文章作者：葛悅濤， 李磊， 北京海鷹科技情報研究所
1. 先進材料
三層石墨烯揭示了一種新型磁鐵
據Science Daily網站2017年2月23日報導， 一個印度和日本的研究團隊將石墨烯封裝在氮化硼夾層內。 由於它們幾乎沒有阻止石墨烯中電子流動的缺陷， 電子可以運行較長距離， 最多可達10微米。 該團隊觀察到電子“互相交談”的微弱交流， 這種交流產生磁性。 這項研究深入探討了如何製作石墨烯電子設備以研究基礎科學及其他應用。
工程師們克服障礙開發革命性光學超材料
據Nanowerk網站2017年2月21日報導， 賓夕法尼亞大學的研究人員發現一種運用DNA自組裝使具有合適金剛石結構的雙菱形晶體自發生長的簡單方法。 他們用兩種尺寸略有不同的DNA覆蓋的蛋白石微球在正確溫度培育時自發排列形成膠體晶體。 由於DNA在粒子之間搭起橋樑， 晶體交聯在一起形成固體。 研究可能導致產生具有較高折射率或甚至負折射率的新材料。
超輕超材料用於隔熱保溫、吸音降噪
據Science Daily網站2017年2月21日報導， 美國加州大學聖達戈分校和英國維吉尼亞大學發現了固體泡沫的三維金字塔-十字型泡孔形狀（他們稱之為Isomax）位於幾何體內。 Isomax幾何體在所有方向的堅硬度都達到了最大限度，
採用動力學方法而非控制溫度製造納米陶瓷塗料
據Nanowerk網站2017年2月21日報導， 桑迪亞國家實驗室的研究人員開發了一種將懸浮在大氣中的亞微米級顆粒快速沉積到表面的方法。 顆粒碰撞表面而粘連， 逐漸形成塗料層。 該過程在室溫下發生。 該過程也彌補了兩種成熟技術（薄膜技術和熱噴塗技術）之間的微小差距。 使用此方法， 他們已經成功地沉積銅、鎳、氧化鋁、二氧化鈦、鈦酸鋇和各種硬質合金。 研究能使微電子設計與製作更靈活， 成本更低。
2. 通信技術
研究人員利用全息技術改進納米光子電路
據Physorg網站2017年2月24日報導， 納米光子電路會隨著微小的隨機性變化， 使其中光的傳輸性能降低。 一個荷蘭、土耳其、法國的研究團隊提出並通過實驗驗證了一種控制光子晶體納米振盪器的光學方法。 他們採用數位全息技術， 在一定的位置上集中幾個鐳射點。 鐳射局部加熱納米光子晶片並抵消其中的隨機性變化。 此外， 這種方法使研究人員可利用程式設計光子電路開關實現共振的接入。
3. 網路安全
穀歌推出 AI 工具打擊網路惡意評論
據Physorg網站2017年2月24日報導，谷歌公司開發了一種程式設計工具，稱為Perspective，是一個使用機器學習檢測其他用戶如何看待評論的應用程式設計發展介面(API)。該系統向傳媒集團包括社交媒體網站免費提供，正由《經濟學人》、《衛報》、《紐約時報》和維琪百科進行測試。Perspective 的首要任務是識別惡意的英文評論，但其目標是為其他語言創建能夠識別無實質內容或偏離主題評論的工具。
攝影機可通過電腦硬碟LED燈竊取資訊
據Eurekalert網站2017年2月22日報導，以色列本古裡安大學研究中心的研究人員通過研究大多數臺式電腦和筆記型電腦上配有的硬碟 LED 活動燈表明，一旦惡意軟體感染電腦，它可以間接控制硬碟指示燈，將其快速開關（每秒閃爍數千次） — 超過人類視覺感知速度。因此，高度機密資訊可以被快速閃爍的 LED 燈編碼和洩露，由遠端攝像機或光感測器接收和記錄。他們證明與公共網路進行邏輯隔離和物理隔離的氣隙電腦的資料可以被竊取。
4. 能源
納米儲氫系統效率提高
據Science Daily網站2017年2月24日報導，複合金屬氫化物是一類極有前途的儲氫材料，但其可行性通常受到緩慢的氫吸收和釋放過程的限制。為了去除降低材料性能的不良中間環節，勞倫斯利弗莫爾國家實驗室、桑迪亞國家實驗室、泰國新國際學校 NIST的研究團隊採用了熱力學建模方法。他們檢驗了納米粒子監禁下的高容量氮化鋰儲氫系統，發現受納米粒子監禁的氫化物內“納米-介面”的存在可以改變材料迴圈使性能和可逆性顯著增強時相的狀態。
電極孔
據Nanowerk網站2017年2月22日報導，由鎳、錳、鈷組成陰極的可充電鋰電池的使用壽命有限。實際容量由不到50%的鋰原子決定。德國的研究人員認為根本原因在於正電子碰到電子時會與之發生湮滅。當正電子被晶格中的空位缺陷捕獲時，它們的壽命明顯延長。這項研究明確顯示陰極材料晶格中的“空隙”留存伴隨不可逆的能量損失。通過對陰極材料進行針對性的改進，我們可以找到繞過這一障礙的方法。
能源存儲新技術
據Science Daily網站2017年2月21日報導，氧化還原液流電池使用兩個儲罐分別儲存陽極電解液和陰極電解液，電解液“流經”電極時存儲和釋放電荷。儲罐中材料增多，從而增加了電池容量，充放電率隨著電池數量的增多而增加。美國密西根大學、猶他大學等開發和測試了潛在的電解質分子，試圖利用新技術來幫助設計更好的電池化合物。通過模型，他們發現可以調整分子的關鍵參數以防止它們相互作用時產生分解。
5. 成像技術
持久耐用夜視攝像機
據Physorg網站2017年2月21日報導，當前攝像機採用的材料和技術性能受溫度影響往往降低，造成夜視設備頻繁出現故障。美國西北大學的研究人員開發了一種應變層砷化銦/銦砷銻II型超晶格的設計方法，用於製造不同應用中（包括夜視攝像機）的高性能長波紅外光電探測器。它限制了對暗電流密度的影響，同時提高背景限光電探測溫度，減少相機內對低溫冷卻能力的需要。砷化銦/銦砷銻比汞更安全耐用。
科學家們研製出超快超小太赫茲顯微鏡
據Physorg網站2017年2月21日報導，一個加拿大、丹麥、德國的研究團隊利用太赫茲掃描隧道顯微鏡已捕獲原子尺度上半導體表面太赫茲電子動力學的圖像。他們能夠使用光脈衝驅動顯微鏡。脈衝在短時間內快速發生，利用顯微鏡可以看到快速事件。在各種納米尺度表面上成像可以徹底改目前從太陽能電池到電腦處理的技術發展速度和效率。
6. 資訊技術
生化電路使計算更便捷
據Science Daily網站2017年2月23日報導，美國加州理工學院的研究人員已經開發和演示了一種稱為Seesaw Compiler的軟體工具，可以用來快速的設計DNA電路。按照濕實驗室的系統程式，電路可以由廉價的“未純化的”DNA鏈製成。研究人員只需在軟體中輸入想要做的事情或計算，並使用軟體確定執行計算所需的所有DNA鏈以及預測 DNA 電路在試管中的行為的模擬。
7. 微電子學
離子型納米設備研究新進展
據Science Daily網站2017年2月23日報導，離子型設備依賴於離子的電荷效應，作為電子的取代或者補充。這些設備為設計電力可切換的記憶體打開了新的機遇之門。芬蘭的研究人員研究了一種複雜的氧化物，發現氧離子從接觸區遷移出後，在氧化物晶體結構方面會發生突變，電阻會有所增加。電壓極性的逆轉可以完全恢復材料原有的屬性。電熱類比顯示目前電流誘導的樣本加熱和電場指引的離子遷移的結合會引起開關效應。
外太空的宇宙射線正干擾人類智慧手機
據Science Alert網站2017年2月21日報導，新的研究表明，即使普通的宇宙輻射也可能對個人設備造成破壞性的影響，它們可以改變或翻轉存儲在記憶體中的各個位元上的資料-單粒子翻轉（SEU）現象。范德堡大學的研究人員稱，隨著技術進步和電晶體變得越來越小，電腦晶片上的小型電晶體數量明顯增多，設備發生SEU的風險比以往更大。他們建議設備製造商設計配備三個處理器的系統。極少數情況下，兩個晶片告訴你一件事而第三個晶片告訴你另一件事，出現多數規則-第三個錯誤結果可能由SEU造成。
光學晶片新資源
據MIT News網站2017年2月20日報導，半導體產業協會估計，按目前的增長速度，到2040年電腦的能源需求將超過全球總輸出功率。電信設備利用二階非線性光學，會使光信號處理更加高效和可靠。麻省理工學院的研究人員提出一種將二階非線性引入矽光子學的實用辦法。利用二階非線性，相位和幅度耦合可以被破壞，產生純相位調製。他們還報導了調製器和倍頻器的原型。該研究可能導致產生一類新型的複雜集成器件，如載波包絡偏移頻率穩定器、太赫茲發生器、光參量振盪器和無啁啾調製器。
8. 光子學
微型器件生成雷射脈衝新顏色的效率提高三倍
據Eurekalert網站2017年2月24日報導，來自波蘭和瑞士的研究團隊使用他們開發的套裝軟體創建了一種在紫外中產生飛秒雷射脈衝的微型裝置。名為“Hussar”的開源模擬包允許通過使用簡單模組（脈衝輸入參數、媒介材料性能和所涉及的工藝）精確模擬多個脈衝傳播和交互來構建複雜的三維設備。他們根據最佳值製造設備並測量其性能。紫外輸出脈衝與模擬脈衝一樣。
9. 量子科學
量子系統也需人工智慧
據Physorg網站2017年2月22日報導，西班牙的研究人員使用量子模擬器通過模仿自然選擇、記憶和智慧，建立了量子仿生學的概念。他們創建了一個自然選擇環境，其中包括個人、繁殖和變異，與其他個人和環境的相互作用，以及死亡的狀態。類比記憶的機制由方程控制的系統組成。在與學習過程相關的量子演算法中，他們創建了優化明確任務、降低誤差容限和提高操作可靠性的機制。研究人員認為，記憶方法可以用於解決高度複雜的系統。
科學家們製造出納米蹦床探測量子行為
據Science Daily網站2017年2月22日報導，在正常的相變中，有一個獨特的可測量，用於檢測臨界點。然而，對量子臨界點附近系統比熱的測量必須在低溫下進行，並且要求進行敏感性測量。一個國際研究團隊（以色列、法國）通過研發懸浮在空氣中的薄膜測出量子的臨界性，這種研發利用了非常狹窄的橋樑使薄膜比熱測量通過從超導狀態到接近絕對零度電絕緣狀態的量子相變。該研究有助於理解在超低溫度下控制超薄系統行為的物理過程。
馬里蘭大學和IBM的量子電腦比較
據MIT Technology Review網站2017年2月21日報導，美國的馬里蘭大學、國家科學基金會等描述了比較晶片性能的實驗，IBM公司的晶片由超導金屬製成；而馬里蘭大學的晶片則使用電磁場來囚禁鐿離子。儘管兩者使用的物理學方法不同，但都採用同樣的方式運行演算法。IBM的設備運行速度更快，但可靠性略遜一籌。晶片功率仍然不大，結果仍然沒有證明這兩種技術技高一籌。但是將兩個量子計算設備進行直接比較將有助於量子電腦的發展。
10. 感測器
深海GPS將徹底改變潛艇和海上戰爭
據Next Big Future網站2017年2月26日報導，美國高級研究計畫局(DARPA)的深海導航定位系統(POSYDON)專案旨在開發可在海底提供持續穩健定位的水下定位系統。該平臺將能夠用於連續的、準確的定位，不需顯現GPS定位點。計畫的第一階段主要對信號傳播通道進行精確建模，第二階段主要形成信號波形。完整的定位系統預計將在第三階段演示。
無線傳感系統的突破進展吸引行業和政府機構的關注
據Physorg網站2017年2月21日報導，阿貢國家實驗室的研究人員開發了一種稱為 Waggle 的平臺，這種平臺將輕便的環境感測器與電腦軟硬體相結合，在移動節點或設備內進行“邊緣計算”。每個節點通過雲收集和傳輸無線環境資料。邊緣計算使Waggle節點採用機器學習技術直接處理感測器節點內的圖像和音訊資料。研究人員可以即時訪問環境資料，這樣有助於提高研究和發現的效率。這種能力將推進智慧傳感平臺的未來發展。
11. 科技政策
俄羅斯軍方承認已經組建了新的軍事部門：資訊戰部隊
據Physorg網站2017年2月22日報導，俄羅斯宣佈已成立資訊戰部隊，但沒有描述部隊的任務。按照他們的說法，“資訊戰部隊的任務是維護國防利益、從事信息戰和抵禦敵人的網路攻擊”。資訊戰部隊將保護俄羅斯的資料系統免受敵人攻擊，並發動對國外駭客的攻擊。
研究人員幫助情報分析師做出明智決定
據Physorg網站2017年2月21日報導，喬治梅森大學的研究人員正在開展一項由高級情報研究計畫署(IARPA)發起的綜合應急評估（ACE），以開發和評估稱為Co-Arg的智慧分析工具。該軟體可以用於測試假設，評估證據，整理欺騙事實和對可能造成毀滅性結果的快速演變情況提供智慧推理。通過應用類似的國家安全分析技術，認知輔助方法可以用於包括網路安全、科學教育、醫學、法律、歷史和財務等其他領域的工作。
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3. 網路安全
穀歌推出 AI 工具打擊網路惡意評論
據Physorg網站2017年2月24日報導，谷歌公司開發了一種程式設計工具，稱為Perspective，是一個使用機器學習檢測其他用戶如何看待評論的應用程式設計發展介面(API)。該系統向傳媒集團包括社交媒體網站免費提供，正由《經濟學人》、《衛報》、《紐約時報》和維琪百科進行測試。Perspective 的首要任務是識別惡意的英文評論，但其目標是為其他語言創建能夠識別無實質內容或偏離主題評論的工具。
攝影機可通過電腦硬碟LED燈竊取資訊
據Eurekalert網站2017年2月22日報導，以色列本古裡安大學研究中心的研究人員通過研究大多數臺式電腦和筆記型電腦上配有的硬碟 LED 活動燈表明，一旦惡意軟體感染電腦，它可以間接控制硬碟指示燈，將其快速開關（每秒閃爍數千次） — 超過人類視覺感知速度。因此，高度機密資訊可以被快速閃爍的 LED 燈編碼和洩露，由遠端攝像機或光感測器接收和記錄。他們證明與公共網路進行邏輯隔離和物理隔離的氣隙電腦的資料可以被竊取。
4. 能源
納米儲氫系統效率提高
據Science Daily網站2017年2月24日報導，複合金屬氫化物是一類極有前途的儲氫材料，但其可行性通常受到緩慢的氫吸收和釋放過程的限制。為了去除降低材料性能的不良中間環節，勞倫斯利弗莫爾國家實驗室、桑迪亞國家實驗室、泰國新國際學校 NIST的研究團隊採用了熱力學建模方法。他們檢驗了納米粒子監禁下的高容量氮化鋰儲氫系統，發現受納米粒子監禁的氫化物內“納米-介面”的存在可以改變材料迴圈使性能和可逆性顯著增強時相的狀態。
電極孔
據Nanowerk網站2017年2月22日報導，由鎳、錳、鈷組成陰極的可充電鋰電池的使用壽命有限。實際容量由不到50%的鋰原子決定。德國的研究人員認為根本原因在於正電子碰到電子時會與之發生湮滅。當正電子被晶格中的空位缺陷捕獲時，它們的壽命明顯延長。這項研究明確顯示陰極材料晶格中的“空隙”留存伴隨不可逆的能量損失。通過對陰極材料進行針對性的改進，我們可以找到繞過這一障礙的方法。
能源存儲新技術
據Science Daily網站2017年2月21日報導，氧化還原液流電池使用兩個儲罐分別儲存陽極電解液和陰極電解液，電解液“流經”電極時存儲和釋放電荷。儲罐中材料增多，從而增加了電池容量，充放電率隨著電池數量的增多而增加。美國密西根大學、猶他大學等開發和測試了潛在的電解質分子，試圖利用新技術來幫助設計更好的電池化合物。通過模型，他們發現可以調整分子的關鍵參數以防止它們相互作用時產生分解。
5. 成像技術
持久耐用夜視攝像機
據Physorg網站2017年2月21日報導，當前攝像機採用的材料和技術性能受溫度影響往往降低，造成夜視設備頻繁出現故障。美國西北大學的研究人員開發了一種應變層砷化銦/銦砷銻II型超晶格的設計方法，用於製造不同應用中（包括夜視攝像機）的高性能長波紅外光電探測器。它限制了對暗電流密度的影響，同時提高背景限光電探測溫度，減少相機內對低溫冷卻能力的需要。砷化銦/銦砷銻比汞更安全耐用。
科學家們研製出超快超小太赫茲顯微鏡
據Physorg網站2017年2月21日報導，一個加拿大、丹麥、德國的研究團隊利用太赫茲掃描隧道顯微鏡已捕獲原子尺度上半導體表面太赫茲電子動力學的圖像。他們能夠使用光脈衝驅動顯微鏡。脈衝在短時間內快速發生，利用顯微鏡可以看到快速事件。在各種納米尺度表面上成像可以徹底改目前從太陽能電池到電腦處理的技術發展速度和效率。
6. 資訊技術
生化電路使計算更便捷
據Science Daily網站2017年2月23日報導，美國加州理工學院的研究人員已經開發和演示了一種稱為Seesaw Compiler的軟體工具，可以用來快速的設計DNA電路。按照濕實驗室的系統程式，電路可以由廉價的“未純化的”DNA鏈製成。研究人員只需在軟體中輸入想要做的事情或計算，並使用軟體確定執行計算所需的所有DNA鏈以及預測 DNA 電路在試管中的行為的模擬。
7. 微電子學
離子型納米設備研究新進展
據Science Daily網站2017年2月23日報導，離子型設備依賴於離子的電荷效應，作為電子的取代或者補充。這些設備為設計電力可切換的記憶體打開了新的機遇之門。芬蘭的研究人員研究了一種複雜的氧化物，發現氧離子從接觸區遷移出後，在氧化物晶體結構方面會發生突變，電阻會有所增加。電壓極性的逆轉可以完全恢復材料原有的屬性。電熱類比顯示目前電流誘導的樣本加熱和電場指引的離子遷移的結合會引起開關效應。
外太空的宇宙射線正干擾人類智慧手機
據Science Alert網站2017年2月21日報導，新的研究表明，即使普通的宇宙輻射也可能對個人設備造成破壞性的影響，它們可以改變或翻轉存儲在記憶體中的各個位元上的資料-單粒子翻轉（SEU）現象。范德堡大學的研究人員稱，隨著技術進步和電晶體變得越來越小，電腦晶片上的小型電晶體數量明顯增多，設備發生SEU的風險比以往更大。他們建議設備製造商設計配備三個處理器的系統。極少數情況下，兩個晶片告訴你一件事而第三個晶片告訴你另一件事，出現多數規則-第三個錯誤結果可能由SEU造成。
光學晶片新資源
據MIT News網站2017年2月20日報導，半導體產業協會估計，按目前的增長速度，到2040年電腦的能源需求將超過全球總輸出功率。電信設備利用二階非線性光學，會使光信號處理更加高效和可靠。麻省理工學院的研究人員提出一種將二階非線性引入矽光子學的實用辦法。利用二階非線性，相位和幅度耦合可以被破壞，產生純相位調製。他們還報導了調製器和倍頻器的原型。該研究可能導致產生一類新型的複雜集成器件，如載波包絡偏移頻率穩定器、太赫茲發生器、光參量振盪器和無啁啾調製器。
8. 光子學
微型器件生成雷射脈衝新顏色的效率提高三倍
據Eurekalert網站2017年2月24日報導，來自波蘭和瑞士的研究團隊使用他們開發的套裝軟體創建了一種在紫外中產生飛秒雷射脈衝的微型裝置。名為“Hussar”的開源模擬包允許通過使用簡單模組（脈衝輸入參數、媒介材料性能和所涉及的工藝）精確模擬多個脈衝傳播和交互來構建複雜的三維設備。他們根據最佳值製造設備並測量其性能。紫外輸出脈衝與模擬脈衝一樣。
9. 量子科學
量子系統也需人工智慧
據Physorg網站2017年2月22日報導，西班牙的研究人員使用量子模擬器通過模仿自然選擇、記憶和智慧，建立了量子仿生學的概念。他們創建了一個自然選擇環境，其中包括個人、繁殖和變異，與其他個人和環境的相互作用，以及死亡的狀態。類比記憶的機制由方程控制的系統組成。在與學習過程相關的量子演算法中，他們創建了優化明確任務、降低誤差容限和提高操作可靠性的機制。研究人員認為，記憶方法可以用於解決高度複雜的系統。
科學家們製造出納米蹦床探測量子行為
據Science Daily網站2017年2月22日報導，在正常的相變中，有一個獨特的可測量，用於檢測臨界點。然而，對量子臨界點附近系統比熱的測量必須在低溫下進行，並且要求進行敏感性測量。一個國際研究團隊（以色列、法國）通過研發懸浮在空氣中的薄膜測出量子的臨界性，這種研發利用了非常狹窄的橋樑使薄膜比熱測量通過從超導狀態到接近絕對零度電絕緣狀態的量子相變。該研究有助於理解在超低溫度下控制超薄系統行為的物理過程。
馬里蘭大學和IBM的量子電腦比較
據MIT Technology Review網站2017年2月21日報導，美國的馬里蘭大學、國家科學基金會等描述了比較晶片性能的實驗，IBM公司的晶片由超導金屬製成；而馬里蘭大學的晶片則使用電磁場來囚禁鐿離子。儘管兩者使用的物理學方法不同，但都採用同樣的方式運行演算法。IBM的設備運行速度更快，但可靠性略遜一籌。晶片功率仍然不大，結果仍然沒有證明這兩種技術技高一籌。但是將兩個量子計算設備進行直接比較將有助於量子電腦的發展。
10. 感測器
深海GPS將徹底改變潛艇和海上戰爭
據Next Big Future網站2017年2月26日報導，美國高級研究計畫局(DARPA)的深海導航定位系統(POSYDON)專案旨在開發可在海底提供持續穩健定位的水下定位系統。該平臺將能夠用於連續的、準確的定位，不需顯現GPS定位點。計畫的第一階段主要對信號傳播通道進行精確建模，第二階段主要形成信號波形。完整的定位系統預計將在第三階段演示。
無線傳感系統的突破進展吸引行業和政府機構的關注
據Physorg網站2017年2月21日報導，阿貢國家實驗室的研究人員開發了一種稱為 Waggle 的平臺，這種平臺將輕便的環境感測器與電腦軟硬體相結合，在移動節點或設備內進行“邊緣計算”。每個節點通過雲收集和傳輸無線環境資料。邊緣計算使Waggle節點採用機器學習技術直接處理感測器節點內的圖像和音訊資料。研究人員可以即時訪問環境資料，這樣有助於提高研究和發現的效率。這種能力將推進智慧傳感平臺的未來發展。
11. 科技政策
俄羅斯軍方承認已經組建了新的軍事部門：資訊戰部隊
據Physorg網站2017年2月22日報導，俄羅斯宣佈已成立資訊戰部隊，但沒有描述部隊的任務。按照他們的說法，“資訊戰部隊的任務是維護國防利益、從事信息戰和抵禦敵人的網路攻擊”。資訊戰部隊將保護俄羅斯的資料系統免受敵人攻擊，並發動對國外駭客的攻擊。
研究人員幫助情報分析師做出明智決定
據Physorg網站2017年2月21日報導，喬治梅森大學的研究人員正在開展一項由高級情報研究計畫署(IARPA)發起的綜合應急評估（ACE），以開發和評估稱為Co-Arg的智慧分析工具。該軟體可以用於測試假設，評估證據，整理欺騙事實和對可能造成毀滅性結果的快速演變情況提供智慧推理。通過應用類似的國家安全分析技術，認知輔助方法可以用於包括網路安全、科學教育、醫學、法律、歷史和財務等其他領域的工作。
聲明：版權歸原作者所有。文章觀點不代表本機構立場。
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