原子尺度的製造將引發電子產業革命

加拿大阿爾伯塔大學的科學家利用機器學習將原子尺度的製造完善並自動化，這項前所未有的進步，為大規模生產比人們現今使用設備更快、更小、更環保的新型電子產品鋪平了道路。它可以使智能手機在兩次充電間工作數月，可以使計算機速度快上百倍，但使用的能量少一千倍。相關研究成果在線發表在5月23日的《美國化學學會納米》（ACS Nano）雜誌上。

阿大研究團隊開發的下一代電路解決了當前電子設備兩個最大問題：製造它們的能源使用和資源消耗。儘管現代集成電路在過去30年里使計算機更快、更小、更便宜，但它們正迅速接近物理上的可能極限。一些估計預測，如果人們繼續保持目前的能源消費習慣，信息和通信技術產業到2025年將消耗全球20%的能源，佔全球碳排放量的5%以上。

這一突破是世界各地科學家數十年研究成果的結晶，目的是為推動原子尺度、低功耗電子產品的發展創造解決方案。將製造過程縮小到原子尺度，可以產生一種新型電路，它使用電力要少很多，需要更少原材料，這對經濟和環境都是有利的。

過去幾年中，科學家們克服在如此小範圍內工作所帶來的諸多障礙方面取得了穩步進展。2006年，研究團隊創造了世界上最尖銳物體——鎢顯微鏡尖端達到一個原子的寬度，使研究人員能夠在原子尺度水平可視化並對材料進行操作。三年後，他們創造出史上最小量子點——單個硅原子可以控制單個電子，為生產超低功耗電路鋪平道路。去年，該團隊找到一種方法修復硅晶元上的原子級印刷錯誤，該錯誤會阻止超小型電路工作。

下一步是使生產過程自動化。研究人員成功訓練一個人工智慧系統來識別和修復用於製造原子尺度電路的精密顯微鏡。通過教授一種基於人工智慧的「神經網路」系統讓它知道當一個原子顯微鏡尖端在印刷過程中被鈍化時再次將其銳化為單個原子，研究團隊找到了更快、更準確大規模生產的關鍵。

研究人員稱，在這麼小範圍內進行製造，可以創造出傳統技術根本無法做到的全新功能，將其與實際生產結合起來將會改變電子產業遊戲規則，原子尺度的製造和大規模生產將成為可能。

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