2013年世界科技发展回顾 信息技术创新改变生活

　　美 国

　　互联网创新和应用更加活跃，网络智能和人工智能、硬件特别是硬件基础研究获得了多样化成果。

　　何屹 (本报驻美国记者)美首次成功制造出了单原子厚度的“单锗”。在接触空气和水时，单锗的性能仍能保持稳定。由于单锗电子迁移率是硅的10倍、传统锗的5倍，因而有望取代硅用于制造更好的晶体管。另外一项研究发现了一种由单层锡原子组成的复合材料，有望成为首个在计算机运行温度范围内导电效率达到100%的材料，代替硅制造速度更快耗能更低的计算机芯片。美研究人员首次将一种被称为铁酸铋(BFO)的材料作为一个单晶体集成到一个硅片上，铁酸铋具有铁磁性和铁电性双重性能，这意味着它能够被通过其中的电流磁化，该研究向制造新一代多功能智能设备迈出了关键一步。

　　美国一所大学的人工智能研究取得了阶段性进展，研究人员通过运行程序让“尼尔”(NEIL)不断搜寻并“观看”大量图片，能够对图像产生某种“理解”，建立起某种“常识”，并按照所建立的常识进行思考。

　　美科学家根据纳什理论开发出一种制作3D图像的新技术，能够更准确地还原现实物体的形状，图像生成速度较通用算法提高了两个数量级。美开发成功一种“数学拼图”加密软件系统，现有计算能力花费数百年机时也无法破译。这是“软件混淆”加密技术首次得到实际应用。美利用超薄半导体砷化铟薄膜进行的实验首次证明，所有的二维半导体，包括受太阳能薄膜和光电器件行业青睐的Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体，都有一个通用的吸收光子的量子单位“AQ”。该结果加深了对于强量子限制效应下的电子—光子相互作用的基本认识，也为了解如何使二维半导体拓展出新奇的光子和光电应用提供了独特视角。

　　美工程师利用碳纳米管“不受缺陷影响的设计”组装了具有178个晶体管的基础计算机。这是首次采用碳纳米管建造出计算机原型，比现在基于硅芯片模式的计算机更小、更快且更节能。

　　美利用斯坦福直线加速器中心的线性加速器相干光源X射线激光器发现，磁铁矿样本中的电子开关一次仅需万亿分之一秒，其速度是目前晶体管的数千倍。该研究首次揭示了这种材料中电子开关的“速度极限”，将有助于科学家研制出更“迷你”的晶体管，制造出速度更快、功能更强的计算设备。

　　美科学家研制出一种由单个光子控制的全光开关。其核心是一对高度反光的镜子，当开关打开时，光信号能穿过这两面镜子，当开关关闭时，信号中约20%的光能穿过镜子，使这对镜子构成了所谓的光学共振器。而这种全光晶体管有望让传统计算机和量子计算机都受益。

　　美首次利用纳米尺度的绝缘体氮化硼以及金量子点实现量子隧穿效应，制造出了没有半导体的晶体管。其仅有1微米长、20纳米宽。新设备可以在室温下工作。该成果有望开启新的电子设备时代。

　　美开发出一种低成本、能够产生并发射太赫兹(THz)频段的电磁波。这一技术能够被整合进手持设备中，应用于国家安全、无线通信、非侵入式癌症诊断甚至非接触式游戏研发等多个方向。

　　美国加州大学的研究人员提出了一种名为“芯片上的机柜(racks-on-chip)”的半导体储存技术演进方案，根据该方案，现有数据中心将被芯片级储存设备所替代，芯片内建分布式服务器以及网络交换机。美印科学家组成的国际小组，利用“石墨烯片”对以往的“分子存储”实验技术进行了改良，使其能在零摄氏度左右运行，并使制造工艺简化。该技术有望用来设计新的有机分子。

　　美设计的一种纤薄铁磁材料薄膜、金属基座、金属氧化物的铁磁“三明治”装置，系统效率达到传统磁存储技术的1万倍以上。新技术可以同目前的磁盘制造工艺兼容，有望大大改变存储系统的面貌。

　　瑞士和美国的神经信息学研究人员成功研制出一种芯片，能够实时模拟大脑处理信息的过程。这是首个大小、处理速度和能耗方面都可与真实大脑相媲美的实时硬件模拟神经电路，被认为有助于制造出能同周围环境实时交互的认知系统。

　　美工程师首次开发出一种可自愈的集成芯片，能够在毫秒级的时间内自行修复智能手机和个人电脑的芯片故障。IBM公司发布了一个全新的计算体系，能支持人类认知研究的分布式、网络化和并行处理的需求。研究人员希望该技术帮助搭建模拟人类感知、思维和行为模式的智能网络，进而设计出能感知和思考的智能机器。

　　美开发出一种被称为“环境散射通信”的新型无线电通信技术，能借助环境中现有的无线电信号创建网络连接来实现通信，让电子设备在没有电源(包括电池和有线电源)的情况下也能收发信息。美研究证实，使用不同形状的、经过扭曲的光束编码信息，可以提高网络容量，有效缓解网络拥堵。美研究人员利用耳机降噪技术于1.28万公里长的光纤电缆线路上实现了以每秒400GB的速度发送数字信号。可望在高容量远距离的数据传输领域极大优化网络性能。

　　美研究人员在特定媒介下成功诱导光子依附在一起形成分子。这种全新的物质形态挑战了光子之间不会相互作用这一传统观念，改进后能制造出量子开关或光子逻辑门，有望用于量子计算机、传统计算机以及其他领域。

　　美工程师利用三个或更少的遗传“部件”，利用分子浓度达到一定阈值会催生特定生化反应的原理，将细菌细胞制成了计算器，进行对数、除法及取平方根等计算。美开发出一种防护软件，能够探测到分布式系统中的某个设备遭受的攻击，并隔离有问题的设备以保护系统。耶鲁大学研究人员成功开发出一种新方法，可以观察量子信息，同时保持其完整性。这将极大地提升量子计算机的发展前景。

　　一项由美国国家安全局实施的绝密电子监听项目遭到曝光。涉及到美国9大互联网服务商与国家安全局，显示美国在全球范围内信息监听活动的领域之广，内容之深，层级之高。这起被称为“棱镜门”的事件在美国国内和国际社会掀起了轩然大波，对全球互联网发展乃至国际政治环境造成了深远影响。