前沿扫描六则

首个微芯片内集成液体冷却系统问世

随着全世界数据生成和通信速率不断提高，以及不断努力减小工业转换器系统的尺寸和成本，人们对小型设备的需求与日俱增，这使得电子电路的冷却变得极具挑战性。工程师认为，将液体冷却直接嵌入微芯片内部，是一种很有前途和吸引力的方法，但目前的设计包括单独的芯片制造系统和冷却系统，因而限制了冷却系统的效率。鉴于此，瑞士洛桑联邦理工学院研究人员日前报告了一种全新集成冷却方法，对其中基于微流体的散热器与电子器件进行了共同设计，并在同一半导体衬底内制造。研究人员报告称，其冷却功率最高可达传统设计的50倍。此次的新成果可以使电子设备进一步小型化，有可能扩展摩尔定律并大大降低电子设备冷却过程中的能耗。

小于零点一毫米的机器人诞生

将电子器件微型化，以致最终生产细胞大小的机器人，一直是工程师们追求的目标。微型机器人属于典型的微机电系统，其发展依赖于微加工、微传感、微驱动和微结构等方面。而致动器的定义，是指通过电、光信号，直接或间接控制机械结构，使之发生变形或移动等。一直以来，由于缺乏合适的微米级致动器系统，微型机器人技术的进一步发展受到限制。近日，美国宾夕法尼亚大学研究人员研发了一类新型电化学致动器，克服了这一瓶颈。这些致动器构成了机器人的腿，使得机器人尺寸小于0.1毫米，当受到激光刺激时，就会弯曲，产生行走动作。实验中，研究团队在一块4 英寸的硅片上，制造了超过100万个行走机器人。这些机器人由板载硅太阳能电池驱动。这也是迄今已知首批尺寸小于0.1毫米的机器人。

量子计算机首次成功模拟化学反应

谷歌公司研究人员首次借助量子计算机，成功模拟了一个化学反应！据研究人员解释，由于原子和分子是受量子力学控制的系统，因此量子计算机有望成为精确模拟它们的最佳工具。量子计算机使用量子比特存储信息并执行计算，但一直很难达到模拟大原子或化学反应所需的精度。在最新研究中，谷歌团队使用该公司的Sycamore 处理器首次对一个化学反应进行了准确的量子模拟：他们模拟了由两个氮原子和两个氢原子组成二氮烯分子的异构化反应。这一量子模拟与研究人员在传统计算机上进行的模拟吻合，证实了他们的研究。研究人员表示，尽管这一反应很简单，但却是量子计算机走向实用化的重要一步。未来有一日，科学家或许可借助量子模拟来研发新化学物质。

低成本太赫兹收发器有望用于6G通信

第五代移动通信技术（5G）之后是6G。从网络性能指标看，6G 在传输速率、端到端时延、可靠性、连接数密度、频谱效率、网络能效等方面都将有极大的提升。因此，未来的无线网络将由大量小型无线蜂窝组成，这些无线蜂窝距离短，能以最小能耗和低电磁辐射高速传输数据。而为形成强大而灵活的网络，这些基站需要通过高速无线链路连接，这可以通过太赫兹载波来实现。然而，现有的太赫兹收发器做工复杂且昂贵，还存在带宽瓶颈。有鉴于此，德国和美国科学家研制出了一种新的简单且廉价的太赫兹信号收发器。利用这一新型收发器，研究人员在110米范围内以0.3太赫兹的载波频率实现了115吉比特/秒的传输速率，这是无线太赫兹传输在超过100米时所展示的最高数据速率。

俄“生物探测仪”可检测空气中新冠病毒

俄罗斯研究人员成功开发出一种“生物探测仪”，能检测空气中是否含有病毒，包括新冠病毒，并在俄罗斯举办的“军队-2020”论坛上进行了首次展示。“生物探测仪”的工作原理建立在实时聚合酶链反应和免疫荧光法两种独立的检测方法之上。使用该仪器可以同时查明空气中多达86 种病毒性和细菌性传染病的病原体以及有毒物质，能够实现病毒的完全自动化检测。检测时间在10分钟至30分钟之间，取决于空气中病原体或其他要素的浓度。研究人员称，“生物探测仪”既可以民用，也可以用于保障生物安全。既可用于保障集体场所大型活动安全，也可安装在地铁、机场、火车站和交通枢纽等场所。

神经元规模最大类脑计算机问世

如今计算机应用十分普遍，但很少有人知道，科学家们最初是想通过机器模拟出一个人类大脑。近日，浙江大学联合之江实验室共同研制成功了我国首台基于自主知识产权类脑芯片的类脑计算机，其包含792颗浙江大学研制的达尔文2代类脑芯片，支持1.2亿个脉冲神经元、720亿个神经突触，与小鼠大脑神经元数量规模相当，是目前国际上神经元规模最大的类脑计算机。为了使这么多神经元实现高效的联动组合，同时将杂乱无章的信息流有序分配到对应的功能脑区，研究团队研制了专门面向类脑计算机的操作系统——达尔文类脑操作系统（DarwinOS）。类脑计算机将优先应用于神经科学研究，为神经科学家提供更快、更大规模的仿真工具，提供探索大脑工作机理的新实验手段。