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デバイス

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1: 2018/12/25(火) 17:40:01.38 ID:CAP_USER
静岡大学の小野行徳教授らのグループは、日本電信電話株式会社、北海道大学の研究グループと共同で、電力供給なしにトランジスタの電流を増幅させることに成功した。新たな低消費電力デバイスの開発が期待される。

 コンピュータの高性能化は、構成部品であるトランジスタの電流を、いかに少ない電力で増大させるかが鍵だ。従来の増幅法では電力供給が不可欠で、供給電力が発熱の原因となることが性能向上の阻害要因だった。

 通常、物質中の電子は、電位の高い場所から低い場所へと移動し、等電位の端子間に電子は流れず電流は生じない。しかし、電子同士の衝突頻度が非常に高い特別な場合には、電子は流体のように振る舞い、近くに強い流れがあると、その流れに沿った新たな流れが生じる。この振る舞いは電子流体と呼ばれ、これまでは、ヒ化ガリウム(GaAs)などの一部の物質で、マイクロメートル以上の大きなスケールでしか観測されなかった。

続きはソースで

論文情報:【Nature Communications】Electron aspirator using electron-electron scattering in nanoscale silicon
https://www.nature.com/articles/s41467-018-07278-8

https://univ-journal.jp/24158/
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引用元: 【トランジスタ】電力供給なしにトランジスタの電流を増幅、静岡大学などが成功[12/25]

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1: 2018/11/07(水) 13:36:47.40 ID:CAP_USER
岸川 諒子氏(産業技術総合研究所 物理計測標準研究部門)と川崎 繁男(JAXA宇宙科学研究所)らからなる共同研究チームは、窒化ガリウムダイオードとシリコン高周波整合回路を混成したHySIC(Hybrid Semiconductor Integrated Circuit)構造により、マイクロ波電力を直流電力に変換する高周波整流回路を実現し、その動作実証に世界で初めて成功しました。開発したHySICはマイクロ波で伝送した電力を効率よく直流電流に変換できることが期待され、かつ、宇宙線耐性が強く、また、小型化・軽量化が可能なデバイスです。今回動作実証したHySIC高周波整流回路を高性能化することで、人工衛星内の無線給電など将来の宇宙開発や地上応用が期待されます。

■開発したHySIC整流回路(左)と概略図(右)
http://www.isas.jaxa.jp/topics/assets_c/2018/11/20181106_fig-thumb-700xauto-5428.jpg

本研究成果は、2018年11月6~9日に国立京都国際会館(京都府京都市)で開催される2018 Asia Pacific Microwave Conference(APMC 2018)にて発表されます。

なお、本研究の一部は、一般財団法人宇宙システム開発利用推進機構からJAXA宇宙科学研究所に委託された経済産業省「太陽光発電無線送受電高効率化の研究開発」(平成26年度~平成28年度) の成果が基になっています。

IT技術の進歩と無線通信が社会インフラとして整備されつつあり、情報のワイヤレス化が急速に進んでいます。次のステップは、電力・電源のワイヤレス化、つまりコンセントやバッテリーフリーで様々な電気機器類が作動することでしょう。電力が無線で供給されるようになれば、電源ケーブルの配線が難しい場所で電気機器類を動かすことができます。また、様々な制約からバッテリーの設置やバッテリーへの充電が難しい場合でも電気機器類を使うことができるようにもなります。

考案されている無線電力伝送方法は大きく分けて三つ、電磁誘導を用いる方法、磁気共鳴・電界共鳴を用いる方法、電波で電力を伝送する方法があります。マイクロ波を用いた無線伝送技術は、電波で電力を送る方法のなかでもマイクロ波と呼ばれる波長帯の電波を用いる方法です。他の方法と違い、数m以上の長距離でも電力伝送できるというメリットがあり、様々な分野での利用が期待されています。例えば、建物内の無線電力伝送システム、EV車の充電を含め電気機器の無線充電、宇宙で太陽光発電した電力の地上への送電、IoT端末機器への電源供給などです。

そして、マイクロ波無線電力伝送は、衛星・探査機への応用も期待されています。人工衛星や探査機など宇宙機内にはガスセンサー、振動センサー、温度センサーなど多数のセンサーが取り付けられ、機体や装置の状態を常に監視しています。こういったセンサー類にケーブルで電力供給する場合、コネクターの接続ミスや破損により機器が使えなくなるおそれがあります。これを避けるために繰り返す試験は、衛星や探査機のコストを押し上げてしまいます。無線で電力を供給できれば、機器類へのケーブル設置作業が不要になりますから、衛星の製作が簡単で短期間に行えるようになり、結果的には低コスト化を実現できます。このほかにもケーブルを取り付けた場合に比べ、無線電力供給では宇宙機の形状変化の自由度が高くなるというメリットもあります。

さて、無線給電方法で電気機器を動かすためには、マイクロ波で送った電力を直流電流に変換する必要があるため、いかに効率よく直流電流に変換できるかが実用化への第一歩となります。

宇宙科学研究所 http://www.isas.jaxa.jp/topics/001945.html 
■図1 センサーへの無線給電システムの概要とHySIC整流回路
http://www.isas.jaxa.jp/topics/assets_c/2018/11/20181106_fig1-thumb-700xauto-5431.jpg

本研究では衛星や探査機搭載用の無線電力伝送システムの開発を目指し、マイクロ波の電力を効率よく直流電流に変換する回路(整流回路)の設計と製作、動作確認を行いました。整流回路でいかに効率よくマイクロ波の電力を効率よく直流電流に変換できるかによって、無線電力伝送システムの性能が決まると言っても過言ではありません。

共同研究チームは、整流回路にHySIC(Hybrid Semiconductor Integrated Circuit)技術を適用しました。HySIC技術は、共同研究チームの一員である川崎 繁男が2014年に提唱した技術で、複数の半導体を一つの回路に混成させ、一種類の半導体では実現不可能な機能を持たせることができる回路のことです。HySICは低コスト・超小型化を可能とする高周波集積回路として期待されています。

整流回路は、整流デバイス(ダイオード)・(平滑回路・)入力整合回路・負荷抵抗から構成されます。マイクロ波から直流電流へ変換するにはダイオードを用います。本研究ではダイオードとしてGaN(窒化ガリウム)を用いました。

続きはソースで
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引用元: 宇宙機内のセンサーに無線給電化が可能に ― 窒化ガリウム/シリコンハイブリッド高周波整流回路の動作実証に成功[11/06]

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1: 2018/09/24(月) 12:16:22.03 ID:CAP_USER
 電気通信大学の田島裕康特別研究員らは量子力学の性質を使う非常に小さな対象を操作する際の精度に限界があることを突き止めた。操作の精度を一定以上に高めようとすると、操作を行う装置のエネルギーのばらつきが大きくなることを導いた。次世代の高速計算機と期待される量子コンピューターなどで使う量子デバイスの設計に応用できるという。

 従来のコンピューターが0か1のビットを基本単位として計算するのに対し、量子コンピューターは0でも1でもある「重ね合わせ」の状態が存在する量子力学の性質を利用している。これを実現するには、レーザー発振器で光を打ち込んで超電導回路を操作したり、磁力を使って、量子力学で使われる磁石の性質(スピン)を変化させたりすることが必要だ。

続きはソースで

日本経済新聞
https://www.nikkei.com/article/DGXMZO35610010R20C18A9X90000/
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引用元: 【量子力学】量子力学「操作」に限界 電通大発見、計算機に応用も[09/21]

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1: 2018/09/16(日) 22:38:59.18 ID:CAP_USER
■Claraがレガシーの医療機器の能力を劇的に向上させ,AI医療デバイスの未来を形成

NVIDIAは9月14日,NVIDIA Claraプラットフォームを公開した。このプラットフォームは,次世代の医療機器にAIの恩恵をもたらすハードウェアとソフトウェアを組み合わせたもので,疾病を早期に発見,診断および治療するためのパワフルなツールとなる。

プラットフォームの核となるのは,NVIDIA Xavier AIコンピューティング モジュールとNVIDIA Turing GPUをベースとした革新的なコンピューティング アーキテクチャであるNVIDIA Clara AGX。さらに開発者向けClaraソフトウェア開発キットにより,AIを活用して既存のシステムのデータを処理する,多様なアプリケーションを作成することができる。

Claraプラットフォームは,1秒当たり数十から数千ギガバイト規模で生成される,膨大なデータを処理し,医師や科学者が解釈できるようにするという,医療機器の大きな課題を解決するもの。これまで,このレベルのスーパーコンピューティングを達成するには,3つのコンピューティング アーキテクチャであるFPGAとCPU,GPUが必要であった。

■Clara AGX
Clara AGXにより,このような課題は単一のGPUベースのアーキテクチャに集約される。このアーキテクチャは,NVIDIA Tensorコアによる世界最速のAI推論,世界でもっとも広く導入されているアクセラレーテッド コンピューティング プラットフォームであるCUDAによる加速,ならびに最先端のNVIDIA RTXグラフィックスを提供する。そのフレキシブルなデザインにより,プラットフォームは,エントリーレベルのデバイスから,もっとも要件の厳しい3Dデバイスまで対応することができる。

Clara AGXに興味を持つ開発者は,同日より,NVIDIA Jetson AGX Xavier開発者キットを通じて,このプラットフォームの使用を開始することできる。

■Clara SDK
Claraは,通常の寿命が数十年であるレガシーの医療機器と,過去10年間にGPUの演算速度が1,000倍になっている現代のアプリケーションを作動させる能力の両立ができないという,基本的な問題も解決する。
Claraは,機器のデータを処理する機能があり,設置されている機器を最新のNVIDIA GPUに接続することで,上記の課題を解決する。つまり,CTおよびX線の反復再構成,ビーム形成によるMRIの超音波検出と圧縮検出といった,最先端の画像診断アプリケーションを,10年間使用している機器で作動させることができる。

Clara SDKは,コンピューティング,グラフィックスおよびAIのための一連のGPUアクセラレーテッド ライブラリ,再構成,画像処理およびレンダリングのためのサンプル アプリケーション,ならびにCT,MRIおよび超音波のための演算ワークフローを医療アプリケーション開発者に提供する。これらすべてを通じて,コンテナとKubernetesを活用し,あらゆる機器の医療機器用アプリケーションの視覚化および拡張が可能となる。

■医用画像診断開発企業による対応
世界中の医用画像診断開発企業が,疾病の発見および診断で医師を支援する方法以外にも,AIを使って,ワークフローの自動化,機器の高速化および画像品質の改良を行ういくつもの方法を発見している。400以上のAI医療スタートアップが過去5年間に事業を立ち上げており,Claraにより,それらスタートアップがAIを活用し,医療ワークロードを一新できるようになる。

たとえば,NVIDIA Inception仮想アクセラレーター プログラムのメンバーであるSubtle Medicalは,4分の1の時間で画像を得られ,患者への造影剤の投与がわずか10分の1で済む,MRIアプリケーションに取り組んでいる。
Subtle Medicalの開発者たちは,AI推論の時間がただちに10倍以上の速さになるため,アプリケーションの作動時間が数時間になった。

続きはソースで

http://www.innervision.co.jp/products/release/20181025
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引用元: 【IT】NVIDIA Claraプラットフォームが,新世代の医療機器を先導[09/14]

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1: 2018/07/23(月) 16:23:56.41 ID:CAP_USER
オーストラリアのアデレード大学の学者たちが、スマートフォンを瞬時に充電できるユニークな技術を開発した。ABC Newsが報じた。

なお、同技術は今のところiPhoneでのみ利用可能。

続きはソースで

https://jp.sputniknews.com/science/201807235149296/
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引用元: 【エネルギー】iPhoneを瞬時に充電できる技術が開発される 「バッテリーを特殊な量子デバイスに交換」 豪アデレード大

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1: 2018/06/25(月) 10:25:24.32 ID:CAP_USER
マサチューセッツ工科大学(MIT)とブリガム・アンド・ウィメンズ病院の研究チームは、人体の深い位置に埋め込んだデバイスに無線によって給電・通信を行う新技術を開発したと発表した。
ドラッグデリバリー、生体内モニタリング、脳への光・電気刺激による治療などで使われるデバイスへの応用を想定している。

研究成果の詳細は、今年8月にハンガリーのブダペストで開催される米国計算機学会(ACM)データ通信特別部会(SIGCOMM)の会議で発表される。

体内に埋め込んだデバイスに無線給電する仕組み 体内に埋め込んだデバイスに無線給電する仕組み。
複数のアンテナから放射された電波が干渉し合い、強度が強まってしきい値(点線)を超えるポイントで給電する (出所:MIT)人体組織を安全に透過できる電波を使って体内埋め込みデバイスに無線での電力供給を行う。
動物実験では、体内深さ10cmの位置にあるデバイスに対して、1m離れたところから給電できることが実証されている。
デバイスが皮膚直下の浅い位置に埋め込まれている場合には、最大38m離れたところから給電可能であるという。

電池を内蔵しないですむため、埋め込みデバイスの小型化が可能になる。
今回の研究では、米粒サイズのデバイスを使った実験を行っているが、これはプロトタイプであり将来的にはさらに小型化したデバイスも可能になると予想されている。
こうした小型デバイスとのデータ通信が人体から離れた位置から行えるようになるので、医療分野でこれまでにない応用が期待できるという。

無線給電の仕組み 脳内に埋め込んだ電池レスの微小デバイスを無線でコントロールし、光や電気の刺激を与えることによってニューロン活動の活性化や抑制を行う (出所:MIT)
パーキンソン病やてんかんの治療では、埋め込み型電極によって脳の深部に電気刺激を与える方法が使われることがある。

続きはソースで

■体内に埋め込んだデバイスに無線給電する仕組み。
複数のアンテナから放射された電波が干渉し合い、強度が強まってしきい値(点線)を超えるポイントで給電する
https://news.mynavi.jp/article/20180620-650378/images/001.jpg
■脳内に埋め込んだ電池レスの微小デバイスを無線でコントロールし、
光や電気の刺激を与えることによってニューロン活動の活性化や抑制を行う
https://news.mynavi.jp/article/20180620-650378/images/002.jpg

マイナビニュース
https://news.mynavi.jp/article/20180620-650378/
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引用元: 【医療技術】体内に埋め込んだデバイスに無線給電する技術を開発 - MIT[06/20]

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