對(duì)電子工程師來(lái)說(shuō)，不僅要關(guān)注芯片以及半導(dǎo)體本身，更要關(guān)注下游電子應(yīng)用，畢竟芯片是為電子應(yīng)用而服務(wù)。

IEEE Spectrum日前發(fā)布“2024年值得關(guān)注的11個(gè)工程里程碑“，列舉了未來(lái)一年值得關(guān)注的科技技術(shù)。那么有哪些電子應(yīng)用將在明年發(fā)光發(fā)熱，其中又有哪些潛在的芯片應(yīng)用將會(huì)爆發(fā)？

地心之旅：到地下20千米獲取能源

地?zé)崮苁且环N綠色低碳、可循環(huán)利用的可再生能源，具備儲(chǔ)量大、分布廣、清潔環(huán)保、穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)。

更為重要的是，根據(jù)科學(xué)家計(jì)算，整個(gè)地球熱量超過(guò)了1 × 10^19 TJ，這意味著，地球的熱能足夠人類使用620億年，而地殼內(nèi)煤儲(chǔ)備量只夠人類使用近200年。

為了釋放地?zé)崮艿摹疤摺睗摿?，麻省理工學(xué)院的初創(chuàng)公司Quaise Energy正在2024年測(cè)試一種深層鉆機(jī)，這種鉆機(jī)使用高功率毫米波，可以鉆入地殼10到20千米。

要知道，地殼平均厚度為17千米，以往各種鉆探深度都沒(méi)有突破地殼的范圍，只有Quaise Energy公司的20千米才算是達(dá)到了下一個(gè)層面。

Quaise Energy將從舊的油氣鉆探結(jié)構(gòu)開始，通過(guò)從回旋管爆破輻射來(lái)蒸發(fā)下面的硬巖。鉆探至地地下20千米時(shí)，此處地下溫度可達(dá)500攝氏度，根據(jù)Quaise高管的說(shuō)法，獲得地?zé)崮芸赡苁堑?050年實(shí)現(xiàn)凈零排放目標(biāo)的關(guān)鍵。

內(nèi)置電池的電磁爐：家用電器的儲(chǔ)能系統(tǒng)

現(xiàn)在我們都在使用煤氣來(lái)做飯，但國(guó)外消費(fèi)者已經(jīng)掀起轉(zhuǎn)向基于電磁的爐灶和烤箱的風(fēng)潮，以解決與燃?xì)庠钕嚓P(guān)的環(huán)境問(wèn)題和健康風(fēng)險(xiǎn)。

雖然這種電器非常節(jié)能，但大多數(shù)型號(hào)都需要改裝電源插座，安裝成本高達(dá)數(shù)百美元。 Channing Street Copper 和 Impulse Labs 這樣的初創(chuàng)公司正在通過(guò)添加內(nèi)置電池，來(lái)補(bǔ)充常規(guī)的墻上插座電源，使電磁爐和電烤箱更易于安裝。Channing Street Copper計(jì)劃在 2024 年初 推出電池增壓設(shè)備。

全自主分診決策系統(tǒng)：無(wú)創(chuàng)傳感收集數(shù)據(jù)

DARPA全稱“國(guó)防先進(jìn)研究計(jì)劃局”，人稱現(xiàn)實(shí)版“神盾局”，這家機(jī)構(gòu)頗有一絲傳奇色彩，研究的內(nèi)容總是能夠壓中未來(lái)。

在大規(guī)模傷亡事件中，幾分鐘往往可以決定生死。2024年下半年，美國(guó)DARPA將會(huì)開展新一輪的挑戰(zhàn)賽，一項(xiàng)開發(fā)傳感器和算法以支持大規(guī)模傷亡事件期間分診的競(jìng)賽。

根據(jù)DARPA去年2月 的視頻演示 ，該機(jī)構(gòu)正在尋找新的方法來(lái)幫助處于兩個(gè)治療階段的醫(yī)務(wù)人員：在初級(jí)分診期間，最需要護(hù)理的人將被遠(yuǎn)距離的傳感器識(shí)別；然后，當(dāng)患者病情穩(wěn)定時(shí)，醫(yī)務(wù)人員可以根據(jù)從無(wú)創(chuàng)傳感器收集的數(shù)據(jù)來(lái)決定最佳治療方案。三輪比賽將持續(xù)到2026年，獎(jiǎng)金總額為700萬(wàn)美元。

簡(jiǎn)單解釋一下，初步分診由人類親自評(píng)估，可能適合少數(shù)患者，但不適用于大規(guī)模傷亡事件。在二級(jí)分診中，標(biāo)準(zhǔn)方法是定期檢查生命體征，例如心率和呼吸頻率、血氧飽和度和血壓。這些方法可能會(huì)錯(cuò)過(guò)危及生命的傷害的早期跡象，DARPA分診挑戰(zhàn)旨在使醫(yī)療響應(yīng)人員能夠在大規(guī)模傷亡事件中挽救生命，方法是利用傳感器快速自主地提供初級(jí)分診所需的信息，并提供持續(xù)監(jiān)測(cè)以預(yù)測(cè)二級(jí)分診中救生干預(yù)的需求。

在空中套娃：用飛機(jī)發(fā)射無(wú)人機(jī)

新型導(dǎo)彈發(fā)射無(wú)人機(jī)將于2024年升空，它就像一個(gè)在空中套了三層的娃娃一樣，裝滿導(dǎo)彈的無(wú)人機(jī)會(huì)在飛行時(shí)會(huì)從轟炸機(jī)的腹部釋放出來(lái)。

LongShot是美國(guó)DARPA于2011財(cái)年開始研制的一種用于爭(zhēng)奪未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)制空權(quán)的新型無(wú)人戰(zhàn)斗機(jī)，該機(jī)在作戰(zhàn)過(guò)程中采用有人戰(zhàn)機(jī)（戰(zhàn)斗機(jī)、轟炸機(jī)等）空中投送方式，使用隱身氣動(dòng)外形和隱身涂料，能攜帶小型雷達(dá)和若干枚美軍現(xiàn)役或在研的空空導(dǎo)彈（如AIM-120系列、“CUDA”等）對(duì)敵方多類空中飛行器進(jìn)行攻擊，具備人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)能力。

這架無(wú)人駕駛飛機(jī)由通用原子航空系統(tǒng)公司是DARPA（美國(guó)國(guó)防高級(jí)計(jì)劃研究局）開發(fā)，今年將進(jìn)行飛行測(cè)試，以證明其在空基作戰(zhàn)中的可行性。其目標(biāo)是在引入新飛機(jī)的同時(shí)擴(kuò)大空對(duì)空導(dǎo)彈和當(dāng)前級(jí)別戰(zhàn)斗機(jī)的射程和效力。

監(jiān)測(cè)新冠后遺癥：用APP預(yù)測(cè)癥狀的發(fā)生

長(zhǎng)新冠（Long Covid，也就是新冠后遺癥）是指新冠轉(zhuǎn)陰后，仍然長(zhǎng)期伴有很多身體不適的癥狀，去醫(yī)院檢查又檢查不出來(lái)什么異常，包括惡心、頭暈、疲勞、嚴(yán)重的心悸和胸痛。

長(zhǎng)新冠治療中經(jīng)常使用的治療方法稱為起搏（Pacing），這種療法注意保護(hù)受影響者的能量資源，避免可能使癥狀惡化的身體和精神或情緒過(guò)度勞累，但與之相悖的是，我們又很難察覺到長(zhǎng)新冠對(duì)我們身體的影響，因此我們就更加難以調(diào)整自己的生活節(jié)奏以對(duì)抗長(zhǎng)新冠。

這就是為什么一位患有長(zhǎng)新冠的人Harry Leeming決定創(chuàng)建 Visible ，一款幫助用戶監(jiān)控活動(dòng)并避免過(guò)度勞累的應(yīng)用程序，Visible旨在幫助人們控制自己的活動(dòng)。

Visible通過(guò)監(jiān)測(cè)HRV（心率變異性）預(yù)測(cè)某人何時(shí)會(huì)感到疲倦，而這種傳感通過(guò)光電體積描記法 (PPG) 技術(shù)，利用智能手機(jī)攝像頭，記錄用戶膚色的微小變化，測(cè)量心率。

今年，根據(jù)Leeming的說(shuō)法，Visible將推出使用專用心率監(jiān)測(cè)器的高級(jí)版應(yīng)用程序。Leeming 說(shuō)，雖然大多數(shù)可穿戴設(shè)備用于輔助鍛煉身體，但這些臂帶監(jiān)測(cè)器針對(duì)降低心率進(jìn)行了優(yōu)化，以幫助患有長(zhǎng)新冠的人，該應(yīng)用程序還將從同意的用戶那里收集數(shù)據(jù)，以幫助研究這些情況。

耗資100億美元，亞馬遜進(jìn)軍衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)

亞馬遜 預(yù)計(jì)將在2024年底前通過(guò) Project Kuiper “柯伊伯計(jì)劃”開始提供衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。這個(gè)耗資100億美元的項(xiàng)目旨在通過(guò)向近地軌道發(fā)射3000多顆衛(wèi)星，將可靠的寬帶互聯(lián)網(wǎng)接入擴(kuò)展到全球農(nóng)村地區(qū)。

雖然該項(xiàng)目需要數(shù)年時(shí)間才能完全完成，但亞馬遜將在今年晚些時(shí)候開始與客戶進(jìn)行beta測(cè)試。如果成功，Kuiper 可以集成到 Amazon Web Services套件中。與此同時(shí)，SpaceX的 Starlink 自2019年以來(lái)一直很活躍，已經(jīng)有5000顆衛(wèi)星在軌運(yùn)行。

根據(jù)亞馬遜（Amazon）及聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟公司（United Launch Alliance，ULA）官方信息，北京時(shí)間2023年10月7日2時(shí)06分，亞馬遜提出的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)“柯伊伯計(jì)劃”（Project Kuiper）的2顆原型衛(wèi)星Kuipersat-1和Kuipersat-2搭乘聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟公司的宇宙神5型（Atlas V）運(yùn)載火箭發(fā)射升空，部署在離地球表面約500公里的高度。亞馬遜在其官方網(wǎng)站上稱，這次發(fā)射標(biāo)志著其"原型飛行"（Protoflight）任務(wù)的開始。

太陽(yáng)電動(dòng)汽車：明年上路

電動(dòng)汽車到來(lái)之時(shí)，很多人就曾暢想過(guò)使用太陽(yáng)能供電，而這將在明年成真。

潛在客戶和眾籌者期待 已久 的初創(chuàng)公司 Aptera Motors 制造的 太陽(yáng)能電動(dòng)汽車 （SEV） 將于 2024年上路。

2015年，Aptera Motors曾發(fā)布過(guò)一款太陽(yáng)能電動(dòng)車，之后公司便破產(chǎn)了，如今三位公司創(chuàng)始人已經(jīng)重聚，重新量產(chǎn)全新的太陽(yáng)能電動(dòng)車。

值得一提的是，Aptera Motors制造的是三輪SEV，采用空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)，可減少阻力，整體外觀看起來(lái)頗為新穎。

該車的最新版本將插電式功能與覆蓋其車頂?shù)奶?yáng)能電池板相結(jié)合，一次充電可行駛1600公里，每天使用太陽(yáng)能發(fā)電可行駛65公里。Aptera表示，它的目標(biāo)是在2024年開始早期生產(chǎn)，首批將交付2000輛汽車。

零信任架構(gòu)：三分之二的信心

“信任但要驗(yàn)證”是現(xiàn)在美國(guó)網(wǎng)絡(luò)安全政策中的一句諺語(yǔ)。

到2024財(cái)年末，即9月，所有美國(guó)政府機(jī)構(gòu)都將 被要求切換到 零信任安全架構(gòu)。所有用戶都必須驗(yàn)證其身份和設(shè)備，即使他們已經(jīng)連接到政府網(wǎng)絡(luò)和虛擬專用網(wǎng)絡(luò)。

零信任的最早雛形源于耶利哥論壇 。Forrester前分析師約翰·金德瓦格以“從不信任，始終驗(yàn)證”思想正式提出“零信任”這個(gè)術(shù)語(yǔ)，明確零信任架構(gòu)的理念 ，改進(jìn)了在耶利哥論壇上討論的去邊界化的概念，認(rèn)為所有網(wǎng)絡(luò)流量均不可信，應(yīng)該對(duì)訪問(wèn)任何資源的所有請(qǐng)求實(shí)施安全控制。

而現(xiàn)在，零信任架構(gòu)指的是一種端到端的網(wǎng)絡(luò)安全體系，零信任是一種側(cè)重于數(shù)據(jù)保護(hù)的體系結(jié)構(gòu)方法，常基于業(yè)務(wù)場(chǎng)景的人、流程、訪問(wèn)、環(huán)境等多維因素進(jìn)行相應(yīng)的信任評(píng)估，通過(guò)信任級(jí)別動(dòng)態(tài)地調(diào)整權(quán)限，構(gòu)建動(dòng)態(tài)自適應(yīng)的安全閉環(huán)系統(tǒng)，其創(chuàng)新的安全思想符合新技術(shù)的特點(diǎn)，不斷提高信息系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)的整體安全性。

根據(jù)2023年的一份報(bào)告 ，大約三分之二的聯(lián)邦機(jī)構(gòu)雇用的安全專業(yè)人員相信他們的部門將在網(wǎng)絡(luò)安全的最后期限前完成。

薇拉·魯賓第一縷曙光：解開黑暗宇宙之謎

暗物質(zhì)和暗能量對(duì)研究人員來(lái)說(shuō)，一直是巨大的挑戰(zhàn)，盡管它們占宇宙總能量和物質(zhì)含量的 95%（暗物質(zhì)占 27%，暗能量占 68%），但它們對(duì)我們來(lái)說(shuō)基本上不可見。這意味著構(gòu)成恒星、行星和我們?nèi)粘Ｖ車囊磺校òㄎ覀兊纳眢w）的物質(zhì)僅占宇宙含量的 5%。

Vera C. Rubin（ 薇拉·魯賓） 天文臺(tái) 擁有有史以來(lái) 最大的數(shù)碼相機(jī) ，預(yù)計(jì)將于2024年底首次向天空睜開眼睛。

該天文臺(tái)配備了一個(gè)8.4米的寬視場(chǎng)望遠(yuǎn)鏡，將在長(zhǎng)達(dá)十年的時(shí)間里，掃描南半球的天空。它配備了一個(gè)3200百萬(wàn)像素的相機(jī)，每晚都會(huì)從智利山頂上拍攝40個(gè)滿月大小的區(qū)域。這意味著它可以每三到四個(gè)晚上捕獲整個(gè)可見天空。薇拉·魯賓天文臺(tái)投入使用后，將幫助天文學(xué)家清點(diǎn)太陽(yáng)系，繪制銀河系地圖，并揭示暗物質(zhì)和暗能量。

飛行汽車：在奧運(yùn)會(huì)上叫一輛空中出租車

在今年的巴黎夏季奧運(yùn)會(huì)上，參會(huì)者可以開始乘坐電動(dòng)垂直起降飛行器（eVTOL，也被人稱為飛行汽車）在城市中穿梭。

德國(guó)布魯赫薩爾的航空初創(chuàng)企業(yè)Volocopter計(jì)劃在比賽期間為體育愛好者和游客提供空中出租車服務(wù)，盡管Volocopter仍在等待歐盟航空安全局（European Union Aviation Safety Agency）的認(rèn)證，但Volocopter計(jì)劃提供三條往返城市各地區(qū)的航線，以及兩條往返游客航線。Volocopter的空中出租車將使巴黎成為第一個(gè)提供eVTOL服務(wù)的歐洲城市。

雖然想法是好的，但走得路卻不那么順。2023年11月14日， Volocopter 空中出租車巴黎奧運(yùn)會(huì)服務(wù)計(jì)劃遭到了巴黎地方當(dāng)局幾乎一致的反對(duì)，市議會(huì)在審議該主題時(shí)公開強(qiáng)烈反對(duì)計(jì)劃，部分與會(huì)者甚至稱其是“荒謬的”和“生態(tài)失?！薄?/p>

超音速飛機(jī)：比普通飛機(jī)快兩倍

Boom Technology正在開發(fā)一種名為Overture的客機(jī)，其飛行速度超過(guò)音速。這家美國(guó)公司表示，它將在2024年完成其北卡羅來(lái)納州“超級(jí)工廠”的建設(shè)。

Boom計(jì)劃每年生產(chǎn)多達(dá)33架飛機(jī)，該公司聲稱這將是世界上最快的客機(jī)。Overture的設(shè)計(jì)速度是當(dāng)今商用飛機(jī)的兩倍，飛機(jī)飛行速度將為1.7馬赫。也就是說(shuō)，從舊金山到東京不再需要10個(gè)多小時(shí)，6個(gè)小時(shí)左右即可，從美聯(lián)航位于新澤西州的樞紐到倫敦的飛行時(shí)間也會(huì)從6個(gè)多小時(shí)降到3個(gè)半小時(shí)。

Boom希望這架飛機(jī)由可持續(xù)航空燃料提供動(dòng)力，不包含石油，與此同時(shí)，Boom已經(jīng)從商業(yè)航空公司獲得了訂單，并計(jì)劃到2027年首飛。

值得一提的是，Boom Technology是自協(xié)和式飛機(jī)（Concorde）以來(lái)最先研發(fā)超音速客機(jī)的公司。