Lytro光場相機(jī)可在照完相后再調(diào)整圖像的焦點(diǎn)
卵子干細(xì)胞有可能會被誘導(dǎo)發(fā)育成新卵子，或使老年女性的卵子恢復(fù)活力
英特爾已啟動基于3D晶體管的大規(guī)模生產(chǎn)工藝
Semprius公司太陽能板采用的光吸收器有助于提高轉(zhuǎn)換效率
新一期美國《技術(shù)評論》雜志精選了過去12個(gè)月重要的技術(shù)進(jìn)展，這些技術(shù)據(jù)信將對未來幾年的**形式產(chǎn)生巨大的影響。此種影響將會具有非常不同的形式，如為移動設(shè)備和電動車找到更好電池材料的方法，及企業(yè)家對新興技術(shù)商業(yè)化進(jìn)行投資的新方式等，這些技術(shù)都具有改變世界的巨大潛能。
1.卵子干細(xì)胞
此項(xiàng)新發(fā)現(xiàn)將增加女性“老年得子”的幾率。
美國哈佛大學(xué)生殖生物學(xué)家喬納森·蒂利發(fā)現(xiàn)了一種可減緩女性生物鐘周期的方法。其在今年3月發(fā)表論文稱，女性可將其卵巢中的卵子干細(xì)胞帶入成年期，這或許是女性延長生育年齡的關(guān)鍵。
現(xiàn)今，女性的生育能力受限于其卵子的總供給量，及其40歲后不斷下降的卵子質(zhì)量。蒂利所使用的干細(xì)胞(能分化或發(fā)育成其他細(xì)胞)或可使女性遇到的上述兩個(gè)問題迎刃而解。這些新發(fā)現(xiàn)的細(xì)胞有可能會被誘導(dǎo)發(fā)育成新卵子，或使老年女性的卵子恢復(fù)活力。
蒂利于2004年在小鼠身上**發(fā)現(xiàn)了卵子干細(xì)胞。他在成年女性的卵巢組織中鑒別出了卵子干細(xì)胞，然后將其分離并注入到人類卵巢組織，再將卵巢組織移植到小鼠體內(nèi)。這些細(xì)胞分化**類卵母細(xì)胞(在排卵期一次只能成熟一個(gè)的未成熟卵子細(xì)胞)。蒂利沒有對這些卵母細(xì)胞采取進(jìn)一步措施，但他表示，從小鼠身上得到的卵子干細(xì)胞已可生成功能性卵子，受精后即可展現(xiàn)出早期胚胎發(fā)育的癥狀。
該技術(shù)的另一誘人影響是，可用以使老年女性的卵子恢復(fù)“青春”。蒂利稱，將線粒體從干細(xì)胞誘導(dǎo)細(xì)胞轉(zhuǎn)移到現(xiàn)有卵子即可達(dá)成。上世紀(jì)90年代，在一名年輕捐助者的幫助下，研究人員曾做過類似的研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)來自捐助者卵子細(xì)胞的線粒體可改善老年女性卵子的活力。但是，這項(xiàng)工作“造就”的近30名孩子，由于其DNA(脫氧核糖核酸)來源于兩個(gè)“母親”及共同父親，造成了倫理上的糾紛，且尚不清楚孩子是否會遭受健康方面的潛在后果，項(xiàng)目目前已被叫停。蒂利稱，如果線粒體來源于自身年輕時(shí)采集的卵細(xì)胞，女性就可避免潛在的DNA混雜危險(xiǎn)。
此項(xiàng)研究成果雖然離創(chuàng)建一個(gè)人類新生兒還為時(shí)尚遠(yuǎn)，但已改變了人們對生育的理解。雖然蒂利的少數(shù)同事尚對女性卵巢組織中發(fā)現(xiàn)的這些細(xì)胞是否為真正的干細(xì)胞，及是否能成為功能性卵子細(xì)胞仍半信半疑，但大部分人認(rèn)為此項(xiàng)研究是一次“非常令人著迷的飛躍”。
總部位于美國波士頓的“卵子科學(xué)”公司正在對蒂利的研究成果進(jìn)行商業(yè)化，該公司目前已籌得4300萬美元的資金，尋求不孕療法及干細(xì)胞的其他應(yīng)用。
2.超效太陽能
在正常環(huán)境下，Semprius公司太陽能電池的發(fā)電成本要低于化石燃料。
去年冬天，一家名為Semprius的新創(chuàng)公司創(chuàng)下了太陽能發(fā)電的一個(gè)重要記錄：其太陽能電池板可將近34%的入射光能轉(zhuǎn)換成電力。Semprius公司表示，一旦規(guī)?；\(yùn)行，在某些地方，其發(fā)電成本之低將足以與那些以煤和天然氣為燃料的電廠相抗衡。
太陽能設(shè)施有許多固定成本，如用于面板陣列的不動產(chǎn)等，因此大限度地發(fā)揮每塊面板的效率以降低太陽能的價(jià)格是非常重要的。很多企業(yè)都在嘗試各種方法來做到這一點(diǎn)，包括使用除了硅之外的其他材料等。比如，阿爾塔設(shè)備公司使用高效砷化鎵材料制成了柔性太陽能板;Semprius公司采用的也是砷化鎵，因?yàn)檫@種材料能比硅更好地把光轉(zhuǎn)化為電能(硅太陽能電池板的效率記錄是23%左右)。但砷化鎵也昂貴得多，因此Semprius公司正在通過不同途徑進(jìn)行成本補(bǔ)償。
其一是縮減太陽能電池的尺寸，將每塊太陽能板上的單個(gè)光吸收器縮減至僅600微米寬、600微米長、10微米厚。這種制造工藝得益于公司共同創(chuàng)始人、伊利諾伊大學(xué)化學(xué)和工程系教授約翰·羅杰斯的研究成果，其找到了一個(gè)辦法，將細(xì)小的電池生長在砷化鎵晶圓上，然后將其快速剝離，再用晶圓制作更多的電池。一旦這些電池鋪設(shè)完成，并將其置于匯聚日光的玻璃透鏡下，Semprius公司可將其電力產(chǎn)量大提升約1100倍。
將日光匯聚到太陽能電池板并不是什么新辦法，但對于較大的硅電池來說，通常必須使用冷卻系統(tǒng)以帶走由此產(chǎn)生的熱量。而Semprius的小型電池單元產(chǎn)生的熱量可少到無需冷卻，從而進(jìn)一步降低了成本。Semprius公司技術(shù)副總裁斯科特·伯勒斯稱，未來幾年，使用該系統(tǒng)產(chǎn)生的電力成本可達(dá)到每千瓦時(shí)8美分，這要低于美國2011年每千瓦時(shí)10美分的平均零售價(jià)格。
但是，利用透鏡聚光的局限性中和了Semprius技術(shù)的部分優(yōu)勢：電池在晴朗的天氣下，接收日光直射時(shí)，系統(tǒng)能達(dá)到佳效果;在任何其他情況下，能源產(chǎn)量就會顯著下降。
目前，Semprius公司已開始大規(guī)模生產(chǎn)這種面板。該公司已經(jīng)從風(fēng)險(xiǎn)投資公司和西門子公司籌集了約440萬美元，今年計(jì)劃在北卡羅萊納州開設(shè)一個(gè)小型工廠，其每年生產(chǎn)的太陽能電池板足夠提供6兆瓦的電力。該公司希望到2013年底可擴(kuò)大到30兆瓦，但這樣就必須籌集更多的錢，然而在當(dāng)前資本密集型能源先創(chuàng)企業(yè)不受青睞的氣氛下，能籌到多少錢尚是未知數(shù)。
同時(shí)，Semprius也將不得不以足夠快的速度降低其生產(chǎn)成本，以與傳統(tǒng)的硅板一較高下，因?yàn)楣璧膬r(jià)格僅在2011年就已跌去半數(shù)以上。
3.光場攝影術(shù)
Lytro公司徹底改變了普通相機(jī)的面貌，照相從此不對焦。
自廉價(jià)數(shù)碼攝影誕生以來，今年3月終于有了相機(jī)設(shè)計(jì)的**次重大技術(shù)升級，那就是照相時(shí)不用再對焦了，新設(shè)計(jì)將允許你在照完相后再調(diào)整圖像的焦點(diǎn)。硅谷先創(chuàng)公司Lytro的這款產(chǎn)品售價(jià)為399美元，該公司計(jì)劃利用該技術(shù)開發(fā)出除了“再聚焦”之外的更多特技應(yīng)用，如在家中制作3D圖像等。
消費(fèi)級數(shù)碼相機(jī)一般都使用平板(無論是化學(xué)膠片還是數(shù)字傳感器)來記錄位置、顏色、透過鏡頭的光強(qiáng)度等信息，從而創(chuàng)建出圖像。Lytro相機(jī)記錄的則是光線到達(dá)的角度，其生成的文件并不是圖像，而是在某一特定時(shí)刻捕捉到的光線的立體圖案的迷你數(shù)據(jù)庫，亦稱為光場。軟件可對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行挖掘，產(chǎn)生自按下快門起的各種不同可能的照片和視覺效果。
光場相機(jī)之前僅在工業(yè)上具有有限的用途，而且由于采用多鏡頭，因此價(jià)格昂貴，從未應(yīng)用于普通消費(fèi)品。Lytro公司創(chuàng)始人、美國斯坦福大學(xué)光場技術(shù)博士吳仁，通過簡化設(shè)計(jì)使光場相機(jī)成為了一款普通消費(fèi)者可負(fù)擔(dān)得起的產(chǎn)品。其設(shè)計(jì)思路是，在普通數(shù)字傳感器上放置一層飾有微型顯微鏡頭的低成本塑料薄膜，使其能探測到入射光線的方向。
拍攝后進(jìn)行再聚焦，只是Lytro相機(jī)強(qiáng)大功能的**步。一個(gè)可供下載的升級軟件很快就能使相機(jī)捕捉到一張銳聚焦相片中的一切信息，而不用管其離鏡頭的距離，這對普通相機(jī)來說幾乎是不可能的。公司今年的另一個(gè)升級計(jì)劃是，使用Lytro快照數(shù)據(jù)創(chuàng)建3D圖像。吳博士目前還在研發(fā)可在拍攝后進(jìn)行聚焦的攝像機(jī)，一旦成功將會極大地提升家庭電影業(yè)的產(chǎn)值。
Lytro相機(jī)拍攝的圖像可在網(wǎng)站上進(jìn)行共享，其他人可通過“變焦”來體驗(yàn)和探索攝影師拍下的景象。吳博士表示，這種靈活性是相當(dāng)吸引人的，未來所有的相機(jī)都將以光場為基礎(chǔ)。
4.太陽能微電網(wǎng)
村級規(guī)模的直流電網(wǎng)可為照明和手機(jī)供電。
在印度，生活在農(nóng)村地區(qū)的大約4億人，至今還過著黑燈瞎火的日子。對他們中的大多數(shù)人來說，只是簡單地給手機(jī)充個(gè)電就需要長途跋涉到市鎮(zhèn)上，而他們家里的照明還得依靠煤油燈發(fā)出的微弱光亮。
為改變這種狀況，尼基·賈辛哈尼和布賴恩·沙德共同創(chuàng)辦了美樂高(Mera Gao)電力公司。得益于太陽能電池板和LED價(jià)格的不斷下降，該公司致力于建設(shè)和運(yùn)營低成本的由太陽能供電的微電網(wǎng)，以滿足家庭清潔照明及手機(jī)充電之需。微電網(wǎng)從一個(gè)相對較小的電源地將電力配送到有限的區(qū)域。同時(shí)，還可配以替代解決方案，如獨(dú)立的太陽能電燈。微電網(wǎng)的優(yōu)勢是，安裝成本可由整個(gè)村子進(jìn)行分?jǐn)?。該系統(tǒng)還可使用更高效、更大規(guī)模的電力發(fā)生和存儲系統(tǒng)以降低運(yùn)營成本。
美樂高的頭個(gè)商業(yè)化微電網(wǎng)于去年夏天開始部署，已有8個(gè)村莊加入進(jìn)來;今年有望從美國國際開發(fā)署獲得30萬美元的撥款，推廣至另外40個(gè)村莊。該公司還鼓勵(lì)其他人進(jìn)入印度的離網(wǎng)可再生能源市場。據(jù)總部設(shè)在華盛頓的世界資源研究所估計(jì)，這一市場每年將達(dá)20億美元。
只需花上2500美元，一百戶人家(多分成15組)就可通過電線連到兩個(gè)發(fā)電樞紐，每個(gè)樞紐都包含一套太陽能電池板和電池組。微電網(wǎng)全部使用24伏直流電，允許使用鋁線，而不是更昂貴的高低壓交流配電系統(tǒng)所用的銅線。在村里安裝前先進(jìn)行精心規(guī)劃，以確保配電線路達(dá)到優(yōu)化。如果有偷電者試圖私自搭線，斷路器將會跳閘。這種規(guī)劃和設(shè)計(jì)是微電網(wǎng)的大**之處。
每戶人家每晚可得到7小時(shí)0.2安培的電流，這足以為2個(gè)LED燈和1個(gè)手機(jī)充電點(diǎn)供電，用戶每月僅需為此預(yù)付100盧比(約合2美元)的費(fèi)用，而之前煤油加上手機(jī)充電的一般花費(fèi)每月也要100盧比至150盧比。
賈辛哈尼表示，美樂高的微電網(wǎng)并不是電網(wǎng)的替代品，而是一種人們即刻就能得到并支付得起的網(wǎng)絡(luò)。目前該技術(shù)僅支持照明和手機(jī)充電，但該公司正在探索創(chuàng)建社區(qū)娛樂中心，在這里，電視、廣播、電風(fēng)扇和信息服務(wù)的費(fèi)用將由一組家庭共同負(fù)擔(dān)，而不是由單個(gè)用戶獨(dú)自承擔(dān)。
5.3D晶體管
英特爾將由此創(chuàng)建出更快和更節(jié)能的處理器。
為了將更多的元件壓縮進(jìn)硅芯片，英特爾已啟動基于3D晶體管的大規(guī)模生產(chǎn)工藝。此舉不僅可延長摩爾定律的生命，還有助于顯著提高處理器的能效和速度。
在傳統(tǒng)芯片中，電流的開閉受控于“門”產(chǎn)生的電場，門位于嵌入硅襯中的寬淺導(dǎo)電通道的上方。在3D晶體管中，載流通道被翻轉(zhuǎn)直立，升離了芯片表面。通道材料就此接觸位于其兩側(cè)和頂部的門，幾乎不讓通道暴露在由下方襯底中雜散電荷造成的干擾中。在早期的晶體管中，這些電荷會干擾門的阻流能力，形成恒量的漏電流。
由于幾乎沒有漏電流，3D晶體管可更加清晰和快速地開啟和關(guān)閉，設(shè)計(jì)師不必?fù)?dān)心漏電流被誤認(rèn)為“開”的信號，所以其可在低功率下運(yùn)行。
英特爾宣稱，與以前的晶體管相比，3D晶體管的開關(guān)速度提升了37%，且能耗降低了一半，更快的開關(guān)速度意味著更快的芯片。此外，由于其封裝體積更小，晶體管的安排可更為緊密，信號在其間的運(yùn)行時(shí)間也越短，從而進(jìn)一步提高了芯片的運(yùn)行速度。
基于該技術(shù)的頭個(gè)處理器將很快出現(xiàn)在筆記本電腦中。但是，電子行業(yè)對其在手持設(shè)備中的節(jié)能前景更感興趣。這意味著，設(shè)計(jì)師不再需要擴(kuò)充電池尺寸即可完成性能升級，或是在不降低性能的情況下縮減電池的大小?！?0年前，大家只關(guān)心更快的芯片速度，”英特爾的技術(shù)工藝負(fù)責(zé)人馬克·波爾表示，“今天，低功耗運(yùn)行變得重要得多?！彼a(bǔ)充說，節(jié)電和性能提升將使手持設(shè)備大放異彩，因?yàn)楦〉木w管使單芯片處理內(nèi)存、寬帶通信、GPS(全球定位系統(tǒng))等多項(xiàng)功能成為可能，而目前上述每項(xiàng)功能都必須有單獨(dú)的芯片來處理。使用更少的芯片和更小的電池，很多電子玩具將在更小的包裝下實(shí)現(xiàn)更多功能。
新的3D晶體管設(shè)計(jì)，給未來5年電子行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展留下了足夠的空間。目前，英特爾的芯片可在每平方毫米的空間里容納487萬個(gè)晶體管，而新芯片可容納875萬個(gè)。到2017年，每平方毫米容納3000萬個(gè)晶體管也將不再是幻想。
