斯坦福大学的研究人员发现了一种新型1.5纳米厚的磷化铌(NbP)薄膜，其导电性竟然优于铜。传统金属在纳米尺度下电阻会增加，而这种NbP薄膜的电阻却随着厚度减小而降低。这归功于其表面比内部更导电的特性，属于“拓扑半金属”。该发现有望应用于制造更高效节能的集成电路，但商业化仍面临挑战，例如薄膜厚度公差问题。
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本文批判了“10倍工程师”这一概念，认为衡量工程师生产力的单一指标是片面的，忽略了团队协作的重要性。作者指出，软件开发并非个体英雄的舞台，团队的整体效率才是关键。高效的工程组织应该让普通的工程师也能创造巨大价值，并通过良好的系统设计和团队文化，培养出更多优秀的工程师，而非过度依赖所谓的“天才”。
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梅赛德斯-奔驰与Factorial Energy合作，在其EQS电动轿车上路测试半固态电池。这种电池技术采用凝胶或液体浸渍的固体电解质，能量密度高达391 Wh/kg，续航里程超过1000公里，比同尺寸的传统锂电池提升约25%。该技术兼容现有锂电池生产线，转换成本低廉，有望在2030年前实现量产，并应用于高端汽车及其他领域。
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原计划2024年启用的全球首艘全氨燃料动力船舶Viking Energy，因氨燃料基础设施建设复杂，推迟至2026年。氨燃料具有毒性、易爆和腐蚀性，需要特殊的管道、储罐和卡车。此外，氨燃烧会产生氮氧化物，需要配套的减排技术。虽然存在挑战，但专家认为氨燃料最终将成为主流，并建议港口成为替代燃料的生产、储存和交易中心，以解决“先有鸡还是先有蛋”的问题。
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每年有1500万人因中风而死亡或致残。新西兰Wellumio公司研发了一种名为Axana的便携式MRI扫描仪，旨在解决中风诊断的及时性问题。Axana体积小巧，易于操作，无需复杂的培训，可在急诊室直接进行头部扫描，缩短诊断时间，提高治疗效率。它利用不同频率的磁场来成像，无需脉冲梯度线圈，降低了成本和复杂性。虽然目前分辨率较低，但足以进行大体解剖分析，未来版本将提升分辨率。Axana的出现有望为偏远地区和医疗资源匮乏的社区带来福音，彻底改变中风诊断与治疗的现状。
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与纳米技术不同，量子工程已发展成为一个独立的产业。这篇文章探讨了量子工程的独特之处，它涉及与经典物理学截然不同的数学和现象，并能够实现传统方法无法做到的事情，例如量子密码学。文章还提到了量子计算和量子传感器的最新发展，以及对具有量子专业知识的电子工程师日益增长的需求。IEEE量子周为有志于量子领域的工程师提供了学习和交流的平台。
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18世纪中期，富兰克林阐明了闪电的本质并推广避雷针，但百年后，英国海军仍对其嗤之以鼻。William Snow Harris医生发明了一种用于木质帆船的避雷针系统，并通过精巧的小册子，用镀金箔的互动插图演示其原理，但海军却拒绝采用。Harris几十年来坚持不懈，凭借数据、实验结果和几次关键的闪电事故，最终在政治斗争后，于1842年说服海军在其所有船只上安装避雷针，直到铁甲舰的出现才使其失去作用。这展现了科学发现与政治决策之间旷日持久的博弈。
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本文讲述了作者及其团队如何利用对超新星爆炸的研究，解决了极紫外光刻技术中困扰多年的锡碎片问题。通过类比超新星爆炸中产生的冲击波和等离子体碎片，作者团队巧妙地利用氢气流来清除锡碎片，从而提高了EUV光源的稳定性和可靠性，为先进芯片制造做出了重大贡献。这一故事展现了不同领域知识交叉融合的魅力，以及基础科学研究对实际应用的推动作用。
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电动汽车的普及受限于昂贵且复杂的充电基础设施。文章指出，现有的电动汽车充电系统使用隔离变压器来保证安全，但这增加了成本和体积。作者提出了一种名为“直流电源转换”（DPC）的新方法，通过双接地和接地连续性检测来消除隔离变压器，从而降低成本，提高效率，并提升安全性。这将显著降低充电站的成本，加速电动汽车的普及。
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DARPA资助的一项研究表明，人类能够有效操控超过100架地面和空中无人机的异构蜂群，即使在复杂的多日城市环境测试中，超负荷时间也仅占任务总时间的3%。研究人员利用生理指标监测操控员的工作负荷，发现即使面对数千个虚拟障碍物和大量信息，超负荷状态也持续时间很短。这项研究挑战了以往关于人类操控机器人数量限制的理论，为未来无人机技术和法规的制定提供了宝贵参考。
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新西兰维多利亚大学Paihau-Robinson研究所研发出一种利用高温超导体（HTS）的磁等离子体动力推进器（AF-MPD），其能耗仅为传统铜电磁铁的1%，磁场强度却是后者的三倍。该技术有望降低航天工业对化学火箭的依赖。名为“Hēki”的实验装置已运往休斯顿，即将安装到国际空间站进行测试，验证HTS磁体和磁通泵在太空环境中的可靠性，并进行辐射屏蔽实验。未来，该技术将应用于“Kōkako”推进器，有望实现更节能高效的太空推进。
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受到诺贝尔奖得主Luis Alvarez用μ子探测金字塔的启发，作者仅用约100美元的成本，自制了一个μ子探测器。该装置利用两个盖革计数器和一个Arduino Nano微控制器，通过巧妙的“巧合”方法区分宇宙射线μ子和环境中的低能粒子。实验证明，该装置能够探测到μ子通量随角度的变化，并成功探测到金矿深处岩石厚度的变化，甚至探测到了垂直矿井的存在。这展示了利用简易设备探索地球内部结构的可能性。
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Quantum Catalyzer公司利用钻石中的量子缺陷开发量子传感器，将量子计算中最大的障碍——噪声——转化为优势。这些传感器利用环境干扰来检测磁场和电场的微小变化，应用领域广泛，包括半导体工业（检测电路电流）、艺术品保护（检测颜料降解）和生物医学（检测肿瘤细胞）。该公司首个衍生公司EuQlid开发的量子金刚石显微镜，能够以微米级分辨率对大视场进行磁场成像，具有非侵入性和高精度，有望革新多个行业。
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SpaceX即将发射一枚猎鹰9号火箭，搭载Intuitive Machines的月球着陆器，其中包含一个仅重1公斤、存储容量达8TB的迷你数据中心。这是Lonestar Data Holdings的“概念验证”项目，旨在将月球数据中心变为现实。月球数据中心具有诸多优势：数据安全，不受地球自然灾害和战争影响；数据主权，规避各国数据存储限制；低温环境，降低能耗并提升性能。然而，挑战也不小：高延迟、维修困难、网络安全等。但专家们依然看好月球数据中心的未来，认为其将成为空间技术发展的下一个驱动力。
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德国白帽黑客近期演示了如何拦截通过美国铱星卫星通信系统发送的短信，并以约4公里的精度定位用户。他们利用简单的设备，包括商用铱星天线、软件定义无线电接收器和一台普通电脑，拦截了包括德国外交部员工在内的用户的短信和位置信息。漏洞源于铱星系统早期型号的加密不足，尽管铱星已推出更安全的第二代卫星，但许多仍在使用的民用设备仍使用未加密的旧协议，使得数万甚至数十万用户面临安全风险。此事件凸显了卫星通信系统安全的重要性，也警示了依赖旧协议的潜在风险。
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全球移动带宽扩张竞赛可能已走到尽头。数据显示，地面和移动数据增长正在放缓，未来几年数据速率需求可能在1Gbps以下达到峰值。当前主流消费应用对带宽需求远低于1Gbps，即使是高带宽需求的应用如《微软模拟飞行2024》，其最大带宽需求也远低于1Gbps。虽然未来技术如AI、自动驾驶和元宇宙可能增加带宽需求，但目前来看，现有4G和5G网络已足够满足需求。电信公司应将研发重点从带宽扩张转向成本控制和服务改进，以适应带宽增长放缓的新现实。
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美国正试图打破中国在稀土磁铁生产领域的垄断地位。文章介绍了数家美国公司正在建设或已建成稀土磁铁工厂，但这些工厂的产能与中国的规模相比仍然微不足道。中国拥有全球90%以上的稀土磁铁市场份额，并拥有强大的产业链优势。虽然美国国防部要求其系统使用的稀土磁铁必须来自“友好”国家，但这可能会导致成本上升。同时，中国稀土磁铁产能过剩也可能导致价格下跌，给美国本土企业带来挑战。最终，美国稀土磁铁制造业的成功与否，将取决于其能否在成本和技术上与中国竞争，以及政府政策的支持力度。
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澳大利亚新南威尔士大学和墨尔本大学的研究人员利用锑原子在硅芯片上创建了一种新型量子比特。与传统量子比特不同，锑原子具有八个核自旋态，其中两个态用于编码信息（0和1），其余六个态作为辅助态，有效降低了错误累积的影响。这种方法类似于“猫有九条命”的比喻，错误会使量子态跃迁到辅助态，只有当错误累积到一定程度才会导致信息丢失。这项研究为构建容错量子计算机提供了新的途径，相关成果发表在《自然物理》杂志上。
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北京的科学家团队研发出一种新型铝离子电池，有望彻底改变能源存储领域。该电池采用稳定的固态电解质，解决了传统铝离子电池易腐蚀、安全性差、循环寿命短等问题。这种固态电解质由铝氟化物盐和液态电解质构成，具有多孔的三维结构，能够吸收并稳定液体，同时保持离子的自由移动，从而提高导电性并防止泄漏。实验结果表明，该电池在10000次充放电循环后仍能保持99%的原始容量，远超锂离子电池。此外，它还具有更高的安全性、可回收性和更低的成本，有望推动电动汽车和可再生能源的发展。
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二战胜利后，图灵的助手贝利偶然得知了图灵在二战期间的秘密工作：一个名为“黛丽拉”的便携式语音加密系统。近日，图灵的战时文件“贝利文件”以近50万美元的价格拍卖，揭开了“黛丽拉”的神秘面纱。“黛丽拉”体积小巧，重量仅39公斤，利用伪随机数流对语音信号进行加密，其核心是图灵设计的基于多谐振荡器的密钥生成器，这在当时是一项极具创新性的工程壮举。拍卖文件的公开，展现了图灵在电子工程领域的非凡才能，补充了人们对其以往的认知，证明图灵不仅是数学家和计算机科学的先驱，更是一位杰出的电子工程师。
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SiTime 开发出一种针对 AI 工作负载优化的全新时钟芯片，该芯片采用 MEMS 技术替代传统石英晶体，显著降低了 AI 训练和推理的能耗和成本。传统计算机时钟主要分为高速精准时钟和多 GPU 同步时钟，而 AI 同时需要两者。SiTime 的 Super-TCXO 时钟将两者合二为一，同步性能提升 3 倍，带宽达 800 Gbps，体积缩小 4 倍。通过更精准的计时，GPU 能够更有效地利用，并能在等待数据时进入休眠状态，从而节省大量能源。这项创新有望彻底改变数据中心的时间管理方式，并为 AI 发展带来新的可能性。
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面对日益严重的公交司机短缺和自动驾驶出租车效率低下的问题，自动驾驶公交车成为新的焦点。与增加交通拥堵的自动驾驶出租车不同，自动驾驶公交车能有效提高运输效率。Imagry公司在以色列成功部署了L3级自动驾驶公交车，并计划在其他国家推广L4级自动驾驶公交车。该公司采用基于摄像头的低成本方案，通过机器学习算法生成高精度地图，实现安全可靠的自动驾驶。其他公司如MAN、Karsan和Iveco也在积极研发自动驾驶公交车，欧洲和亚洲政府也对此表示支持。自动驾驶公交车的普及，或将改变人们的公共交通出行方式。
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上世纪70年代，苏联海军实力崛起，美国面临严峻挑战。为应对苏联新型核动力巡洋舰带来的威胁，一个名为Parcae的绝密卫星项目应运而生。Parcae卫星系统由美国海军研究实验室研发，它能够实时定位苏联军舰，其“拦截到报告”时间缩短至几分钟，为军事决策提供了前所未有的速度。该项目使用了多颗卫星协同工作，并依靠先进的计算机系统处理海量数据，最终帮助美国维护了冷战期间的战略平衡，其技术至今仍影响着现代卫星信号情报系统。
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在科技产品带来的持续干扰中，Calm Tech 认证应运而生。由Amber Case创立的Calm Tech 研究所制定了81项标准，涵盖注意力、周边环境、耐用性、光线、声音和材料等方面，旨在奖励那些设计更专注、更少干扰的科技产品。首批获得认证的产品包括reMarkable Paper Pro平板电脑和Mui Board Gen 2智能家居设备，它们都注重简约设计和减少不必要的通知。Calm Tech 研究所计划进一步研究，并与神经科学家合作，以更好地理解用户界面设计中的认知需求。
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1997年，丰田普锐斯横空出世，成为全球首款量产混合动力汽车，标志着汽车行业一个里程碑式的变革。它巧妙地结合了内燃机和电动机，大幅降低油耗和排放，解决了当时的技术和市场难题，例如高效混合动力系统的开发、电池技术的管理以及消费者对混合动力技术的疑虑。普锐斯的成功不仅树立了环保汽车的标杆，也激励其他汽车制造商加速混合动力汽车的研发，最终改变了当今汽车市场的面貌。如今，普锐斯依然保持着节能的记录，不断推动着汽车行业的创新和发展。
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斯坦福大学和沙特阿卜杜勒阿齐兹国王石油与矿物大学的研究人员研发了一种无需外接电源，利用风力将空气中的氮气和水蒸气转化为氨的技术。该技术使用涂有催化剂的微型网格，在室温和标准大气压下进行反应，产生的氨水溶液可直接用作肥料，或进一步提纯作为绿色燃料。这项创新有望彻底改变化肥制造和绿色能源生产，为发展中国家的农民和工业应用带来革命性的变化。
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困扰芯片行业的能源效率瓶颈，或许将被可逆计算技术打破。该技术通过巧妙地避免信息擦除来节省能源，理论上可实现高达4000倍的能效提升。Vaire Computing公司正致力于将这项三十年来停留在学术界的技术商业化，他们计划在2025年第一季度推出首个可逆计算芯片原型，用于回收算术电路中的能量。未来，他们还将推出针对AI推理的节能处理器。虽然挑战依然存在，但这项技术为摩尔定律放缓后的计算领域带来了新的希望。
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瑞士洛桑联邦理工学院的研究人员研发出一种名为RAVEN的仿生无人机，它拥有类似鸟类的腿，能够行走、跳跃甚至利用腿部力量起飞。这项研究不仅揭示了鸟类跳跃起飞的效率，也为固定翼无人机的起飞方式提供了新的思路。RAVEN无人机通过腿部储存和释放能量，实现了比传统方式更节能、更快速的起飞，未来有望应用于货物递送等领域。
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英国初创公司Deep正在研发名为Sentinel的模块化水下栖息地，计划于2027年建成。该项目将利用先进的3D打印焊接技术建造大型居住结构，允许科学家在水下200米深处生活数周、数月甚至数年。2025年，Deep公司将首先测试名为Vanguard的小型模块化栖息地，它能够容纳3名潜水员，持续时间长达一周。这项技术将显著提高海洋科学研究效率，并有助于我们更好地了解海洋生态系统，应对气候变化。
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佳能推出了一种名为纳米压印光刻（NIL）的芯片制造技术，其精度可达14纳米，挑战了目前由ASML垄断的极紫外光刻（EUV）技术。NIL技术成本更低、能耗更低，且工艺更简洁，通过“印章”的方式将电路图案转移到硅片上。虽然开发历时20年，但NIL技术已克服了诸如抗蚀剂控制、气泡消除和对准精度等难题，并已交付首个商业系统。未来，NIL技术有望在存储器和逻辑芯片制造中占据一席之地，尤其是在对成本和效率要求较高的应用中。
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