業(yè)界動態(tài)

“潛龍二號”未來目標(biāo)——馬里亞納海溝

代表著中國水下機(jī)器人最高水平的“潛龍二號”在完成了三個多月的印度洋海底探險后載譽(yù)歸來。據(jù)“潛龍二號”總設(shè)計師沈陽自動化所研究員劉健介紹，“潛龍二號”全程表現(xiàn)出穩(wěn)定的航行能力和避碰控制性能。其中，單次下潛最大探測時間逾 32h，最大航行深度超過3200m。4個連續(xù)長航程的成功探測創(chuàng)下了中國深海自主水下機(jī)器人之最，填補(bǔ)了中國深海硫化物熱液區(qū)自主探測技術(shù)裝備的空白。未來“潛龍二號”的目標(biāo)是——征服馬里亞納海溝。

“潛龍二號”全稱為“4500m級深海資源自主勘查系統(tǒng)”，其總體目標(biāo)是通過一套4500m級水下機(jī)器人系統(tǒng)平臺，涵蓋熱液異常探測、微地形地貌測量、海底照相和磁力探測等技術(shù)，用于多金屬硫化物等深海礦產(chǎn)資源勘探。

劉健介紹說，通過幾代水下機(jī)器人的探測，中國已在太平洋申請了15萬km2的多金屬結(jié)核礦區(qū)，在西南印度洋申請了1萬km2的多金屬硫化物礦區(qū)，為了解深海資源奠定了堅實基礎(chǔ)。

首臺空間在軌3D打印機(jī)—中國完勝NASA

最大打印零部件尺寸達(dá)200×130mm，是美國國家航空航天局首臺空間在軌打印機(jī)打印尺寸的2倍以上，并超過今年3月26日NASA運(yùn)至國際空間站的升級版3D打印機(jī)——國內(nèi)首臺空間3D打印機(jī)以其完美的表現(xiàn)為我國2020年完成空間站建造及后期運(yùn)營奠定了基礎(chǔ)。

此款打印機(jī)是由中科院重慶綠色智能技術(shù)研究院3D打印技術(shù)研究中心和中科院空間應(yīng)用工程技術(shù)中心共同研制的，今年3月上旬，已經(jīng)在法國波爾多成功完成相關(guān)的技術(shù)測試，能夠在微重環(huán)境下完成3D打印，打印效果與國外水平相當(dāng)。

據(jù)3D打印技術(shù)研究中心主任段宣明介紹，空間在軌3D打印制造是解決空間站維修保障需求的有效方法。空間站等待一次地球補(bǔ)給至少需要半年，而3D打印只需要1～2天就能生產(chǎn)出需更換的零部件。

第三屆物聯(lián)網(wǎng)感智創(chuàng)新大賽在京啟動

大賽于5月20日啟動，賽期一年，旨在推動高等院校及科研機(jī)構(gòu)的技術(shù)創(chuàng)新和成果轉(zhuǎn)化，培養(yǎng)綜合性科技人才，結(jié)合“大眾創(chuàng)新，萬眾創(chuàng)業(yè)”契機(jī)，廣泛集聚優(yōu)質(zhì)設(shè)計資源，推動區(qū)域產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。大賽鼓勵并促進(jìn)智慧城市項目落地和優(yōu)秀設(shè)計作品的產(chǎn)業(yè)化。大賽將積極引入社會及企業(yè)力量參與辦賽，繼續(xù)舉辦“創(chuàng)投對接沙龍”活動，探索針對高校學(xué)生的如創(chuàng)業(yè)會客廳、創(chuàng)業(yè)講座等活動落地。

比賽由北京市科學(xué)技術(shù)研究院科學(xué)技術(shù)協(xié)會主辦。據(jù)主辦方介紹，物聯(lián)網(wǎng)感智創(chuàng)新大賽是納入北京市經(jīng)濟(jì)與信息化委員會“十三五”計劃的一項面向社會的公益性科技創(chuàng)新大賽。已有往屆大賽的優(yōu)秀項目獲得投資，例如首屆大賽金獎項目“無創(chuàng)人體生理指征監(jiān)護(hù)儀”進(jìn)展迅速，預(yù)計2017年即將正式上市銷售。

參賽企業(yè)、團(tuán)隊、學(xué)生可在2016年11月30日前，登錄“物聯(lián)網(wǎng)感智創(chuàng)新大賽”官網(wǎng)（www.intellisense.org.cn）統(tǒng)一注冊、報名并同時提交參賽作品。

2017年機(jī)器人要參加高考了

2016年，當(dāng)人們還對四次擊敗李世石的阿爾發(fā)狗津津樂道的時候，由國內(nèi)幾十家研究單位組成的研究團(tuán)隊已經(jīng)開始準(zhǔn)備在2017年讓一個高考機(jī)器人在全封閉環(huán)境中、有監(jiān)考老師和公證員的情況下，和全國文科高考生同時考試、同時交卷，并力爭考上一本。

所謂高考機(jī)器人實際上是安裝了人工智能程序的服務(wù)器，它包括三個獨(dú)立的人工智能程序，分別應(yīng)考數(shù)學(xué)、語文和文綜。考試時由專人將考卷的電子版輸入人工智能程序，機(jī)器人完全與外網(wǎng)切斷聯(lián)系，僅通過自身的人工智能程序進(jìn)行讀題、解答和答案輸入，再通過打印機(jī)輸出。

清華大學(xué)蘇研院大數(shù)據(jù)中心主任林輝主攻數(shù)學(xué)科目人工智能程序，他介紹說，“對比來看，數(shù)學(xué)是其中相對技術(shù)成熟的，語文和文綜涉及到的主觀題部分，對人工智能來說存在一定挑戰(zhàn)，尤其是情緒、情感以及意識形態(tài)，對高考機(jī)器人都極有難度。”機(jī)器人如果通過高考，就證明了機(jī)器可以學(xué)習(xí)人類的一些基本知識，這樣繼續(xù)再學(xué)習(xí)一些專業(yè)知識，可以幫助人類來完成一些基本的腦力勞動。

“高考機(jī)器人”在2015年由國家科技部立項，列入國家科技部863計劃類人答題項目（又稱“超腦計劃”）的首要任務(wù)。根據(jù)“超腦計劃”，我國的高考機(jī)器人將計劃在2020年考上北大、清華，而日本也提出在2020年，高考機(jī)器人考上東京大學(xué)。

你點贊的文章可能是機(jī)器人寫的

從2015年夏天開始，美聯(lián)社與AutomatedInsights公司合作，使用該公司的Wordsmith平臺撰寫財報文章，諸如《蘋果打破華爾街第一季度預(yù)期》之類。而從今年三月開始，這個機(jī)器人開始插足體育新聞了。

Automated Insights公司公關(guān)經(jīng)理James Kotecki稱，Wordsmith每周撰寫數(shù)百萬篇新聞報道，如果需要，Wordsmith每秒最多可以量產(chǎn)200條報道。它通過分析大量原始資料，利用自然語言，來創(chuàng)作出與人類語氣相同、個性且具有變化的內(nèi)容。通過動態(tài)鎖定資料中的模式與趨勢，模仿不同的記者，生產(chǎn)風(fēng)格迥異的個人化內(nèi)容

據(jù)Automaed insights的統(tǒng)計，僅去年，Wordsmith寫了近10億篇文章，且平均每篇有100萬次的瀏覽量，創(chuàng)造出100多種報告類型，建立了50萬則推特內(nèi)容。其合作伙伴包括美聯(lián)社、好事達(dá)、康卡斯特、雅虎等。

非制式爆炸物氣氛識別傳感器陣列

新疆理化技術(shù)研究所的一個研究團(tuán)隊研發(fā)了一種基于ZnS納米晶的高性能爆炸物氣氛傳感器陣列，為非制式爆炸物的非接觸、現(xiàn)場識別檢測提供了新的可能。同時，其中的金屬硫化物納米晶表面態(tài)調(diào)控思想，為開發(fā)靈敏度高、選擇性好、響應(yīng)速度快的微型化傳感器及其陣列提供了新的思路。

非制式爆炸物由于成分復(fù)雜、揮發(fā)性低，對其識別檢測是一個世界難題。基于金屬氧化物或硫化物半導(dǎo)體的爆炸物氣氛檢測技術(shù)具有材料制備簡單、非接觸采樣、穩(wěn)定性高、多功能集成、成本較低、可以批量生產(chǎn)等優(yōu)點，為爆炸物探測器的陣列化集成、微型便攜化和高靈敏識別檢測提供了路徑。

然而，純的金屬硫化物納米晶半導(dǎo)體氣敏材料存在著靈敏度低、響應(yīng)速度慢以及高溫條件下易氧化等缺點，這些缺點制約其在半導(dǎo)體氣敏材料領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。

針對非制式爆炸物氣氛檢測領(lǐng)域面臨的問題以及金屬硫化物納米晶存在的缺點，科研人員利用錳離子摻雜的表面態(tài)調(diào)控策略，對ZnS納米晶的表面氧吸附量、載流子濃度以及電子耗盡層進(jìn)行了有效調(diào)控，實現(xiàn)了對ZnS納米晶氣敏性能的可控調(diào)節(jié)，制備出了穩(wěn)定性高、重復(fù)性好、檢測限低、響應(yīng)速度快的ZnS納米晶基傳感器陣列。同時，通過基于熱力學(xué)和動力學(xué)參數(shù)的雷達(dá)圖分析法，其所制備的8通道ZnS基傳感器陣列實現(xiàn)了在室溫下對非制式爆炸物及其原料快速（檢測時間不超過13s）、高靈敏、識別性檢測。此外，該傳感器陣列能夠?qū)ΤＲ姷闹剖奖ㄎ锏臍夥者M(jìn)行識別檢測。

室溫、高靈敏度單像元太赫茲探測器、太赫茲焦平面成像器件

太赫茲波在電磁頻譜中介于毫米波和紅外之間，可穿透非金屬和非極性材料而不產(chǎn)生電離損傷，因此太赫茲成像技術(shù)在無損檢測、人體安檢和生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價值。但是，太赫茲探測器等核心關(guān)鍵器件效率低下或需在低溫下工作，其發(fā)展受到了嚴(yán)重制約。

中國科學(xué)院納米器件與應(yīng)用重點實驗室秦華課題組在“十二五”期間成功開發(fā)了室溫工作的高靈敏度單像元探測器模塊和太赫茲焦平面成像器件，為進(jìn)一步發(fā)展面向太赫茲成像和通信等應(yīng)用的核心器件研制提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐。

圖1為針對220 GHz、340 GHz、650 GHz和850 GHz等大氣吸收窗口研制的單像元太赫茲探測器模塊。模塊的電壓響應(yīng)度大于1mV/W，等效噪聲功率小于50pW/√Hz，響應(yīng)時間小于1μs，其綜合指標(biāo)優(yōu)于熱釋電和高萊等商業(yè)化太赫茲探測器。

圖2、圖3所示分別是32×32焦平面和1×64線陣列太赫茲成像芯片，屬于我國首次實現(xiàn)的基于場效應(yīng)混頻探測技術(shù)的太赫茲成像器件。前者由基于氮化鎵的陣列探測器和基于CMOS的陣列讀出電路通過倒裝焊技術(shù)互連而成，后者是二者直接互連而成。研究工作得到了國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展“973”計劃、中科院“百人計劃”、中科院重要方向性項目和國家自然科學(xué)基金等項目的支持。

圖1 單像元太赫茲探測器模塊

圖2 32×32焦平面太赫茲成像芯片

圖3 1×64線陣列太赫茲成像芯片

柔性磁傳感薄膜材料

柔性智能可穿戴設(shè)備的快速發(fā)展，提出了磁電功能器件柔性化的要求。由于磁性材料的逆磁致伸縮特性，彎曲或拉伸狀態(tài)所產(chǎn)生的應(yīng)力/應(yīng)變會改變磁性薄膜的磁各向異性，從而影響磁性器件的性能。如何避免應(yīng)力磁各向異性對柔性磁性器件性能產(chǎn)生不利的影響，是柔性磁性薄膜與器件發(fā)展中所面臨的重要挑戰(zhàn)之一。

中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所磁性材料與器件重點實驗室磁電子材料與器件研究團(tuán)隊，最近對比研究了兩種在柔性聚二甲基硅氧烷（PDMS）襯底上制備具有表面周期結(jié)構(gòu)的磁性薄膜的方法。直接生長在拉伸PDMS上的磁性薄膜表現(xiàn)出規(guī)則的表面褶皺結(jié)構(gòu)以及較弱的磁各向異性；利用非磁性金屬預(yù)先產(chǎn)生一個表面周期結(jié)構(gòu)，而后沉積的磁性薄膜表現(xiàn)出較強(qiáng)的磁各向異性。

在此研究基礎(chǔ)上，利用直接生長在拉伸PDMS上 的方法，制備了具有高磁場靈敏度的柔性巨磁電阻自旋閥傳感器，通過表面周期結(jié)構(gòu)可以釋放縱向拉伸應(yīng)變，設(shè)計表面平行微條帶可以釋放由泊松效應(yīng)引入的橫向應(yīng) 變，從而顯著降低了拉伸應(yīng)變對磁性層磁各向異性的影響，避免了拉伸應(yīng)變下金屬薄膜的斷裂行為，所制備的自旋閥磁傳感器在50%的拉伸應(yīng)變范圍內(nèi)，磁電阻率、磁場靈敏度、樣品電阻可以保持穩(wěn)定不變。具有穩(wěn)定可靠性能的可拉伸磁傳感器可以作為電流傳感器、位置傳感器、角度傳感器、齒輪傳感器等，集成在柔性智能可穿戴設(shè)備中，具有重要的應(yīng)用前景。

碳同素異形體新變體-蜂窩體

目前已知的碳同素異形體有鉆石、石墨、富勒烯和碳納米管。最近烏克蘭哈爾科夫低溫物理技術(shù)研究所的科研人員卻研究合成出碳的新變體——碳蜂窩體，這一發(fā)現(xiàn)立即吸引了世界科學(xué)界的關(guān)注。

這種變體由于其形狀特殊，類似于蜂窩而被命名為碳蜂窩體。低溫電子衍射和高分辨率電子顯微鏡與結(jié)構(gòu)建模結(jié)合表明，他們合成的物質(zhì)通過通道壁滲透，這些通道壁是由石墨烯層形成。碳蜂窩體的首批樣品為膜，膜中的蜂窩通道形成隨機(jī)網(wǎng)格。

這種結(jié)構(gòu)具有較高能力，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過理論上納米管可以實現(xiàn)的水平。不僅如此，其獨(dú)特的功能在于結(jié)構(gòu)的適應(yīng)性，可與其它碳形式共生，由此可作為建筑材料或者形成復(fù)雜復(fù)合化合物。金屬原子或者化合 物原子填滿蜂窩通道賦予材料獨(dú)特的電和磁性質(zhì)，這一切都使得蜂窩結(jié)構(gòu)在微電子學(xué)和納米電子學(xué)中的應(yīng)用前景廣泛。

高性能超級電容器電極材料

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授朱彥武研究團(tuán)隊開發(fā)設(shè)計了一種三維分級多孔碳材料，作為超級電容器電極時，展示出優(yōu)異的電化學(xué)儲能行為。

在此之前，研究人員通過氫氧化鉀活化微波剝離的氧化石墨烯，制備出優(yōu)異的超級電容器碳電極材料，但密度相對較低。此次，研究團(tuán)隊利用聚氨酯海綿作為模板，同時吸附氧化石墨烯以及氫氧化鉀作為活化前驅(qū)體。由于石墨烯片層無法進(jìn)入海綿微孔而覆蓋于海綿骨架表面，氫氧化鉀則在微孔內(nèi)部富集；在對前驅(qū)體進(jìn)行高溫處理時實現(xiàn)了“自內(nèi)而外”的活化過程，得到了一種骨架表面完整而內(nèi)部多孔的三維多孔碳材料。

用此材料作超級電容器電極時，質(zhì)量能量密度和體積能量密度分別可達(dá)89 Wh/kg和64 Wh/L；由于此三維結(jié)構(gòu)可提供優(yōu)異的離子輸運(yùn)能力，骨架表面的石墨烯片層可提供良好的電子電導(dǎo)，而充沛的微孔又可以實現(xiàn)離子的高性能存儲，該材料展現(xiàn)出優(yōu)異的雙電層吸附行為（有機(jī)電解液中比電容最高為207F/g，水基電解液中最高401F/g）。在獲得高性能的同時，還得到了實用化的電極密度（0.72 g/cm3），為超級電容器材料的設(shè)計和應(yīng)用研究提供了新的研究思路。