首個微芯片內(nèi)集成液體冷卻系統(tǒng)問世

隨著全世界數(shù)據(jù)生成和通信速率不斷提高，以及不斷努力減小工業(yè)轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)的尺寸和成本，人們對小型設(shè)備的需求與日俱增，這使得電子電路的冷卻變得極具挑戰(zhàn)性。工程師認(rèn)為，將液體冷卻直接嵌入微芯片內(nèi)部，是一種很有前途和吸引力的方法，但目前的設(shè)計包括單獨的芯片制造系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)，因而限制了冷卻系統(tǒng)的效率。鑒于此，瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院研究人員日前報告了一種全新集成冷卻方法，對其中基于微流體的散熱器與電子器件進(jìn)行了共同設(shè)計，并在同一半導(dǎo)體襯底內(nèi)制造。研究人員報告稱，其冷卻功率最高可達(dá)傳統(tǒng)設(shè)計的50倍。此次的新成果可以使電子設(shè)備進(jìn)一步小型化，有可能擴展摩爾定律并大大降低電子設(shè)備冷卻過程中的能耗。

小于零點一毫米的機器人誕生

將電子器件微型化，以致最終生產(chǎn)細(xì)胞大小的機器人，一直是工程師們追求的目標(biāo)。微型機器人屬于典型的微機電系統(tǒng)，其發(fā)展依賴于微加工、微傳感、微驅(qū)動和微結(jié)構(gòu)等方面。而致動器的定義，是指通過電、光信號，直接或間接控制機械結(jié)構(gòu)，使之發(fā)生變形或移動等。一直以來，由于缺乏合適的微米級致動器系統(tǒng)，微型機器人技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展受到限制。近日，美國賓夕法尼亞大學(xué)研究人員研發(fā)了一類新型電化學(xué)致動器，克服了這一瓶頸。這些致動器構(gòu)成了機器人的腿，使得機器人尺寸小于0.1毫米，當(dāng)受到激光刺激時，就會彎曲，產(chǎn)生行走動作。實驗中，研究團隊在一塊4 英寸的硅片上，制造了超過100萬個行走機器人。這些機器人由板載硅太陽能電池驅(qū)動。這也是迄今已知首批尺寸小于0.1毫米的機器人。

量子計算機首次成功模擬化學(xué)反應(yīng)

谷歌公司研究人員首次借助量子計算機，成功模擬了一個化學(xué)反應(yīng)！據(jù)研究人員解釋，由于原子和分子是受量子力學(xué)控制的系統(tǒng)，因此量子計算機有望成為精確模擬它們的最佳工具。量子計算機使用量子比特存儲信息并執(zhí)行計算，但一直很難達(dá)到模擬大原子或化學(xué)反應(yīng)所需的精度。在最新研究中，谷歌團隊使用該公司的Sycamore 處理器首次對一個化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行了準(zhǔn)確的量子模擬：他們模擬了由兩個氮原子和兩個氫原子組成二氮烯分子的異構(gòu)化反應(yīng)。這一量子模擬與研究人員在傳統(tǒng)計算機上進(jìn)行的模擬吻合，證實了他們的研究。研究人員表示，盡管這一反應(yīng)很簡單，但卻是量子計算機走向?qū)嵱没闹匾徊?。未來有一日，科學(xué)家或許可借助量子模擬來研發(fā)新化學(xué)物質(zhì)。

低成本太赫茲收發(fā)器有望用于6G通信

第五代移動通信技術(shù)（5G）之后是6G。從網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)看，6G 在傳輸速率、端到端時延、可靠性、連接數(shù)密度、頻譜效率、網(wǎng)絡(luò)能效等方面都將有極大的提升。因此，未來的無線網(wǎng)絡(luò)將由大量小型無線蜂窩組成，這些無線蜂窩距離短，能以最小能耗和低電磁輻射高速傳輸數(shù)據(jù)。而為形成強大而靈活的網(wǎng)絡(luò)，這些基站需要通過高速無線鏈路連接，這可以通過太赫茲載波來實現(xiàn)。然而，現(xiàn)有的太赫茲收發(fā)器做工復(fù)雜且昂貴，還存在帶寬瓶頸。有鑒于此，德國和美國科學(xué)家研制出了一種新的簡單且廉價的太赫茲信號收發(fā)器。利用這一新型收發(fā)器，研究人員在110米范圍內(nèi)以0.3太赫茲的載波頻率實現(xiàn)了115吉比特/秒的傳輸速率，這是無線太赫茲傳輸在超過100米時所展示的最高數(shù)據(jù)速率。

俄“生物探測儀”可檢測空氣中新冠病毒

俄羅斯研究人員成功開發(fā)出一種“生物探測儀”，能檢測空氣中是否含有病毒，包括新冠病毒，并在俄羅斯舉辦的“軍隊-2020”論壇上進(jìn)行了首次展示。“生物探測儀”的工作原理建立在實時聚合酶鏈反應(yīng)和免疫熒光法兩種獨立的檢測方法之上。使用該儀器可以同時查明空氣中多達(dá)86 種病毒性和細(xì)菌性傳染病的病原體以及有毒物質(zhì)，能夠?qū)崿F(xiàn)病毒的完全自動化檢測。檢測時間在10分鐘至30分鐘之間，取決于空氣中病原體或其他要素的濃度。研究人員稱，“生物探測儀”既可以民用，也可以用于保障生物安全。既可用于保障集體場所大型活動安全，也可安裝在地鐵、機場、火車站和交通樞紐等場所。

神經(jīng)元規(guī)模最大類腦計算機問世

如今計算機應(yīng)用十分普遍，但很少有人知道，科學(xué)家們最初是想通過機器模擬出一個人類大腦。近日，浙江大學(xué)聯(lián)合之江實驗室共同研制成功了我國首臺基于自主知識產(chǎn)權(quán)類腦芯片的類腦計算機，其包含792顆浙江大學(xué)研制的達(dá)爾文2代類腦芯片，支持1.2億個脈沖神經(jīng)元、720億個神經(jīng)突觸，與小鼠大腦神經(jīng)元數(shù)量規(guī)模相當(dāng)，是目前國際上神經(jīng)元規(guī)模最大的類腦計算機。為了使這么多神經(jīng)元實現(xiàn)高效的聯(lián)動組合，同時將雜亂無章的信息流有序分配到對應(yīng)的功能腦區(qū)，研究團隊研制了專門面向類腦計算機的操作系統(tǒng)——達(dá)爾文類腦操作系統(tǒng)（DarwinOS）。類腦計算機將優(yōu)先應(yīng)用于神經(jīng)科學(xué)研究，為神經(jīng)科學(xué)家提供更快、更大規(guī)模的仿真工具，提供探索大腦工作機理的新實驗手段。