世界首個(gè)毫米級(jí)計(jì)算系統(tǒng)原型問(wèn)世 傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)淡出人們視線或成可能

美國(guó)科學(xué)家研制出一種可供青光眼病人使用的植入式眼壓監(jiān)測(cè)器，據(jù)信這是世界首個(gè)完整的毫米級(jí)計(jì)算系統(tǒng)原型。輔之以一套無(wú)需調(diào)諧便可找準(zhǔn)頻率的緊湊型無(wú)線電設(shè)備，多個(gè)毫米級(jí)計(jì)算系統(tǒng)就能搭建成一個(gè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)。這兩項(xiàng)進(jìn)展是朝著毫米級(jí)計(jì)算進(jìn)軍征程上的重要里程碑，而毫米級(jí)計(jì)算被認(rèn)為是未來(lái)電子學(xué)研究領(lǐng)域的前沿。研究人員已在2月22日舉行的國(guó)際晶體管電路研討會(huì)上提交了相關(guān)論文。

按照計(jì)算機(jī)發(fā)展的有效經(jīng)驗(yàn)法則之一貝爾定律的描述，大約每過(guò)10年，技術(shù)進(jìn)步就會(huì)促成一個(gè)全新的尺度更小、成本更低的計(jì)算機(jī)平臺(tái)的出現(xiàn)，從大型主機(jī)、個(gè)人電腦、筆記本直至智能手機(jī)，這一定律得到了充分印證。研究人員表示，他們新開(kāi)發(fā)的這種幾乎微不可見(jiàn)的毫米級(jí)計(jì)算系統(tǒng)將會(huì)推動(dòng)計(jì)算機(jī)工業(yè)的未來(lái)——普適計(jì)算（一種全新的計(jì)算理念，強(qiáng)調(diào)把計(jì)算機(jī)嵌入到環(huán)境或日常工具中去，讓計(jì)算機(jī)本身從人們視線中消失）的發(fā)展。

該眼壓監(jiān)測(cè)器由密歇根大學(xué)電子工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)系教授丹尼斯·西爾維斯特和大衛(wèi)·布洛烏以及助教大衛(wèi)·文茨洛夫負(fù)責(zé)研發(fā)，他們將一個(gè)超低功耗微處理器、一個(gè)壓力傳感器、存儲(chǔ)器、一個(gè)薄膜電池、一塊太陽(yáng)能電池和一個(gè)帶有天線的緊湊型無(wú)線電設(shè)備整合在一起，整個(gè)系統(tǒng)大小不過(guò)一厘米見(jiàn)方。該系統(tǒng)每隔15分鐘進(jìn)行一次測(cè)量，平均功耗為5.3納瓦，暴露在室內(nèi)光線下10個(gè)小時(shí)或者陽(yáng)光直曬1.5個(gè)小時(shí)就可完成電池充電，并能夠儲(chǔ)存一周之內(nèi)的測(cè)量信息。研究小組稱(chēng)，該裝置有望在未來(lái)幾年內(nèi)投放市場(chǎng)。

這套新系統(tǒng)雖然是專(zhuān)門(mén)針對(duì)醫(yī)用人體傳感器網(wǎng)絡(luò)而開(kāi)發(fā)的，但其在追蹤環(huán)境污染、監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)的完整性等方面也有廣泛的應(yīng)用前景。

不過(guò)，這一毫米級(jí)計(jì)算系統(tǒng)雖然很完整，但所攜帶的無(wú)線電設(shè)備還無(wú)法讓它和類(lèi)似的其他系統(tǒng)進(jìn)行“交談”，而這種節(jié)點(diǎn)對(duì)節(jié)點(diǎn)通信是一個(gè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)必須具備的重要特征。為此，研究人員正在研制一種帶有集成片上天線（on-chip antenna）的無(wú)線電設(shè)備。他們采用先進(jìn)的互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體（CMOS）工藝來(lái)控制天線的形狀和尺寸，由此可控制天線對(duì)電子信號(hào)的反應(yīng)，從而避免使用目前兩個(gè)孤立的設(shè)備之間“通話”時(shí)必須依賴(lài)的粗重的外置平衡線，大大縮減了無(wú)線電系統(tǒng)的尺寸。

研究人員現(xiàn)正在研究如何降低該無(wú)線電設(shè)備的功耗，以使其與毫米級(jí)電池兼容。他們同時(shí)也希望為這些看上去微小但意義重大的進(jìn)展申請(qǐng)專(zhuān)利，并尋找商業(yè)伙伴將這些技術(shù)推向市場(chǎng)。