记得内空间,80年代的喜剧科幻电影,是关于一个微型载人吊舱注入人体的?虽然我们离在体内发射潜艇还有几年的时间,工程学的进步使得制造如此微小的计算机成为可能,以至于将其嵌入活体组织中不再是科幻作家想象的虚构。的确,自从英国科学家凯文·沃里克首次植入硅射频发射机在他的手臂上远程控制门上的电脑,灯光和其他设备。然后他把设备与他自己的神经系统 为了控制机械臂,给自己起了个绰号“电子人上尉”。

虽然这不是每天的头条新闻,微机技术的发展速度没有减缓,我对一些新进展的独创性仍然感到惊讶。

例如,今年早些时候,密歇根大学电气和计算机工程教授大卫·布拉乌领导的一个团队使用了我工作的公司制造的节能处理器,手臂,建造世界上最小的计算机。

测量公正侧面0.3 mm,这个装置只有以前的记录持有者,不大于一粒盐的太阳能计算机。因为温度和压力传感器可以内置到新设备中,Blaauw的团队设想,在其他应用中,它可以植入肿瘤中,以确定化疗后肿瘤是否缩小。(研究表明肿瘤可能温度稍高 而不是健康兴发国际娱乐官网组织。)

尽管微型计算机的发展令人兴奋,有一些障碍阻碍了它们在卫生和其他部门的广泛部署。兴发国际娱乐官网最大的问题之一是制造足够小的电池来为设备供电。随着电池体积的减小,这个它们储存的能量也会急剧萎缩。微型计算机所需的电池比传统的小型电池要小得多,这些电池用于为起搏器和耳蜗植入物等其他设备供电,而且,Blaauw说,他们的能力可能要小上千倍。

一种可能的解决方案是寻找设备频繁充电的方法。例如,红外光束可以远程给传感器充电植入实验鼠体内。科学家们也在研究如何利用一种被称为热电储能,尽管他们还没有在如此小的规模上取得成功。对于后一种方法来说,设备的两个表面之间需要有温差,但是新的微型计算机太小了,很难让任何一个部件比任何其他部件更热。其他仍在调查中的方法包括利用葡萄糖分子作为电源。

一个有效的解决方案就是简单地节约可以存储在一个小电池上的少量电力。Blaauw和他的团队已经知道他们可以大幅度降低功耗只需定期唤醒计算机进行计算,然后让他们再次入睡。

除了最大限度地延长微型计算机的休眠时间外,工程师们可以通过减少电脑在清醒时的耗电量来减少耗电量。Blaauw和他的团队能够将他们计算机的静息功耗降低到微乎其微。30皮瓦-300万亿瓦通过改变他们使用的晶体管;减小一些电路的尺寸;并做了一些电路优化。

小型计算机的体积小,耗电量小,毫无意义,当然,如果他们收集的数据不能正确地进行通信。这个过程,同样,为了尽可能少地消耗电力,布拉奥和他的团队不得不进行修改。通过打开无线电天线来发射仅持续数十亿分之一秒的脉冲信号,计算机可以在不消耗太多能源的情况下使自己出名。“为了能听到收音机,它必须大声尖叫,”布拉乌说。“我们基本上做的不是一直尖叫,我们只是喊了一声短促的闪电。”

如果像Blaauw这样的团队能够克服技术障碍,有一天,微型计算机可能会彻底改变不仅仅是肿瘤检测。例如,立方体工程,一家从密歇根大学的密歇根微尘(M3)倡议中分离出来的公司,开发了一个网络化微传感器系统,可以嵌入我们每天使用的对象中,例如智能家居系统,风力发电场,以及监测血糖水平的装置,然后链接到物联网(IOT)。以太阳为动力,这些计算机可以收集有关环境温度和压力的信息,以及在给定区域内拍摄数字图像和跟踪运动。有一天,像这样的系统可以改变我们与一切事物的互动方式,从我们住的建筑物到我们穿的衣服。

尽管我们可能仍然无法在体内发射潜艇,毫米大小的计算机很可能在未来十年上市,并开始对世界产生重大影响。