憶阻器製成神經網路更高效

據英國《每日郵報》網站近日報導，美國密歇根大學的科學家設計出一種由憶阻器製成的新型神經網路系統——儲備池計算系統，它可以教機器像人類一樣思考，並顯著提升效率。而且，它能在對話之前預測詞彙，甚至可以預測下一步輸出。

憶阻器製成神經網路更高效

憶阻器(網路圖)

　　此前科學家曾用更大的光學元件創建出儲備池計算系統，但電氣工程和計算機科學教授盧偉（音譯）率領的團隊使用憶阻器創建的新系統所需空間更小，也更容易集成到現有的矽基電子設備中。

　　憶阻器是既可執行邏輯運算，又可存儲數據的特殊電阻設備，在最新研究中，盧偉團隊使用了一種特殊的憶阻器。

　　神經網路由神經元（節點）、突觸（節點之間的聯繫）組成。為了訓練神經網路完成某項任務，需要給它「餵食」大量問題以及相應答案。神經網路一旦經過訓練，就可以在不知道答案的情況下接受測試。

憶阻器製成神經網路更高效

神經網路(網路圖)

　　盧偉表示，研究人員需要花費數日甚至數月來訓練網路，這顯然非常昂貴。但他們通過憶阻器製造出的儲備池計算系統，可避免大多數的昂貴訓練過程，也為網路提供了記憶能力，這是因為系統最關鍵的組件——儲備池無需訓練。

　　團隊採用手寫識別測試（神經網路常用的基準）來驗證儲備池計算概念，結果表明，他們僅使用88個憶阻器做節點，就可以分辨數字的手寫版本，且儲備池的精準度高達91%；而傳統神經網路需要幾千個節點。此外，處理隨著時間而變化的數據，新系統也能勝任。

　　未來，盧偉計劃藉助這一技術，研究語音識別和預測分析這兩大領域。他表示：「我們可以預測自然口語語言，所以你無需說全單詞，我們就可以預測出你接下來要說什麼。」

　　而在預測分析領域，盧偉希望使用這個系統吸收有噪音的信號，例如來自偏遠無線電台的信號，製造出更乾淨的數據流。他說，即便輸入停止，這項技術也可以預測和產生輸出信號。

鈉電池盡占低成本、長壽命優勢，為何還無法等到量產的一天？

鈉電池盡占低成本、長壽命優勢，為何還無法等到量產的一天？

鈉何時可以超越身為鹽的價值，正式在電池市場坐擁江山？

美國能源部委外經營的布魯克黑文國家實驗室（Brookhaven National Laboratory）今年 7 月帶來鈉電池儲能技術的突破，列入美國製造週的歡慶名單，該突破對美國的風能和太陽能行業來說是個好消息，也可能讓鋰離子電池的粉絲感到一陣寒意。

鈉鹽是普通食鹽中兩種主要成分之一，科學家喜歡鈉便宜、豐富、無毒等優點，但鈉離子電池為何無法商業化量產？其中一個致命傷即鈉電池陰極由分層排列的金屬和氧離子組成，當暴露於空氣時，金屬會被氧化進而降低電池性能，甚至完全失效，如能克服這個重大缺陷，鈉電池將有機會大放異彩。

布魯克黑文國家實驗室與中國科學院合作的突破性技術在於調整陰極結構，透過引入不同材料讓電池性能趨於穩定，據實驗結果顯示，電池可穩定暴露在空氣的時間延長了 20 倍，500 次充放電循環後容量保持率（capacity retention）增加了 9 倍，浸泡在水中也不會受到損害。

不過這個實驗室樣品並未到可量產的地步，反倒是法國國家科學研究中心（CNRS）成立的新創公司 Tiamat 在上月底宣布，他們已經預計在 2020 年前量產可充電的 18650 型鈉離子電池（是否會達到目標還有待觀察）。

第一款 18650 型鈉離子電池原型在 2015 年 11 月由法國幾所大學的研究人員設計出來，這是最普遍使用的圓柱型鋰離子電池規格，直徑 1.8 公分、長 6.5 公分，Tiamat 用僅半年時間發展這項技術並實現規模化生產。

Tiamat 強調，鈉電池的充放電速速率更好（速度提高 10 倍）、預期壽命更長（鈉離子電池壽命超過 10 年，而鋰離子電池使用壽命只有 3~4 年），如果有鈉離子電池技術，一輛 200 公里里程數的電動車可以在幾分鐘內就充飽電。

更重要的是，鈉在蘊藏量與價格方面狠狠鄙視了鋰一番。鈉在地殼中的含量為 2.6%，而鋰含量僅 0.06%；鈉可從海水提取，但鋰資源被全球少數幾個地區掌握（阿根廷、智利和玻利維亞占全球三分之二的鋰）；價格方面，鈉每噸約 150 美元，而鋰每噸高達 15,000 美元。

但，由於鈉電池的能量密度低於鋰電池，會導致最後可行性的鈉電池成品重量變重、需要更多材料製造，成本反而又拉高。《ieee spectrum》報導，專注研發鋰離子電池的材料專家 David Snydacker 說，鈉電池的性能會差一些，無法與過去幾十年來的鋰電池技術完美結合，並且鈉電池還有一個尚未解決的問題，是找到或創造高容量的陽極（即電池負極）。

所以，儘管鈉離子電池可能有一天會壯大，但那天何時會到來？我們到現在都還不知道。

「細菌電池」藏在紡織物上，吸收你的汗水發電

一年前，這個由賓漢頓大學電子與資訊工程學助理教授 Seokheun Choi 領導的團隊已推出過一種紙質生物電池，可多次摺疊而不影響發電，且電池功率還會隨摺疊程度不同而改變。

紐約賓漢頓大學團隊最近又開發出新的生物電池，這一次是基於可以任意拉伸的紡織品上，而電力驅動來自細菌在分子之間交換電子的行為，你的唾液、汗水都是細菌發電的營養來源。

最近，團隊改良之後發表了更新的「紡織生物電池」，在重複拉伸、扭轉測試中也擁有穩定的發電能力。生物燃料電池（biological fuel cell）是一種基於生物電化學的電池系統，使用自然界細菌及織物上的仿真細菌交互作用來產生電流啟動化學反應。簡單說，就是利用細菌來觸發還原／氧化反應，從而在分子之間交換電子來發電。

在之前，Seokheun Choi 已經用髒水、唾液來測試細菌的發電能力，只是生物電池在穿戴式電子產品上的應用非常不發達，因為細菌可能會引起健康問題。

但 Seokheun Choi 認為，人體內的細菌數量比細胞還多，如果不作為資源利用實在太浪費了，因此他的最新打算瞄準了人體的自然分泌物：汗水，將其中一種稱為「綠膿桿菌（Pseudomonas aeruginosa）」的細菌作為生物催化劑，由此產生的裝置最大功率輸出達 6.4μW／cm2，電流密度為 52μA／cm2，與其他柔性紙質微生物燃料電池相似。

《New Atlas》報導，所有的電池部件都被整合到單片織物中，陽極和陰極之間沒有隔離膜。陽極室被設計成親水性以導電，可從汗水中的細菌獲取電力，陰極則使用氧化銀和氧化還原反應做為紡織電子產品的固態材料。

與傳統電池或其他酶燃料電池相比，微生物燃料電池可以成為可穿戴電子產品的最佳電源，因為不斷分泌的汗水是支持細菌活力的潛在燃料，提供穩定的酶促反應、讓微生物燃料電池可以長期運作，也就是說，未來你的衣服或襪子可在吸取你的汗水同時為穿戴式儀器供電，隨時監測相關鍛鍊成果。

忘記網路購物吧！沃爾瑪發表新專利，直接在你家蓋一間便利商店

你以為 AmazonGO 無人商店就很厲害了嗎？身為亞馬遜的死對頭，沃爾瑪不僅用飛快的腳步在電子商務追趕亞馬遜，同時也把腦筋動到無人商店上，發表新專利，要把無人實體店直接帶進你家！

這項專利概述了適用於消費者住宅內的「無人零售店面」的工具和系統，使消費者可以從安裝在牆上零售店面直接瀏覽、選購商品。你或許會驚呼：這不就是擺一台自動販賣機在家裡嗎？概念上的確如此，但在科技的幫助下，它看起來更聰明、更好用，而且更符合你的需求。

根據專利說明，這套系統是嵌入式結構（可能就是嵌在你家的牆上），由「展示區」和「儲存區」兩個區域組成，其中一個或兩個區域都可以冷藏，這代表除了其他不易腐爛的商品之外，連食物和飲料也能儲存。另外這套系統也可隨時由零售商或物流商（甚至可能是無人機），在消費者住宅外處補貨。當然，消費者消也可以隨時將未使用的商品放回貨架退貨。

另外這套系統的好處還多得很，它還可以當消費者網路購物的「取貨便」，當你在網路上買東西卻不方便在家取貨時，就可以廠商丟到儲存區裡面。當然數據驅動是少不了的，消費者除了可以向沃爾瑪主動表示平常喜歡買哪些東西，沃爾瑪也會根據日常生活習慣，推薦適合消費者的商品。上述功能還可以透過 AI 來分析和預測，並與各種智慧家居/物聯網技術配合。

例如一旦系統了解到一個家庭每週二往往會買麵條、羅勒和番茄來煮義大利麵，沃爾瑪在每星期一不僅可以提前備貨，還可以準備額外他們有興趣的食材。

這不禁讓人想起前幾年在韓國流行的「虛擬購物牆」，只是它更真實，更貼近逛街購物的感覺。如果真能實現商業化，那可以與沃爾瑪迄今為止的其他電子商務創新服務相結合。