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光纤计算:下一场工业革命

来源:未知 日期:2018-10-08 点击:

 
光纤计算:下一场工业革命
 

美国先进功能性织物联盟(AFFOA)的使命是实现以制造业为基础的革命——我们可以称之为“工业5.0”——将传统的纤维、纱线和纺织品转化为高度复杂的集成和联网设备和系统。在最近的一次谈话中,该组织的首席营销官Eric Spackey解释道。

 

作为美国国家制造创新网络(NNMI)研究所的一名成员,美国先进功能织物联盟(AFFOA)是一家总部设在麻省理工学院(MIT)的非盈利机构。它的首席执行官Yoel Fink博士也是麻省理工学院电子研究实验室的教授和前任主任。其首席营销官Eric Spackey也是位于波多黎各的一家军事服装制造商蓝水防务(Bluewater Defense)公司的总裁兼首席执行官。他们与领导团队的其他成员一起推动光纤设备的发展,时任奥巴马政府认为这一技术对美国纤维和纺织制造业的未来至关重要。AFFOA的部分资金来自美国政府,但也筹集了近3.4亿美元的直接投资和成本分摊,以确保其工作在启动阶段之外继续进行。

 

“大多数人并不认为麻省理工学院是一个与纺织业有关的机构,”Spackey说。“他们曾经有一个重要的纤维和纺织品项目,考虑到像洛厄尔和劳伦斯这样强大的纺织城市,但在20世纪60年代,随着重点转向生物工程,纺织品的研究显著减少。今天,它以新发现的形式在麻省理工学院重新出现,从而创造了“光纤设备”。这意味着,在纤维或线秤上,我们可以合并设备——你甚至可以说,处理像电脑信息的能力——包裹在纤维中,像普通纤维一样把它抽出来,放进织物里。这就是下一代织物。”

 

Spackey将这些发展归类为下一代工业革命——工业5.0。他说:“在过去的几千年里,纺织品基本上都没有改变过,而且它们一直被选为外观和感觉以保护环境,而不是高科技的功能。” 来自电信行业的Spackey看到了通讯技术和织物之间的融合。“现在有了云计算基础设施,”他解释说,“你可以考虑从这些纺织品中创建应用程序。通过麻省理工学院的Fink博士,一位纤维研究物理学家,我们意识到我们可以把这些纤维变成下一种通信方式。”

 

作为该组织工作的一部分,它正在帮助建立一些织物发现/原型设施(FDCs),其中一个位于马萨诸塞州洛厄尔市的后院。这是当时的一家纺织厂动力室。“这很酷,你在外面有一个旧的砖厂,但里面是制造业的未来,” Spackey说。“我们正在从内到外振兴纺织工业。”

 

Spackey指出,该组织的一个重要任务是对工业和公众进行教育,了解下一场工业革命带来的可能性。“FDCs将在这里发挥关键作用。”他说:“在FDCs和麻省理工学院之间,我们接待了一些知名的技术高管,他们将帮助我们推动这场革命。即使在那里,教育也是必需的。一位计算机主管问道,‘但是硬件在哪里?’‘嗯,真的没有。’这是一种全新的计算包装概念。但这个问题凸显出,即使在创新的科技领袖中,也需要一种不同的思维方式。”

 

光纤计算:下一场工业革命
摩尔定律和织物计算

当然,摩尔定律以戈登·摩尔命名,他是仙童半导体和英特尔公司的联合创始人之一,1965年的一篇论文发表预测,在高密度集成电路的晶体管数量每年将增长一倍,后来修改每两年,投影,经受住了时间的考验。有时,所引用的时间是18个月,这是越来越快的晶体管的影响。他在1965年发表的一篇论文中指出,高密度集成电路中的晶体管数量每年将翻一番,之后每两年修订一次,这一预测经受住了时间的考验。有时,所引用的时间周期是18个月,这是越来越快的晶体管的影响。

 

“我们已经开发了光纤的摩尔定律,” Spackey说。“它以前不存在,而且它确实正在发生。我们可以看到在容量和能力上的轨迹,但是有一个更清晰的曲线,因为我们在开发过程中是如此的新,以至于事情发生的速度超过了18个月。因为这是一个新的技术处女地,我们看到的产能和能力每90天就会增加一倍。”

 

Spackey让我们思考一下,把电脑的所有基本原理都放在一个线程里,以及它能对你的衣服、汽车座椅或其他材料上的任何设备产生什么影响。

 

“这是下一个转变,就像移动性一样,”他说。他将其与电信行业发生的事情相提并论,这是他作为最终成为T-Mobile的一部分所经历的一场革命——从一个想法的核心发展到美国最大的移动电话运营商之一。 “我看到的事情和30年前的电信一样,发生了同样的事情。”他说:“我们正在建立一个生态系统,使我们能够用纤维计算从一个想法变成一个产品,而不仅仅是一个部门或一个群体,而是在所有的行业——医疗保健、建筑面料、服装、汽车工业,每个行业都有不同的用途。你可以看到它正在发生,这取决于我们的想象力去思考技术的使用地点和方式。”

 

Spackey很快解释说,这并不意味着把电线放在织物上。“纤维本身就是设备,”他解释说。“材料可以包括光敏二极管、晶体管和接收器。这是一种新的包装形式,将彻底改变微电子工业。这是我们在有生之年看到的电子行业最大的变化。”

 

光纤计算:下一场工业革命
微电子学的再造

这些变化正在迅速发生。今年7月,美国国防部高级研究计划局(DARPA)在其电子复兴计划(ERI)下五年投资15亿美元以上以在电子行业引进创新,并宣布了来自学术界和产业界的研究团队探索灵活架构的发展,旨在能够使用专门的硬件来解决特定的计算问题,而且更快速,也更有效。今年3月,IBM宣布开发了一款300 x 300微米的计算机,其处理能力为8086(还记得IBM计算机吗?)这是一粒盐的大小。今年6月,密歇根大学宣布了一台100 x 100微米的电脑。

 

“这改变了你对处理器的看法,以及它是如何设置的,”Spackey继续说道。“它不再是一个电路板。我们可以改变电路板的整个概念。它不再像芯片那样平坦了。它甚至可以是方形的,只要我们能把它拉成纤维。它是包裹着的;它是防水的,也是灵活的。我们已经证明了这个概念。”

 

Spackey引用了一个早期的LiFi通信的例子,它使用的光纤可以通过LED灯进行通信,调节灯光来创造比特和字节的信息。“通过对LED灯的调制,你可以有一根纤维,连接到一个小的控制板和耳塞,实际上是播放音乐,或者你可以穿过一个建筑,体验一个人对你说话。想想一个博物馆,在那里,每一幅画的光线都会传递关于这幅画的信息。”

 

光纤计算:下一场工业革命
改变可穿戴设备和连接的概念

AFFOA开发的LOOKs技术平台不需要电池;这是一个编织成织物的24位代码。这是一个巨大的问题。他报告说,许多科技公司正在积极努力,弄清楚这一切在未来的产品计划中是如何适用的。

Spackey还期待着在未来5年左右的时间里,增强现实眼镜将会像现在的手机一样普及,智能服装也很常见。“想想一件夹克,”他说,“那是你用肉眼无法看到的编织图案,但是你的手机或AR眼镜上的二维码阅读器可以区分开来。”例如,你可以在参加会议时打开功能,而其他的与会者用他们的AR眼镜可以从你的夹克上看到你的LinkedIn个人资料。分享信息将是未来的重要组成部分。”

 

另一个将光纤电子用于普通用途的开发是5G细胞。“目前已经有一些关于移动汽车到一切(C-V2X)技术的发展,例如,在你还能看到它之前,让你的车知道你在那里,这将使你的汽车能够连接并看到周围的世界。”

 

他还设想了能够帮助我们保护的衣服。他说:“考虑一个油田工人在设备上工作。很多事情都有可能发生,而且有了智能衣服,环境就会知道你在那里。供暖和制冷是其他感兴趣的领域。有些纤维可以吸收某些细菌,这些细菌可以感知汗液。如果它发生了,它们会导致材料打开纤维,然后当你冷却下来的时候关闭它们。它创造了新的排泄方式。这项工作已经在麻省理工学院的媒体实验室进行了。”

 

其他的应用包括可以改变颜色的热彩色纤维,可以释放药物的纤维或需要的清洁用品(自我清洁的衣服!),这些都是延时释放的,可以给自己充电。

 

“在5到10年的时间里,” Spackey总结道,“我希望光纤计算机能得到普遍使用。它将是我们所穿的东西的一部分。你的T恤将会起作用,它将能够告诉你的心率,或者如果你处于困境,你可以打电话给你的家人或医疗服务提供者。没有理由在你的口袋里装手机。你的眼镜和你的衣服将取代移动设备。实现这一目标的部分挑战在于,我们必须改变我们的思维方式。重要的是要了解我们今天的位置,以及这个未来如何融入你的过程。而且,这也需要软件开发才能发挥作用。”

 

Spackey和AFFOA的团队对这个帮助发展下一代美国制造业的机会感到兴奋,他们创造了可持续的美国就业机会。“我们的工作只是未来平台的一部分,”他说。“这需要很多人一起工作——一个愿意合作的人会让它发挥作用,而且它已经开始发生了。”

 

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