前瞻技術脈動：先進材料與技術（202440）

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科技產業資訊室(iKnow) - 技術發展藍圖研析團隊發表於 2024年11月27日

圖、前瞻技術脈動：先進材料與技術（202440）

團隊創造產業標準光纖傳輸速率的新紀錄
現今的海底電纜已難以滿足串流電視、視訊會議及其他跨國通訊對高頻寬的需求。為了解決此問題，可採用隨機融合的19芯標準單模光纖，結合空間多工架構，大幅提升數據傳輸速率。

澳洲麥覺理大學使用隨機融合的19芯標準單模光纖(RC-19-MCF)，結合多輸入多輸出(MIMO)及數位信號處理(DSP)技術，進行了63.5km的光纖傳輸實驗，並達到了1.7Pb/s的傳輸速率，這是目前關於標準光纖公開發表的最高傳輸紀錄。本研究顯示隨機融合的19芯標準單模光纖，不會對光纖既有的柔韌性產生負面影響，能作為長距離海底傳輸中的先進方案，研究成果已於第48屆美國光纖通訊展覽會(OFC 2023)進行發表。
參考資料：Team sets new speed record for industry standard optical fiber. TechXplore. 2023/05/30.

記憶計算機晶片可以解決打倒傳統計算機的任務
針對傳統計算機晶片進展緩慢的問題，提出了一種新的解決方案：開發能同時具備數據儲存與運算功能的數位記憶計算機。

加州大學聖地亞哥分校的研究人員已經開發出數位的記憶計算機(digital memcomputer)，這是一種將數據存儲和處理結合為單一組件的新型計算機。這種創新設備使用處理記憶單元(computational memory units)同時處理數據存儲和處理功能，能夠在幾分鐘內解決複雜問題，而傳統計算機需要的時間則遠遠超過宇宙的年齡。與標準計算機不同，數位記憶計算機可以並行操作，為傳統計算機晶片進展緩慢提供了解決方案。研究團隊已經構建了一種使用二進位數字的數位記憶計算機，並計劃將其擴展用於實際任務。這項研究代表了計算機架構的一個潛在突破。該研究發表在arXiv期刊上。
參考資料：Memcomputer chips could solve tasks that defeat conventional computers. New Scientist. 2023/05/22.

為地球和月球上的無碳能源尋找金屬燃料
傳統的化石燃料存在碳排放問題，並且可能產生有毒氣體。而以鐵粉作為燃料，不僅其能量密度優於汽油，還不會排放二氧化碳。
加拿大麥基爾大學及荷蘭埃因霍溫理工大學的研究團隊在低重力下進行鐵粉燃燒，實驗中發現僅會產生鐵鏽而不會排放二氧化碳，鐵粉做為燃料具有低碳排量，且有高於汽油的能量密度，亦可透過還原鐵鏽的方式儲存電力。這些研究成果為解決碳排放和能源存儲的問題提供了新的解決方案，進一步提升了能源利用效率，對於推動碳中和及可持續能源發展具有重要意義。由於月球上蘊藏豐富的鐵元素，其可做為火箭或地面交通工具的推進劑。
參考資料：Pursuing metal fuel for carbon-free energy on Earth and the moon. TechXplore. 2023/06/01.

氣動計算機透過壓力來驅動
開發了一種由玻璃和矽膠製成的氣動電腦，利用壓力而非電力來進行編碼。這種技術可以實現生物醫學實驗以及軟體機器人的自動化和微型化程序。

加州大學爾灣分校的研究人員開發了一種由玻璃和矽膠製成的氣動電腦，利用壓力而非電力來進行編碼。這項創新技術透過一個晶片大小的設備能夠執行過去由實驗室技術人員進行的複雜程序。實驗室晶片技術一直被視為傳統生物化學方法的攜帶式替代方案，但通常需要額外的設備。氣動電腦透過利用壓力差推動液體通過微小通道，從而取代了大型控制盒的需求。透過將真空和大氣壓力指定為二進制，這個晶片邊能由氣動電腦運作。這項技術的突破有望改善微流控設備，實現各種應用中的自動和微型程序，包含生物醫學實驗和軟體機器人。該研究發表在Science Advances期刊上。(1179字；圖1)
參考資料：Pneumatic computer uses pressure instead of electricity. New Scientist. 2023/06/02.

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