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国际机器人联合会的数据显示,2021 年面向中国的工业机器人发货量较上一年增长了 45%,超过 24.3 万台。去年中国占全球重型工业机器人安装总量的近一半。快速自动化进程反映出中国越来越认识到,随着中国廉价劳动力供应减少和工资上涨,国内工厂需要作出调整。通过运用更多的机器人,中国的工厂可以弥补日益扩大的劳动力市场缺口,并降低成本,从而削弱西方公司将生产转至其他新兴市场或其母国的优势。
根据 Synergy Research Group 的数据,美国超大规模数据中心占到了全球的 53%,而弗吉尼亚一个州占到了全美的逾三分之一,比中国或整个欧洲还要多。这些数据中心都集中在北弗吉尼亚的几个县—— Loudoun、Prince William 和 Fairfax。数据中心服务商在搜寻地点时需要考虑多个因素,包括合适的房地产、电力成本和可得性、是否靠近客户、自然灾害的风险等等。主要云服务商和社交网络公司包括亚马逊、微软、Facebook、Google、字节跳动等都在该地建立数据中心基础设施。在全世界 800 多个数据中心中,亚马逊、微软和 Google 三大云服务商都各自拥有逾 130 个。以数据中心容量计算,排名前六的公司是亚马逊、Google、微软、Facebook、阿里巴巴和腾讯。
英伟达(Nvidia)通过 SEC 发表公告,美国政府在 8 月 26 日通知它实施新的许可要求,即时生效。新要求限制向中俄出口 Nvidia A100 和 H100 GPU,以及未来性能强于或类似 A100 的新 GPU。英伟达称,它在 8 月 24 日公布的第三财季预报中有大约价值 4 亿美元的潜在对华销售可能受制于新出口许可要求。英伟达的 GPU 被广泛用于机器学习和 AI,A100 是基于 Ampere 架构,H100 是基于 Hopper 架构,是下一代产品。美国此举可能是限制中俄在 AI 方面的发展。AMD 报告它也收到相同的通知。
工商时报报道,台积电将从 9 月份开始量产 3 纳米(N3)制程芯片。台积电总裁魏哲家此前表示,N3 具有高良品率,2023 年将稳定量产。N3 的改进版 N3E 将在 2023 年下半年量产,苹果及英特尔会是主要大客户。三星日前宣布率先量产 3 纳米芯片,是业界首家采用环绕闸极电晶体(GAA)架构投片的半导体厂。台积电的 3 纳米芯片仍然为鳍式场效电晶体(FinFET)架构,但台积电将其改进为 FINFLEX——允许设计人员能在相同的晶片上,利用相同的设计工具,选择最佳的鳍结构以支援每一个关键功能区块。
气候变化之下热浪更频繁的出现,愈来愈多的人依赖空调熬过炎热的气候,然而空调同时也是全球暖化的重要来源。自一个世纪前发明以来,空调的基本原理没有发生改变。它需要消耗大量能量,使用名为制冷剂的有害化学物质,专家认为如今是时候改变家庭冷却方式了。空调的问题在于其核心技术:蒸汽压缩,将储存的氢氟碳化合物冷却剂从液体转化为气体,期间吸收热量,将热量从室内移出。氢氟碳化合物是温室气体,泄露到大气中后会吸收大量热。制造更环保空调的技术已经存在。大金和格力两家公司去年赢得了设计环保型空调的竞赛 Global Cooling Prize,新空调能将对气候的影响减少到原来的五分之一,格力计划 2025 年销售其原型。另一种替代技术是使用热泵,它不依赖于蒸汽压缩,能同时提供加热和冷却。
17 岁少年 Robert Sansone 设计出一种新型的同步磁阻电机原型,比现有的电机扭矩更大效率更高。他的作品赢得了 Regeneron International Science and Engineering Fair (ISEF)一等奖和 7.5 万美元奖金。ISEF 是最高级别的国际高中 STEM 竞赛。现有的永磁电机使用了稀土元素如钕、钐和镝等,因为用途广泛,稀土元素材料的需求量很大。Sansone 的电机原型由 3D 打印的塑料、铜线和钢转子制成,他没有透露更多细节,因为他准备为此申请专利。他的测试显示,300 RPM(每分钟转速)效率 31%,750 RPM 效率提高到 37%。因为材料使用了塑料,他无法用更高转速测试,塑料组件在高温下会融化。他的一个原型就在测试中融化了。相比下特斯拉汽车使用的一种电机转速能达到 18,000 RPM。Sansone 计划用更坚固的材料制造原型,以测试更高的转速。
根据发表在《科学》期刊上的一项研究,MIT 工程师研发出能贴在身上的超声波贴纸。许多研究人员一直在努力开发由柔性材料制成的可穿戴超声设备。但他们发现,要制造出既能黏在皮肤上数小时以上,又能实现高分辨率超声成像的柔性设备,是一项挑战。赵宣和(Xuanhe Zhao)与同事通过将产生和检测超声波的刚性换能器组件与柔软、粘性的贴片相结合,解决了这个问题。该贴片包括一层用于传输超声波的水基水凝胶,夹在两层弹性体材料之间,以防止水凝胶脱水。在超声波贴纸可以用于任何地方的医疗监测之前,还有很多工作要做。目前这些贴纸必须通过电线连接到一台计算机,该计算机将超声波转换为图像并收集数据,这意味着它不是一个完全便携的系统。
根据发表在《Nature Communications》期刊上的一项研究,美国研究人员将废旧光盘转变成生物传感器。研究人员展示了如何将金色光盘的薄金属层从坚硬的塑料中分离出来,制成传感器,以监测人类心脏和肌肉的电活动,以及乳酸、葡萄糖、pH值和氧气水平。这些传感器可通过蓝牙与智能手机进行通信。制作的第一步是使用化学工艺和胶带从塑料上去除金属涂层,然后用胶带把金属层粘下来,接着对薄层进行加工,使其具有柔韧性。制作过程在 20 到 30 分钟内完成,不会释放有毒化学物质,也不需要昂贵的设备,每个设备的成本约为 1.50 美元。将这种电子垃圾升级回收的可持续方法不需要尖端的微细加工设备、昂贵的材料或高水平的工程技能。
量子计算机公司 Quantum Computing Inc. (QCI) 声称在 6 分钟内解决了宝马一个包含 3854 个变量的优化问题。QCI 使用的是其新量子硬件 Entropy Quantum Computing (EQC),尝试解决的是汽车传感器的理想位置安放问题。在汽车尤其是自动驾驶汽车上安放传感器涉及大量的变量,如底盘设计,没有障碍物(不同位置提供了不同视野),风阻和重量平衡等等,这需要大量的试错,不同的车型还需要重新制定不同的方案。宝马的问题涉及到了 3854 个变量和 500 个约束条件,经典计算机解决这个问题需要大量的时间,QCI 在 6 分钟内解决了问题,提供了一个由 15 个传感器构成的方案。
SpaceX 原计划在 9 月初执行 NASA 的 Crew-5 载人飞行任务,但此次任务计划使用的火箭 Falcon 9 在检查后发现零部件存在问题,发射延期数周。在此之前,前宇航员、NASA 航空安全咨询委员会成员 Sandra Magnus 建议用于载人飞行的 Falcon 9 火箭第一级以及搭载宇航员的飞船最多重复使用 5 次。Crew-5 由四名宇航员组成,包括 NASA 宇航员 Nicole Mann 和 Josh Cassada,日本宇航员 Koichi Wakata,以及俄罗斯宇航员 Anna Kikina。NASA 和俄罗斯航天局刚刚达成协议互相使用对方的火箭。
根据康奈尔大学研究人员的一项研究,智能恒温器会在一天中糟糕的时间激活电网需求高峰。康奈尔大学西布利机械与航空航天工程学院教授 Max Zhang 表示:“许多家庭在冬季夜间都用智能恒温器调低室温。”“编程在你醒过来之前升高室温——这样你会有一个温暖的房子。这是聪明的做法。但如果每个人都保持默认设置,比如说早上 6 点,电网就会经受同步需求尖峰,对该系统来说可不聪明。而是一种挑战。” 他表示:“在我们为供暖部门通电让网络脱碳的时候,这种负载同步将在不远的未来成为一个问题。”
论文称,由于公用事业鼓励采用智能恒温器,2021 年大约 40% 的美国家庭都安装了该装置。研究人员研究了纽约州 2200 多个家庭智能恒温器的冬季数据,记录了寒冷冬季的气候状况,覆盖了城市、郊区和农村社区。购买智能恒温器的业主可选择向电力公司匿名分享数据以供研究。他们调查了“设定点行为”并了解到大多数业主都使用智能恒温器的出厂默认设置。作者表示有证据表明,居民仍然对如何操作恒温器感到困惑,经常无法对其进行编程。他们的数据表明,业主只是节约了 5% 到 8% 的能耗,远低于该设备 25% 到 30% 的节能潜力。
如果数以百计的家庭的智能恒温器都设置在早上 6 点开启,那么电网就会在早上 6 点 5 分出现一个用电高峰,这大约是纽约州冬季天亮前一个小时。论文称,虽然设定点时间表是为了实现节能效益,但是需求峰值主要集中在可再生能源不可用的时段——让需求峰值增加了将近 50%。“智能恒温器数据显示每日高峰供暖需求的频率和整体需求高峰的幅度都增加了。”
论文称,由于公用事业鼓励采用智能恒温器,2021 年大约 40% 的美国家庭都安装了该装置。研究人员研究了纽约州 2200 多个家庭智能恒温器的冬季数据,记录了寒冷冬季的气候状况,覆盖了城市、郊区和农村社区。购买智能恒温器的业主可选择向电力公司匿名分享数据以供研究。他们调查了“设定点行为”并了解到大多数业主都使用智能恒温器的出厂默认设置。作者表示有证据表明,居民仍然对如何操作恒温器感到困惑,经常无法对其进行编程。他们的数据表明,业主只是节约了 5% 到 8% 的能耗,远低于该设备 25% 到 30% 的节能潜力。
如果数以百计的家庭的智能恒温器都设置在早上 6 点开启,那么电网就会在早上 6 点 5 分出现一个用电高峰,这大约是纽约州冬季天亮前一个小时。论文称,虽然设定点时间表是为了实现节能效益,但是需求峰值主要集中在可再生能源不可用的时段——让需求峰值增加了将近 50%。“智能恒温器数据显示每日高峰供暖需求的频率和整体需求高峰的幅度都增加了。”
2018 年,MIT 研究人员发现,如果两个石墨烯层以非常特定的“神奇”角度堆叠,扭转的双层结构可以表现出强大的超导性,这是一种梦寐以求的材料状态,电流可以以零能量损失流过。现在,研究团队报告称,五个石墨烯层可以以新的魔角扭转并堆叠,从而产生低温下的强大超导性。本周发表在《Nature Materials》期刊上的最新发现将石墨烯各种扭转和堆叠配置确定为首个已知的多层魔角超导体“家族”。该团队还确定了石墨烯家族成员之间的异同。这些发现可以作为设计实用室温超导体的蓝图。如果家族成员中的特性可以复制到其他的天然导电材料中,它们就可以被利用,例如在无耗散的情况下输送电力或者建造无摩擦运行的磁悬浮列车。
地面的公路铁路运输网络日益拥挤,为什么不充分利用地下?瑞士的 Cargo Sous Terrain 公司提出了一种地下货运管道概念,利用自动化小型货车在城市和物流中心之间运送货物。几年前这可能听起来像天方夜谭,但去年 12 月瑞士议会通过了必要的法律框架,Cargo Sous Terrain 可以从今年 8 月 1 日启动地下货运管道建设。相比地下客运管道,货运要简单且容易得多,地下管道可以更小速度更慢,安全性和舒适性也不需要太高。它的成本估计为 500 公里完整网络耗资 300 亿到 350 亿美元,第一阶段建造连接苏黎世和 Härkingen-Niederbipp 物流中心的 70 公里 10 个枢纽的地下管道投资 30 亿美元预计够了。CST 估计它的地下货运管道能将地面公路上重型卡车的数量减少 40%。
空客的无人驾驶太阳能飞机 Zephyr S 已连续飞行逾二十天。Zephyr 太阳能飞机最初由 QinetiQ 公司设计,2013 年该公司出售给了 EADS Astrium——今天的空客国防航天。Zephyr S 是最新的 Zephyr 系列太阳能飞机,最大起飞重量 75 公斤,可携带 5 公斤负荷,它长时间在空中停留的能力使其可作为军方的传感器平台。Zephyr S 于 6 月 15 日从美国陆军位于亚利桑那州的 Yuma 试验场起飞,跟踪数据显示它于 6 月 27 日飞过墨西哥湾,接着飞过加勒比海,进入中美洲伯利兹领空,上周回飞美国。Zephyr S 在 2018 年首飞时连续飞行了近 26 天,这一次是否能打破该记录还有待观察确认。