新技术将引发行业变革

　　1. 神经网络系统在数据挖掘中的应用

　　尽管多核处理仍受限于冯 诺伊曼架构本身的串行存取特性，但其却已成为现代计算机技术发展的一个重要趋势。在实际情况中，这表明依靠大量数据集的应用程序例如模式识别程序无法进行恰当分区或实时响应。

　　象CogniMem公司这样的半导体设计公司都致力于设计用于高速和并行模式识别的元件，行业称之为“认知计算”芯片，主要用于运行大量数据集。尽管2007年推出的CM1K芯片仅有1024个“神经元”，但因公司需要处理的数据量激增，其使用人数越来越多。2011年夏，IBM开发出首款突触CPU, 可模拟人脑认知行为。

　　无论是金融公司对数百万项的交易进行同时监控，还是高清摄像机将感官信息传输到无人驾驶飞机的微控制器中，这样的实时工作，若要通过普通处理器进行简直是“大海捞针”，难以实现。而近期开发的一系列应用系统，如基于CM1K芯片及飞思卡尔i.MX53 Quick Start开发平台的视线跟踪系统，则充分证明该技术可非常便捷地整合到基于MCU的高端应用程序中。

　　由于企业需要处理大量数据，预计未来十年企业将会更加依赖数据挖掘进行决策。实时分析现已成为一个新兴市场。鉴于软件耗费更多时间和计算能力，该市场重点需求极可能由软件转移到硬件上。不久的将来，消费电子设备、无人机、数据分析等都将受益于这项目技术。

　　2. 石墨烯：电子行业的又一重大发现

　　石墨烯是一种由碳原子呈蜂巢晶格紧密排列构成的平面薄膜，仅有一个碳原子的厚度。 石墨烯异常坚硬，具有超导性能，具有自冷却、抗菌、防腐和光伏特性。目前，许多世界级领先芯片制造商、美国国家及联邦机构都参与到了一项名为毫微电子研究活动(Nanoelectronics Research Initiative)中，致力于寻找CMOS晶体管替代材料。他们发现由石墨烯制成的逻辑器件导电速度比硅类逻辑器件要快30倍，同时比CMOS及光学开关消耗能量少，且占用空间也小得多。许多人已将其作为CMOS FET的替代材料。

　　在以前，石墨烯还仅用于制作更高效能的电池及折叠式触摸屏，因为它不需要科学家通过外力来控制材料中电子的运动。但现在，研究人员相信以正确的构造方式堆叠成的三层石墨烯可通过控制电压将绝缘体转化为导体。

　　今年五月，三星尖端技术研究所的一个研究小组表示其发现可通过一种全新的晶体管结构将材料从一种状态转化为另一种状态。该研究团队通过重新设计数字开关基本工作原理，使石墨烯在不损失其导电性能的情况下实现状态转化。三星宣布将其研发出的肖特基势垒(Schottky Barrier)控制元件命名为‘Barristor’，通过调整这个势垒的高度可以实现电流的开关，从而隔离电流(当选择合适的金属和半导体进行接触时，二者接触界面会形成整流势垒，也就是肖特基势垒，一种只允许电流单向流动的元件)。三星还声称已将该研究成果扩展运用到基本电路元件，例如逻辑门及逻辑电路等。

　　如前所述，研究人员还在研究用石墨烯替代氧化铟锡 (ITO)，一种广泛用于制作智能手机和平板电脑触摸屏上的透明传导镀膜，及用于制作太阳能电池电极的标准材料。氧化铟锡价格昂贵且不断上涨，脆度较高，应用起来较为困难。而石墨烯呈透明状，以其为基础制作的电极适用于透明有机太阳能电池，且不会阻止任何照射光(或产品展示时的光源射出)。去年，美国得克萨斯州莱斯大学的一个研究小组通过整合一个单层石墨烯薄膜与5微米宽的金属纳米线网格(仅相当于一根人类毛发的十分之一，人眼几不可见)，创造出一种远优于氧化铟锡性能的材料。

　　卷起石墨烯即可创造出一个碳纳米管(CNT)。 碳纳米管比表面积大，导电性好，是制作锂离子电池的绝佳备选材料。纳米管比表面积大，与其他类型的碳例如石墨相比可以储存更多电荷，并可以使电荷更加容易转换，从而提高电能。这项技术可“引发行业变革”。

　　3. 发电制造单光子

　　德国维尔茨堡大学物理学家成功运用半导体纳米材料以发电的形式制造单光子，并通过量子信道进行传输。这些单光子光源将促进安全数据通信领域更广泛应用。该发现已于《新物理学杂志》2012年8月期刊登。

　　科学家们充分了解光子传输在实验室中取得成功远远不够，还需要在更长的距离中进行测试。通过德国联邦教育与科研部(BMBF)赞助的项目，他们成功验证了这一结果。在这个项目过程中，他们通过电力驱动的单光子光源，在慕尼黑市中心的建筑屋顶长达约500米距离的自由空间内进行了测试，并最终实现了安全量子通信。

　　然而为了能够在更长的距离内实现传输，一批来自维尔茨堡、慕尼黑及斯图加特的科学家目前正努力为所谓的量子中继器研究构建模块，这也是BMBF赞助的一个团体项目的组成部分，该项目还有许多其他研究小组参与。量子中继器类似于传统通信技术中的信号放大器，对长距离量子通信至关重要。