延续摩尔定律？MIT研发出了新型芯片技术
导语：MIT开发了一种新技术，可以让芯片按照预定的设计和结构自行组装。该技术可以应用于7nm生产工艺。
最近两年，随着半导体工艺迈向了10nm节点，历时50年的摩尔定律可能会即将退出历史舞台。不过MIT最新开发的技术或许能延续摩尔定律的神话。
雷锋网消息，据媒体报道，MIT（美国麻省理工学院）和芝加哥大学的研究人员开发了一种新技术，可以让芯片按照预定的设计和结构自行组装。这项新技术最厉害的地方在于，它不必像现有的方式那样在硅片上蚀刻细微特征，而是可以利用名为嵌段共聚物（block copolymer）的材料进行扩张，并自行组装成预定的设计和结构。
MIT认为，他们的新技术很容易融入现有生产技术，无需增加太多复杂性。该技术可以应用于7nm生产工艺。在这种情况下，这项技术将有望进一步推进已经濒临瓶颈的“摩尔定律”，从而继续压缩计算设备的成本。
作为摩尔定律的践行者——英特尔，近几年由于这一定律存在的固有局限，在开发芯片技术上步伐已明显放缓。雷锋网了解到，去年9月，英特尔在发布10nm工艺上就已延迟了正式发布的时间——预全年年底发布延迟到今年中期。而7nm工艺则延迟至2022年。
如果MIT开发的这项新技术能早日得到应用，对行业必将是一件利好之事。
然而，据MIT表示，该研究项目的重点是在芯片上自行组装线路，而这恰恰是芯片制造行业最大的挑战之一。并且，这种自组装技术需要向现有的芯片生产技术中增加一个步骤。
所以，MIT开发的这项新技术，如果要投入应用可能还得再耐心等待一段时间。
事实上，目前业内热议的EUV光刻技术也有望实现7nm工艺，这项技术已经成为近年来英特尔、台积电等芯片公司追捧的新宠。甚而有人认为 EUV 光刻能够拯救摩尔定律。但是，据有关业内人士表示：即使投资了数十亿美元研发资金，这种技术依然难以部署。
（来源：雷锋网，作者：李秀琴）
DARPA开发基于分子化学的下一代计算概念
DARPA宣布其分子信息学项目，项目计划发现一种新的数据存储、检索和处理范式。其重点是研究和利用广泛的分子结构特征和属性对数据进行编辑和操作，以取代基于冯·诺依曼体系结构的二进制数字逻辑。
DARPA国防科学办公室项目经理费舍尔称，化学可提供一组丰富的特征，研究人员利用这些特性可进行快速和可扩展的信息存储和处理。自然界中存在着上百万种分子，每种分子都有着独特的3维原子结构，还有拥有不同形状、体积或颜色的变体。其丰富的特性为研究人员提供了广阔的设计空间，利用创新和多值方法来编码和处理数据。
诸如DNA序列之类的分子存储概念，近年来取得了很大进步，目前已在极小物理尺寸上实现数字数据的归档。但DNA存储不支持快速检索，且在需要对部分DNA编码数据进行操作时，必须事先利用现有信息系统将基于分子的数据解码为电子数据格式。
分子信息学项目面临的最大挑战是，利用全新的非二进制信息结构，将稠密存储概念与分子编码信息处理集成在一起，项目的目标是在数百万分子中寻求比DNA序列数据处理拥有更广阔前景的设计和编码方式。
为达成这一目标，项目正在组建一个研究团体，包括来自化学、计算机和信息科学、数学，以及化学和电气工程等不同专业的研究人员，这一团体需要解答以下3个基本问题：
1.数据如何进行分子编码；
2.什么样的数据能够在分子层面进行操作；
3.分子层面的“运算”究竟意味着什么。
（来源：国防科技信息网，作者：中国船舶工业综合技术经济研究院 程大树）
哺乳动物细胞“变身”计算机：DNA电路成功率达96.5%
《科学》杂志28日报道，波士顿大学合成生物学家威尔森·黄带领的团队提出一种方法，用基因工程方法编辑哺乳动物细胞DNA，从而进行复杂的计算，使这类细胞变成生物计算机。他们希望新的编程技术有助于癌症治疗、按需生长可以替换受损身体部位的组织等。
科学家尝试将细胞编辑工程从细菌扩展到哺乳动物细胞，创建可帮助检测和治疗人类疾病的DNA电路。但是，很多这类努力失败了，原因是复杂电路若正常运行，需要单个基因组件的开关稳定工作，而基因打开或关闭的最常见方法，是让被称为转录因子的蛋白质与特定基因结合并调节其表达。问题是，这些转录因子都有细微的不稳定表现。
黄的团队摒弃了转录因子，使用剪切型酶来切换人肾细胞基因的开关。为了设计DNA电路，黄的团队在常规细胞机器启动后，插入4个额外的DNA片段，其中两个被称作重组酶的片段，可在与特定药物结合时，激活并点亮能产生绿色荧光蛋白的细胞，从而成功稳定控制了DNA开关。
在《自然·生物技术》发表的报告中，黄的团队报告称，可以通过在不同的目标线上添加更多重组酶，创建各种电路，用来执行不同的逻辑操作。目前，该团队已经建立了113个不同的电路，成功率高达96.5%。进一步的演示证明，他们设计的人类细胞生物学样本系，使电路可以不同的输入组合方式运行16种不同的逻辑。
合成生物学家希望用这类新兴的细胞电路创造新的疗法。例如，可以设计具有免疫活性的T细胞，检测出癌细胞产生的生物标记物；或者尝试设计干细胞，在不同信号提示时，发展成特定的细胞类型，按需生成人类病患所需的身体组织，如产生胰岛素的β细胞或生成软骨的软骨细胞等。
合成生物学的基本理念是，生物是一台机器，遗传物质就是控制机器运转的程序，所有生物大分子都是可标准化的零件。虽然科学家已经能在基因组水平对DNA进行操作，设计病毒、再造器官似乎也并非难事，但功能层面上，仍限于重现细胞固有功能和轻度改造。然而，这一新兴学科注定“前程似锦”，最好未雨绸缪提前建好防范社会和伦理风险的“围墙”，毕竟，一切皆有可能。
（来源：科技日报）
NASA受折纸启发研制可搭载
巡视器的微小型机器人
【据NASA网站2017年3月21日报道】美国国家航空航天局（NASA）计划为未来深空探测巡视器配备一个“侦察兵”。
NASA喷气推进实验室（JPL）受折纸启发，正在开展“弾立式平面可折叠探测机器人”（PUFFER）研究。机器人凭借轻量化设计，能通过翻折其轮子变成近平面构型，在巡视器无法行进的空隙中爬行。
近一年半来，PUFFER已在一系列崎岖地带完成了试验验证。试验地点既有加州莫哈韦沙漠，也有南极洲的雪山，都是陡坡或沙丘等对于当前巡视器来说，运行风险较大的地形地势。
PUFFER可攀爬45°斜坡，进入悬岩下方，甚至进入火山口中开展探测任务，是大型巡视器的强力助手。
折叠的PUFFER像卡片一样，可罗叠在一起，待开始探测任务之前再展开。
PUFFER不但能完成与巡视器相同的科学探测活动，提升探测效率，还能在巡视器难以到达的区域进行探测。
PUFFER既能够用于火星探测任务，也能够在地球上执行一些特殊任务。
JPL科学家卡洛琳·帕彻塔（Carolyn Parcheta）将便携的PUFFER比作罗盘或石锤，认为其在火山等特殊地形环境下具有极强的应用前景，目前正在提供一些科学仪器指导意见。
JPL采用印刷电路板研制PUFFER，使其携带更多电子设备，包括控制和基本仪器。
电路板包括电子设备和探测器主体，全部都是在最初就集成在仪器，没有采用任何紧固件或其他零件，结构更加紧凑。
为了便于攀爬斜坡，PUFFER共有两个轮子。两个轮子可折叠在PUFFER主体结构上方，使其进入狭窄缝隙中。PUFFER的尾部结构有助于探测器保持平衡，腹部的太阳能帆板能使探测器翻转并接受太阳能充电。
PUFFER搭载一个高分辨率微缩成像仪，能够分辨尺寸为10微米的物体。
完成PUFFER样机后，JPL开始进行实地试验。PUFFER不但成功攀爬了沉积岩斜坡，还钻到了悬岩下方的缝隙中。
此次试验所选取的地形，主要为了模拟火星环境。在火星上，悬岩能够为有机分子提供庇护，使其免受辐射影响。火星斜坡一直吸引着科学家，也是火星探测的重点。
PUFFER能利用携带的电池，在泥土路面连续行驶625米。PUFFER携带的仪器数量也会对行驶距离产生一定影响。
JPL还为PUFFER配备了适宜雪地行驶的大轮子和鱼尾状平面尾部结构，完成了相应的雪地试验。
未来，JPL将为PUFFER增加一系列仪器，使其能够采集水资源，或者开展周边环境化学成分光谱研究。PUFFER尺寸也会随之增大。
目前，JPL已利用蓝牙遥控PUFFER行驶，未来将赋予其自主运行能力，使其能编队运行，开展科学探测活动。
若干PUFFER可同时前往不同地点进行勘测，帮助巡视器快速选定最具探测价值的区域。
JPL在研制PUFFER时，继承了许多“海盗”、“探路者”和“凤凰”等任务的技术。例如，PUFFER的主体结构覆盖一层诺梅克斯（Nomex），这是一种纺织品，曾用于“机遇”和“勇气”巡视器着陆时的气囊装置。诺梅克斯还具有较强的隔热性能，确保PUFFER免受高温影响。美国先驱电路公司已帮助JPL将诺梅克斯集成在可折叠电路板上。
类似于PUFFER的小型探测器有望改变人类火星探测任务的实施途径。
PUFFER是NASA“改变游戏规则”（GCD）项目中的一项技术，由JPL管理。
（来源:国防科技信息网，作者：中国航天系统科学与工程研究院 李金钊）
英国研究出仿生皮肤
让机器人触觉超过人类
人类的皮肤是一个不可思议的复杂系统，它能通过一系列神经传感器，将信号从皮肤传导至大脑，从而让人感知压力、温度以及质地。所以截止到目前，人类的触觉十分灵敏。
从之前到现在，我们做了很多款机器人，智能人形机器人、仿生机器人就是其中最著名的一种。只是，这些机器人至今还无法像人类一样拥有灵敏的触觉，不过，英国格拉斯哥大学的最新研究成果或许可以改写这一局面。
据外媒报道，英国格拉斯哥大学工程学院的研究员们开发了一种触觉比人手更灵敏的电子机器人手套，而且它是自供电的。他们的成果周四被发表在著名期刊《先进功能材料（Advanced Functional Materials）》上。
格拉斯哥大学教授Ravinder Dahiya称，这款传感器属于首创，有了它，以后可以造出更轻巧的义肢以及皮肤摸起来更柔软、更自然的机器人。这种机器人皮肤由一层单原子层石墨烯制成。从根本上说，它本身就是一个触觉传感器。每一平方厘米的这种皮肤需要20纳瓦的电驱动。为此，Dahiya教授把目光投向太阳。
“无论是何种光线，98%都能到达这个太阳能电池。”他指着位于透明石墨烯皮肤下的太阳能电池板说道，“它产生的电能被用于产生触觉。”
Dahiya教授称：“它的触觉比人类的皮肤要好上一个数量级。”
他们的研究成果是迈向更柔软的机器人和更灵敏的触摸屏传感器的第一步。但是，Dahiya教授称，这还不是全部。
Dahiya教授说，这种透明的旋涂石墨烯层还可以缝到衣服里，让舒适的瑜伽裤变成时髦且高度准确的汗液传感器。它还可以用在健康设备上面，比如为血糖检测仪供电。
这种新型机器人皮肤所采用的硅和石墨烯不但环保，且成本低廉。Dahiya教授正在用它研发一款低成本的3D打印义手。除去人力成本，这款义手的造价大约为350美元。这比目前市面上出售的最先进的电池驱动义手要便宜好几万美元。
Dahiya教授希望，借助他研发的自供电灵敏义肢，截肢着可以不用费劲地带着额外的电池就能登山下海。而且，覆盖着触觉灵敏的石墨烯皮肤的机器人还能很容易地拾起或者扔掉物体。
原文链接：http://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-4340732/Scientists-use-graphene-power-electronic-skin-feel.html#ixzz4cArA4lOd
来源：机器人2025（ID:robot2025）
硅太阳能电池光电转换率首超26%硅太阳能电池板效率将大大提高
英国《自然·能源》杂志20日在线发表的一项重要研究成果，报告了首个光转换效率突破26%的硅太阳能电池。经认证，这种电池实现了26.3%的转换效率，表明硅太阳能电池的效率达到了历史新高，更多效率更高的硅太阳能电池板也将在未来问世。
文章估计，到2050年，光伏电力将承担全球一次能源需求的20%以上。但目前太阳能发电成本相较于其他能源仍然偏高，降低发电成本是世界各国相关企业、组织主要的发展目标之一，因此，提高硅太阳能电池光电转换率，成为进一步部署光伏电力的关键步骤。
硅太阳能电池的理论效率约为29%，因为在入射光的能源中，20%至30%为透射损失，约30%为量子损失，约10%为载流子复合、表面反射损失及串联电阻损失等。
此次，日本钟化公司研究人员吉河训太及其同事使用工业兼容的工艺来制造单晶硅太阳能电池，其设计能同时增加电池的阳光吸收和电流转换。按照新方法，研究团队打破了此前的最高纪录25.6%，将光转换效率提高到26.3%。
与此同时，研究人员还提出了一种实现硅太阳能电池的理论转换效率极限——29.1%的新方法，为实现太阳能发电高效转换、降低成本的目标打开了一扇大门。
研究团队强调，尽管该研究打破了迄今世界硅太阳能电池的光转换效率纪录，但将单个电池组装成商业上可行的太阳能电池板，还需要进一步研究。
(来源：中国科技网)
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