他人的项目。该种公众集资模型为先创公司启动时的传统融资手段提供了一种补充。

人们为一个项目寻求融资时,往往会设定一个集资目标并征求认捐。如果一个项目未能达到预期目标(2011年为54%左右),支持者就不会掏一分钱。如果项目最终达成了目标,捐资者将获得各种奖励,如感谢信、新产品甚至是邀请参观创作者的工作场所等。Kickstarter从中收取5%的佣金。该网站自推出以来派发的资金已超过1500万美元。

随着美国从2013年4月开始解除私营公司不得向小投资者出售股份的禁令,Kickstarter所扮演的角色可能会开始改变。如果公众集资网站开始提供权益股份,它定会使几十个风险投资公司消失在人们的视野之外。

“脸谱”的时间轴

“脸谱”(Facebook)最近向其8.5亿每月活跃用户推出了时间轴(Timeline)接口。接口设计将使浏览社交网络为每个客户聚合的巨量信息变得更为容易,并促使他们以便于分析的方式添加和共享更多的东西。“脸谱”的动机是为了对广告进行更好定位,广告业务已占据其85%的盈利。在某种程度上,成功的定位就是一个数字游戏。如果媒体报道的趋势保持平稳,“脸谱”的数据库自2012年1月以来每日增加625000TB的压缩数据。时间轴的新功能必将大大提高这一数字,用户提供给“脸谱”的个人数据可能要比其他在线广告销售商所能访问的数据多得多。

时间轴让用户增加“适销对路”信息的一种方式是,要求他们对“生活事件”类下的更新进行分类,其中包括像买房、买车等标签。“脸谱”对这些信息进行整合后,就可确定用户的性别、收入阶层、教育程度及职业。这种不断增长的隐含数据是一个营销富矿,但这对“脸谱”来说也是一大挑战,其必须保证不被数据的洪流淹没。“脸谱”将营收的约10%投入到研发中,包括极力提高速度、效率和基础设施的可扩展性。

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