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转载：“超材料”，其结构比可见光、无线电波和第啲类型嘅电磁辐射嘅波长还要细，具有强大嘅商业潜力，遍及智能手机、增强现实眼镜、激光雷达、送货无人机和移动家居机器人。本文译自The New York Times，作者是约翰·马尔科夫（John Markoff），原标题为” These Materials Could Make Science Fiction a Reality “，希望对您有所启发。
请你想象一下，好似《钢铁侠》(Iron Man)中嘅托尼·斯塔克(Tony Stark)那样，人可以通过喺空中挥舞双手，来操作电脑。或者像哈里森·福特(Harrison Ford)喺《银翼杀手》(Blade Runner)中饰演嘅角色那样，用智能手机放大一个物体。或者是下一代视频会议，增强现实眼镜使观睇3D化身成为可能。或者新一代能够喺城市交通中安全驾驶嘅自动驾驶汽车。
由于“超材料”嘅存喺，呢啲先进技术以及第啲好多即将出现嘅技术，都有可能实现，佢使控制光束成为可能，好似计算机芯片控制电力一样简单。
“超材料”一词指嘅系一大类人造材料，其结构比可见光、无线电波和第啲类型嘅电磁辐射嘅波长还要细。综上所述，佢们而家能让工程师喺设计新型嘅超堆传感器时拥有非凡嘅控制权，呢啲传感器嘅范围从望远镜镜头到红外温度计。
“我哋正喺度进入超材料嘅消费阶段，”黄艾伦（Alan Huang）说，佢係硅谷咨询公司Terabit公司嘅首席技术官，喺贝尔实验室（Bell Labs）嘅12年里，他做光学计算嘅早期研究。“佢将超越相机和投影仪，带来我哋意想唔到嘅嘢。”这真系一片梦幻之地。”
第一个利用廉价嘅超材料嘅消费产品，将会是智能手机，佢将提高超材料嘅性能，但以新嘅方式控制光波嘅能力，也将好快使增强现实眼镜等产品成为可能，呢种眼镜将计算机化嘅图像叠加喺现实世界上。
呢啲技术本身并唔新鲜。早喺19世纪，法国物理学家奥古斯丁·让·菲涅尔（Augustin-Jean Fresnel）就提出利用一系列同心凹槽聚光，使光学透镜变平、变亮嘅想法。超材料背后嘅一个关键创新是，佢们是由比佢们设计用来操纵嘅辐射波长还小嘅子组件构成嘅。
例如，要用超材料制造透镜，你需要将硅(也就是玻璃)切得足够薄，使其透明，然后你可以喺薄薄嘅玻璃层中嵌入结构，使光线通过时聚焦。
微软研究院（Microsoft Research）前负责人、物理学家内森·梅尔沃德(Nathan Myhrvold)是最早意识到超材料商业潜力嘅人之一。
“我啱开始研究呢个项目嘅时候，争议好大。”梅尔沃尔德说，“有啲科学家讲呢系一派胡言。”
从那时起，梅尔沃德已经创立六家基于超材料技术嘅公司。其中几家公司正喺度追求消费者光学市场，包括总部位于西雅图嘅Lumotive公司，该公司正喺度开发一种没有移动部件嘅激光雷达成像系统。
激光雷达利用激光绘制周围物体嘅精确地图，最远可达数百码。激光雷达被开发自动驾驶汽车嘅公司广泛使用，而家佢们大多是机械系统，可以快速旋转激光束来绘制地图。
相比之下，Lumotive公司使用最初为平板开发嘅液晶显示技术，来“控制”一束激光。由此产生嘅系统比机械激光雷达便宜得多，呢令到佢们有可能应用于一系列新嘅应用，比如送货无人机、自动驾驶汽车和智能吸尘器等移动家居机器人。
由于汽车行业内已经充斥住好多激光雷达制造商，Lumotive公司嘅管理人员已经将佢哋嘅努力重新集中喺家用和工业机器人嘅新市场上。佢哋仲未有宣布客户。
Lumotive嘅首席执行官兼联合创始人比尔·科勒兰(Bill Colleran)说，“我哋正朝住一个方向前进，我哋拥有嘅另一个特性，就是能够将呢啲嘢缩小到非常小嘅规模，呢使我哋同众唔同。”
另一家试图利用超材料潜力嘅公司是2017年由罗伯特·德夫林(Robert Devlin)和费德里科·卡帕索(Federico Capasso)创立嘅Metalenz公司，目前正喺度研究一种利用强大而廉价嘅计算机芯片制造技术，制造光学透镜嘅新方法。
好多类型嘅超材料，正喺度使用制造计算机芯片嘅相同设备来制造。呢一发现意义重大，因为佢预示住一代廉价嘅照明芯片嘅诞生，好似20世纪60年代计算机芯片能够利用电力一样。呢一创新催生一个庞大嘅新消费行业：电子表、视频游戏、个人电脑等，都系由喺硅上蚀刻电路嘅能力发展而来嘅。
借助微芯片技术，可以廉价制造数以万计，甚至数以百万计嘅二维透镜，呢啲透镜可以根据镶嵌喺其表面嘅透明材料嘅模式来弯曲光线，其成本仅为当今光学透镜嘅好小一部分。
呢啲公司必须回答嘅问题是，佢哋能否提供足够嘅改进性能和更低嘅成本，以说服制造商放弃目前使用嘅组件(喺这里是廉价嘅塑料镜片)。
这项新技术嘅第一步，显然系取代智能手机中嘅塑料镜片，Metalenz公司将于明年开始咁样做，但这只是超材料嘅第一个大众市场。据德夫林介绍，机器人还将应用于控制我哋同计算机和汽车安全系统嘅交互方式，以及提高廉价机器人喺拥迫环境中嘅移动能力。
据报道，苹果公司正喺度设计一个系统，该系统可以将好多智能手机功能，最终转移到轻薄嘅眼镜上。
“主要问题之一是体积和重量。” OpenCV公司嘅首席技术专家加里·布拉斯基(Gary Bradski)说，Ai系一款免费机器视觉软件嘅开发者。“我嘅意思是，你嘅鼻子能承受几多重量？”
轻盈是Metalenz公司提供嘅一个产品优势，该公司展示具有超细透明结构嘅二维硅超薄透镜，每个透镜嘅波长都小于光嘅波长。但係，制造像集成电路一样嘅透镜仲有第啲重要嘅优点。
“你从超材料或超表面得到嘅最强大嘅嘢之一，是真正降低系统复杂性嘅能力，同时提高整体性能，”德夫林说，“因此，由于体积大、体积大、价格昂贵，一直被锁喺实验室里嘅医疗或科学应用，而家将以可以安装喺每个人手机上嘅价格提供。”
一项早期嘅功能，将使将传感器直接放置喺智能手机显示屏后面成为可能，将使用手机嘅成个表面区域成为可能。佢还将简化“结构光”传感器，呢啲传感器投射用于人脸识别嘅点嘅模式。
微电子学最强大嘅特性，是能够喺几十年嘅时间里缩小电路嘅规模，使佢们更快、更强大、更便宜。以类似嘅方式，超材料将改变设计师驾驭光束嘅方式。
例如，科学家们正喺度完成一个先进嘅毫米望远镜，计划明年安装喺智利（Chile）嘅西蒙斯天文台（Simons Observatory），佢哋转向超材料用于覆盖望远镜内部嘅瓦片，以捕捉几乎所有嘅杂散光。宾夕法尼亚大学(University of Pennsylvania)天文学和天体物理学教授马克·德夫林(Mark Devlin)(同Metalenz嘅创始人没有关系)说，落喺瓷砖表面嘅光子会被一个超小嘅锥状结构嘅表面捕获。德夫林领导该望远镜嘅设计。
“呢啲瓷砖重量轻，价格便宜，容易安装，”他说，“而且佢们唔会脱落。”
译者：TeresaChen
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