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加拿大阿爾伯塔大學(xué)的科學(xué)家利用機器學(xué)習(xí)將原子尺度的制造完善并自動化，這項前所未有的進步，為大規(guī)模生產(chǎn)比人們現(xiàn)今使用設(shè)備更快、更小、更環(huán)保的新型電子產(chǎn)品鋪平了道路。它可以使智能手機在兩次充電間工作數(shù)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(guān)研究成果在線發(fā)表在5月23日的《美國化學(xué)學(xué)會納米》（ACS Nano）雜志上。

阿大研究團隊開發(fā)的下一代電路解決了當(dāng)前電子設(shè)備兩個最大問題：制造它們的能源使用和資源消耗。盡管現(xiàn)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(yù)測，如果人們繼續(xù)保持目前的能源消費習(xí)慣，信息和通信技術(shù)產(chǎn)業(yè)到2025年將消耗全球20%的能源，占全球碳排放量的5%以上。
     

這一突破是世界各地科學(xué)家數(shù)十年研究成果的結(jié)晶，目的是為推動原子尺度、低功耗電子產(chǎn)品的發(fā)展創(chuàng)造解決方案。將制造過程縮小到原子尺度，可以產(chǎn)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(jīng)濟和環(huán)境都是有利的。

過去幾年中，科學(xué)家們克服在如此小范圍內(nèi)工作所帶來的諸多障礙方面取得了穩(wěn)步進展。2006年，研究團隊創(chuàng)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并對材料進行操作。三年后，他們創(chuàng)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(chǎn)超低功耗電路鋪平道路。去年，該團隊找到一種方法修復(fù)硅芯片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(chǎn)過程自動化。研究人員成功訓(xùn)練一個人工智能系統(tǒng)來識別和修復(fù)用于制造原子尺度電路的精密顯微鏡。通過教授一種基于人工智能的“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”系統(tǒng)讓它知道當(dāng)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(zhǔn)確大規(guī)模生產(chǎn)的關(guān)鍵。

研究人員稱，在這么小范圍內(nèi)進行制造，可以創(chuàng)造出傳統(tǒng)技術(shù)根本無法做到的全新功能，將其與實際生產(chǎn)結(jié)合起來將會改變電子產(chǎn)業(yè)游戲規(guī)則，原子尺度的制造和大規(guī)模生產(chǎn)將成為可能。