新型光電子晶元將數據中心帶寬提高十倍；新的可穿戴設備可以診斷胃部疾病

新型光電子晶元將數據中心帶寬提高十倍

據美國麻省理工學院（MIT）官網近日消息，該校初創公司Ayar Labs結合光學和電子學技術，研製出了速度更快、效率更高的新型光電子晶元，有望提升計算速度，將大型數據中心的帶寬提高10倍，並使晶元間通信耗能減少95%，將總能耗降低30%—50%。據悉，最新技術首款商用產品將於2019年上市。

Ayar Labs的光電子晶元用光傳輸數據，但仍用電子進行計算。這一獨特的設計方式將快速高效的光子通信、使用光波傳輸數據的元件集成到傳統的計算機晶元中，摒棄了低效的銅導線。該公司首席執行官亞力克斯·賴特-格拉德斯坦說：「現在，大數據中心存在帶寬瓶頸，我們產品的誕生恰逢其時。」

研究人員解釋稱，不同功能的晶元之間不停傳輸著數據，如果藉助銅導線，即使晶元處理能力不斷增加，仍可能因導線傳輸數據有限造成「瓶頸」，晶元必須等待很長時間才能發送和接收數據。光導線能以不同波長的光傳輸多個數據信號;而每條銅導線只能傳輸一個信號，因此光晶元可使用更少的空間傳輸更多信息。而且，光子產生的廢熱很少，銅導線傳輸數據會產生大量廢熱，有損晶元效率。

目前，有很多科研團隊在生產光子晶元。但Ayar Labs另闢蹊徑，研製出一類新型微型光學元件，包括光電探測器、光調製器、波導以及光學過濾器等，它們可對用不同波長的光傳送的信息進行編碼、傳輸和解碼。研究人員採用緊湊型方式，將這些光學設備集成到晶元上，得到的新型光電子晶元因此摒棄了銅導線。

據悉，這項新技術的首款產品是名為「Brilliant」的光學輸入/輸出系統，計劃於2019年上市。

新的可穿戴設備可以診斷胃部疾病

來自加利福尼亞大學伯克利分校和加州大學聖地亞哥分校的研究小組開發了一種可監測消化系統和胃部活動的物聯網可穿戴系統。

研究人員聲稱，這種新系統在診斷某些胃腸疾病方面與傳統方法一樣準確，而且無需進行有創性測試或檢查，並且診斷速度快。

消化道疾病是美國失去工作或退學的第二大原因，佔到就診量的10%。但根據加州大學聖地亞哥分校和加利福尼亞大學伯克利分校發表在Nature上的文章顯示，消化道疾病的患病率與疾病的診斷、治療及隨訪相關。

尋找胃腸道疾患的病因對於醫生來說具有一定的挑戰性，因為不同嚴重程度的疾患可能產生相似的癥狀，診斷消化道疾病是一個漫長的、不斷檢查和排除的過程。

如果問題仍然存在，醫生有時會要求患者進行各種難受或侵入性檢查，例如測壓，這需要將導管從鼻腔插入胃內以測量胃內不同點的壓力。這些檢查對於需要鎮靜才能完成的小孩來說更加具有挑戰性。

一種新醫藥

研究人員稱，由加利福尼亞大學伯克利分校和加州大學伯克利分校開發的新型可穿戴系統提供了一種有效的、更方便的替代方案，該方案檢查結果與傳統測試效果相當。

該系統由定製電路板、電池和現成電極組成，並連接到智能手機應用程序，但研究人員的真正成果在於設計了能夠識別和分析胃部不同電信號的演算法。

Armen Gharibans是該論文的共同作者之一，也是加州大學聖地亞哥分校的生物工程博士後研究員，他說：「我們認為該系統將為新藥物的研發提供靈感，消化科專家可以快速查看到胃腸道出現異常節律的位置和時間，從而可以進行更準確、更快速和個性化的診斷。」

加州大學聖地亞哥分校生物工程學教授Todd Coleman指出，能夠長時間監測患者而無需侵入性操作可能讓患者更受益。

他說：「這項工作打開了準確監測消化系統動態活動的大門，直到現在，在醫院外以持續的方式準確測量胃活動的電信號模式是非常具有挑戰性的。但從現在開始，對健康人或者患者，我們都能在日常生活中觀察胃腸道電活動模式並分析它們。」

擴大應用範圍

除了發現健康問題外，可穿戴技術還可以幫助他們進行飲食管理，它甚至可以幫助健康人士指導飲食，如競技運動員或者孕婦等。

加州大學伯克利分校的另一位共同作者兼時間生物學家Benjamin Smarr說：「消化道的改變是衰老及懷孕這兩個生命過程的重要標誌，我們希望這項技術將使我們能夠量化這些關鍵時期消化道發生的變化，這將會影響到絕大多數人類，現在我們有可能研究胃腸道正在發生的變化，並基於這些前期變化建立預測性的個人醫療應用程序。」

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