21ic通信網訊，技術引領生活，只有不斷的創(chuàng)新，科學才會進步。2013年很多創(chuàng)新技術迎來井噴，4G元年的到來，加快了我們走向高速科技的步伐。下面讓我們追隨前沿技術的腳步，回望2013年那些有望步入我們生活的科學技術。

　　1. 世界最快無線射頻芯片 極速數據收發(fā)

韓國高級技術研究院的研究人員目前研發(fā)了最新的無線射頻收發(fā)芯片，采用的是60GHz的波段，數據流量高達10gbps。這樣的速度意味著用戶下載一部4.7GB的電影所花的時間僅需3.76秒。

該研究小組稱，芯片尺寸非常?。ǜ?mm，寬6.6mm）。整個芯片取代了過去需要多個天線才能執(zhí)接收或是傳輸數據任務，很大程度上有利于縮小整個芯片尺寸設計。

該項目的負責人樸哲順(音譯，ParkCheolSoon)表示，該芯片可應用于未來的智能手機和智能相機，同時由于耗費相對較低，也將可以取代未來的電纜或是光纖。

對于消費者而言，該芯片的研發(fā)意味著未來網絡或將不再需要在家庭鋪設光纖或是電纜，收發(fā)大規(guī)模數據只需幾秒時間，這樣的生活將更酷更便捷。

2. 物聯網正變?yōu)楝F實：不需要"電"的無線通信技術！

華盛頓大學研究人員發(fā)明了不需要電池或電線的無線通信系統(tǒng)。新的無線通信技術被稱為"ambient backscatter"，利用了周圍環(huán)境中的電視和手機無線傳輸信號。兩個設備之間可以彼此利用現有的信號交換信息。研究人員已經制造出多個不使用電池的小型設備，利用天線探測利用和反射電視信號。

測試顯示，接收設備可以在室外最多2.5英尺室內1.5英尺距離以1KB的數據傳輸速率接收信號，這足以發(fā)送傳感、文本和聯系信息了。這項技術可以讓設備和傳感器不需要電源進行通信，物聯網（Internet-of-things ）正逐漸變?yōu)楝F實。

　　3. 固體系統(tǒng)中首次實現量子態(tài)信息隱形傳輸

據物理學家組織網8月15日報道，蘇黎世聯邦理工學院（ETH）科學家首次在一個類似計算機芯片的電子電路中，將信息從其一角"隱形傳輸"到了另一角。研究人員指出，這是首次在一個固體系統(tǒng)中成功實現了量子態(tài)信息隱形傳輸，從發(fā)送方到接收方不用傳輸信息載體，這種電路是未來構建量子計算機的重要一環(huán)。相關論文發(fā)表在最近出版的《自然》雜志上。

實驗設備類似于傳統(tǒng)計算機芯片，并在發(fā)送方和接收方之間建立起量子糾纏。研究人員在設備一個角編制了一點量子信息作為發(fā)送方A，信息從這個角到它的對角B實現了"隱形傳輸"，空間距離約6毫米。"量子隱形傳輸可以和科幻電影《星際迷航》中的光束傳輸相媲美。"該研究負責人、蘇黎世聯邦理工學院物理系教授安德里亞·沃拉夫說，"信息不會從A點旅行到B點，而是在A點消失，在B點出現，此時我們在B點讀取出來。"

一年前，奧地利科學家實現了在兩個島之間超過100公里距離的量子態(tài)信息隱形遠傳。與該實驗相比，6毫米距離好像是太短了。研究人員解釋稱，以往實驗是在一個光學系統(tǒng)中用可見光進行的量子隱形傳輸，而此次實驗是在一個由超導電路構成的固體系統(tǒng)中實現的。

圖 兩個島之間超過100公里距離的量子態(tài)信息隱形遠傳

這個超導電路系統(tǒng)還有一個優(yōu)勢，就是速度極快，每秒大約能遠傳1萬個量子比特，遠遠超過以往的大多數隱形傳輸系統(tǒng)。"隱形傳輸是量子信息處理領域的一項重要未來技術，"沃拉夫說，量子比特可以存儲更多信息，效率也更高，而這種電路是未來構建量子計算機的重要因素。

下一步，研究人員打算增加從發(fā)送方到接收方之間的距離，還將實驗從一個芯片到另一個芯片之間的隱形傳輸。長期目標則是探索用電子電路實現遠程量子通訊，并使之能與當前的光學系統(tǒng)相媲美。

點評：

無論是在光學系統(tǒng)中，還是在固體系統(tǒng)中，量子隱形傳輸的實現都讓人振奮。雖說6毫米的距離比起100多公里確實短了不少，但刷新傳輸距離紀錄只是時間問題，說不定固體系統(tǒng)中隱形傳輸的實現會促成量子網絡的誕生。而通過量子網絡建立起一套無法被破譯的安全密鑰系統(tǒng)，必將受到各國政府的熱烈歡迎。近來被炒得沸沸揚揚的"棱鏡門"事件或許不會再有，而在科幻電影中常會出現的"時空穿越"，卻會變得司空見慣。

　　4. 極大提高手機性能的"蠟"冷技術

在密歇根大學的一間實驗室里，研究人員正在測試一塊涂滿蠟的i7處理器。

蠟質涂層被均勻覆蓋在硅晶片上方。當研究人員在芯片上全力運行任務時，芯片溫度很快達到54攝氏度，此時蠟質的涂層開始大量吸熱融化，在一段時間內溫度被控制在這個區(qū)域。

i7是現在我們在PC中常用的高性能處理器之一，但研究人員表示他們希望這項技術的應用方向會是手機和平板設備。

當下我們在移動處理器上遭遇的問題是：芯片在極小的空間集成了上億個二極管。如果一部中高端機型在同一時間內調用片上所有的二極管，設備會很快過熱。而研究人員表示，隨著芯片集成度上升，這個問題只會加劇。

這也部分解釋了（另一個原因是能耗考慮）為什么當下的智能機芯片采用分塊調用處理單元的策略，不用的單元會處在閑置狀態(tài)（業(yè)內俗稱“暗硅”）。比如iPad和iPhone上使用的A5芯片，盡管CPU是一個通用處理單元，但芯片的大部分仍被設計為專用處理。

賓夕法尼亞大學的Milo Martin教授表示這一模式存在缺陷：“并不是所有任務都適合納入專用的范疇，計算科學的偉大之處也在于設計了一臺通用設備能夠處理多種多樣的任務。”

密歇根大學的研究團隊相信讓處理器“沖刺”的策略（間歇性調用所有處理單元）會大大提升手機/平板的處理性能。

自2010年起，他們就開始試驗這種讓處理器“沖刺”策略。采用類似的冷卻系統(tǒng)，他們可以輕松地把i7處理器控制在10瓦的最大額定功率，而且間歇性的最大功率可以達到50瓦。50瓦的功率基本上可以在幾秒之內就讓處理器燒到很高的溫度，但它調用了絕大部分的二極管并且將主頻提到一個很高的高度。

他們的目標是在短時間內維持在100瓦，這樣處理器能提供的計算能力就比較驚人了，但溫度也會比較驚人——于是“蠟”冷技術開始發(fā)揮作用。

研究人員認為，這樣沖刺性地調用計算單元實際上更適用于手機上的情景，比如迅速打開新窗口或者快速渲染一張高清圖片。

不過，Intel的工程師Steve Gunther表示這一方式還需要與能耗之間取得平衡，如果性能大大提升犧牲的是電池，那么應用前景也不大。

　　5. 布里斯托爾物理學家或將量子密碼術植入手機

眾所周知，不管我們如何堅信自己的密碼安全，手機通常還是很容易受到惡意攻擊。然而，如果我們采用基于物理定律而非數學公式的加密方式，情況又會如何呢？答案就在于量子密碼術或量子密鑰分配，該技術通過采用光子修改對數據進行編碼和傳輸。發(fā)送端和接收端都需要有這種光子源，設備必須完全匹配，該加密方式更容易受到噪音影響。

然而，來自英國布里斯托爾大學的Jeremy O'Brien和他的物理學家團隊有望開發(fā)出一個移動解決方案。在他們提議的解決方案中，傳輸端需要具備合適的光子發(fā)送設備，而接收端只需要一個簡單設備（如手機）來改變這些光子然后返回信息。該技術被稱為"參考幀獨立量子密鑰分配（rfiQKD）"，可以不用依賴設備的完全匹配，并且能承受高分貝的噪音。在最近提交給arXiv.org的論文中，O'Brien與聯名作者聲稱，這些研究結果大大拓寬了QKD在實驗室之外的應用潛力，并為通過量子技術提高公共手持移動設備的安全鋪平了道路。"盡管我們并不能確定該方法是否可以解決我們所有的安全隱患，但它至少是個良好的開端。"

　　6. 光能屏幕：讓手機一直有電的新技術

9月6日消息，當手機沒電之后，還可以暫時發(fā)送短信；當手機電池報廢之后，手機還可以暫時保存位置：這些技術其實已經出現。那么，我們什么時候能買到手機，它能永遠有電了呢？聽起來，只有科幻小說中才有這樣的手機。然而，這種理念已經出現在一項革命技術中，它叫Wysips，該技術能將人造光和太陽能轉化為電能，從而保持移動設備一直有電。

將光線采集晶體放在手機、平板、智能手表屏幕之下或者之上，就可以將光線轉為電能了。目前采用新技術的原型產品正在開發(fā)，光照10分鐘，它可以讓手機續(xù)航延長4分鐘。

法國SunPartner集團正在努力提高轉化率，它已經與其它企業(yè)簽署協議，將技術用在未來的手機中。SunPartner專家稱，太陽新能源技術和Wysips是光伏技術的代表。光伏技術能將太陽輻射轉化為電能。SunPartner的辦法就是將超薄的光電層放在微鏡頭網絡之下，制造成透明薄片。Wysips晶體組件透明度達90%，人眼根本看不見。薄片不會影響手機的對比度、可閱讀性、可視角度或者亮度。屏幕會將光線轉化為電能，然后存儲到手機的充電線圈，恰如手機插入電網或者連接到USB接口一樣。早期版本的組件在陽光之下電能輸出密度達2.5 mW/cm2，用光源照射10分鐘就可以增加通信時間2-4分鐘。如果薄片的透明度為60-70%，輸出密度可以提高到10mW/cm2，相當于曝曬10分鐘增加通信時間16分鐘。

上個月，SunPartner與國內TCL合作，計劃開發(fā)原型智能手機，第一款原型機可能會在2014年準備就緒。

　　7. 可見光通訊：無需WiFi 點盞LED燈就能上網

點盞燈就能上網，無需WiFi信號，這樣的技術是不是讓你有了置身科幻片的感覺？

據報道，昨天復旦大學計算機科學技術學院研發(fā)出了一種利用屋內可見光傳輸網絡信號的前沿通訊技術。研究人員將網絡信號接入一盞1W的LED燈珠，燈光下的4臺電腦即可上網，最高速率可達3.25G，平均上網速率達到150M，堪稱世界最快的"燈光上網"。下個月，10臺樣機將亮相2013年上海工博會。

報道稱，德國物理學家哈拉爾德·哈斯由燈泡本身"點亮"了奇思妙想：依賴一盞小小的燈，將看不見的網絡信號，變成"看得見"的網絡信號。哈斯和他在英國愛丁堡大學的團隊最新發(fā)明了一種專利技術，利用閃爍的燈光來傳輸數字信息，這個過程被稱為可見光通訊(VLC)，人們常把它親切地稱為"Lifi"，以示它能給目前以WiFi為代表的無線網絡傳輸技術可能帶來革命性的改變。

這種讓人難以想象的網絡技術到底離我們有多遠？答案是：很近，它正從復旦大學實驗室中一步步向我們走來。復旦大學計算機科學技術學院教授薛向陽告訴記者，目前的無線電信號傳輸設備存在很多局限性，它們稀有、昂貴、但效率不高，比如手機，全球數百萬個基站幫助其增強信號，但大部分能量卻消耗在冷卻上，效率只有5%。相比之下，全世界使用的燈泡卻取之不盡，尤其在國內LED光源正在大規(guī)模取代傳統(tǒng)白熾燈。只要在任何不起眼的LED燈泡中增加一個微芯片，便可讓燈泡變成無線網絡發(fā)射器。

報道顯示，去年開始，上海市科委已在全市高校和科研院所布局這一國際前沿的無線通訊技術，由復旦大學承擔的可見光通訊關鍵技術研究與應用取得重要進展：科研人員不僅在實驗室環(huán)境中利用可見光傳輸網絡信號，并且實現能夠"一拖四"，即點亮一盞小燈，4臺電腦即可同時上網、互傳網絡信號。課題研究人員遲楠教授指出，光和無線電波一樣，都屬于電磁波的一種，傳播網絡信號的基本原理是一致的。研究中，給普通的LED燈泡裝上微芯片，可以控制它每秒數百萬次閃爍，亮了表示1，滅了代表0。由于頻率太快，人眼根本覺察不到，光敏傳感器卻可以接收到這些變化。就這樣，二進制的數據就被快速編碼成燈光信號并進行了有效的傳輸。燈光下的電腦，通過一套特制的接收裝置，讀懂燈光里的"莫爾斯密碼"。

據悉，"有燈光的地方，就有網絡信號。關掉燈，網絡全無。"與現有WiFi相比，未來的可見光通訊安全又經濟。WiFi依賴看不見的無線電波傳輸，設備功率越來越大，局部電磁輻射勢必增強；無線信號穿墻而過，網絡信息不安全。這些安全隱患，在可見光通訊中"一掃而光"。而且，光譜比無線電頻譜大10000倍，意味著更大的帶寬和更高的速度，網絡設置又幾乎不需要任何新的基礎設施。

當然，作為一種尚在實驗室的全新網絡技術和產品，其未來潛力也不應被過分高估。"因為，從燈光通訊控制到芯片設計制造等一系列關鍵技術產品，都是研究人員'動手做'，要真正像WiFi那樣走進千家萬戶，需要通過一系列的產業(yè)化發(fā)展，還有很長的路要走。"遲楠認為，Lifi技術本身也有其局限性，例如若燈光被阻擋，網絡信號將被切斷等等。因此，它并不是WiFi的競爭對手，而是一種相互補充，有助于釋放頻譜空間。其未來，能否產生殺手锏式的應用，還依賴人們無限的想象力：汽車間依靠LED車燈來"對話"，飛機客艙里乘客利用頭頂的LED閱讀燈來上網……

　　8. 未來手機不斷電 Wi-Fi可轉電能

在目前科技背景下，如果說Wi-Fi信號可以給手機充電，您相信嗎？杜克大學正在研究一個可以將微波信號轉化為電能的裝置，如果成功，未來或許可以通過Wi-Fi給手機充電。這一消息也引起網友的熱烈討論，大家討論的重點是Wi-Fi如此低的功率是否可為手機充電。威鋒網友wglghi稱，太天真了，你以為能把信號吸過去嗎？Wi-Fi信號不是定向傳輸的好么，只能吸收傳播到設備處的信號，你見過使用太陽能會讓旁邊變暗嗎？就像往水里扔石頭一樣，水紋是呈現出多環(huán)狀逐漸擴散的，電波也是如此，離得越近信號越好罷了。而網友貓貓哥則持不同意見，他認為萬物都是電，聲音可以發(fā)電，摩擦也可以生電，電能就是宇宙，宇宙就是電能，在手機里內置信號接收器完全可以達到。網友目前也分成兩個陣營，有支持有反對，其實從理論上講，Wi-Fi實現充電是有可能的，但能量守恒的問題也不得不考慮。

先別忙著盜用隔壁家的 Wi-Fi 上網，其實 Wi-Fi 信號還有更大的用處。杜克大學工程系的研究人員利用一些廉價的材料，發(fā)明出一個可將微波信號轉化為可用電能的裝置。未來或許你可以盜用隔壁家的 Wi-Fi 信號給你家供電。

只要是發(fā)射無線傳輸信號的來源都可以轉換為電能，比如無線路由、手機信號塔，甚至是飄過的衛(wèi)星，都可以作為利用對象。這種裝置的工作原理其實也跟太陽能板一樣，只不過利用的轉換來源不同罷了。

他們利用幾塊玻璃纖維和一些銅絲作為導體，制作成一個電路板，將微波信號轉換為 7.3V 的電能。他們希望繼續(xù)研究轉換成更大電壓的電能。雖然這還只是他們的研究項目，但可以想象，未來可以將這種裝置做得更小，然后內置于手機中，從而利用隨處可獲取的 Wi-Fi 信號和手機信號來給充電。

9. 奇！無線微波為手機充電

無線充電新技術點亮燈泡演示

不少消費者總對手機的電池續(xù)航能力不斷提出更多要求。美國杜克大學的研究人員正在開發(fā)一種新技術，可以高效地將無線微波信號轉化為電能，從而方便地為手機充電。

杜克大學日前發(fā)布的新聞公報說，從原理上講，這種技術類似于太陽能電池板，不過它轉化的不是光能，而是衛(wèi)星通信信號、無線網絡信號等微波信號，其成功的關鍵在于制造出能"捕捉"、轉化多種形式波能的"超材料"。

在試驗中，研究人員在一塊電路板上插入5塊纖維玻璃板，然后用銅導線將其連接，制成可"捕捉"微波信號的簡易"超材料"電路。據研究者介紹，這一電路制造成本低，但其能量轉化效率為36.8％，可與太陽能電池板的轉化效率相媲美。該裝置的輸出電壓為7.3伏。相比之下，日常生活中小型電子設備的USB充電器的輸出電壓只有5伏左右。

研究人員表示，當相關技術成熟時，這種"超材料"電路有可能做得很小，以便集成到手機內部，從而利用各種微波信號為手機充電。

　　10. 電池也能3D打印 功能強大體積小

據美國科技博客Gizmodo報道，雖然3D打印可以用于手槍甚至飛機引擎，但是打印電池在不久之前還是非常頭疼的問題。現在出現的新墨水和工具使得3D打印鋰電池變得更加可能。

技術評論網（Technology Review）剛剛看過哈佛大學材料科學家詹尼佛·路易斯的成果，報道說雖然技術還處在早期階段，但是看起來3D打印的電池不久就能和我們見面了。詹尼佛使用一系列"有功能的墨水"，硬化成電池和簡單的元件，包括電極、導線和天線等等。這種墨水基本上就是目的材料納米粒子的膠質懸濁液--如果打印電池就用鋰，打印導線就用銀。

高壓擠壓機在室溫下把墨水精確地擠到預定的位置。墨水在打印過程中就凝固了，很快就可以形成元件，所以只要幾分鐘就能制造出簡單的電池。

這為什么很有用呢？技術評論網的解釋說：她打印的鋰離子電池只有1平方毫米大小，但性能和商用電池不相上下，因為路易斯可以處理微結構，精度可以達到100納米，并且結構和更大的電池一樣。

換句話說，這種電池不但能夠取代傳統(tǒng)電池，體積還會減小很多?？紤]到現在移動設備里電池占的比重，這是很不錯的。