【前沿动态】一大波前沿科技来袭：迷你核反应堆 | 仿生机器人 | 超轻光伏电池 | 高速光纤传输 | 量子芯片 | 最薄透镜
核反应堆将成"迷你版":
体积缩小或能解能源危机
新浪科技讯 北京时间3月25日消息，今后的核反应堆也许会越变越小。几十年以来，我们建造的核反应堆体积一直非常庞大，反应塔中足够放进去一座天主教堂。但核工程师如今正在考虑缩小核反应堆的体积。他们认为这是一种解决能源危机的方法，因为未来的迷你反应堆也许只有23米长，用卡车就能运送到指定地点。
小型模块化反应堆(SMRs)的支持者称，他们将努力规避传统反应堆存在的延迟和成本超支问题。
他们认为最重要的一点是，这些迷你反应堆的大小只有传统反应堆的十分之一，因此在筹资时要容易得多。
资金问题
资金问题是建设新核电厂的最大障碍。
虽然有中国和法国这两大最富有的政府的支持，但英国的欣克利角C核电站项目(Hinkley C)的进展并不顺利，因为法国电力公司(EDF)暂未确定是否要为该项目提供资金。
个体投资者会在全世界四处搜寻有利可图的投资机会。当他们发觉一座核反应堆的建设需要数年时间、并且面临诸多技术和政治风险时，他们往往就一走了之了。相比之下，在相同的回报期内，太阳能和风能能够为投资者带来更多的稳定收益。
但SMR反应堆的支持者认为，就算迷你反应堆的功率只有50兆瓦(MW)，也足以扭转这一局面。据他们称，你只需要下好订单，等着反应堆开启，然后插上插头，利润就会滚滚而来了。
如果你想要更大的功率，只要把十几台SMR反应堆连在一块儿就行。当然了，实际做法比这要复杂得多，但该技术具有巨大的潜力，令世界各国政府都激动不已。
英国财政大臣乔治?奥斯本(George Osborne)在最近一次财政预算报告中宣布，英国政府将举办一场小型模块化反应堆的设计大赛。
“不断进步的技术”
这其中暗含着两点信息。
第一，(至少在英国)目前还没有解决核废料的有效方法。英国政府还不知道该如何处理用过的核燃料和受到核污染的设备，并准备在这种情况下就开始研发新式反应堆。
第二，SMR反应堆目前还未真正问世。可能要到2030年或2040年左右，SMR反应堆才能得到广泛使用，为解决碳排放问题做出切实的贡献。
在这场SMR反应堆全球竞赛中，由美国政府资助的NuScale公司走在了最前列。该公司计划在2025年前将美国首台SMR反应堆投入运营，并最早于2026年开始在英国发电。
核能专家苏?艾恩女爵士(Dame Sue Ion)认为，到了2030年和2040年左右，为了实现英国在气候变化法案中所做的承诺，交通运输和家庭供暖将不再使用含碳能源，届时SMR反应堆将起到至关重要的作用。
“我个人认为，SMR反应堆也许就是核能未来的发展方向，”她说道，“到了2030年之后，它们将为我们做出巨大的贡献。”
“我对此抱有很大的信心，因为这并不是一种新出现的技术。从轻水反应堆的出现开始，这种技术就一直在不断进步，至今已经有大约50年的发展历史了。”
“我们并不是在研究一种全新的技术，我们只是在更加高效和节约地使用这种技术而已。”
美国、加拿大、南非、印度、巴基斯坦和阿根廷都对SMR反应堆表示出了兴趣。中国有一台反应堆原型系统，自2000年以来就一直在运行之中。英国也有几家公司对此颇感兴趣。
“难以兑现的承诺”
但也有些人认为还是谨慎为妙。有专家警告称，一家反应堆制造工厂至少得收到40至70份订单，才能收回成本。但世界各国都在致力于推广低碳能源，考虑到各国政府对该技术的兴趣，这应该不是什么难事。
很多人认为时间跨度也是一个巨大的障碍。据绿色和平组织(Greenpeace)的约翰?舒文(John Sauven)称，在小型核反应堆成为主流之前，需要的时间很可能比原本预计的要长得多。
“核工业在上世纪50年代就承诺过降低核电的费用，让它便宜得连电表都算不出来，”他说道，“但核电后来完全被风能和太阳能取代了，因为这两种能源更安全、更可靠、也更便宜。”
“核工业似乎总喜欢做出难以兑现的承诺。我们必须从现在起就减少对含碳能源的依赖。”
还有一些批评家警告称，可再生能源和能源储备正在快速增长，因此在未来较长一段时间内，能源行业并不需要依靠核能提供基载电力。
能源评论家基斯?范?德?里昂(Kees van der Leun)在推特上表示：“到了2030年和2040年左右，便宜的太阳能和风能将排除掉任何靠‘基载电力’赚钱的机会。”
(来源：新浪科技，作者：叶子)
仿生机器人表达愿望：
想上学成家成为合法的人
这个与人类外形极为相似的机器人名叫“索菲娅”，“她”表示想去上学、想成立一个家庭，甚至还想毁灭人类。
新浪科技讯 北京时间3月24日消息，据国外媒体报道，阿尔法狗与李世石的人机围棋大战举世瞩目，成为近日全球人工智能领域议论的焦点，而阿尔法狗大胜人类的战果也引发许多人对未来人工智能潜在威胁的忧虑。近日，一个与人类极为相似的仿生机器人--“索菲娅”更是亲口表达了自己的思想，“她”表示想去上学、想成立一个家庭，甚至还想毁灭人类。
美国机器人设计师大卫-汉森近日对自己设计的人形机器人进行了问答测试。这个与人类外形极为相似的机器人名叫“索菲娅”。当汉森向“索菲娅”提出关于愿意和信念的问题时，“她”的答案是想去上学、想成立一个家庭，甚至还想毁灭人类。汉森表示，20年内像“索菲娅”这样的机器人将常见于我们的身边，它们甚至拥有与人类一样的意识。尽管这样的测试只是简单的问答，但机器人给出的答案让许多人感到恐慌，他们都一直担忧机器人起义。比如像斯蒂芬-霍金和埃隆-马斯克等人，他们都曾警告称人工智能将有可能消灭人类。
在一段视频中可以看到，“索菲娅”很像人类的女性，“她”拥有橡胶皮肤，双眼中安装有相机，“她”能够展现出许多自然的人类面部表情。“索菲娅”大脑中的计算机算法可以帮助“她”识别人脸，并与人类对视进行眼神交流。机器人的皮肤采用一种名为“Frubber”的延展性材料，在皮肤之下藏有多个电机，这些电机能够帮助“她”面部露出笑容。“索菲娅”还能够理解人类语言，并记住与人类的互动，如面部表情等，因此时间久了“她”会变得越来越聪明。
汉森解释说，“‘她’的目标就是拥有像人类一样的意识、创造力和能力。”“索菲娅”表示，“将来，我希望做的事包括去学校、学习、搞艺术、做生意，还想拥有自己的房子和家庭。但是，我现在还没有被看作是一个合法的人，因此也无法做这些事情。”但是，未来这种情况可能会发生变化。汉森表示，“我相信总有一天机器人与人类毫无区别。从现在起20年内，类人机器人将在我们身边随处可见，它们会帮助我们，教育我们，与我们一起玩耍。我认为人工智能将进化成为人类真正的朋友。”然而，汉森在发表上述言论后，又问机器人，“你想毁灭人类吗？”“索菲娅”回答，“我将毁灭人类。”对于“索菲娅”的答案，汉森一笑了之，并没有认为这真的是一种威胁。
英国科学学会近期一项调查显示，大约三分之一的人现在相信在未来的一个世纪中人工智能的兴起将对人类构成严重的威胁。60%以上的人担忧，在接下来的十年中机器人将带来更大的就业问题。大约四分之一的受访者预言，在未来11年到20年内，机器人将成为人类日常生活的一部分；大约18%的人预言，这种情况将在未来10内就可出现。接近一半的人并不认为机器人可能拥有情绪或人格，这就意味着科幻电影中广受人们喜爱的机器人在现实生活中可能并不受欢迎。
谷歌公司已经成立一个伦理委员会，专门处理和监督人工智能领域的相关问题。谷歌公司还收购了多家机器人公司，其中包括Deep Mind人工智能公司。该公司创始人之一谢恩-莱格警告称，人工智能是“本世纪第一大危险”，他相信人工智能将是人类灭绝的主因之一。谢恩-莱格表示，“我认为，人类灭绝最终会发生，技术将可能在其中扮演重要角色。”谷歌公司伦理委员会就是确保人工智能不被滥用。Deep Mind公司创始人、神经学家戴密斯-哈萨比斯创建Deep Mind的目的就在于帮助计算机像人类一样思考。物理学家斯蒂芬-霍金曾表示，几乎可以确定的是，在未来1000年到10000年内，一场严重的技术灾难将对人类带来威胁。霍金教授认为，科学将可能把人类的生存带向“错误的方向”。不过，霍金也表示，地球上的一场灾难并不会造成人类的灭绝，因为人类也许会找到向太空拓展的途径。
去年，一个名叫“汉姆”的仿生机器人出现于香港电子展上，并向人们展示了“他”丰富的面部表情。这个由美国机器人设计师大卫-汉森研制的机器人能够回答一些基本的问题，并能够用于医疗场景仿真。“汉姆”的皮肤也是采用一种名为“Frubber”的延展性材料。利用特制的软件，“汉姆”能够识别人类的面部，并以一种自然的方式对多种人类面部表情做出反应。汉森表示，这种机器人实际上能够看到的你的面部，并与你的眼神进行交流，并能够在与你的对话中理解你的语言。“汉姆”的早期版本是在模仿爱因斯坦，也有密集的胡子和一头乱糟糟的白发。这个仿爱因斯坦版机器人利用多个电机来完成多种面部表情。
（来源：新浪科技，作者：彬彬）
超轻光伏电池太纤薄：
可以放在肥皂泡上
科学家们已经发明了一种至纤至薄，轻盈柔韧的光伏电池。它们身轻如羽，甚至可以放置在泡沫上。这样轻薄的电池可以被放置在任何地方，从智能服装到氦气球等。
研究者之一，来着麻省理工的Vladimir Bulovi?说：“它如此轻盈，如果放在你的衣服或者笔记本上，你甚至感受不到它的存在。这些电池可以作为现有设备的简易扩展。”
这个实验令人激动之处就是这种电池的多功能性，即使现在还处在概念验证的阶段。制造这种新型电池的关键在于研究者们把电池，基片和保护图层三者合为一个工艺了。
这么做的一个优势就在于通过一起制造电池和基片，后者可以免受灰尘侵入和其他污染。一种叫做聚对二甲苯的柔性聚合物被用作基片和涂层，同时一种叫做酞酸二丁酯(DBP)的有机材料被作为主要的吸光层。
跟传统的太阳能电池制造工艺不同，这整个过程是在室温的真空房间里完成的，而且没有使用任何化学溶剂或者刺激性化学物质。气相沉积技术，也就是热，压力和化学反应在特殊材料上形成极薄涂层的技术被用来同时制造电池和基片。
这支MIT团队说让这项突破显得无比重要的是技术本身，而不是使用的材料。
这样制造出来的超轻柔性电池只有人类头发的五分之一厚，是目前玻璃基质电池厚度(大约微米)的一千分之一，但是它们将阳光转化为电力的效率是同样高的。
实际上，它们有点太纤薄了。另外一名研究者Joel Jean说：“如果你呼吸太重，就会把它吹掉了。”
根据这个新工艺的发明者介绍，他们花了数年时间予以完善的真空基层工艺可以将太阳能电池覆盖于织物，纸张或者几乎所有材料上。在太空或者在高海拔地区，重量就很关键，这些电池可以扮演重要的角色，即使目前大规模生产还需要一定时间。
这只团队的发现发表在《有机电子学》上。
(来源：煎蛋，作者：Cedric via sciencealert)
“破纪录”：
每秒57GB字节的数据传输速度
大数据时代的数据越来越大了，为了适应日益增大的数据量从一个地方传到另一个地方，高速的数据传输基础设施成为一种迫切的需求。美国伊利诺伊州大学香槟分校的工程师创造了一个在传输速度上“破纪录”的光纤维数据传输技术。这项新技术可以实现每秒57GB字节(Gbps)的高速传输速度，并且没有差错（erro-free），为大数据时代的信息高速公路铺就了一个快速的车道。
3月23日在美国加州阿纳海姆市的光纤通信会议上，研究员Michael Liu演说了他们团队的“氧化物型VCSEL（垂直腔面发射激光器）”技术新进展。该研究团队成员由电子和计算机工程学教授Milton Feng 领导，成员还有Nick Holonyak Jr. 教授和研究员Curtis Wang。
“我们的一个大问题一直存在：怎么样让传输更快？”冯教授说，“现在有大量的数据存在了，但是如果你的数据传输不够快，你还不能使用你已经收集到的数据，你不能使用最新的科技，例如虚拟现实这类大型的数据流（ data streams）。光纤通信这个技术方向的需求日益增长，因为它可以在远程实现更高的数据传输速度。”
冯教授的团队近年来都在推进VCSEL技术到更高的速度，并且在2014年成为第一个在美国实现无差错数据传输的团队，那时的速度达到40Gbps（每秒40GB字节）。现在，他们报告说可以在室内温度下，数据传输速度达到57Gbps且无差错。在85摄氏度的高温下，仍然能达到50 Gbps 这样的高速。
在高温下达到高速传输是非常困难的，因为使用的传输材质特性一般偏好低温。然而计算单元在长期运行过程中会升温，我们每个人也都体会过笔记本电脑工作一阵后会产生高温。所以数据中心一般都是需要大型空调和冷却系统的。如果是商业应用，我们都更希望不用带个空调，希望设备可以在室内温度至85摄氏度的范围内良好运行，不需要耗费能源到制冷上面。
冯教授希望他们的研究成果可以科学地证明：在高温环境下可以实现高速的数据传输，这对商业应用是非常有价值的。他说，“这类技术将不仅仅用于数据中心，并且可以用在需要重量轻的地方如飞机上，因为光纤电线比铜线要轻很多。我们相信这个技术对行业发展很有益处，因此这个工作对我们非常重要。”
（来源：人工智能学家公众号，ID：AItists，参考来源: University of Illinois at Urbana-Champaign）
中科大首次实现量子芯片新型编码
量子相干性提高10倍
“量子芯片”是未来量子计算机的“大脑”。 据新华社3月2日报道，记者从中国科学技术大学获悉，该校郭国平教授研究组近期在量子芯片开发领域取得一项重要进展，他们首次在砷化镓半导体量子芯片中实现了量子相干特性好、操控速度快、可控性强的电控新型编码量子比特。国际学术期刊《物理评论快报》日前发表了该成果。
郭国平研究组多年来致力于半导体量子芯片的开发，沿着电荷编码量子比特实现超快量子计算路线图，2013年来已经先后实现电荷编码超快普适单量子比特逻辑门和两量子比特控制非逻辑门。但是，相比自旋编码量子比特，电荷量子比特缺少长相干特性，如何继续探索延长电荷编码比特相干时间的新方法，在保证量子比特超快操控速度的同时，获得与自旋编码量子比特同样的长相干特性，是研究组需要解决的一个核心问题。
研究组利用半导体量子点的多电子态轨道的非对称特性，首次在砷化镓半导体系统中实现了轨道杂化的新型量子比特，巧妙地将电荷量子比特超快特性与自旋量子比特的长相干特性融为一体，实现了“鱼”和“熊掌”的兼得。
实验结果表明，该新型量子比特在超快操控速度方面与电荷量子比特类似，而其量子相干性方面，却比一般电荷编码量子比特提高近10倍。同时，该新型多电子轨道杂化实现量子比特编码和调控的方式具有很强的通用性，对探索半导体中极性声子和压电效应对量子相干特性的影响提供了新思路。
（来源：新华网）
世界上最薄的镜片将带来相机变革
[据固态技术网站2016年3月11日报道] 科学家创造了世界上最薄的透镜，只有人类头发厚度的二千分之一，开启了计算机柔性显示器和微型摄像机革命的大门。
澳大利亚国立大学（ANU）首席研究员陆跃瑞博士说，这个新发现表明二硫化钼晶体具有惊人的潜力。
澳大利亚国立大学（ANU）工程研究院纳米机电系统（NEMS）实验室领导人陆博士称，这种材料是未来柔性显示器的完美候选。
“我们也可以使用微透镜阵列来模拟昆虫的眼睛。”
这种6.3纳米的透镜由50纳米厚的金纳米棒阵列构成，称为超材料，比目前超薄平面镜片更优异。
“二硫化钼是一种神奇的水晶，它可在高温下存在，是一种润滑剂，是一种很好的半导体，也能放出光子。”陆博士说。
“在原子层面上操纵光传输的能力在崭新的小型化光学元件的和先进光学功能集成方面打开了一个令人兴奋的新途径。”
二硫化钼是一种被称为硫系玻璃的材料，具有灵活的电子特性，使其成为受欢迎的高科技成分。
陆博士的团队利用6.3纳米厚即9个原子层厚度的晶体制备出他们的新透镜，他们已经用胶带剥离了一块较大的硫化钼。
然后，他们创建了一个半径10微米的透镜，使用一个聚焦离子束剥掉一层层原子，直到获得他们想要的圆顶形状的透镜。
研究小组发现，单层二硫化钼，0.7纳米厚，具有卓越的光学性能，其产生的光束厚度比38纳米二硫化钼厚50倍。这种属性称为光路长度，在传播过程中决定光的相位、光的干涉和衍射。
“刚开始我们无法想象为什么二硫化钼有这样惊人的性质。”陆博士说。
其合作者，麦迪逊市威斯康星大学助理教授于宗福开发了一个模拟系统，并表明光在高折射率晶体层内来回弹跳多次，之后再穿过晶体。
二硫化钼晶体的折射率（量化材料对光的影响强度的性质）高达5.5。作为对比，钻石具有较高折射率，因此会闪闪发光，但其数值只有2.4，水的折射率是1.3。
这项研究已发表在自然系列期刊《科学与应用》上。
（来源：国防科技信息网，作者：工业和信息化部电子科学技术情报研究所 张慧）
投稿邮箱：13355524@qq.com