Hitachi推出新型客服機器人Emiew3,能與其他同型機器人共享資訊

Hitachi推出新型客服機器人Emiew3,能與其他同型機器人共享資訊 日立日前在東京發表新型人形機器人Emiew3及機器人IT平臺,用來提供商店和公共場所的自動化顧客服務,新型Emiew能夠辨識需要幫助的顧客,並自動上前提供服務,還能夠與其他同型機器人分享資訊,故障時也能遠端取得恢復指令,以重建服務。 日前,日立(Hitachi)在日本東京揭露旗下新型人形機器人Emiew3,以及機器人IT平臺,而機器人Emiew3主要在商店和公共場所提供自動化顧客服務和周遭環境引導,類似日本軟體銀行(Softbank)推出的機器人Pepper。 日立在2005就推出了Emiew系列機器人,採用先進的通訊功能來提供服務,在2007年又推出Emiew2,提供顧客指引服務,且Emiew2可以自主移動、從嘈雜的背景聲音中分辨出人類的聲音、從Web存取資訊以辨識物體,以及使用室內網路攝影機當作眼睛來找出物品。 而新型的Emiew機器人除了擁有舊型機器人的功能外,更進一步加強了提供顧客服務的效率,日立在Emiew3機器人中建置一個機器人IT平臺,來連接雲端智慧處理系統和遠端操作系統,以提供顧客服務。 其中,雲端智慧處理系統讓機器人可以辨識聲音、圖像和語言等,且透過人類移動和網路攝影機的環境識別,機器人可以辨識需要協助的顧客,並主動上前提供服務,而聲音和語言處理技術則允許機器人在有背景噪音的地方,也能辨識和翻譯人類的聲音。 遠端操作系統可以監控和控制在不同地點的多個機器人,並允許Emiew3可以和其他同型機器人分享資訊,以確保服務能順利進行。另外,新型機器人也提升了操作可用性,當機器人發生故障時,可以從遠端地點取得恢復指令,並迅速重建服務。 此外,Emiew3高90公分、重15公斤,而為了能夠跟上人類走路的步調,新型機器人移動的最快速度為每小時6公里,且在行走時能夠克服地面15毫米的高低差,如果機器人倒了,也會自己恢復站立的姿勢。日立表示,目前Emiew3和機器人IT平臺仍在概念驗證(Proof of Con
cept,POC)階段,日立與用戶正在測試各種情境與環境下的機器人服務。 (圖片來源/日立)

理大研新電池 大減太陽能發電成本

理大研新電池 大減太陽能發電成本 | 理大研發最新鈣鈦礦/單晶硅叠層太陽能電池,能量轉換效率全球最高,料減發電成本。 最勁太陽能電池誕生!理大近日成功研發全球最高能量轉換效率的鈣鈦礦/單晶硅叠層太陽能電池,轉換效率高達25.5%,遠高於2009年鈣鈦礦電池面世時的3.8%;樂觀估計發電成本可由現時硅基太陽能電池的每瓦3.9港元大幅下降至每瓦2.73港元,而發電場造價亦可望由每瓦1.5美元(11.6港元)降至1.1美元(8.5港元)。 理大電子及資訊工程學系教授徐星全指,今次研發採用三大創新方法,包括利用化學反應及氧低溫鈍化程序,減少鈣鈦礦穩定性的缺陷;並改善電極層,增加透光率吸收能量;同時電池表面有仿生花瓣薄膜減少表層反射率,助捕獲更多陽光。目前電池仍處於研發胚胎期,壽命約4,000小時,距離正式推出巿場仍需最少數年時間。

石墨烯引爆技術革命,商機上兆美元

石墨烯引爆技術革命,商機上兆美元 2016 年,石墨烯每公斤售價可望降至 200 美元以下,將使市場接受度大增,加速在智慧手機散熱膜、抗腐蝕塗料、電池等應用大量商用化進程。 「預期 2016 年石墨烯每公斤價格可降到 200 至 150 美元。」Angstron Materials Inc.(簡稱 AMI)創辦人暨執行長張博增接受本刊專訪時,明確指出石墨烯將達市場可接受的價位,且邁入大量商用化階段。 2014 年,全球首款內建石墨烯散熱膜的南韓品牌智慧手機問世,就是採用 AMI 投產的石墨烯。這家南韓手機品牌大廠,計劃等到石墨烯每公斤價格從 2015 年 250 至 300 美元,於 2016 年調降到 200 至 150 美元之後,開始於產品線大量導入石墨烯散熱膜。 售價驟降 手機導熱材料率先導入 「等到石墨烯每公斤的價格下降至 200 美元以下,石墨烯首款大量商用化的應用就是手機導熱材料。」張博增透露,手機運算效能愈來愈高,對散熱需求也與日俱增;所以單價降至市場可接受的範圍之後,就會愈來愈普及。由於石墨烯的導熱係數是目前人類已知材料中最高的,所以逐漸被使用在導熱或散熱的領域;加上智慧手機愈做愈薄,原本傳統智慧手機散熱膜採用的塗料厚度是 24 微米,用石墨烯可能只有 5 微米;也就是說,未來智慧手機設計要更輕薄,關鍵非石墨烯莫屬。 瞄準石墨烯材料的特性,未來在智慧手機散熱膜、鋰電池、半導體等應用的龐大商機,三星、樂金、Google、IBM、華為等國際科技大廠,早都砸下重金投入石墨烯技術研發;同時也在產品線內大量應用石墨烯散熱膜,將之安裝在手機內部的電路板,幫助處理器散熱,導熱到外面的機殼。 2015 年 10 月,華為宣布與英國曼徹斯特大學合作研究石墨烯應用。華為創辦人任正非指出,現在矽的製程極限是 7 奈米,已接近臨界點,未來 10 至 20 年內將爆發一場技術革命,未來最大的顛覆事件,就是石墨烯取代矽的時代來臨。 石墨烯材料的獨特性,也讓美國、中國、南韓、日本、馬來西亞及歐盟紛紛挹注龐大資金展開相關研究與技術布局,其中,中國《新材料產業十二五發展規畫》中,已將石墨烯做為前線新材料重點發展之一;並在 2015 年底將石墨烯納入《新材料產業十三五發展規畫》中。 過去,儘管有那麼多科技大廠、甚至各國政府傾力發展之下,全球多達數千項的石墨烯專利,卻不見石墨烯材料大量商用化,正是因為價格過於昂貴。 「2、3 年前,單層石墨烯 1 公克就要價 250 美元,要拿樣品給終端應用的系統廠商測試,都是一件很困難的事情。」安炬科技董事長吳以舜回憶當初推廣石墨烯吃閉門羹的窘境。 石墨烯供應商都明白一個殘酷的事實,石墨烯要大量普及,單價必須市場能接受。 在張博增及其管理團隊戮力之下,全球員工數不到 30 人的公司——AMI,可望搶先在 2016 年,率先讓石墨烯達到每公斤低於 200 美元的目標。 考量氧化石墨烯的廢料有環境污染問題,需要專業化工廠共同克服;另一方面,也希望石墨烯供應鏈成形,張博增先於 2012 年回到桃園設立後段工廠,這家工廠 2013 年成為全球首家獲得 ISO 9001 認證的石墨烯工廠,後來又找上位於台中的化工廠合作,移轉 AMI 技術,由這家化工廠協助前段氧化石墨烯製程代工。 有了盟友加入,AMI 無論量產與降低成本的進度,都比預期大幅超前,並在 2014 年接獲來自智慧手機散熱膜、輪胎與腳踏車的複合材料、抗腐蝕塗料等不同下游應用廠商的訂單。 隨著石墨烯價格下探,也將延伸至更多元化應用。張博增認為,等到石墨烯每公斤降至 150 美元,在抗腐蝕塗料的市場接受度將大增;若降至每公斤 120 美元,則可能提高在超級電容的市場能見度;至每公斤 100 美元時,將有助擴大在電子元件的市場滲透率。 但現階段要能進一步擴大石墨烯應用,配方、表面改質(例如製作成片狀、捲曲或一朵花的形狀)將成關鍵。 「沒辦法做表面改質,客戶用不上。」吳以舜強調,每種類型應用對於石墨烯的層數或片狀、捲曲要求不同,要讓石墨烯的配方、表面改質到適合不同應用,這裡面就很多學問,也是很多石墨烯廠商申請專利的重點之一。 Graphene Applications_wealth0122 應用遍地開花 個別企業很難通吃市場 因為石墨烯是粉末,很細、很輕,密度非常低,甚至可以飄起來。吳以舜舉例,要把石墨烯混到不同異質產品裡,要放多少?如何放?實驗階段面臨很大挑戰。 安炬科技開發的石墨烯噴漆,已成功應用於發光二極體(LED)燈具背後的鋁製散熱鰭片。吳以舜舉例,現在噴漆也是石墨烯愈來愈常見的應用,噴到 LED 燈具背後的鋁製散熱鰭片,可提高燈具均勻導熱的效果。「在鋁製的散熱鰭片上,噴上石墨烯材料,可提高導熱效果 8 至 15%。」 但噴漆是否可以很好的附著在物體上面,並不是單純把石墨烯摻到漆裡就可以,這與配方與表面改質都有關係。「每一種應用就是需要完全不同的配方,能不能很容易的改質,與石墨烯廠商對於石墨烯材料及特性的掌握度息息相關。」吳以舜說。 也因此,石墨烯供應商必須嘗試與不同的下游應用廠商,合作調配石墨烯的配方,這樣才能讓下游應用廠商直接使用。例如 AMI 正與台灣輪胎與腳踏車的複合材料、抗腐蝕塗料等應用廠商,一起開發產品。 石墨烯擁有諸多獨特特性,未來應用在不同領域,將有更多想像空間。例如石墨烯是導電最好的材料,抽成絲在外面包一個聚氯乙烯(PVC),就變成電線,屆時,傳統電線都可被換掉。 採用石墨烯材料製作成的電線,體重不到傳統銅線的十分之一,又輕又堅韌不會斷。只要價格再接近銅價,將是很好的應用。「全球使用的電線量,你可以想想這是上兆美元以上的產業。」吳以舜估算著。 現在美國一家 3D 列印上市公司也和安炬科技技術合作,利用石墨烯材料製成的膠來做印刷,這種膠可列印出電線。另外,「將來戰機裡面的電線如果用石墨烯,飛機重量就少 10%,那飛機就能多載一顆飛彈了,這都是想像。」吳以舜笑著說。 看好石墨烯在電池領域的前景,張博增計劃成立專門做石墨烯材料的電池公司 EnerG Nano,目前正在募資。 而南韓樂金化學準備在中國投資建置一條石墨烯電池生產線;西班牙石墨烯製造商 Graphenano 與西班牙科爾瓦多大學合作研發首例石墨烯聚合材料電池,電力儲存量將是目前市場上最好電池產品的 3 倍,安裝在電動車上最多能行駛 1,000 公里,且充電時間不到 8 分鐘。 但儘管科技大廠擁有龐大資源,吳以舜、張博增都不認為這代表這些科技大廠,就有機會可以在石墨烯商用化捷足先登。 「牽涉到技術的東西,不是哪家公司想主導就能夠主導,因為並不是有錢就可以。」投入研發長達 8 年以上、也擁有 80 項石墨烯專利的吳以舜話說得很直白,況且每家科技大廠涉足的應用領域不同、策略不同,很難通吃市場,因為石墨烯市場實在太大了。 但可以預期的是,更多業者跨入研發石墨烯之後,勢必加速石墨烯的應用商用化,不久的未來將會大大改變人類的日常生活。 Graphene_wealth0122 (本文由 財訊 授權轉載

石墨烯電池大規模商用的時間近了嗎?

石墨烯電池大規模商用的時間近了嗎? 華為 Mate 8 發表會開始前,微博上就出現了這樣一條預告——華為 Mate 8 將使用石墨烯電池。緊接著「石墨烯電池已經研發成功,並且已經商用化應用在華為 Mate 8 智慧手機上了」的消息,在網路上不脛而走——在 Mate 8 發表前釋放半真半假的消息,以猶抱琵琶半遮面的形式使華為 Mate 8 手機也隨著石墨烯電池消息的傳播而備受關注。 然而,我們都知道,事實上 Mate 8 並沒有採用石墨烯電池(原因下文會提到),但是這也給了我一個聊一聊石墨烯電池的機會。 石墨烯電池並非顛覆性革命 所謂石墨烯電池並非整個電池都用石墨烯材料製作,而是在電池的電極使用石墨烯材料。 石墨是目前鋰離子電池中最常用的負極材料,充電時,Li 嵌入到石墨層間形成插層化合物,Li 完全嵌入時,每個石墨層都嵌入一層 Li,對應化合物 LiC6,理論比容量為 372mAh/g。當每片單層石墨都以雜亂無章的方式排列,則在單層石墨的兩側表面都可以結合 Li,理論比容量提高了一倍,即 744mAh/g。由於石墨烯的缺陷位、片層邊緣及石墨烯堆積形成的微孔結構都可以儲存 Li。因此,在理論上石墨烯電極可能有超過石墨兩倍的比容量。 如果將石墨烯和 SnO2,Mn3O4,CuO 等電導率比較低的正極、負極奈米材料進行複合,如 Li4Ti5O12、TiO2、LiFePO4 等,就能提高鋰離子電池的迴圈性能。中科院金屬研究所在 PNAS 發表論文,將正極材料 LiFePO4 和負極材料 Li4Ti5O12 分別與石墨烯複合,製備了 LiFePO4- 石墨烯 / Li4Ti5O12- 石墨烯為電極的具有高充放電速率的柔性鋰離子電池,石墨烯做為鋰離子及電子的通路,同時發揮導電添加劑和集流體的作用。 ▲ 複合電極材料結構圖。 另外,如果將石墨烯和炭黑混合後做為導電添加劑加入鋰電池,可以有效降低電池內阻,提升電池倍率充放電性能和迴圈壽命,而且電池的彎折對充放電性能沒有影響。 因此,電極採用石墨烯材料後,使電池具備高充放電速率是石墨烯電池具備快速充電的原因,相對於華為、高通、步步高透過大電流密度下充放電實現快速充電的做法,採用石墨烯電極材料實現快速充電並不會像前者那樣削減電池壽命。因為石墨烯電池中的儲能物質依舊是鋰離子,所以石墨烯電池並非像網路流傳的那樣是對鋰電池的顛覆。 那麼,Mate 8 說採用石墨烯電池是怎麼回事? Mate 8 並未採用石墨烯電池 在市場壓力之下,華為的轉型做得徹底,也最有效率——透過線上搶購、建立粉絲團等手法,使華為的網路關注度不斷提升,「花粉」在網路上更是形成了不亞於「米粉」的傳播能力,華為歷次新品發表中都少不了花粉和網路行銷公司的身影——在正反兩方的爭論中吸引流量和人氣,使華為獲得日常無法企及的關注度。 本次微博上流傳出華為 Mate 8 將使用石墨烯電池的消息,就是華為典型的網路行銷案例——透過自媒體的虛假消息成功使 Mate 8 還未發表就獲得非常大的輿論關注度。 而最好的證據就是華為和曼徹斯特大學關於石墨烯技術的合作著眼於通信領域,而非石墨烯電池。而餘承東在兩個多小時的發表會上對石墨烯電池隻字不提,更證明了 Mate 8 並沒有採用石墨烯技術,否則以餘承東以往的言行,自然不會放過這麼好的行銷點。 華為快充技術的廬山真面目 既然華為 Mate 8 並沒有採用石墨烯技術,發表會上的快速充電又是怎麼回事呢? 雷鋒網配圖 據相關資訊了解到,華為 Mate 8 採用的是改良的聚合物技術,電芯源自 Sony 和 ATL,封裝是飛毛腿和欣旺達,快速充電晶片購買自德州儀器,充電協定是華為自家的。在解釋華為快速充電技術前,先介紹高通和步步高的快速充電技術。 早先的鋰電池,大電流密度下充放電對電池壽命損失很大。近年來,雖然鋰電池的能量密度提升有限,但在相同壽命的情況下,大電流密度下充電提升了不少。 高通的 Quick Charge 充電採用調整充電器的輸出電壓,使之獲得設備允許的安全最高充電電壓,在保護充電設備的前提下節省充電時間。 比如原來用的電壓和電流為 5V、1A/2A,但高通 QC 快速充電用電壓和電流為 9V、2A/12V 、1.67A,因為功率變大了,充電速度自然變快了。 而步步高的 VOOC 快速則是採用加大電流的辦法,雖然電壓依舊是 5V,但電流提升到 5A,功率提升後充電自然變快。 華為的做法和高通類似,電壓和電流分別採用 9V、2A,而 Mate 8 快速充電的奧妙就在於此。相對於步步高的 VOOC,高通的 QC 和華為的快速充電具有成本更低的優勢,因 micro USB 只能夠承受 2A 的電流,所以充電介面和主機板線路都要進行改造,還使用了並聯電池,成本會因此有所提升。 相對於提升電壓或電流的做法,石墨烯電池的快速充電就更有技術美感。 石墨烯電池離大規模商用尚需時日 石墨烯電池技術前景到底如何還是值得商榷的——墨西科技已經將石墨烯的製造成本從每克 5,000 元降至每克不足 3 元,並開發出石墨烯導電漿料和導電添加劑等用於鋰電池和超級電容器的產品,而且使用石墨烯電池的手機早已問世。 今年上市的一款名為「開拓者 α」的手機,就採用由中國科學院重慶綠色智慧技術研究院和中國科學院寧波材料技術與工程研究所開發的石墨烯觸控式螢幕、電池和導熱膜等新材料,手機觸控螢幕不偏色不泛黃,色彩真實、純淨,通透性也比傳統螢幕好,手機充電速率提高了 40%,電池壽命延長了 50%,電池的能量密度也增加 10%。 ▲ 採用石墨烯技術的手機。 從中可以看出,採用石墨烯材料的電極雖然大幅提升了電池壽命和電池充電速度,但因石墨烯材料本身具有的高比表面積等性質,與現在的鋰離子電池工業的技術體系無法相容,能量密度並沒有實現理論上的翻倍,僅僅提升了 10%。 在採用石墨烯技術後,「開拓者 α」手機的價格更是「感人」,以至於毫無性價比可言——採用 5.5 英吋 1080p 螢幕,搭載驍龍 64 位元四核心處理器,內建 2GB RAM+16GB ROM 儲存組合,前置 500 萬 + 後置 800 萬畫素鏡頭,支援中國移動 4G 網路——雖然石墨烯原材料的製造成本不高,但技術應用的成本著實不低,以至於開拓者 α 相當於千元機的配置,售價卻高達 2,499 元人民幣。 因此,雖然石墨烯電池的能量密度在理論上能得到大幅提升,但以現今的技術水準,實際應用中能量密度提升非常有限。網路上流傳的關於「石墨烯電池充電 10 分鐘跑 1,000 公里;採用石墨烯電極的新型電池的比功率為 100kW/kg,比商業鋰離子電池高 100 倍。」以當今的技術水準而言,這些神乎其技的描述還只能存在於理論上,其噱頭意義遠大於實用價值。這些說法在網路上能夠廣為流傳,更多的是一些企業以石墨烯為噱頭進行炒作提升股價或是從事資本運作,而中國真正從事石墨烯行業的和科研機構目前大多處於巨額投資的燒錢過程中,還遠遠未到技術成熟到可以大規模商業應用的階段。 結語 從現今石墨烯技術的實際應用來看,採用石墨烯材料的電極確實能提升鋰電池的充放電速率和鋰電池的壽命,但對大幅提升電池的能量密度還力有未逮。而相對較高的成本和相對有限的性能提升,會使搭載石墨烯電池的手機缺乏市場競爭力。因此,以現階段的技術水準來看,除非整機製造商良心發現,手機普遍採用石墨烯電池尚需時日。

神經形態晶片有重大突破,這回石墨烯成了「海綿」

神經形態晶片有重大突破,這回石墨烯成了「海綿」 由於神經形態晶片能夠比馮諾依曼(John von Neumann)結構晶片更快更好地處理感測器資料(如圖像、影片、聲音等),所以對這些由電晶體網路構成的晶片研究成為了新的熱點話題。 多年來,科學家們一直在嘗試進一步探究神經形態的電路架構。而其中的難處就在於,如何處理神經元和矽之間的重疊部分——突觸以及邏輯門。從光電子學上講,就是光子穿過雷射電晶體和突觸間隙神經遞質時的跨越處。 如今,普林斯頓大學的研究人員展示了一種石墨烯材質的光學電容器。這種光學電容器能夠保證光學神經形態電路中雷射電晶體的穩定工作。 但是目前,仍有一些關鍵性的差異問題,在阻礙人們成功製造出一個可以像大腦一樣工作的處理器。 例如,我們知道晶片中的神經元之間是透過電位移動或峰電位來傳遞資訊的,而峰電位是非 0 即 1 的二進位,所以人們必須在時域就對資訊進行編碼。但一個神經元的放電頻率,並不僅受限於中央時鐘周期,而且神經元的放電頻率只有在發送時才會對訊號的強度進行編碼。 但是正因為神經元是類比系統,所以在理論上由它們製成的晶片可以達到非常快的計算速度。而馮諾依曼結構晶片的時脈(Clock rate)卻是有極限值的,所以早晚有一天會被淘汰掉,科學家們必須找到其他方法來使計算速度更上一層樓。 而最近的一份研究報告顯示,把石墨烯融入雷射之中是一個可行的解決方案。這將能夠使得石墨烯「捕獲」光子,並把它變成一種光學電容器。當光學電容器以這種方式遞增時,雷射能夠以皮秒的速度「飆升」。 IEEE 指出:「事實證明,石墨烯是一個非常理想的飽和吸收體。因為它能夠以非常快的速度吸收並釋放光子,而且它還能在任何波長下工作,所以無論發射何種顏色的雷射都可以被完美吸收,並且還不會互相干擾。」 也就是說,這種「石墨烯海綿」能夠在雷射中更好的吸收光電子,而且還可以被用來同時輸出多個不同波長的光子,不會受到任何干擾。 在摩爾定律的最後,模擬神經元和神經回路的設計理念,可以為處理器帶來更為優越的功耗比和可伸縮性。在光電子學中,光導纖維和雷射電晶體是實現這一理念的理想方法,因為光子的移動速度比電子更快。 而在最新的自然科學報告中表明,石墨烯電容器能夠將神經形態的晶片架構和光電子完美結合。 但不要高興太早,我們可能還要在未來面臨下一個嚴峻的問題:類比神經形態電路陣列的雷射電晶體,能否有夠快的速度來處理從感測器得到的資料。

石墨烯又一新應用:讓太陽能板能利用雨水發電

石墨烯又一新應用:讓太陽能板能利用雨水發電 該如何提升太陽能板發電量始終是科學家們致力研究的方向,近幾年來太陽能發電的技術進展,幾乎都是在於如何提升太陽能板的轉換效率。然而,一群中國科學家轉向一個全然不同的方向,努力克服太陽能發電的自然天敵——雨天,開發出一種即使在雨天也能利用雨水發電的太陽能板。 在缺乏日照或陰雨綿綿的天氣狀態下,太陽能板往往無法達到最佳化使用,來自中國海洋大學與雲南師範大學的科學家,為此研發出一種無論在何種天氣類型的狀態下都能發電的太陽能板,而這一切都要歸功於有著神奇萬能材料美名的「石墨烯」。 與一般的太陽能板相同,這種新型太陽能電池可在日照時,利用太陽光產生電力,而若天氣進入烏雲密佈或開始下雨時,太陽能電池就能轉換成以石墨烯協助發電的狀態。 科學家在太陽能電池表面塗上一層薄薄的石墨烯,而雨水本身帶有一些礦物質,因此當雨水降落在塗上石墨烯的太陽電池表面時,雨水會分離成帶正電與帶負電的離子,其中,帶正電的離子主要為鈉離子、鈣離子與氨鹽基,會沈積在石墨烯表面,而這層帶正電的離子層會與石墨烯的負電電子作用結合,產生類似擬電容(pseudocapacitor)的雙層系統,兩個層之間的電位差大到足以產生電壓與電流。 然而,這種太陽能電池最高的太陽能轉換效率僅能達到 6.53%,與目前約可達 20% 左右轉換效率的太陽能電池相比,6.53% 的轉換效率可說是相當悲劇,另外,處於下雨狀態時,所產生的電壓也僅能達到數百微伏特(microvolt)。雖然科學家們希望能盡快使這種太陽能電池走出概念階段,但距離走向商用,恐怕還有很長一段路要走。