光纖計算：下一場工業革命
來源：未知 日期：2018-10-08 點擊：次
美國先進功能性織物聯盟（AFFOA）的使命是實現以制造業為基礎的革命——我們可以稱之為“工業5.0”——將傳統的纖維、紗線和紡織品轉化為高度復雜的集成和聯網設備和系統。在最近的一次談話中，該組織的首席營銷官Eric Spackey解釋道。
作為美國國家制造創新網絡（NNMI）研究所的一名成員，美國先進功能織物聯盟（AFFOA）是一家總部設在麻省理工學院（MIT）的非盈利機構。它的首席執行官Yoel Fink博士也是麻省理工學院電子研究實驗室的教授和前任主任。其首席營銷官Eric Spackey也是位于波多黎各的一家軍事服裝制造商藍水防務（Bluewater Defense）公司的總裁兼首席執行官。他們與領導團隊的其他成員一起推動光纖設備的發展，時任奧巴馬政府認為這一技術對美國纖維和紡織制造業的未來至關重要。AFFOA的部分資金來自美國政府，但也籌集了近3.4億美元的直接投資和成本分攤，以確保其工作在啟動階段之外繼續進行。
“大多數人并不認為麻省理工學院是一個與紡織業有關的機構，”Spackey說。“他們曾經有一個重要的纖維和紡織品項目，考慮到像洛厄爾和勞倫斯這樣強大的紡織城市，但在20世紀60年代，隨著重點轉向生物工程，紡織品的研究顯著減少。今天，它以新發現的形式在麻省理工學院重新出現，從而創造了“光纖設備”。這意味著，在纖維或線秤上，我們可以合并設備——你甚至可以說，處理像電腦信息的能力——包裹在纖維中，像普通纖維一樣把它抽出來，放進織物里。這就是下一代織物。”
Spackey將這些發展歸類為下一代工業革命——工業5.0。他說：“在過去的幾千年里，紡織品基本上都沒有改變過，而且它們一直被選為外觀和感覺以保護環境，而不是高科技的功能。” 來自電信行業的Spackey看到了通訊技術和織物之間的融合。“現在有了云計算基礎設施，”他解釋說，“你可以考慮從這些紡織品中創建應用程序。通過麻省理工學院的Fink博士，一位纖維研究物理學家，我們意識到我們可以把這些纖維變成下一種通信方式。”
作為該組織工作的一部分，它正在幫助建立一些織物發現/原型設施（FDCs），其中一個位于馬薩諸塞州洛厄爾市的后院。這是當時的一家紡織廠動力室。“這很酷，你在外面有一個舊的磚廠，但里面是制造業的未來，” Spackey說。“我們正在從內到外振興紡織工業。”
Spackey指出，該組織的一個重要任務是對工業和公眾進行教育，了解下一場工業革命帶來的可能性。“FDCs將在這里發揮關鍵作用。”他說：“在FDCs和麻省理工學院之間，我們接待了一些知名的技術高管，他們將幫助我們推動這場革命。即使在那里，教育也是必需的。一位計算機主管問道，‘但是硬件在哪里？’‘嗯，真的沒有。’這是一種全新的計算包裝概念。但這個問題凸顯出，即使在創新的科技領袖中，也需要一種不同的思維方式。”
當然,摩爾定律以戈登·摩爾命名，他是仙童半導體和英特爾公司的聯合創始人之一,1965年的一篇論文發表預測,在高密度集成電路的晶體管數量每年將增長一倍,后來修改每兩年,投影,經受住了時間的考驗。有時，所引用的時間是18個月，這是越來越快的晶體管的影響。他在1965年發表的一篇論文中指出，高密度集成電路中的晶體管數量每年將翻一番，之后每兩年修訂一次，這一預測經受住了時間的考驗。有時，所引用的時間周期是18個月，這是越來越快的晶體管的影響。
“我們已經開發了光纖的摩爾定律，” Spackey說。“它以前不存在，而且它確實正在發生。我們可以看到在容量和能力上的軌跡，但是有一個更清晰的曲線，因為我們在開發過程中是如此的新，以至于事情發生的速度超過了18個月。因為這是一個新的技術處女地，我們看到的產能和能力每90天就會增加一倍。”
Spackey讓我們思考一下，把電腦的所有基本原理都放在一個線程里，以及它能對你的衣服、汽車座椅或其他材料上的任何設備產生什么影響。
“這是下一個轉變，就像移動性一樣，”他說。他將其與電信行業發生的事情相提并論，這是他作為最終成為T-Mobile的一部分所經歷的一場革命——從一個想法的核心發展到美國最大的移動電話運營商之一。 “我看到的事情和30年前的電信一樣，發生了同樣的事情。”他說：“我們正在建立一個生態系統，使我們能夠用纖維計算從一個想法變成一個產品，而不僅僅是一個部門或一個群體，而是在所有的行業——醫療保健、建筑面料、服裝、汽車工業，每個行業都有不同的用途。你可以看到它正在發生，這取決于我們的想象力去思考技術的使用地點和方式。”
Spackey很快解釋說，這并不意味著把電線放在織物上。“纖維本身就是設備，”他解釋說。“材料可以包括光敏二極管、晶體管和接收器。這是一種新的包裝形式，將徹底改變微電子工業。這是我們在有生之年看到的電子行業最大的變化。”
這些變化正在迅速發生。今年7月,美國國防部高級研究計劃局（DARPA）在其電子復興計劃(ERI)下五年投資15億美元以上以在電子行業引進創新,并宣布了來自學術界和產業界的研究團隊探索靈活架構的發展，旨在能夠使用專門的硬件來解決特定的計算問題，而且更快速,也更有效。今年3月，IBM宣布開發了一款300 x 300微米的計算機，其處理能力為8086（還記得IBM計算機嗎？）這是一粒鹽的大小。今年6月，密歇根大學宣布了一臺100 x 100微米的電腦。
“這改變了你對處理器的看法，以及它是如何設置的，”Spackey繼續說道。“它不再是一個電路板。我們可以改變電路板的整個概念。它不再像芯片那樣平坦了。它甚至可以是方形的，只要我們能把它拉成纖維。它是包裹著的；它是防水的，也是靈活的。我們已經證明了這個概念。”
Spackey引用了一個早期的LiFi通信的例子，它使用的光纖可以通過LED燈進行通信，調節燈光來創造比特和字節的信息。“通過對LED燈的調制，你可以有一根纖維，連接到一個小的控制板和耳塞，實際上是播放音樂，或者你可以穿過一個建筑，體驗一個人對你說話。想想一個博物館，在那里，每一幅畫的光線都會傳遞關于這幅畫的信息。”
AFFOA開發的LOOKs技術平臺不需要電池;這是一個編織成織物的24位代碼。這是一個巨大的問題。他報告說，許多科技公司正在積極努力，弄清楚這一切在未來的產品計劃中是如何適用的。
Spackey還期待著在未來5年左右的時間里，增強現實眼鏡將會像現在的手機一樣普及，智能服裝也很常見。“想想一件夾克，”他說，“那是你用肉眼無法看到的編織圖案，但是你的手機或AR眼鏡上的二維碼閱讀器可以區分開來。”例如，你可以在參加會議時打開功能，而其他的與會者用他們的AR眼鏡可以從你的夾克上看到你的LinkedIn個人資料。分享信息將是未來的重要組成部分。”
另一個將光纖電子用于普通用途的開發是5G細胞。“目前已經有一些關于移動汽車到一切（C-V2X）技術的發展，例如，在你還能看到它之前，讓你的車知道你在那里，這將使你的汽車能夠連接并看到周圍的世界。”
他還設想了能夠幫助我們保護的衣服。他說：“考慮一個油田工人在設備上工作。很多事情都有可能發生，而且有了智能衣服，環境就會知道你在那里。供暖和制冷是其他感興趣的領域。有些纖維可以吸收某些細菌，這些細菌可以感知汗液。如果它發生了，它們會導致材料打開纖維，然后當你冷卻下來的時候關閉它們。它創造了新的排泄方式。這項工作已經在麻省理工學院的媒體實驗室進行了。”
其他的應用包括可以改變顏色的熱彩色纖維，可以釋放藥物的纖維或需要的清潔用品（自我清潔的衣服！），這些都是延時釋放的，可以給自己充電。
“在5到10年的時間里，” Spackey總結道，“我希望光纖計算機能得到普遍使用。它將是我們所穿的東西的一部分。你的T恤將會起作用，它將能夠告訴你的心率，或者如果你處于困境，你可以打電話給你的家人或醫療服務提供者。沒有理由在你的口袋里裝手機。你的眼鏡和你的衣服將取代移動設備。實現這一目標的部分挑戰在于，我們必須改變我們的思維方式。重要的是要了解我們今天的位置，以及這個未來如何融入你的過程。而且，這也需要軟件開發才能發揮作用。”
Spackey和AFFOA的團隊對這個幫助發展下一代美國制造業的機會感到興奮，他們創造了可持續的美國就業機會。“我們的工作只是未來平臺的一部分，”他說。“這需要很多人一起工作——一個愿意合作的人會讓它發揮作用，而且它已經開始發生了。”
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