Lytro光场相机可在照完相后再调整图像的焦点

 
卵子干细胞有可能会被诱导发育成新卵子，或使老年女性的卵子恢复活力

 
英特尔已启动基于3D晶体管的大规模生产工艺

Semprius公司太阳能板采用的光吸收器有助于提高转换效率

新视野

   最新一期美国《技术评论》杂志精选了过去12个月最重要的技术进展，这些技术据信将对未来几年的创新形式产生巨大的影响。此种影响将会具有非常不同的形式，如为移动设备和电动车找到更好电池材料的方法，及企业家对新兴技术商业化进行投资的新方式等，这些技术都具有改变世界的巨大潜能。
 
    1.卵子干细胞
 
    此项最新发现将增加女性“老年得子”的几率。
 
    美国哈佛大学生殖生物学家乔纳森•蒂利发现了一种可减缓女性生物钟周期的方法。其在今年3月发表论文称，女性可将其卵巢中的卵子干细胞带入成年期，这或许是女性延长生育年龄的关键。
 
    现今，女性的生育能力受限于其卵子的总供给量，及其40岁后不断下降的卵子质量。蒂利所使用的干细胞（能分化或发育成其他细胞）或可使女性遇到的上述两个问题迎刃而解。这些新发现的细胞有可能会被诱导发育成新卵子，或使老年女性的卵子恢复活力。
 
    蒂利于2004年在小鼠身上首次发现了卵子干细胞。他在成年女性的卵巢组织中鉴别出了卵子干细胞，然后将其分离并注入到人类卵巢组织，再将卵巢组织移植到小鼠体内。这些细胞分化成人类卵母细胞（在排卵期一次只能成熟一个的未成熟卵子细胞）。蒂利没有对这些卵母细胞采取进一步措施，但他表示，从小鼠身上得到的卵子干细胞已可生成功能性卵子，受精后即可展现出早期胚胎发育的症状。
 
    该技术的另一诱人影响是，可用以使老年女性的卵子恢复“青春”。蒂利称，将线粒体从干细胞诱导细胞转移到现有卵子即可达成。上世纪90年代，在一名年轻捐助者的帮助下，研究人员曾做过类似的研究，结果发现来自捐助者卵子细胞的线粒体可改善老年女性卵子的活力。但是，这项工作“造就”的近30名孩子，由于其DNA（脱氧核糖核酸）来源于两个“母亲”及共同父亲，造成了伦理上的纠纷，且尚不清楚孩子是否会遭受健康方面的潜在后果，项目目前已被叫停。蒂利称，如果线粒体来源于自身年轻时采集的卵细胞，女性就可避免潜在的DNA混杂危险。
 
    此项研究成果虽然离创建一个人类新生儿还为时尚远，但已改变了人们对生育的理解。虽然蒂利的少数同事尚对女性卵巢组织中发现的这些细胞是否为真正的干细胞，及是否能成为功能性卵子细胞仍半信半疑，但大部分人认为此项研究是一次“非常令人着迷的飞跃”。
 
    总部位于美国波士顿的“卵子科学”公司正在对蒂利的研究成果进行商业化，该公司目前已筹得4300万美元的资金，寻求不孕疗法及干细胞的其他应用。
 
    2.超效太阳能
 
    在正常环境下，Semprius公司太阳能电池的发电成本要低于化石燃料。
 
    去年冬天，一家名为Semprius的新创公司创下了太阳能发电的一个重要记录：其太阳能电池板可将近34％的入射光能转换成电力。Semprius公司表示，一旦规模化运行，在某些地方，其发电成本之低将足以与那些以煤和天然气为燃料的电厂相抗衡。
 
    太阳能设施有许多固定成本，如用于面板阵列的不动产等，因此最大限度地发挥每块面板的效率以降低太阳能的价格是非常重要的。很多企业都在尝试各种方法来做到这一点，包括使用除了硅之外的其他材料等。比如，阿尔塔设备公司使用高效砷化镓材料制成了柔性太阳能板；Semprius公司采用的也是砷化镓，因为这种材料能比硅更好地把光转化为电能（硅太阳能电池板的效率记录是23%左右）。但砷化镓也昂贵得多，因此Semprius公司正在通过不同途径进行成本补偿。
 
    其一是缩减太阳能电池的尺寸，将每块太阳能板上的单个光吸收器缩减至仅600微米宽、600微米长、10微米厚。这种制造工艺得益于公司共同创始人、伊利诺伊大学化学和工程系教授约翰•罗杰斯的研究成果，其找到了一个办法，将细小的电池生长在砷化镓晶圆上，然后将其快速剥离，再用晶圆制作更多的电池。一旦这些电池铺设完成，并将其置于汇聚日光的玻璃透镜下，Semprius公司可将其电力产量最大提升约1100倍。
 
    将日光汇聚到太阳能电池板并不是什么新办法，但对于较大的硅电池来说，通常必须使用冷却系统以带走由此产生的热量。而Semprius的小型电池单元产生的热量可少到无需冷却，从而进一步降低了成本。Semprius公司技术副总裁斯科特•伯勒斯称，未来几年，使用该系统产生的电力成本可达到每千瓦时8美分，这要低于美国2011年每千瓦时10美分的平均零售价格。
 
    但是，利用透镜聚光的局限性中和了Semprius技术的部分优势：电池在晴朗的天气下，接收日光直射时，系统能达到最佳效果；在任何其他情况下，能源产量就会显著下降。
 
    目前，Semprius公司已开始大规模生产这种面板。该公司已经从风险投资公司和西门子公司筹集了约440万美元，今年计划在北卡罗莱纳州开设一个小型工厂，其每年生产的太阳能电池板足够提供6兆瓦的电力。该公司希望到2013年底可扩大到30兆瓦，但这样就必须筹集更多的钱，然而在当前资本密集型能源先创企业不受青睐的气氛下，能筹到多少钱尚是未知数。
 
    同时，Semprius也将不得不以足够快的速度降低其生产成本，以与传统的硅板一较高下，因为硅的价格仅在2011年就已跌去半数以上。
 
    3.光场摄影术
 
    Lytro公司彻底改变了普通相机的面貌，照相从此不对焦。
 
    自廉价数码摄影诞生以来，今年3月终于有了相机设计的第一次重大技术升级，那就是照相时不用再对焦了，新设计将允许你在照完相后再调整图像的焦点。硅谷先创公司Lytro的这款产品售价为399美元，该公司计划利用该技术开发出除了“再聚焦”之外的更多特技应用，如在家中制作3D图像等。
 
    消费级数码相机一般都使用平板（无论是化学胶片还是数字传感器）来记录位置、颜色、透过镜头的光强度等信息，从而创建出图像。Lytro相机记录的则是光线到达的角度，其生成的文件并不是图像，而是在某一特定时刻捕捉到的光线的立体图案的迷你数据库，亦称为光场。软件可对数据库进行挖掘，产生自按下快门起的各种不同可能的照片和视觉效果。
 
    光场相机之前仅在工业上具有有限的用途，而且由于采用多镜头，因此价格昂贵，从未应用于普通消费品。Lytro公司创始人、美国斯坦福大学光场技术博士吴仁，通过简化设计使光场相机成为了一款普通消费者可负担得起的产品。其设计思路是，在普通数字传感器上放置一层饰有微型显微镜头的低成本塑料薄膜，使其能探测到入射光线的方向。
 
    拍摄后进行再聚焦，只是Lytro相机强大功能的第一步。一个可供下载的升级软件很快就能使相机捕捉到一张锐聚焦相片中的一切信息，而不用管其离镜头的距离，这对普通相机来说几乎是不可能的。公司今年的另一个升级计划是，使用Lytro快照数据创建3D图像。吴博士目前还在研发可在拍摄后进行聚焦的摄像机，一旦成功将会极大地提升家庭电影业的产值。
 
    Lytro相机拍摄的图像可在网站上进行共享，其他人可通过“变焦”来体验和探索摄影师拍下的景象。吴博士表示，这种灵活性是相当吸引人的，未来所有的相机都将以光场为基础。
 
    4.太阳能微电网
 
    村级规模的直流电网可为照明和手机供电。
 
    在印度，生活在农村地区的大约4亿人，至今还过着黑灯瞎火的日子。对他们中的大多数人来说，只是简单地给手机充个电就需要长途跋涉到市镇上，而他们家里的照明还得依靠煤油灯发出的微弱光亮。
 
    为改变这种状况，尼基•贾辛哈尼和布赖恩•沙德共同创办了美乐高（Mera Gao）电力公司。得益于太阳能电池板和LED价格的不断下降，该公司致力于建设和运营低成本的由太阳能供电的微电网，以满足家庭清洁照明及手机充电之需。微电网从一个相对较小的电源地将电力配送到有限的区域。同时，还可配以替代解决方案，如独立的太阳能电灯。微电网的优势是，安装成本可由整个村子进行分摊。该系统还可使用更高效、更大规模的电力发生和存储系统以降低运营成本。
 
    美乐高的首个商业化微电网于去年夏天开始部署，已有8个村庄加入进来；今年有望从美国国际开发署获得30万美元的拨款，推广至另外40个村庄。该公司还鼓励其他人进入印度的离网可再生能源市场。据总部设在华盛顿的世界资源研究所估计，这一市场每年将达20亿美元。
 
    只需花上2500美元，一百户人家（最多分成15组）就可通过电线连到两个发电枢纽，每个枢纽都包含一套太阳能电池板和电池组。微电网全部使用24伏直流电，允许使用铝线，而不是更昂贵的高低压交流配电系统所用的铜线。在村里安装前先进行精心规划，以确保配电线路达到最优化。如果有偷电者试图私自搭线，断路器将会跳闸。这种规划和设计是微电网的最大创新之处。
 
    每户人家每晚可得到7小时0.2安培的电流，这足以为2个LED灯和1个手机充电点供电，用户每月仅需为此预付100卢比（约合2美元）的费用，而之前煤油加上手机充电的一般花费每月也要100卢比至150卢比。
 
    贾辛哈尼表示，美乐高的微电网并不是电网的替代品，而是一种人们即刻就能得到并支付得起的网络。目前该技术仅支持照明和手机充电，但该公司正在探索创建社区娱乐中心，在这里，电视、广播、电风扇和信息服务的费用将由一组家庭共同负担，而不是由单个用户独自承担。
 
    5.3D晶体管
 
    英特尔将由此创建出更快和更节能的处理器。
 
    为了将更多的元件压缩进硅芯片，英特尔已启动基于3D晶体管的大规模生产工艺。此举不仅可延长摩尔定律的生命，还有助于显著提高处理器的能效和速度。
 
    在传统芯片中，电流的开闭受控于“门”产生的电场，门位于嵌入硅衬中的宽浅导电通道的上方。在3D晶体管中，载流通道被翻转直立，升离了芯片表面。通道材料就此接触位于其两侧和顶部的门，几乎不让通道暴露在由下方衬底中杂散电荷造成的干扰中。在早期的晶体管中，这些电荷会干扰门的阻流能力，形成恒量的漏电流。
 
    由于几乎没有漏电流，3D晶体管可更加清晰和快速地开启和关闭，设计师不必担心漏电流被误认为“开”的信号，所以其可在低功率下运行。
 
    英特尔宣称，与以前的晶体管相比，3D晶体管的开关速度提升了37%，且能耗降低了一半，更快的开关速度意味着更快的芯片。此外，由于其封装体积更小，晶体管的安排可更为紧密，信号在其间的运行时间也越短，从而进一步提高了芯片的运行速度。
 
    基于该技术的首个处理器将很快出现在笔记本电脑中。但是，电子行业对其在手持设备中的节能前景更感兴趣。这意味着，设计师不再需要扩充电池尺寸即可完成性能升级，或是在不降低性能的情况下缩减电池的大小。“10年前，大家只关心更快的芯片速度，”英特尔的技术工艺负责人马克•波尔表示，“今天，低功耗运行变得重要得多。”他补充说，节电和性能提升将使手持设备大放异彩，因为更小的晶体管使单芯片处理内存、宽带通信、GPS（全球定位系统）等多项功能成为可能，而目前上述每项功能都必须有单独的芯片来处理。使用更少的芯片和更小的电池，很多电子玩具将在更小的包装下实现更多功能。
 
    新的3D晶体管设计，给未来5年电子行业的进一步发展留下了足够的空间。目前，英特尔的芯片可在每平方毫米的空间里容纳487万个晶体管，而新芯片可容纳875万个。到2017年，每平方毫米容纳3000万个晶体管也将不再是幻想。（记者 冯卫东 综合外电）
 
    《科技日报》（2012-05-15 八版）

新兴技术引领创新未来

  “牛津纳米孔”公司展示了可直接读取DNA碱基的商业机器，提供了一种使基因组测序速度更快、更便宜的方法，可简便到让医生将基因组测序作为像核磁共振成像或血液细胞计数那样的常规测试手段
 

麻省理工学院创建的稀疏傅里叶变换新算法可使研究人员以每秒数十亿次的速度更为详细地研究数据洪流
 
新方法可快速测试最佳的、适合于大规模生产的电池材料，能使电池变得更小、更省电，有望彻底革新能源存储的面貌
 

Kickstarter网站通过网络平台面对公众集资，帮助有创造力的人实现梦想，创新了新技术商业化集资方式
 
    新视野

   6. 更快的傅里叶变换
 
    一个数学方法的更新将带来一个更快的数字世界。
 
    今年1月，4名麻省理工学院研究人员向人们展示了一种计算机科学中最重要算法的替代品。迪娜•凯塔比、海赛姆•哈桑尼、彼得•因迪克、埃里克•普赖斯创建出一种进行傅里叶变换的更快方法。傅里叶变换是一种处理数据流的数学技术，其已成为Wi-Fi路由器、数字医疗影像和4G蜂窝网络的运行基础。
 
    傅里叶变换的历史可追溯到19世纪，其原理是，任何信号，如录音信号，可表示为不同频率和振幅的正弦和余弦波的集合总和。对波的集合处理起来相对容易，例如，可对录音信号进行压缩或对噪音进行抑制。在20世纪60年代中期，又发展出了一种被称为快速傅里叶变换（FFT）的对计算机友好的算法。快速傅里叶变换的威力到底有多大，你只需比较一下MP3文件及其未压缩格式的大小即可。
 
    麻省创建的新算法，称为稀疏傅里叶变换（SFT），其对数据流的处理要比快速傅里叶变换快上10倍至100倍。这种加速的达成，是基于我们最为关注的是信息的有意义部分：音乐不是随机噪声。这些有意义的信号通常只是一个信号可采值的一小部分，用技术术语来说，这个信息是“稀疏”的。因为稀疏傅里叶变换算法无意处理所有可能的数据流，它采集的是某些“捷径”（最有意义）部分，而非其他可用部分。从理论上讲，一个仅处理稀疏信号的算法，要比快速傅里叶变换更具局限性。但是，新算法的共同发明人、电气工程和计算机科学教授凯塔比指出，“稀疏无处不在，它存在于自然中，存在于视频信号中，也存在于音频信号中”。
 
    更快的变换意味着处理一定量的信息只需更少的电力，这对于对电力要求苛刻的智能手机等移动多媒体设备来说，不啻为一种福音。或者说，使用相同的电量，工程师们可考虑做更多快速傅里叶变换算法不可能达成的计算需求。例如，今天的互联网骨干网和路由器实际上只能读取或处理穿越其间的数字河流中的涓涓细流，而稀疏傅里叶变换可使研究人员以每秒数十亿次的速度更为详细地研究数据洪流。
 
    7. 纳米孔测序
 
    简单、直接的DNA分析将成为基因测试的常规程序。
 
    “牛津纳米孔”公司已向公众展示了可直接读取DNA（脱氧核糖核酸）碱基的商业机器。该技术提供了一种使基因组测序速度更快、更便宜的方法，且可简便到让医生将基因组测序作为像核磁共振成像或血液细胞计数那样的常规测试手段，从而迎来了一个个性化医疗的新时代。
 
    该公司的设备，不必扩增DNA或使用昂贵试剂，其通过将单链DNA传入创建于膜内的一个蛋白质孔来工作。当一个电流流过孔隙时，不同的DNA碱基会以不同方式阻断电流，从而使机器读出序列。
 
    该公司的竞争对手近年来在测序技术上也已变得更快、更便宜，但他们大多使用荧光试剂来鉴别碱基，或是将DNA分子切断并扩增片段。纳米孔技术要简单得多，其可避免上述步骤中不知不觉混入的错误。
 
    能够直接读取DNA分子也意味着，一次就可读取较长的基因组片段。这使得研究人员能够更容易地看到像易位和拷贝数变异这样的大型图案，易位指的是DNA块从基因组的一部分转移到了另一部分，被认为是各种癌症和其他疾病的基础；拷贝数变异指的是DNA序列重复了许多次，被认为与各种神经系统发育障碍有关。
 
    该公司报告称，他们一次就能读取的一个DNA链大约有48000个碱基长。美国国家人类基因组研究所科技发展部主任杰弗里•施洛斯表示，这是迄今人们声称能一次读取的最长DNA片段。
 
    “牛津纳米孔”的新产品线将包括一个大约两副牌大小的小型便携式设备，其可直接插入计算机的USB端口，并能进行少量的DNA测序；一个较大的台式机则能处理大量的测试序列。集中这样的一批机器将可用于全基因组测序。虽然该公司尚未宣布台式机的价格，但便携机的价格可能会低于900美元。在远程诊所或食品加工厂，该装置将使有限数量DNA的读取变得很容易，这样检查人员就可监控危险菌株造成的污染。
 
    8. 公众集资
 
    Kickstarter网站创新了新技术商业化集资方式。
 
    Kickstarter是一家基于纽约的网站，最初的成立目的是支持和激励创新性、创造性、创意性新项目，目前已成为科技创业融资的一股重要力量。其通过网络平台面对公众集资，让有创造力的人可获得他们所需要的资金，以使他们的梦想有可能实现。企业家们已利用该网站一次性筹集了数十万美元，开发和生产出了包括家庭网络传感系统和三维物体打印工具在内的新产品。
 
    kickstarter平台的运作方式相对来说比较简单而有效：该平台的用户一方是有创新意愿、渴望进行创作和创造的人，另一方则是愿意为他们出资金的人，然后见证新发明、新创作、新产品的出现。kickstarter的创意性项目包括：音乐、网页设计、平面设计、动画以及所有有能力创造以及影响他人的项目。该种公众集资模型为先创公司启动时的传统融资手段提供了一种补充。
 
    虽然大多数项目要求的融资额相对较少，但也有一部分项目的融资已超出100万美元大关。最值得注意的是，《野性传奇》的东家就筹得了逾300万美元来开发这款视频游戏。这也远远超出了一般最高融资不超出60万美元的极限，实质上已进入典型的风险资本注入的领域。
 
    总体而言，Kickstarter的用户在去年为各种项目承诺了近993万美元的融资额，大约相当于美国所有种子投资（普华永道会计师事务所估计达9200万美元）的10％。
 
    人们为一个项目寻求融资时，往往会设定一个集资目标并征求认捐。如果一个项目未能达到预期目标（2011年为54％左右），支持者就不会掏一分钱。如果项目最终达成了目标，捐资者将获得各种奖励，如感谢信、新产品甚至是邀请参观创作者的工作场所等。Kickstarter从中收取5％的佣金。该网站自推出以来派发的资金已超过1500万美元。
 
    随着美国从今年4月开始解除私营公司不得向小投资者出售股份的禁令，Kickstarter所扮演的角色可能会开始改变。如果公众集资网站开始提供权益股份，它定会使几十个风险投资公司消失在人们的视野之外。
 
    9. 快速发掘新材料
 
    测试适合于大规模生产的电池材料的新方法将彻底革新能源存储的面貌。
 
    电动车跑得更远，智能手机拥有更强大的处理器和更好、更亮的屏幕，这一切都应归功于美国圣迭戈野猫发明科技公司开发的新型电池材料。
 
    通过一次性测试数千种物质，野猫公司正在加速有价值储能材料的发现过程。去年3月，该公司宣布，与目前的普通磷酸锂阴极材料相比，磷酸锂钴阴极材料可将电池的能源密度提高近三分之一。该公司还推出了一种电解液添加剂，可使电池在更高电压下更稳定地工作。
 
    选择电池的最佳材料是一个特别棘手的问题。电池由3个主要部分组成：阳极、阴极和电解液。不仅每部分都几乎由多种化合物混合而成，且三部分必须很好地协同工作。这使研究人员将要探究的最佳材料的组合可能达到百万量级。
 
    为了穷究最佳组合，野猫公司采取了最初由药物发明实验室开发的一项战略：高通量组合化学。取代一次只测试一种材料的旧方法，野猫公司的新战略可系统性地对数以千计的材料进行并行测试，一周之内即可合成和测试约3000种新的材料组合。公司首席执行官马克•戈里瑟称，目前他们已获得了一种3倍能源密度的新材料。
 
    测试数千种材料的最简单方式是将每个样本沉积在基底上的薄膜内。这种做法确实让以前的研究人员发现了有前途的电池材料组分，但这些候选材料最终被证明不适于符合成本效益的大规模生产过程。
 
    为了避免再走这种浪费时间的弯路，野猫公司找到了一种利用微缩版大规模生产技术来制作样品的新方法。他们在测试候选材料性能的同时，也测试材料是否易于制造。他们还对材料在各种潜在运行条件下是否能与实际电池相连进行了测试。最终，只有那种在野猫公司测试台上表现良好的材料，才有可能进行实地测试。
 
    如果野猫公司的方法获得成功，其付出的努力将会使电池变得更小、更省电，从而获得智能手机和电动汽车生产商的格外青睐。
 
    10. “脸谱”时间轴
 
    社交网络公司正在以史无前例的规模搜集和分析客户数据。
 
    “脸谱”（Facebook）最近向其8.5亿每月活跃用户推出了时间轴（Timeline）接口。接口设计将使浏览社交网络为每个客户聚合的巨量信息变得更为容易，并促使他们以便于分析的方式添加和共享更多的东西。
 
    “脸谱”的动机当然是为了对广告进行更好的定位，广告业务已占据其85％的盈利。在某种程度上，成功的定位就是一个数字游戏。如果媒体报道的趋势保持平稳，“脸谱”的数据库自去年1月以来每日增加625000TB（兆兆字节）的压缩数据。时间轴的新功能必将大大提高这一数字，用户提供给“脸谱”的个人数据可能要比其他在线广告销售商所能访问的数据多得多。
 
    在过去，用户贡献给“脸谱”的很多数据都是以松散状态的形式进行更新，除了“喜欢”按钮多少提供了些可能被用于广告定位的较精细信息。而时间轴的作用要大得多，其可激励用户将大量的元数据添加到他们的更新中，这使得数据价值的挖掘更为容易。而且经过精心设计，其鼓励用户重新审视和添加更多信息至过去的更新中，或追溯添加全新的履历资料。
 
    时间轴让用户增加“适销对路”信息的一种方式是，要求他们对“生活事件”类下的更新进行分类，其中包括像买房、买车等标签。一个通告买了车的用户会被提示描述以下细节：车型、装饰、车型年份、购买时间和地点及购置时的登记姓名等。“脸谱”对这些信息进行整合后，就可确定用户的性别、收入阶层、教育程度及职业。
 
    这种不断增长的隐含数据是一个营销富矿，但这对“脸谱”来说也是一大挑战，其必须保证不被数据的洪流淹没。“脸谱”将营收的约10％投入到研发中，包括极力提高速度、效率和基础设施的可扩展性。如果维持这样的开支模式，该公司2012年分配于服务器和存储设备的资本开支将超过16亿美元。
 
    时间轴以一种计算机辅助自传（多媒体日记）的方式，使“永恒记录”的概念成为了现实，从此人们可在“云”中搜索生活的过往片段。但是，时间轴接口无意中也可能会带来反效应，那就是用户已开始关注“脸谱”到底掌握了自己多少隐私。通常情况下，当人们分享关于自己的信息时，他们看到的只是某个片段；但当人们看到时间轴时，他们会意识到，所有这些点点滴滴所包含的信息要比各部分的简单相加多得多，他们突然就会明白自己的数据事关重大。（记者 冯卫东 综合外电）
 
    《科技日报》（2012-05-22 八版）