新技術(shù)將引發(fā)行業(yè)變革

　　1. 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )系統在數據挖掘中的應用

　　盡管多核處理仍受限于馮 諾伊曼架構本身的串行存取特性，但其卻已成為現代計算機技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要趨勢。在實(shí)際情況中，這表明依靠大量數據集的應用程序例如模式識別程序無(wú)法進(jìn)行恰當分區或實(shí)時(shí)響應。

　　象CogniMem公司這樣的半導體設計公司都致力于設計用于高速和并行模式識別的元件，行業(yè)稱(chēng)之為“認知計算”芯片，主要用于運行大量數據集。盡管2007年推出的CM1K芯片僅有1024個(gè)“神經(jīng)元”，但因公司需要處理的數據量激增，其使用人數越來(lái)越多。2011年夏，IBM開(kāi)發(fā)出首款突觸CPU, 可模擬人腦認知行為。

　　無(wú)論是金融公司對數百萬(wàn)項的交易進(jìn)行同時(shí)監控，還是高清攝像機將感官信息傳輸到無(wú)人駕駛飛機的微控制器中，這樣的實(shí)時(shí)工作，若要通過(guò)普通處理器進(jìn)行簡(jiǎn)直是“大海撈針”，難以實(shí)現。而近期開(kāi)發(fā)的一系列應用系統，如基于CM1K芯片及飛思卡爾i.MX53 Quick Start開(kāi)發(fā)平臺的視線(xiàn)跟蹤系統，則充分證明該技術(shù)可非常便捷地整合到基于MCU的高端應用程序中。

　　由于企業(yè)需要處理大量數據，預計未來(lái)十年企業(yè)將會(huì )更加依賴(lài)數據挖掘進(jìn)行決策。實(shí)時(shí)分析現已成為一個(gè)新興市場(chǎng)。鑒于軟件耗費更多時(shí)間和計算能力，該市場(chǎng)重點(diǎn)需求極可能由軟件轉移到硬件上。不久的將來(lái)，消費電子設備、無(wú)人機、數據分析等都將受益于這項目技術(shù)。

　　2. 石墨烯：電子行業(yè)的又一重大發(fā)現

　　石墨烯是一種由碳原子呈蜂巢晶格緊密排列構成的平面薄膜，僅有一個(gè)碳原子的厚度。 石墨烯異常堅硬，具有超導性能，具有自冷卻、抗菌、防腐和光伏特性。目前，許多世界級領(lǐng)先芯片制造商、美國國家及聯(lián)邦機構都參與到了一項名為毫微電子研究活動(dòng)(Nanoelectronics Research Initiative)中，致力于尋找CMOS晶體管替代材料。他們發(fā)現由石墨烯制成的邏輯器件導電速度比硅類(lèi)邏輯器件要快30倍，同時(shí)比CMOS及光學(xué)開(kāi)關(guān)消耗能量少，且占用空間也小得多。許多人已將其作為CMOS FET的替代材料。

　　在以前，石墨烯還僅用于制作更高效能的電池及折疊式觸摸屏，因為它不需要科學(xué)家通過(guò)外力來(lái)控制材料中電子的運動(dòng)。但現在，研究人員相信以正確的構造方式堆疊成的三層石墨烯可通過(guò)控制電壓將絕緣體轉化為導體。

　　今年五月，三星尖端技術(shù)研究所的一個(gè)研究小組表示其發(fā)現可通過(guò)一種全新的晶體管結構將材料從一種狀態(tài)轉化為另一種狀態(tài)。該研究團隊通過(guò)重新設計數字開(kāi)關(guān)基本工作原理，使石墨烯在不損失其導電性能的情況下實(shí)現狀態(tài)轉化。三星宣布將其研發(fā)出的肖特基勢壘(Schottky Barrier)控制元件命名為‘Barristor’，通過(guò)調整這個(gè)勢壘的高度可以實(shí)現電流的開(kāi)關(guān)，從而隔離電流(當選擇合適的金屬和半導體進(jìn)行接觸時(shí)，二者接觸界面會(huì )形成整流勢壘，也就是肖特基勢壘，一種只允許電流單向流動(dòng)的元件)。三星還聲稱(chēng)已將該研究成果擴展運用到基本電路元件，例如邏輯門(mén)及邏輯電路等。

　　如前所述，研究人員還在研究用石墨烯替代氧化銦錫 (ITO)，一種廣泛用于制作智能手機和平板電腦觸摸屏上的透明傳導鍍膜，及用于制作太陽(yáng)能電池電極的標準材料。氧化銦錫價(jià)格昂貴且不斷上漲，脆度較高，應用起來(lái)較為困難。而石墨烯呈透明狀，以其為基礎制作的電極適用于透明有機太陽(yáng)能電池，且不會(huì )阻止任何照射光(或產(chǎn)品展示時(shí)的光源射出)。去年，美國得克薩斯州萊斯大學(xué)的一個(gè)研究小組通過(guò)整合一個(gè)單層石墨烯薄膜與5微米寬的金屬納米線(xiàn)網(wǎng)格(僅相當于一根人類(lèi)毛發(fā)的十分之一，人眼幾不可見(jiàn))，創(chuàng )造出一種遠優(yōu)于氧化銦錫性能的材料。

　　卷起石墨烯即可創(chuàng )造出一個(gè)碳納米管(CNT)。 碳納米管比表面積大，導電性好，是制作鋰離子電池的絕佳備選材料。納米管比表面積大，與其他類(lèi)型的碳例如石墨相比可以?xún)Υ娓嚯姾?，并可以使電荷更加容易轉換，從而提高電能。這項技術(shù)可“引發(fā)行業(yè)變革”。

　　3. 發(fā)電制造單光子

　　德國維爾茨堡大學(xué)物理學(xué)家成功運用半導體納米材料以發(fā)電的形式制造單光子，并通過(guò)量子信道進(jìn)行傳輸。這些單光子光源將促進(jìn)安全數據通信領(lǐng)域更廣泛應用。該發(fā)現已于《新物理學(xué)雜志》2012年8月期刊登。

　　科學(xué)家們充分了解光子傳輸在實(shí)驗室中取得成功遠遠不夠，還需要在更長(cháng)的距離中進(jìn)行測試。通過(guò)德國聯(lián)邦教育與科研部(BMBF)贊助的項目，他們成功驗證了這一結果。在這個(gè)項目過(guò)程中，他們通過(guò)電力驅動(dòng)的單光子光源，在慕尼黑市中心的建筑屋頂長(cháng)達約500米距離的自由空間內進(jìn)行了測試，并最終實(shí)現了安全量子通信。

　　然而為了能夠在更長(cháng)的距離內實(shí)現傳輸，一批來(lái)自維爾茨堡、慕尼黑及斯圖加特的科學(xué)家目前正努力為所謂的量子中繼器研究構建模塊，這也是BMBF贊助的一個(gè)團體項目的組成部分，該項目還有許多其他研究小組參與。量子中繼器類(lèi)似于傳統通信技術(shù)中的信號放大器，對長(cháng)距離量子通信至關(guān)重要。