催化剂和积木



2020.

2021-2022.

2023 - 2024

2025+




能量收集

利用新技术获取环境能量,如光、振动、流、运动、压力、磁场、射频、汽车尾气等,将使“无电池”设备具有半无限的连接寿命,可以永久安装。目前的能源收集技术能够产生几毫瓦(大多数来源)到几瓦(例如,热)的能量将让位给更大的量级的能力。这将使互联传感器的普及超出当前“物联网”技术的预期。在2018年,在半导体介绍了蓝牙低能量(BLE)开关参考设计,一个完全在收获的能量上运行的平台。这些系统上的芯片设计将使电池更易于自动的蓝牙5个IOT设备。

石墨烯和硅片

图石墨烯是由纯碳组成的物质,其原子以常规的六边形图案布置,类似于石墨,但在一个原子厚板中。用1平方米的单板重量仅0.77毫克,材料非常轻,但却强劲。潜在的应用是非常多样的,包括具有更高强度到重量比率的组件,更低的太阳能电池,移动设备中的低成本显示屏幕,用于燃料电池供电的汽车,医疗传感器,更快的充电电池,超电容器,较快的充电电池,化学传感器和许多其他传感器。英国运动服品牌Inov-8正在将石墨烯纳入其中新跑鞋使它们比传统的跑步鞋更灵活,更强大。硅是一种基于硅基的石墨烯,具有潜力原子水平半导体逻辑

超材料

超材料被设计成具有自然界中尚未发现的特性。这些设计结构的形状、几何形状、尺寸、方向和排列赋予了超材料独特的特性,能够通过阻挡、吸收、增强或弯曲电磁波来操纵电磁波。我们可以设想一种波折装置,它可以在角落和障碍物附近促进射频传输。在学术界,初步的隐身装置已经被证实,小型化的天线正在实施,但这项技术仍处于起步阶段。

量子信息处理

量子信息处理(QIP)是将计算机科学与量子物理学结合的域,以扩展信息处理的能力。基于QUBits上的数据的新颖编码,QIP可以比经典信息处理更快地解决问题(以非常规时的方式)解决问题。最近的实现提供了QIP的一个例子量子神经网络(QNN)原型由NTT它可以在室温下工作。

群网络

随着传感器和执行器成为个人和公共事物的自然部分,可以被动地收集数据的数据流,为网络本身创造了实时,自主决策(提高效率和QoS)的机会。看着动物物种的群体行为,如蚂蚁,牧群或鸟群,UC Berkeley的群体实验室正在研究在未来的数据流和网络效率的理论中可以从自然界中利用什么。

纳米机器

这些设备在纳米尺度上集成了电子和机械功能。微机电系统通常与机械致动器,泵或电动机集成晶体管状纳米电子器件,从而可以形成物理,生物和化学传感器。基于DNA的纳米机器例如,有一天会替代有毒化疗滴水,并改变疗法未来交付的方式。

锂空气电池

材料技术的进步使得能够高能量Li-Air电池,这承诺与传统的锂离子电池相比,竞争汽油的能量密度提供五倍的增加。通过使用大气氧代替内氧化剂,这些电池可以显着延长重新充电之间的时间。

生物工程和设计

社区实验室和生物冲击者空间,就像Genspace生物乌米尔,使生物设计师能够快速原型和实验,他们的目标是在现有和新产品中创造出更可持续和更健康的版本。螺栓线程通过工程丝绸启发聚合物来破坏纺织品(灵感来自蜘蛛如何生产天然丝纤维)。未来的材料将“编程”,具有不同的性质,包括紫外线电阻,弹力和强度。另一个例子是生物混凝土,像普通混凝土一样,掺有愈合剂。

纳米电池

纳米技术的新进展正在挖掘通过材料发电的新形式,例如二硫化钼,它提供的发电密度是传统和进化电池材料的许多倍。通过单分子层材料,结合而成纳米孔,电力可以储存和产生使用渗透压和盐溶液。此外,使用这些材料和技术已经构建了逻辑门,创造了自我供电电路的潜力。

生物存储

DNA中数据的编码增长了超出电流半导体能力的数据存储密度级。哈佛研究人员已经将700TB的数据储存到克DNA。

智能连接间电存储

今天的可再生能源面临着基本的可靠存储和供应挑战。太阳并不总是为太阳而发光。风并不总是为风车而吹。蓄电池既昂贵又大。所需要的是一个分布式电力存储系统,以及一种智能的方式来互连和控制跨公用事业公司的分布式存储。运营商特别适合在他们的网络中部署小型电力存储单元,靠近分布式可再生能源发电机,并携带管理智能可再生电力存储和分配系统所需的控制信号。为了扩大规模,运营商可以联合为多个互联电力公司提供跨地区和跨大陆的控制信号。

量子计算

经典信息用1和0的二进制“位”编码。相比之下,量子计算机使用“量子位”,使它们能够同时处理多个操作。量子计算有望极大地加快对包含大量因子的密码安全应用程序的处理,以及其他艰难的优化问题的处理。IBM目前提供了一个16 QUBit量子计算机,在云中,用于实验。经济实惠且市售的量子计算机将速度慢,因为量子计算机需要在绝对零温度下运行。

神经增强界面

有时被称为脑电脑界面(BCI),这种生长领域包括微型神经递质,其在患者的神经系统或脑组织中,希望改善认知或感觉运动功能。虽然存在思考这是一个新的领域,但BCI的早期例子是用于改善听力的耳蜗植入物。最近的研究杜克大学使用BCIS和VR帮助截瘫率重新获得感觉和肌肉控制。正在进行额外的研究以确定BCIS是否可以显着帮助中风受害者恢复。日产也在测试一个名为B2V(大脑到车辆)的神经界面,其能够进行脑控制转向,制动和机舱控制。

分子通信

蜜蜂今天在信息素中使用化学品来与他们的蜂巢进行沟通。如果我们可以编程生物分子(生物纳米载体)以使用化学信号来编码和传输信息以及坐标活动,该怎么办?受到自然的启发,这种“分子”方法提供的优点是大小,生物相容性和生物稳定性。分子通信特别适用于无线电传感器和电磁波不能正常工作的场景,例如在地下结构中,如隧道,水下,人体,人体中的灾害情况,人们被捕获在瓦砾下。

4D和自我复制物体

4D打印对象是3D打印对象,可以改变其形状,后期制作。在1943年的科幻小说中,自我复制的机器人和武器成为了《黑客帝国》和《终结者》等票房大片的主角。在可编程材料的现实世界中,工程师们正在试验利用磁性使机器能够复制自己。一种底层方法是使用智能沙粒,通过选择性地将对象彼此连接来自我复制对象。麻省理工学院的自我装配实验室目前正在研究一个叫做的实验自我复制的球体