侵权投诉
订阅
纠错
加入自媒体

MIT发布2017全球十大突破性技术:多数生命科学技术入选

2017-02-23 11:33
九一隐士
关注

MIT团队研发的原型设备,阳光从中间的窗口射入真空腔。

这个创新设备的关键步骤是开发了一种叫做吸收-辐射器的东西——它本质上就是一个放在太阳能电池上方的光漏斗。吸收层由实心的黑色碳纳米管构成,用来捕获太阳光中的所有能量并将其中的大部分转化为热。

当温度达到约1000℃时,相邻的辐射层再将这些能量以光的形式辐射出来,而这时,这些辐射出来的光的光谱已经基本窄到光伏电池可以吸收的范围。

用于捕获太阳光,并将其转化为热能的黑色碳纳米管层。

麻省理工学院团队的这项技术当然也有其弊端,比如部分部件相对而言仍然非常高昂,以及目前仅能在真空环境下工作等。但其经济性应该会随着效率的提高而提高。

此外,研究人员还在探索如何去利用太阳能热光伏电池的另一个优势。因为热比电更容易储存,所以应当可以将由装置产生的过量的热量储存起来,这样即使在太阳不发光时也可以用于产生电力。

如果研究人员可以整合储热设备,并提高效率水平,该系统有朝一日将可以实现清洁、廉价和连续的太阳能电力供应。

实用型量子计算机

Practical Quantum Computers

技术突破:制造出稳定的量子比特。比特是传统计算机中的信息单位,而量子比特是量子计算机的信息单位。

重要意义:在运行人工智能程序以及处理复杂的模拟和规划问题时,量子计算机的速度可能是传统计算机的指数倍,而量子计算机甚至能制造出无法破解的密码。

主要公司:

- 荷兰量子技术研究所QuTech

- 英特尔       - 谷歌

- 微软           - IBM

成熟期:4~5年

科学家们正在将以前的理论设计变成现实。量子计算机虽然每年都是“十大突破性技术”的夺标大热门,但每年我们都得出同样的结论:仍然无法实用。

的确,量子比特和量子计算机多年来很大程度上都是在纸上谈兵,存在于论文中,或者在确定其可行的脆弱的实验中。

尽管加拿大公司D-Wave系统几年前就开始出售其所谓的量子计算机,他们的量子计算机使用一种名为“量子退火(quantumannealing)”的专有技术。但怀疑人士指出,这一方法只适合应用于非常有限的计算,而且与传统计算机相比,可能并没有速度上的优势。

但今年,科学家们正在将以前的理论设计变成现实。

而且,今年的新气象还包括:来自谷歌、IBM、英特尔、微软等公司的资金正源源不断地流入,为建造一台能工作的量子计算机所需要的各种技术,包括微电子学、复杂电路以及控制软件等的研发,提供了强大的资金支持!

在应用层面,量子计算机尤其适合对海量的数据进行分解,这让它很容易破解大多数现有的密码技术,并且可能设计出无法被破解的密码。此外,量子计算机还适合用于解决复杂的最优化问题,并执行机器学习算法。

而且,可能还有很多应用我们目前没有想到。不过,很快我们就会知道能利用量子计算机做什么了。

迄今为止,科学家们已经研制出了能完全编程的5个量子比特的计算机,以及包括10到20个量子比特的测试系统。来自谷歌的研究团队表示,他们正在冲击建造49个量子比特的系统,希望在一年内制造出来。

研制出近50个量子比特的量子计算机这一目标并非科学家们随心所欲制定的,因为约50个量子比特是一个极为关键的门槛。研究者预计,在 50个 量子比特级别,量子计算机就能达到“量子霸权”(quantum supremacy)。

所谓“量子霸权”是加州理工学院物理学家John Preskill发明的名词,通俗的解读就是:超级计算机系统目前能完成5到20个量子比特的量子计算机所做的事情,但达到约50个量子比特之后,量子计算机的能力将一骑绝尘,超级计算机只能望“量子”兴叹。

而且,从现在起2-5年内,这样的系统很有可能开始出售。最终,科学家们有望研制出拥有10万个量子比特的系统。这些系统会制造出精确的分子模型,从而颠覆材料、化学和制药产业,让科学家们研制出各种新材料和新药。

更大胆的预测是,十年之内,科学家们或许就会研制出拥有100万个量子比特的量子计算系统!

治愈瘫痪

Reversing Paralysis

技术突破:无线脑-体电子元件可绕过神经系统的损伤来实现运动。

重要意义:全球有数百万人被瘫痪所折磨,无时不刻都渴望着摆脱疾病的困扰。

主要研究机构:

- 巴黎综合理工大学洛桑理工学院(EPFL)

- 韦斯生物和神经工程中心(Wyss Institute at Harvard)

- 匹兹堡大学(University of Pittsburgh)

- 凯斯西储大学(Case Western Reserve University)

成熟期:10至15年

Grégoire Courtine持有脑脊柱接口的两个主要部分

在利用脑植入来恢复脊髓损伤引起的运动自由受损上,科学家们已经取得了显着的进步。

近年来,借助脑植入物,少量患者已可以通过思想来控制计算机光标或者是机器臂。现在研究人员正在尝试意义重大的下一步:治愈瘫痪。

他们利用无线电将大脑读取技术直接连接到身体上的电刺激器,创造出法国神经科学家Grégoire Courtine所称的“神经旁路”,从而使人们的想法能够再次控制他们的四肢。

由Robert Kirsch和Bolu Ajiboye领导的凯斯西储大学团队对一个四肢瘫痪者进行了一次实验,他们在瘫痪者的手臂和手掌肌肉安装了超过16个的精细电极,在大脑中放置了两个比邮票还小的硅制记录装置,上面有上百个头发大小的金属探针,来探测神经元发出的命令。

在操作过程中,志愿者在弹簧扶手的帮助下缓慢地抬起了他的手臂,并可以实现手掌的张和握,他甚至可以把有吸管的杯子递到嘴边。

左:一个带电极的大脑阅读芯片的特写。右:模拟脊髓的柔性电极。

<上一页  1  2  3  4  5  6  7  8  9  下一页>  余下全文
声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

发表评论

0条评论,0人参与

请输入评论内容...

请输入评论/评论长度6~500个字

您提交的评论过于频繁,请输入验证码继续

暂无评论

暂无评论

文章纠错
x
*文字标题:
*纠错内容:
联系邮箱:
*验 证 码:

粤公网安备 44030502002758号