Google DeepMind 推出评估AI模型危险性的新框架

摘要：Google DeepMind 周五发布了一个框架，用于窥视人工智能模型内部，以确定它们是否正在接近危险能力。周五发布的论文描述了这样一个过程：每当用于训练模型的计算能力提高六倍，或者微调三个月，DeepMind 的模型就会被重新评估。在两次评估之间，DeepMind 将设计预警评估。 根据一份与 Semafor 独家分享的声明，DeepMind 将与其他公司、学术界和立法者合作，共同完善该框架。该公司计划在2025年前开始实施其审计工具。如今，评估功能强大的前沿人工智能模型更像是一个临时过程，随着研究人员开发新技术而不断演变。"红队"会花费数周或数月的时间对其进行测试，尝试可能绕过保障措施的不同提示。然后，公司会采用各种技术，从强化学习到特殊提示，使模型符合要求。这种方法对现在的模型很有效，因为它们还不够强大，不足以构成太大的威胁，但研究人员认为，随着模型能力的增强，需要一个更强大的过程。批评者担心，当人们意识到这种技术已经走得太远时，为时已晚。DeepMind 发布的"前沿安全框架"希望解决这个问题。这是包括 Meta、OpenAI 和微软在内的主要科技公司为减轻人们对人工智能的担忧而宣布的几种方法之一。该公司表示："尽管这些风险超出了现有模型的能力范围，但我们希望实施和改进该框架将有助于我们做好应对这些风险的准备。"DeepMind 开发人工智能模型"预警"系统已有一年多时间。它还发表了关于评估模型的新方法的论文，这些方法远远超出了目前大多数公司所使用的方法。前沿模型框架将这些进展纳入一套简洁的协议中，包括对模型的持续评估，以及研究人员在发现所谓"临界能力水平"时应采取的缓解方法。这可能是指模型能够通过操纵人类对其施加意志，在人工智能研究领域被称为"超常代理"，也可能是指模型具有编写复杂恶意软件的能力。DeepMind 为四个领域设定了具体的关键能力级别：自主、生物安全、网络安全和机器学习研发。该公司表示："在降低风险与促进获取和创新之间取得最佳平衡，对于负责任地发展人工智能至关重要。"DeepMind 将于下周在首尔举行的人工智能安全峰会上讨论该框架，届时其他行业领袖也将出席。令人鼓舞的是，DeepMind 的人工智能研究人员正在用更科学的方法确定人工智能模型内部发生了什么，尽管他们还有很长的路要走。研究人员在能力方面取得突破的同时，也在提高他们理解并最终控制这些软件的能力，这对人工智能安全也很有帮助。不过，今天发布的论文对如何进行这些评估的技术细节着墨不多。就目前而言，可以说我们还不知道目前的技术是否能让这个框架取得成功。这其中还有一个有趣的监管因素。由加州参议员斯科特-维纳（Scott Wiener）发起的一项新的人工智能综合法案将要求人工智能公司在训练模型之前对其危险性进行评估。这个框架是目前看到的第一个可能使遵守该法律成为可能的框架。但同样还不清楚技术上是否可行。还有一点：构建这些技术还有另一种用途：它可以帮助公司预测人工智能模型的能力在未来数月或数年内会发生怎样的变化。这些知识可以帮助产品团队更快地设计出新产品，从而为Google和其他有能力进行这些评估的公司带来优势。了解更多：https://deepmind.google/discover/blog/introducing-the-frontier-safety-framework/ 原文：Google DeepMind 推出评估AI模型危险性的新框架

融水池塘正在造成冰架的严重弯曲和断裂 威胁南极环境稳定和全球海平面水平

摘要：一支探险队发现，气候变化导致的气温升高正在造成池塘冰层减弱。科学家在南极冰架上安装仪器后发现，融水池塘正在导致冰层弯曲和断裂。虽然科学家们已经预测到了这一现象，但这还是第一次在实地观察到。 实地观测显示，融水池塘正在造成冰架的严重弯曲和断裂，这表明气候变化造成的融化加剧可能会加速这些关键结构的崩溃。这一发现令人担忧，随着气候变化的加剧和更多的融化，南极洲脆弱的冰架将坍塌，从而导致全球海平面上升。科罗拉多大学博尔德分校环境科学合作研究所（CIRES）科学家、5 月 4 日发表在《冰川学杂志》（Journal of Glaciology）上的这篇研究报告的第一作者艾莉森-班威尔（Alison Banwell）说："冰架对南极冰盖的整体健康极为重要，因为它们起到支撑或阻挡陆地上冰川冰层的作用。科学家们已经预测并模拟出地表融水负荷可能导致冰架断裂，但直到现在才有人实地观察到这一过程"。芝加哥大学地球物理科学名誉教授 Doug MacAyeal 是这篇论文的共同作者，他补充说："这个过程很有可能解释了拉森 B 冰架的坍塌，"他指的是 2002 年发生的一起臭名昭著的事件，在那次事件中，1000 多平方英里的南极冰层在几周内坍塌到海洋中。在南极大陆周围，厚厚的冰川浮冰向海洋延伸。它们被称为冰架，被认为有助于保持内陆冰川的稳定，但似乎越来越多的冰架正在坍塌。2019 年，班韦尔领导的一组研究人员来到乔治四世冰架，该冰架被认为是南极洲面临危险的冰架之一。他们放置了延时摄影机和全球定位系统（GPS）传感器，在一年的时间里，在冻结和解冻的季节性周期中对冰层进行监测。然而，COVID-19 的爆发意味着他们需要一年多的时间才能返回。当他们在 2021 年底返回时，有几个站点已经丢失。幸运的是，一些仪器幸存了下来--它们记录了许多证据。根据研究，这个过程是这样进行的。气温升高导致冰架上的表层冰融化。新融化的液态水形成一个水池，将重量集中在一个区域。然后，用手捧水的人都知道，即使是最微小的裂缝，水也会往下流。涓涓细流使冰层上的裂缝扩大，就像路面上的坑洞随着时间的推移不断扩大裂缝一样。在整个夏天里，水池一次又一次地注满水，然后又一次又一次地流走；根据放置在冰架顶部的 GPS 传感器的记录，冰架每次下降和上升约一英尺。这进一步削弱了冰层。MacAyeal 说，冰的结构很脆弱，"它就像一种薄弱的玻璃"。最终，全球定位系统站记录了一个非常突然的高度变化，这意味着冰层已经破裂。研究人员说，这种解冻和冻结循环很可能是 2002 年拉森 B 冰架崩塌的关键因素，这是有史以来最大的冰架断裂事件。在此之前，卫星已经记录了冰架顶部的许多融水池。自 1880 年以来，全球海平面上升了 8 到 9 英寸，而且随着时间的推移，上升趋势还在加快。南极冰层的融化是一个主要因素，科学家担心冰架的消失将进一步破坏环境的稳定。班韦尔说："这些观测结果非常重要，因为它们可以用来改进模型，以便更好地预测哪些南极冰架在未来更加脆弱，最容易坍塌。"编译来源：ScitechDaily 原文：融水池塘正在造成冰架的严重弯曲和断裂 威胁南极环境稳定和全球海平面水平

传微软Xbox Game Pass涨价在即

摘要："年货"入库的代价是硬核玩家要为XGP订阅服务支付更多费用，运营方背负着巨大的收支压力，消息人士暗示XGP价格体系会有变动：CoD入库给了微软一个强有力的借口，公司可借此摆脱师出无名的尴尬境地。分析师认为公司要么直接涨价，要么借鉴索尼的分层会员制度，在游戏库阵容方面做文章。 比如入门级订阅维持9.99美元月费或微涨，用户无法第一时间玩到新近发布的大作，但能以折扣价购买游戏，相当于Xbox Live Gold的平替；中层订阅被动接受运营方施舍的游戏阵容，支持游戏试玩；高端订阅尽享所有第一方大作，但月费涨至20美元以上（现价16.99美元/月）。知晓动视内情的舅舅声称微软已安排2026年的CoD年货为新主机保驾护航：有人啧啧称奇道：2026年主机换代？？未免隔得太近了吧。舅舅解释说，他听到的消息是2026年底，也许公司会继续支持XSX，与新主机形成低/高搭配，就像PS5与PS5 Pro那样。根据反垄断官司庭审文件可知，微软的如意算盘是2028日历年进入次世代:但这份内部文件写于2022年，XSX的颓势还不像现在这般明显，执拗于2028年发布无异于刻舟求剑，把洗牌日期提前至2026年还能再搏一把。 原文：传微软Xbox Game Pass涨价在即

Artemis IV任务综述：NASA长期月球探索战略的关键一步

摘要：Artemis IV任务是美国国家航空航天局长期月球探索战略的关键一步，其特点是建造第一个月球空间站"Gateway"，作为科学研究和未来火星任务的基地。该任务将使用美国宇航局SLS火箭的一个新的、更强大的版本，并进行一系列复杂的轨道机动，以建立人类在月球上的永久存在。 Gateway空间站将是人类首个环绕月球的空间站，是Artemis任务的重要组成部分，该任务旨在将人类送回月球表面进行科学发现，并为人类首次火星任务指明方向。搭乘"Gateway"号的宇航员将成为第一批以深空为家的人类，在执行任务期间，他们将利用"Gateway"号进行科学研究，并为月面任务做准备。资料来源：美国国家航空航天局、阿尔贝托-贝尔托林、布拉德利-雷诺兹美国国家航空航天局（NASA）及其合作伙伴正在通过"Artemis"行动推进月球持续探索所需的基本系统。Artemis III号任务旨在让第一批人类在月球南极附近着陆，为ArtemisIV号任务奠定基础。在下一阶段，宇航员将在人类首个月球空间站"Gateway"上居住，这将促进开创性的科学研究，并为人类最终的火星任务做好准备。Artemis IV将协调月球轨道上多次发射和航天器对接的复杂编排，标志着NASA首次使用升级版、更强大的SLS火箭和新型移动发射器。Artemis任务正在加速月球表面的科学研究，不久将在Gateway上的月球轨道上进行研究。与国际和商业伙伴合作建造的"Gateway"将包括供各种来访航天器使用的对接口，供乘员生活、工作和为月面任务做准备的空间，以及用于研究太阳物理学、人类健康和生命科学等领域的科学调查仪器。Gateway的椭圆形轨道经过月球南北极地区，为科学研究和进入月球表面提供了无与伦比的机会。该轨道将从低月球轨道进入月球表面的好处与遥远的逆行轨道的燃料效率结合在一起，同时为科学研究提供了独特的地球、月球、太阳和深空景观。Gateway空间站将猎户座飞船和 SpaceX 的深空物流飞船安置在环绕月球的极地轨道上，为Artemis四号任务期间在月球表面的科学发现提供支持。图片来源：美国国家航空航天局任务前奏地面上的"Gateway"已初具雏形，工程师们将把它的前两个模块--Maxar 公司制造的动力和推进元件（PPE）以及诺斯罗普-格鲁曼公司制造的居住和后勤前哨（HALO）连接起来，然后搭乘SpaceX公司的猎鹰重型火箭发射升空。这些元件将利用高效的太阳能-电力推进器以及地球、月球和太阳的引力，用大约一年的时间到达月球轨道。光环"和"PPE"上的多种科学仪器将在"Gateway"过境和进入月球轨道期间提供有关辐射的科学数据。一旦进入绕月轨道，"Gateway"的计算机将运行一份项目清单，为"Artemis IV"乘员组的第二个居住组件--由欧洲航天局（ESA）提供的国际居住舱（I-Hab）--的到来做好准备。I-Hab将扩展"Gateway"号宇航员生活、工作、进行突破性科学研究以及为月面任务做准备的地方。I-Hab还包括由日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）提供的关键生命支持系统，以延长在"Gateway"上的停留时间。在用 SLS 火箭发射乘员和 I-Hab 之前，NASA 及其合作伙伴将为这次任务预先部署另外两个航天器：SpaceX 的星际飞船载人着陆系统将搭载用于月球漫步的下一代宇航服，SpaceX 的龙 XL后勤舱将搭载科学实验和其他任务所需的物资。升级后的"星际飞船"将为"Artemis IV"提供支持，为长期探索和未来任务提供更强大的能力，包括与"Gateway"对接。美国国家航空航天局太空发射系统（SLS）火箭 Block 1B 乘员配置在从新型移动发射装置升空过程中的艺术家概念图，用于夜间发射。图片来源：美国国家航空航天局为乘员和登月舱提供更大动力四名Artemis IV乘员将搭乘美国国家航空航天局（NASA）升级版SLS 火箭，从位于佛罗里达州肯尼迪航天中心的 39B 发射台搭乘该局的猎户座飞船升空。该火箭的 Block 1B 版本能够利用更强大的末级将 84000 磅的重量吊到月球上，它还配备了一个空间超过 10000 立方英尺的适配器，可以将 I-Hab 等大型货物与乘员一起送往月球。美国国家航空航天局的新移动发射装置将容纳更大的火箭，它将比目前的配置高出约 40 英尺，并容纳增加有效载荷能力的额外重量。在 SLS 火箭完成初始发射和上升后，核心级将与末级分离，末级将与猎户座和 I-Hab 保持连接。在末级执行一次平移喷射燃烧，使猎户座和 I-Hab 踏上奔月之路后，猎户座将充当太空拖船，翻转 180 度，利用猎户座的对接系统将 I-Hab 从适配器中取出，并将舱体运送到 Gateway，在那里与月球站的 HALO 舱相连。Gateway空间站将猎户座飞船和 SpaceX 的深空物流飞船安置在环绕月球的极地轨道上，为Artemis四号任务期间在月球表面的科学发现提供支持。图片来源：美国国家航空航天局当"猎户座"和"I-Hab"与"Gateway"会合后，"猎户座"将操纵"I-Hab"进入与"光环"舱对接的位置。宇航员将进入世界上第一个月球空间站，全面启动其硬件和系统，机组人员还将检查载人着陆系统，从后勤舱卸载补给品和科学实验，并为他们在月球上的工作做好准备。在"Gateway"上进行数天的初步检查并为地面考察做好准备之后，两名乘员将进入"星际飞船"，并脱离对接，在月球表面度过大约六天的时间。另外两名乘员则留在"Gateway"号上继续进行设置、研究和监测地面活动。与Artemis三号一样，宇航员们将进行多次月球漫步，穿上先进的宇航服，乘坐星际飞船的升降机下到地面，完成他们的探索任务。宇航员们将进行野外地质勘探、部署仪器和采集样本，以帮助我们了解太阳系的历史。SpaceX 星际飞船载人着陆器设计插图，该着陆器将根据Artemis计划搭载美国宇航局（NASA）首批宇航员前往月球表面。图片来源：SpaceX展望Artemis V地面考察结束后，两名宇航员将登上星际飞船，飞回Gateway，然后所有四名宇航员将准备乘坐猎户座返回地球，旅程长达 25 万英里。在离开"Gateway"之前，机组人员将把科学样本转移到"猎户座"上，并让前哨站做好准备，以便在没有人类居住的情况下正常运转。然后，在到达最佳出发点后，猎户座将脱离对接，点燃引擎，利用月球引力弹射回国，回收小组将在太平洋等待乘员返回。通过Artemis，美国国家航空航天局将在月球表面着陆第一位女性、第一位有色人种和第一位国际伙伴宇航员，并为科学发现建立长期探索，为人类火星任务做好准备。美国国家航空航天局的 SLS 火箭、猎户座飞船、辅助地面系统、载人着陆系统、下一代宇航服和漫游车以及Gateway是美国国家航空航天局进行深空探索的基础。Artemis IV 任务地图Artemis IV号将是首次在月球轨道上执行通往"Gateway"空间站的任务，它将在月球轨道上进行多次发射和航天器对接的复杂编排，并首次采用美国国家航空航天局更大、更强大的SLS（太空发射系统）火箭和新型移动发射器。资料来源：美国国家航空航天局编译来源：ScitechDaily 原文：Artemis IV任务综述：NASA长期月球探索战略的关键一步

新发现：虎甲虫利用拟态战胜拥有超声波探测能力的蝙蝠

摘要：作为夜间昆虫的主要捕食者，蝙蝠施加的选择性压力导致猎物进化出专门的适应性。其中一种适应性就是发展出了某种预警系统：耳朵能敏锐地捕捉到蝙蝠用来捕食的高频回声定位信号。研究人员已经发现至少有六种昆虫--包括飞蛾、甲虫、蟋蟀和蚱蜢--具有探测超声波的能力。虎甲虫模仿毒蛾的超声波信号来躲避蝙蝠的捕食，这是它们夜间活动时特有的生存策略。 虎甲虫独特的防御机制但是，虎甲虫却更进一步。当听到附近有蝙蝠时，它们会用自己的超声波信号做出反应，而在过去的 30 年里，没有人知道这是为什么。一项新研究的第一作者哈兰-高夫说："这对人类来说是一个非常陌生的想法：这些动物在夜间飞来飞去，试图在完全黑暗的环境中捕捉对方，用声音作为它们交流的方式，"这项新研究最终解开了这个谜团。他在佛罗里达自然历史博物馆做博士研究时推断，虎甲虫发出声音一定有很大好处，因为这也有助于蝙蝠找到它们。据科学家所知，虎甲虫是唯一一类似乎会对蝙蝠的捕食产生超声波的甲虫。不过，据估计有20% 的蛾类具有这种能力，这为了解其他昆虫的行为提供了有益的参考。"高夫说："这是一项非常有趣的研究，因为我们可以一层一层地剥开这个故事。许多在夜间活动的虎甲虫会发出高亢的超声波警告信号来驱赶蝙蝠。资料来源：Harlan Gough研究方法与观察研究人员首先证实，虎甲虫会在蝙蝠捕食时产生超声波。蝙蝠在夜空中飞行时，会周期性地发出超声波脉冲，从而捕捉到周围的环境。当蝙蝠找到潜在的猎物时，它们就会开始更频繁地发出声波，从而锁定目标。这也产生了一种独特的蝙蝠回声定位攻击序列，研究人员将其播放给虎甲虫听，看看它们会如何反应。甲虫飞行时，它的硬壳会张开，露出两片能产生升力的后翅。以前覆盖在翅膀上的鞘翅具有保护作用，对飞行没有帮助，这些后翅通常是竖起来不碍事的。研究人员在亚利桑那州南部的沙漠中度过了两个夏天，收集了 20种不同的虎甲虫进行研究。其中，有七种虎甲虫对蝙蝠的攻击序列做出了反应，它们向背部轻微摆动后翅。这使得跳动的后翅撞击到后缘，就像两对翅膀在鼓掌一样。在人耳中，这听起来像是微弱的嗡嗡声，但蝙蝠会接收到较高的频率，听到甲虫响亮而清晰的声音。昆虫对蝙蝠回声定位的反应"对蝙蝠的回声定位做出反应的能力远没有听到回声定位那么常见，"高夫说。"大多数蛾子并不是通过嘴巴来歌唱这些声音的，就像我们认为蝙蝠是通过嘴巴和鼻子进行回声定位一样。例如，虎蛾使用身体侧面的特殊结构，所以你需要这种结构来发出超声波，也需要耳朵来听到蝙蝠的声音。"虎甲虫会用超声波来回应蝙蝠的攻击声，但这是为什么呢？一些飞蛾可以通过近距离快速连续发出几声咔嗒声来干扰蝙蝠的声纳。不过，研究人员很快就排除了虎甲虫的这种可能性，因为它们产生的超声波过于简单，不可能达到这种效果。相反，他们怀疑会产生苯甲醛和氰化氢等防御性化学物质的虎甲虫在利用超声波警告蝙蝠它们是有害的--就像许多飞蛾一样。"这些防御性化合物已被证明可以有效地对付一些昆虫捕食者，"高夫说。"有些虎甲虫当你把它们拿在手上时，实际上可以闻到它们产生的一些化合物的气味。"检验化学防御理论他们给大棕蝠喂食了 94 只虎甲虫来验证他们的理论，大棕蝠吃各种各样的昆虫，但对甲虫有强烈的偏好。出乎他们意料的是，90 只甲虫被完全吃掉，两只只被部分吃掉，只有两只被拒绝，这表明甲虫的防御性化学物质对大棕蝠几乎没有什么劝阻作用。据博物馆麦奎尔鳞翅目和生物多样性中心主任 Akito Kawahara 称，这是科学家第一次测试虎甲虫是否真的对蝙蝠有害。川原说："即使你确定了一种化学物质，也并不意味着它能抵御特定的捕食者。在与捕食者进行实验之前，你实际上并不知道。"模仿是一种生存策略原来，虎甲虫不会用超声波来警告蝙蝠它们的毒性。但还有最后一种可能。有些飞蛾即使是美味的，也会发出反蝙蝠的超声波。科学家认为，这些飞蛾是在模仿真正有害的飞蛾物种的超声波信号来欺骗蝙蝠。虎甲虫会不会也在做类似的事情呢？研究人员将早些时候收集到的虎甲虫超声波记录与数据库中已有的虎蛾记录进行了比较。在对超声波信号进行分析后，他们发现了一个明显的重叠，也找到了问题的答案。虎甲虫对蝙蝠没有化学防御能力，它们会产生超声波来模仿虎蛾，而虎蛾对蝙蝠是有害的。但这种行为仅限于夜间飞行的虎甲虫。在 2000 多种虎甲虫中，有些只在白天活动，利用视觉追逐和捕食较小的昆虫，没有蝙蝠捕食的选择性压力。研究人员在研究中发现的 12 种昼伏夜出的虎甲虫就证明了这一点。"如果你让一只晚上睡觉的虎甲虫对着它播放蝙蝠回声定位，它根本不会做出任何反应，"高夫说。"它们似乎很快就能失去害怕蝙蝠回声定位的能力。"生态影响和关注研究人员怀疑，鉴于对夜空声学研究的不足，可能还有更多未被发现的超声波拟态例子。川原说："我认为这在全世界都在发生。我们和我的同事杰西-巴伯（Jesse Barber）一起研究这个问题已经很多年了。我们认为这不仅仅是虎甲虫和飞蛾的问题。它似乎发生在各种不同的夜行性昆虫身上，我们之所以不知道，只是因为我们没有用这种方式进行过测试。"这些微妙的生态互动也有可能很快遭到破坏。声学拟态需要一个安静的环境才能发挥作用，但人类的影响，如噪音和光污染，已经在改变夜空的外观和声音。川原说："如果我们想了解这些过程，我们现在就需要做。在我们的后院里，正在发生着我们看不到的奇妙过程。但是，如果让我们的世界变得更响亮、更明亮，并改变温度，这些平衡就会被打破。"作者在《 生物学通讯》（ Biology Letters）杂志上发表了他们的研究报告 。编译来源：ScitechDaily 原文：新发现：虎甲虫利用拟态战胜拥有超声波探测能力的蝙蝠

新型合成材料能使设备体积更小、信号强度要求更低、耗电量更少

摘要：如果你的耳塞能做智能手机能做的一切，只是做得更好，那会怎样？这听起来有点像科幻小说，实际上可能并不遥远。一类新型合成材料可能预示着无线技术的下一次革命，它能使设备体积更小、信号强度要求更低、耗电量更少。 桑迪亚国家实验室的 Matt Eichenfield 团队使用多种微波频率来表征他们在硅晶片上制造的非线性声子混合装置。图片来源：Bret Latter/桑迪亚国家实验室这些进步的关键在于专家们所说的声子学，它与光子学类似。两者都利用了类似的物理定律，为技术进步提供了新的途径。光子学利用的是光子，而声子学利用的也是声子，声子是一种物理粒子，通过材料传递机械振动，类似于声音，但频率太高，听不到。亚利桑那大学怀恩特光学科学学院和桑迪亚国家实验室的研究人员在发表于《自然-材料》（Nature Materials）上的一篇论文中报告说，他们在基于声子学的实际应用方面取得了重大进展。通过将高度专业化的半导体材料和压电材料结合在一起，研究人员能够在声子之间产生巨大的非线性相互作用。结合之前利用相同材料展示声子放大器的创新成果，这为智能手机或其他数据发射器等无线设备变得更小、更高效、更强大提供了可能。这项研究的资深作者马特-艾肯菲尔德（Matt Eichenfield）说："大多数人可能会惊讶地发现，他们的手机内有大约 30 个滤波器，其唯一的工作就是将无线电波转换成声波，然后再转换回来。"他说，这些压电滤波器是所谓前端处理器的一部分，由特殊的微芯片制成，智能手机每次接收或发送数据时，都需要多次转换声波和电子波。艾申菲尔德说，由于这些滤波器不能像前端处理器中其他至关重要的芯片那样由硅等相同材料制成，因此设备的物理尺寸要比需要的大得多，而且在无线电波和声波之间来回转换时会产生损耗，这些损耗累积起来会降低设备的性能。左为马特-艾肯菲尔德，右为丽莎-哈克特，图为 COVID-19 大流行期间他们在桑迪亚国家实验室的实验室。在先前研究的基础上，该团队现在已经生产出了声学混频器，完成了在单芯片上制造射频前端所需的元件清单。图片来源：Bret Latter/桑迪亚国家实验室"通常情况下，声子的行为是完全线性的，这意味着它们不会相互影响。这有点像一束激光穿过另一束激光，它们只是互相穿过。"Eichenfield 说，非线性声子学是指在特殊材料中，当声子能够并确实相互影响时会发生的现象。在论文中，研究人员展示了他所说的"巨型声子非线性"。研究小组生产的合成材料使声子之间的相互作用比任何传统材料都要强烈得多。他说："用激光指示器来比喻，这就好比当你打开第二根激光指示器时，第一根激光指示器的光子频率发生了变化。因此，你会看到第一支激光笔的光束改变了颜色。"研究人员利用新型声子材料证明，一束声子实际上可以改变另一束声子的频率。更重要的是，他们证明了声子的操纵方式，而在此之前，只有基于晶体管的电子器件才能实现这种操纵方式。该研究小组一直在努力实现这样一个目标，即利用声波技术而不是基于晶体管的电子技术，在单个芯片上制造出射频信号处理器所需的所有元件，并与标准微处理器制造工艺兼容，最新发表的论文证明了这一点。此前，研究人员已成功制造出包括放大器、开关等在内的声学元件。通过最新出版物中描述的声学混频器，他们完成了最后一块拼图。Eichenfield说："现在，你可以指着射频前端处理器图中的每个元件说：'是的，可以用声波在一个芯片上制造出所有这些元件'。我们已经准备好在声学领域制造整个设备。"在单个芯片上集成制造射频前端所需的所有元件，可使手机和其他无线通信小工具等设备的体积缩小 100 倍之多。研究小组将高度专业化的材料结合到微电子尺寸的设备中，并通过这些设备发送声波，从而完成了原理验证。具体来说，他们在硅晶片上薄薄地涂上一层铌酸锂--一种广泛应用于压电设备和手机的合成材料--然后再加上一层超薄（厚度不到 100 个原子）的砷化镓铟半导体。论文第一作者、桑迪亚工程师丽莎-哈克特（Lisa Hackett）说："当我们以正确的方式将这些材料结合在一起时，我们就能够通过实验获得新的声子非线性机制。这意味着我们有了发明比以往任何时候都更小的发送和接收无线电波的高性能技术的出路。"在这种设置中，通过系统的声波在穿过材料时会出现非线性行为。这种效应可用于改变频率和编码信息。长期以来，非线性效应一直是光子学的主干，被用来将不可见的激光变成可见的激光指示器，但在声学中利用非线性效应却受到技术和材料的限制。例如，尽管铌酸锂是目前已知的非线性声子材料之一，但由于其本身的非线性非常弱，因此阻碍了其在技术应用中的实用性。通过添加砷化铟镓半导体，Eichenfield 的研究小组创造了一种环境，在这种环境中，声波穿过材料时会影响砷化铟镓半导体薄膜中的电荷分布，导致声波以可控的特定方式混合，从而为该系统的各种应用打开了大门。Eichenfield 说："使用这些材料可以产生的有效非线性是以前的数百甚至数千倍，这太疯狂了。如果能为非线性光学做同样的事情，那将彻底改变这个领域。"作者说，由于物理尺寸是目前最先进的射频处理硬件的基本限制之一，这项新技术可以为比目前同类产品功能更强的电子设备打开大门。几乎不占空间、信号覆盖范围更广、电池寿命更长的通信设备即将问世。编译来源：ScitechDaily 原文：新型合成材料能使设备体积更小、信号强度要求更低、耗电量更少