豆瓣一刻:科學家發明不用電池的手機

  電池組在商業上的成功顯示我們的電子裝置常常沒電,但如果我們願意降低效能,華盛頓大學倒是展示了一個可以免去使用電池的方法。

  這個裝置用了一個技術名叫反向散射(Backscatter)。基本上,它是運用我們周邊的無線電波來聯絡。雖然仍處於萌芽階段,但是該研究團隊能夠成功地展示從無電池手機傳送聲音到安卓智慧型手機。

  達到這樣的地步並不容易。該研究團隊先針對那些只需一點點電的裝置測試數位反向散射技術,也就是他們所稱的被動式Wi-Fi。就這樣,他們創造了會唱歌的海報和會説話的T恤,但這還是不夠供電給手機,所以他們必須簡化整個系統。

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  負責模型的研究員Vamsi Talla向《Wired》説:「把人類説的話轉化成數位訊號非常耗電。如果你能靠類似的技術通話,那真的會省很多電。」

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  該團隊不得不重塑模擬反向散射技術,這種技術最後一次在冷戰期間被用於諜報工具。當數字輸入鍵盤時,就會被轉換成傳送聲音所需的類比訊號,之後無電池手機能發送數位訊號。

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  這個訊號靠着一個無執照的頻率傳送到基地台,然後透過Skype連接行動網路。基地台不只是讓手機連到行動網路,還能供給手機運作所需的電。目前基地台只允許手機距離15公尺(49英呎)遠,這還算不上是方便攜帶,但是未來如果基地台和行動通信基地台結合,一切都會變得不一樣。

  Vamsi Talla補充説明:「真正的行動通信基地台有100倍的功率,可增加距離到1公里的範圍。」

  該研究團隊正在努力增進通訊品質和通訊方法。目前,這個裝置就像對講機,你要按一個按鍵才能從傳話切換到接聽。但是,該研究團隊也考慮加入電子水墨展示技術(E-ink Display),讓你可以傳簡訊甚至還有照相功能。

  這項科技接下來會如何發展?未來它能否不靠電池?還是介於中間值呢?讓我們繼續看下去。


  在科幻電影中,經常可以看到用意念控制一個人,讓他幹什麼就幹什麼!然後,在現實中,這一幕或許即將發生。

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  近日,美國一所大學的物理教授利用一種叫做“熱磁刺激”的技術,移植特製的DNA序列及依附於特定神經元的納米顆粒,移植結束後,大腦就可以通過磁場進行控制人體的肢體活動。

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  這項實驗目前只是在“小白鼠”身上實驗,實驗較為成功。根據這位科學家介紹,被控制的小白鼠可以聽指令做一些活動,例如跑步、轉圈等。

  對於這項發明實驗,網友表現的十分好奇,紛紛表示要試一試。至於怎麼試?這個可能只可意會不可言傳了!

  當然還有一些網友不忘了關心關心霍金先生,表示先讓霍金試試,這個發明一定可以讓霍金站起來的!

  不過,這位科學家説了,這項技術目前尚未成熟,尚未進入使用階段,而且會要做好保密工作,這項技術絕不能被濫用,否則後果不堪設想。

  (2017-08-21)


  作為一家擁有125年曆史的企業,通用電氣(GE)也面臨着向高科技轉型的巨大壓力。在對未來的展望中,人工智能的應用毫無疑問地成為了其規劃的重中之重。

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  早在2011年,加州大學伯克利分校有機化學博士後詹森.尼克爾斯(Jason Nichols)就加入了通用全球研究中心。雖然他一直希望能夠推動化學研究領域的進一步發展,並且此前也花費了4年的時間來研發用於工業廢水處理的材料和系統。

  但事實證明,還是GE的人工智能藍圖更具吸引力,尤其是對於尼克爾斯這種兼具化學家和數據科學家的雙重身份,還同時掌握增強現實(AR)技術的複合型人才來説,進入到大型企業的機器學習實驗室彷彿成了命中註定的事。而反過來,精英複合型人才的引進也成了巨頭們未來發展的關鍵所在。

  圖丨1968年4月18日,GE系統工程師通過電傳連接一個美國雪城大學學生的反應系統。計算機分析了學生回答多項選擇題的答案,並把它們傳給老師。

  有了人才,GE要做的就是一場大刀闊斧的改革。遙想15年前,GE還要靠機器操作員和技術員監聽設備運行的聲音以及檢查儀表來判斷飛機發動機、機車、燃氣輪機的運行情況。而時至今日,人工智能已經全面接管了這些工作,不僅如此,就連曾經難以想象的故障提前預測也在人工智能的幫助下實現了。

  GE還希望通過整合這一技術,使其到2020年可以成為世界頂級的軟件供應商之一。為此,早在在2011年,通用就進行了初步探索:啓動了一項10億美元的計劃,收集和分析來自機器中的傳感器數據。

  通用公司的下一步戰略計劃是通過人工智能創建更智能的模型,希望藉此能比其長期競爭對手(例如西門子和軟件巨頭IBM等已經涉獵到工業分析的企業)更具優勢。

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  圖丨1969年3月20日,GE的研究人員在一個叫做工作台的裝置上模擬研究了氣體在自然狀態下的流動。

  當然,將人工智能技術整合到一家成立於1892年的公司中是一項艱鉅的任務。鑑於GE在全球範圍內擁有30萬名員工,為了順利完成整合,公司首先選擇培訓技術精英。尼克爾斯所在的GE全球研發中心開發了機器學習在線課程,並開辦了可供科學家探索新角色的專題討論會。截至目前為止,公司有近400名員工完成了GE數據分析認證項目,約有50名科學家已經調動到數字分析的崗位了。

  這些雙重角色科學家中的許多人,幫助製造了GE設備的雲端軟件模型,既節省了資金,也提高了用户使用的安全性。GE利用機器傳感器上收集的信息,輔之以基於物理的模型、人工智能、數據分析以及科學家和工程師的知識,為每一個現實場景中的硬件設備建立一個與之對應的虛擬化的“數字雙胞胎”(Digital Twin)。

  雖然數字雙胞胎是軟件代碼,但是其最複雜的版本看起來也像三維計算機輔助設計圖,圖中充滿了交互式圖表和數據點。它們使GE能夠利用傳感器數據而非假設或估算數據來跟蹤其飛機引擎、機車、燃氣輪機和風力渦輪機的磨損,從而更容易預測何時需要維修。例如,在加利福尼亞的GE計算機服務器上安裝一對數字雙胞胎,可以幫助一架飛越美國的飛機引擎確定其零部件的最佳維修時間。

  圖丨巴西里約熱內盧工廠內的GE發動機。

  除了預測機器的預期壽命外,虛擬模型還能優化產品的操作。GE表示數字雙胞胎能使風力發電廠的發電量增加20%,其中一部機車每年可減少32000加侖的燃料和174000噸碳排放。目前,GE已經向客户交付了70多萬種數字化模型,到今年年底,這個數字可能會超過100萬。

  這項技術依靠的正是人工智能不斷的自我更新。另外,GE全球軟件研究副總裁柯林·帕里斯(Colin Parris)表示,如果數據損壞或者丟失,公司會在機器學習的幫助下填補此空白。

  帕里斯還表示,GE也會將計算機視覺與深度學習配對,利用人工智能對機器進行優化操作,在極致的情形下,微型機器人所攜帶的攝像頭已經能夠在佈滿灰塵的金屬渦輪葉片上發現出微小裂紋了。

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  類似的技術可以安裝在無人駕駛飛機上,用來監視油田中尾氣塔的燃燒情況,一旦發現嚴重燒蝕就會立馬發出預警。

  而為了開發和使用這些系統,GE研究人員不僅需要了解機器的物理特性,同時還要了解人工智能的算法。

  就像GE全球研發中心的分析技術總監馬克.葛萊伯(Mark Grabb)描述的那樣,“如果分子生物學家與機器學習專家、控制理論家與材料科學家合作,那這種協同效應將會非常強大。但如果能將所有信息技能都灌入一個大腦之中的話,那效率就會極高。”

  鑑於GE力圖在渦輪機、噴氣發動機和機車等成熟的行業尋找增長機會,所以其所擁有的複合型研究人員可能是GE在下個世紀的最佳“武器”。

  圖丨法國貝爾福一個工廠中的燃氣輪機,代號為“ 9HA”。

  但不得不承認,在鋭意突破的同時,GE有時也會面臨前進方向上的不確定性,其軟件研究的負責人帕里斯(Parris)就承認,GE的2000位研究人員中仍有一些人認為新方法只不過是“一時的狂熱”。

  而面對質疑,GE顯然沒有停下腳步,在於2016年升級了100個與人工智能和機器人技術有關的研究工作之後不久,那些被認為不屬於“數字化工業”戰略規劃中的研究人員就被解僱了。GE給出的解釋也很簡單,不能完成這一步跨越的研究人員自然會被無情的甩在後面。

  (2017-07-04)


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  10月7日,美國加州,日裔物理學家中村修二出席新聞發佈會,演示發光二極管。

  北京時間10月7日18時許,2014年度諾貝爾物理學獎授予日本名古屋大學的赤崎勇,天野浩以及美國加州大學聖巴巴拉分校的中村修二,以表彰他們在發明一種新型高效節能光源方面的貢獻,即藍色發光二極管(LED)。

  諾貝爾獎委員會稱,藍光LED是人類的光源技術的革命。白熾燈照亮了20世紀,LED燈將照亮21世紀。

  藍光、紅光、綠光混合後,就成為白光。藍色發光二極管使開發出能耗極低的節能環保、高亮度白色光源成為可能。全世界有超過15億人缺電,LED燈為提高他們的生活質量帶來了希望。

  獲獎感言:難以置信

  據CNN報道,美國加州大學聖塔芭芭拉分校教授中村修二在接受電話通知自己得獎後,表示對自己得諾貝爾獎"難以置信(unbelievable)"。

  當諾貝爾委員會試圖聯繫天野浩時,他正在飛機上,所以他沒法在新聞發佈會之前就獲知自己得獎。

  瑞典皇家科學院的常務秘書長斯塔凡·諾馬克(Staffan Normark)説赤崎勇在得知自己獲獎後也很激動。

  “我認為他們對自己獲獎都沒有準備,他們並沒有整日整夜的為了接聽獲獎電話而一直等待。” 斯塔凡·諾馬克説。

  小職員的“毛遂自薦”

  1979年,從日本德島大學研究生院碩士畢業的中村修二進入德島的一家公司——日本日亞化學工業公司(簡稱“日亞公司”)

  1988年,中村修二厭倦了十年來的“生長”磷化鎵等單晶的工作,越級向董事長辦公室提出要製備氮化鎵(GaN)藍色發光二極管,獲得500萬美元的設備支持。

  1986年,時任名古屋大學教授、57歲的赤崎勇與其研究生天野浩發表論文,報道了氮化鎵晶體生長方法的研究進展。

  1989年,赤崎勇等人首次發表論文報道了,利用電子束輻射後,含鎂元素的氮化鎵薄膜可以實現空穴導電,這解決了利用氮化鎵製作藍色發光二極管的另一難題,加快了研發速度。

  1991年,中村修二利用低温生長等技術獲得了鏡面一樣的氮化鎵,他也在《應用物理快報》上發表了生平第一篇英文文章——《一種用於生長氮化鎵的新穎的金屬有機物化學氣相沉積法》。

  該論文一發表,便轟動了世界半導體產業界和科學界,因為氮化鎵正是最具有希望的藍色發光二極管的光源材料。在世界上許多大公司、著名大學科研機構都在為半導體藍光光源薄膜材料的製備工藝頭痛不已時,中村修二已經初步攻克製備工藝。

  赤崎勇和天野浩當時在名古屋大學工作,他們發表論文,報道了摻雜有鎂元素的氮化鎵薄膜利用電子束輻射可以實現空穴導電,解決了藍色發光二極管的另一難題。

  此後,中村修二持續改進製備工藝,於1993年研究出了銦鎵氮(InGaN)的外延生長技術,做出InGaN/GaN雙異質結藍色發光二極管。

  該二極管於亮度1000mcd,壽命達幾萬小時,1994年1月正式投入量產。日亞化學工業一躍由地方公司變成了日本乃至世界級的LED公司。同年,中村修二獲德島大學博士學位。

  在藍色發光二極管的基礎上,中村修二成功研發出藍光激光器。

  與“老東家”打官司

  1999年12月,中村修二離開日亞公司,隨後受邀在美國加州大學聖巴巴拉分校任教授。

  據英國《金融時報》的報道,中村修二使日亞公司獲利近2000億日元,但中村修二離職後,日亞公司想以區區6000萬日元的價格買斷中村修二氮化物半導體的研究方向。遭到拒絕的日亞公司先發制人,於2000年秋起訴稱,中村修二泄露公司秘密。

  據《記錄媒體技術》報道,當時國際LED產業界認為,中村修二狀告日亞公司是最沒有懸念的故事, 而猜測“什麼時候起訴”卻成為懸念。

  2001年8月,中村修二請求東京地方法院裁定藍色發光二級管專利權歸屬於其本人,但遭到法庭判決該專利權屬於日亞公司。中村修二提起上訴,法 院裁定 日亞 應向其支付合理 的發明 技術使用 補償金。

  2004年1月30日,日本東京地方法院判決其原就職的日亞公司向其支付200億日元 (約合1.82億美元)作為補償金。

  中村修二對日亞的訴訟不但在LED產業界廣受關注,甚至成為日本知識產權領域的歷史性事件。

  藍光光盤誕生

  藍光同樣改變了電子娛樂和電子出版業。

  清華大學精密儀器與機械學系博士沈全洪等人在《光學技術》發表的論文《高密度藍光存儲及擴展技術》顯示,與磁存儲相比,光存儲技術因壽命長、價格低廉等優點,擁有廣闊的市場,尤其在現代電子娛樂和電子出版發行等領域。

  普通光盤使用紅色激光波段進行數據的讀取和刻寫,採用藍色激光波段進行工作的藍光光盤存儲容量可提高近6倍,藍光激光器是關鍵元件。

  (1970-01-01)


  摩洛哥一所大學的研究人員發明的這款機器人名為VES-4,它可以將蠍子的尾巴固定住,然後對其施加電擊,接着收集產生的毒液。電擊的力度不會傷害蠍子,反而能救其一命,因為用傳統方法有時會去除鞋子的毒腺,用機器操作則能避免這個步驟。

  能用更安全的方法提取蠍毒可謂是醫學領域的一大福音,除了以色列金蠍可以標記腦部腫瘤細胞外,另一種在墨西哥生長的蠍子毒液中含有免疫抑制劑,未來可用於治療自身免疫性疾病,例如多發性硬化等。現在,科學家們可以專注於蠍毒的用途,不必再擔心提取過程中的種種危險了。

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  (2017-07-05)

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