Lytro光場相機可在照完相后再調(diào)整圖像的焦點

卵子干細(xì)胞有可能會被誘導(dǎo)發(fā)育成新卵子，或使老年女性的卵子恢復(fù)活力

英特爾已啟動基于3D晶體管的大規(guī)模生產(chǎn)工藝

Semprius公司太陽能板采用的光吸收器有助于提高轉(zhuǎn)換效率

　　新視野
　　最新一期美國《技術(shù)評論》雜志精選了過去12個月最重要的技術(shù)進(jìn)展，這些技術(shù)據(jù)信將對未來幾年的創(chuàng)新形式產(chǎn)生巨大的影響。此種影響將會具有非常不同的形式，如為移動設(shè)備和電動車找到更好電池材料的方法，及企業(yè)家對新興技術(shù)商業(yè)化進(jìn)行投資的新方式等，這些技術(shù)都具有改變世界的巨大潛能。

　　1.卵子干細(xì)胞
　　此項最新發(fā)現(xiàn)將增加女性“老年得子”的幾率。
　　美國哈佛大學(xué)生殖生物學(xué)家喬納森·蒂利發(fā)現(xiàn)了一種可減緩女性生物鐘周期的方法。其在今年3月發(fā)表論文稱，女性可將其卵巢中的卵子干細(xì)胞帶入成年期，這或許是女性延長生育年齡的關(guān)鍵。
　　現(xiàn)今，女性的生育能力受限于其卵子的總供給量，及其40歲后不斷下降的卵子質(zhì)量。蒂利所使用的干細(xì)胞（能分化或發(fā)育成其他細(xì)胞）或可使女性遇到的上述兩個問題迎刃而解。這些新發(fā)現(xiàn)的細(xì)胞有可能會被誘導(dǎo)發(fā)育成新卵子，或使老年女性的卵子恢復(fù)活力。
　　蒂利于2004年在小鼠身上首次發(fā)現(xiàn)了卵子干細(xì)胞。他在成年女性的卵巢組織中鑒別出了卵子干細(xì)胞，然后將其分離并注入到人類卵巢組織，再將卵巢組織移植到小鼠體內(nèi)。這些細(xì)胞分化成人類卵母細(xì)胞（在排卵期一次只能成熟一個的未成熟卵子細(xì)胞）。蒂利沒有對這些卵母細(xì)胞采取進(jìn)一步措施，但他表示，從小鼠身上得到的卵子干細(xì)胞已可生成功能性卵子，受精后即可展現(xiàn)出早期胚胎發(fā)育的癥狀。
　　該技術(shù)的另一誘人影響是，可用以使老年女性的卵子恢復(fù)“青春”。蒂利稱，將線粒體從干細(xì)胞誘導(dǎo)細(xì)胞轉(zhuǎn)移到現(xiàn)有卵子即可達(dá)成。上世紀(jì)90年代，在一名年輕捐助者的幫助下，研究人員曾做過類似的研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)來自捐助者卵子細(xì)胞的線粒體可改善老年女性卵子的活力。但是，這項工作“造就”的近30名孩子，由于其DNA（脫氧核糖核酸）來源于兩個“母親”及共同父親，造成了倫理上的糾紛，且尚不清楚孩子是否會遭受健康方面的潛在后果，項目目前已被叫停。蒂利稱，如果線粒體來源于自身年輕時采集的卵細(xì)胞，女性就可避免潛在的DNA混雜危險。
　　此項研究成果雖然離創(chuàng)建一個人類新生兒還為時尚遠(yuǎn)，但已改變了人們對生育的理解。雖然蒂利的少數(shù)同事尚對女性卵巢組織中發(fā)現(xiàn)的這些細(xì)胞是否為真正的干細(xì)胞，及是否能成為功能性卵子細(xì)胞仍半信半疑，但大部分人認(rèn)為此項研究是一次“非常令人著迷的飛躍”。
　　總部位于美國波士頓的“卵子科學(xué)”公司正在對蒂利的研究成果進(jìn)行商業(yè)化，該公司目前已籌得4300萬美元的資金，尋求不孕療法及干細(xì)胞的其他應(yīng)用。

　　2.超效太陽能
　　在正常環(huán)境下，Semprius公司太陽能電池的發(fā)電成本要低于化石燃料。
　　去年冬天，一家名為Semprius的新創(chuàng)公司創(chuàng)下了太陽能發(fā)電的一個重要記錄：其太陽能電池板可將近34％的入射光能轉(zhuǎn)換成電力。Semprius公司表示，一旦規(guī)模化運行，在某些地方，其發(fā)電成本之低將足以與那些以煤和天然氣為燃料的電廠相抗衡。
　　太陽能設(shè)施有許多固定成本，如用于面板陣列的不動產(chǎn)等，因此最大限度地發(fā)揮每塊面板的效率以降低太陽能的價格是非常重要的。很多企業(yè)都在嘗試各種方法來做到這一點，包括使用除了硅之外的其他材料等。比如，阿爾塔設(shè)備公司使用高效砷化鎵材料制成了柔性太陽能板；Semprius公司采用的也是砷化鎵，因為這種材料能比硅更好地把光轉(zhuǎn)化為電能（硅太陽能電池板的效率記錄是23%左右）。但砷化鎵也昂貴得多，因此Semprius公司正在通過不同途徑進(jìn)行成本補償。
　　其一是縮減太陽能電池的尺寸，將每塊太陽能板上的單個光吸收器縮減至僅600微米寬、600微米長、10微米厚。這種制造工藝得益于公司共同創(chuàng)始人、伊利諾伊大學(xué)化學(xué)和工程系教授約翰·羅杰斯的研究成果，其找到了一個辦法，將細(xì)小的電池生長在砷化鎵晶圓上，然后將其快速剝離，再用晶圓制作更多的電池。一旦這些電池鋪設(shè)完成，并將其置于匯聚日光的玻璃透鏡下，Semprius公司可將其電力產(chǎn)量最大提升約1100倍。
　　將日光匯聚到太陽能電池板并不是什么新辦法，但對于較大的硅電池來說，通常必須使用冷卻系統(tǒng)以帶走由此產(chǎn)生的熱量。而Semprius的小型電池單元產(chǎn)生的熱量可少到無需冷卻，從而進(jìn)一步降低了成本。Semprius公司技術(shù)副總裁斯科特·伯勒斯稱，未來幾年，使用該系統(tǒng)產(chǎn)生的電力成本可達(dá)到每千瓦時8美分，這要低于美國2011年每千瓦時10美分的平均零售價格。
　　但是，利用透鏡聚光的局限性中和了Semprius技術(shù)的部分優(yōu)勢：電池在晴朗的天氣下，接收日光直射時，系統(tǒng)能達(dá)到最佳效果；在任何其他情況下，能源產(chǎn)量就會顯著下降。
　　目前，Semprius公司已開始大規(guī)模生產(chǎn)這種面板。該公司已經(jīng)從風(fēng)險投資公司和西門子公司籌集了約440萬美元，今年計劃在北卡羅萊納州開設(shè)一個小型工廠，其每年生產(chǎn)的太陽能電池板足夠提供6兆瓦的電力。該公司希望到2013年底可擴大到30兆瓦，但這樣就必須籌集更多的錢，然而在當(dāng)前資本密集型能源先創(chuàng)企業(yè)不受青睞的氣氛下，能籌到多少錢尚是未知數(shù)。
　　同時，Semprius也將不得不以足夠快的速度降低其生產(chǎn)成本，以與傳統(tǒng)的硅板一較高下，因為硅的價格僅在2011年就已跌去半數(shù)以上。

　　3.光場攝影術(shù)
　　Lytro公司徹底改變了普通相機的面貌，照相從此不對焦。
　　自廉價數(shù)碼攝影誕生以來，今年3月終于有了相機設(shè)計的第一次重大技術(shù)升級，那就是照相時不用再對焦了，新設(shè)計將允許你在照完相后再調(diào)整圖像的焦點。硅谷先創(chuàng)公司Lytro的這款產(chǎn)品售價為399美元，該公司計劃利用該技術(shù)開發(fā)出除了“再聚焦”之外的更多特技應(yīng)用，如在家中制作3D圖像等。
　　消費級數(shù)碼相機一般都使用平板（無論是化學(xué)膠片還是數(shù)字傳感器）來記錄位置、顏色、透過鏡頭的光強度等信息，從而創(chuàng)建出圖像。Lytro相機記錄的則是光線到達(dá)的角度，其生成的文件并不是圖像，而是在某一特定時刻捕捉到的光線的立體圖案的迷你數(shù)據(jù)庫，亦稱為光場。軟件可對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行挖掘，產(chǎn)生自按下快門起的各種不同可能的照片和視覺效果。
　　光場相機之前僅在工業(yè)上具有有限的用途，而且由于采用多鏡頭，因此價格昂貴，從未應(yīng)用于普通消費品。Lytro公司創(chuàng)始人、美國斯坦福大學(xué)光場技術(shù)博士吳仁，通過簡化設(shè)計使光場相機成為了一款普通消費者可負(fù)擔(dān)得起的產(chǎn)品。其設(shè)計思路是，在普通數(shù)字傳感器上放置一層飾有微型顯微鏡頭的低成本塑料薄膜，使其能探測到入射光線的方向。
　　拍攝后進(jìn)行再聚焦，只是Lytro相機強大功能的第一步。一個可供下載的升級軟件很快就能使相機捕捉到一張銳聚焦相片中的一切信息，而不用管其離鏡頭的距離，這對普通相機來說幾乎是不可能的。公司今年的另一個升級計劃是，使用Lytro快照數(shù)據(jù)創(chuàng)建3D圖像。吳博士目前還在研發(fā)可在拍攝后進(jìn)行聚焦的攝像機，一旦成功將會極大地提升家庭電影業(yè)的產(chǎn)值。
　　Lytro相機拍攝的圖像可在網(wǎng)站上進(jìn)行共享，其他人可通過“變焦”來體驗和探索攝影師拍下的景象。吳博士表示，這種靈活性是相當(dāng)吸引人的，未來所有的相機都將以光場為基礎(chǔ)。

　　4.太陽能微電網(wǎng)
　　村級規(guī)模的直流電網(wǎng)可為照明和手機供電。
　　在印度，生活在農(nóng)村地區(qū)的大約4億人，至今還過著黑燈瞎火的日子。對他們中的大多數(shù)人來說，只是簡單地給手機充個電就需要長途跋涉到市鎮(zhèn)上，而他們家里的照明還得依靠煤油燈發(fā)出的微弱光亮。
　　為改變這種狀況，尼基·賈辛哈尼和布賴恩·沙德共同創(chuàng)辦了美樂高（Mera Gao）電力公司。得益于太陽能電池板和LED價格的不斷下降，該公司致力于建設(shè)和運營低成本的由太陽能供電的微電網(wǎng)，以滿足家庭清潔照明及手機充電之需。微電網(wǎng)從一個相對較小的電源地將電力配送到有限的區(qū)域。同時，還可配以替代解決方案，如獨立的太陽能電燈。微電網(wǎng)的優(yōu)勢是，安裝成本可由整個村子進(jìn)行分?jǐn)?。該系統(tǒng)還可使用更高效、更大規(guī)模的電力發(fā)生和存儲系統(tǒng)以降低運營成本。
　　美樂高的首個商業(yè)化微電網(wǎng)于去年夏天開始部署，已有8個村莊加入進(jìn)來；今年有望從美國國際開發(fā)署獲得30萬美元的撥款，推廣至另外40個村莊。該公司還鼓勵其他人進(jìn)入印度的離網(wǎng)可再生能源市場。據(jù)總部設(shè)在華盛頓的世界資源研究所估計，這一市場每年將達(dá)20億美元。
　　只需花上2500美元，一百戶人家（最多分成15組）就可通過電線連到兩個發(fā)電樞紐，每個樞紐都包含一套太陽能電池板和電池組。微電網(wǎng)全部使用24伏直流電，允許使用鋁線，而不是更昂貴的高低壓交流配電系統(tǒng)所用的銅線。在村里安裝前先進(jìn)行精心規(guī)劃，以確保配電線路達(dá)到最優(yōu)化。如果有偷電者試圖私自搭線，斷路器將會跳閘。這種規(guī)劃和設(shè)計是微電網(wǎng)的最大創(chuàng)新之處。
　　每戶人家每晚可得到7小時0.2安培的電流，這足以為2個LED燈和1個手機充電點供電，用戶每月僅需為此預(yù)付100盧比（約合2美元）的費用，而之前煤油加上手機充電的一般花費每月也要100盧比至150盧比。
　　賈辛哈尼表示，美樂高的微電網(wǎng)并不是電網(wǎng)的替代品，而是一種人們即刻就能得到并支付得起的網(wǎng)絡(luò)。目前該技術(shù)僅支持照明和手機充電，但該公司正在探索創(chuàng)建社區(qū)娛樂中心，在這里，電視、廣播、電風(fēng)扇和信息服務(wù)的費用將由一組家庭共同負(fù)擔(dān)，而不是由單個用戶獨自承擔(dān)。

　　5.3D晶體管
　　英特爾將由此創(chuàng)建出更快和更節(jié)能的處理器。
　　為了將更多的元件壓縮進(jìn)硅芯片，英特爾已啟動基于3D晶體管的大規(guī)模生產(chǎn)工藝。此舉不僅可延長摩爾定律的生命，還有助于顯著提高處理器的能效和速度。
　　在傳統(tǒng)芯片中，電流的開閉受控于“門”產(chǎn)生的電場，門位于嵌入硅襯中的寬淺導(dǎo)電通道的上方。在3D晶體管中，載流通道被翻轉(zhuǎn)直立，升離了芯片表面。通道材料就此接觸位于其兩側(cè)和頂部的門，幾乎不讓通道暴露在由下方襯底中雜散電荷造成的干擾中。在早期的晶體管中，這些電荷會干擾門的阻流能力，形成恒量的漏電流。
　　由于幾乎沒有漏電流，3D晶體管可更加清晰和快速地開啟和關(guān)閉，設(shè)計師不必?fù)?dān)心漏電流被誤認(rèn)為“開”的信號，所以其可在低功率下運行。
　　英特爾宣稱，與以前的晶體管相比，3D晶體管的開關(guān)速度提升了37%，且能耗降低了一半，更快的開關(guān)速度意味著更快的芯片。此外，由于其封裝體積更小，晶體管的安排可更為緊密，信號在其間的運行時間也越短，從而進(jìn)一步提高了芯片的運行速度。
　　基于該技術(shù)的首個處理器將很快出現(xiàn)在筆記本電腦中。但是，電子行業(yè)對其在手持設(shè)備中的節(jié)能前景更感興趣。這意味著，設(shè)計師不再需要擴充電池尺寸即可完成性能升級，或是在不降低性能的情況下縮減電池的大小。“10年前，大家只關(guān)心更快的芯片速度，”英特爾的技術(shù)工藝負(fù)責(zé)人馬克·波爾表示，“今天，低功耗運行變得重要得多。”他補充說，節(jié)電和性能提升將使手持設(shè)備大放異彩，因為更小的晶體管使單芯片處理內(nèi)存、寬帶通信、GPS（全球定位系統(tǒng)）等多項功能成為可能，而目前上述每項功能都必須有單獨的芯片來處理。使用更少的芯片和更小的電池，很多電子玩具將在更小的包裝下實現(xiàn)更多功能。
　　新的3D晶體管設(shè)計，給未來5年電子行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展留下了足夠的空間。目前，英特爾的芯片可在每平方毫米的空間里容納487萬個晶體管，而新芯片可容納875萬個。到2017年，每平方毫米容納3000萬個晶體管也將不再是幻想。

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