这是关于有可能改变计算的技术突破的两部分系列文章的第二部分。上周，我们讲了五个芯片级创新这将使电子设备的制造速度更快、功能更强大、更灵活、成本更低。本周，我们将探讨如何接入网络、如何驱动设备以及如何与之互动等方面的进展。
从空中电源到神经计算机控制，每一项技术都有能力从根本上改变数字世界的面貌。将它们与我们上周讨论的电路技术进步结合在一起，你就会在计算机和电子产品的设计、制造和使用方式上产生一场革命。
极端无线:千兆Wi-Fi
作为伟大的，因为它是能够获取数据无中生有，无线网络基本上是一直饮誉了好几次20世纪90年代的技术。“我们希望把无线网络真正进入21世纪，”阿里萨德里，无线吉比特联盟的总裁兼主席如是说。高科技公司的这个联盟已经发展称为WiGig联盟（规范下载)支持多千兆速度的无线通信。
“随着对高清视频的重视，网络的使用正在发生变化，”Sadri指出英特尔的无线组。不幸的是，Wi-Fi没有跟上。越快越好。”
Wi-Fi依赖于IEEE的802.11系列标准。1999年推出的802.11a设备在5GHz频段工作，而后来的802.11b和g设备则使用拥挤的2.4GHz频段。最新的双波段802.11n齿轮可以在任何波段上操作。每一次802.11更新都在逐步提高Wi-Fi的速度。
WiGig联盟增加了60GHz的传输频带的组合。比2.4GHz和5GHz频段更可用频谱，60GHz频段显著更快的吞吐量允许。（见网络世足球竞猜app软件界的信息视频“60GHz对Wi-Fi有什么影响Farpoint Group分析师克雷格·马蒂亚斯(Craig Mathias)报道。)WiGig可以操作7 gbps比现在802.11n的Wi-Fi快一个数量级，802.11n的Wi-Fi最高可达600Mbps。
换句话说，WiGig联盟提供真正的多千兆的吞吐量 - 足以在几秒钟之内传送一个完整的高清电影或平滑流式传输到观众。它还提供了足够的带宽，以满足与同时连接多个数据饥渴的用户家庭 - 比如一个年轻的孩子玩在线游戏在书房，父母下载在厨房里的视频，繁重的工作表现和十几岁的视频聊天她在餐厅里的男朋友。
WiGig还可以用来连接电脑和外设，比如高清显示器或网络硬盘驱动器，而不需要电缆。新的无线规格也兼容现有的Wi-Fi设备。
提高WiGig的速度是一个叫做波束形成的很酷的技巧。与大多数无线数据系统不同，WiGig的信号不会在一个球面上散开，大部分都被浪费了。WiGig足够聪明，可以调整发送方和接收方的天线参数，为干扰最小的直接链路创建一个聚焦的数据波束。波束形成技术已经在一些Wi-Fi产品中使用，但与其他Wi-Fi标准不同的是，WiGig实际上依赖于它。
“波束成形技术非常酷，”商务部国家标准与技术研究所(NIST)半导体电子部门的主管大卫·赛勒(David Seiler)说。“这使得像WiGig这样的高速无线成为可能，它将被用于很多其他领域。”Because WiGig is based on the same 802.11 specs as Wi-Fi, this technique can "extend the usefulness of Wi-Fi by five to 10 years," he adds.
有一个缺点，虽然：WiGig联盟的最高时速有一系列的只有45脚。这将是谁想要，比方说，在卧室与路由器在地下室连接电视家庭用户的问题，或者对于想要所有的员工连接在小型办公室无线业务。
Sadri提到了两种不同的方法来克服WiGig的范围限制，这两种方法都不是完美的。一种可能是为家庭或办公室的每个房间或区域建立个人区域网络(PAN)。通过这种方式，每个PAN段可以将数据传递到下一个房间或区域的段，尽管每次转播信号都会增加延迟。
另一种方法是更老式的,涉及到安装千兆以太网电缆作为几个骨干WiGig发射器放在战略位置在整个大楼里——一个更可行的解决方案对小企业要比家庭用户,因为它需要运行电缆墙后面。
当然，WiGig将需要使用60GHz传输频带的新一代Wi-Fi路由器和接收器。配备了三波段无线电的这些设备还将能够在2.4GHz和5GHz频段上运行，以便与目前的Wi-Fi设备互操作性。
到今年年底，预计萨德里四个半导体公司，他拒绝透露姓名，生产WiGig联盟的参考设计芯片的样品为新一代的无线电子设备。所需要的芯片应该是在满负荷生产，2012年，他说。
到2013年，WiGig设备可能会出现在电视、电脑、手机、平板电脑和其他电子产品中，最终“会有一些我们今天甚至无法想象的用途，”Sadri说。
自供电的电子产品：无电源插头
王忠林梦想能自己供电的电子设备。如果佐治亚理工学院纳米科学研究小组的材料科学教授能够如愿，那么更换或充电电池将很快成为“2010年的现实”。
王在佐治亚理工学院的团队设计了微型发电机，可以产生足够的能量来驱动非常小的设备。这些高输出的纳米发电机，简称HONGs，可以用比指甲还小的柔性芯片产生2到10伏的电压。
该设计从一组氧化锌(ZnO)纤维或纳米线开始，每一根都比人的头发还要细。这些纤维阵列被嵌入多层金属电极和塑料聚合物中，从而创造出一个柔韧的纳米线“三明治”。
下的电子显微镜，股线看起来像一个非常小的刷子的刷毛，并且它们具有移动或挤压时产生微小的电流的看似神奇的压电性能。把几十亿人在一起，你会得到足够的能量，功率器件，而不使用电力的外部源。
“我们把运动转化为动力，”王说。到目前为止，洪的设备已经点亮了LED灯，运行了计算器LCD屏幕，并为实验室的基本电子设备供电。这只是个开始。
王和他的团队正在研制能够为整个无线设备供电的HONGs。他们目前的项目是制造用于多种用途的自供电环境传感器。
例如，佐治亚理工学院的团队正在研究一种可以嵌入桥上的传感器。王打趣说:“传感器周围都是混凝土，更换电池并不容易。”但由于内置了HONG发电机，传感器可以通过在桥上行驶的汽车和卡车的振动来提供动力。
其想法是，每隔30分钟，传感器——以及该结构中数十个类似的传感器——将发送一个读数到接收站进行分析。如果传感器显示桥梁有垮塌的危险，就可以关闭该结构，防止2007年明尼阿波利斯密西西比河大桥垮塌那样的灾难。
“这是一个非常有前景的领域，” NIST的塞勒说。“它让我们少想什么它应该做的动力和浓缩设备的电池电量耗尽。”
虽然这是不可能的纳米发电机都不会产生足够的电力支持像电脑或电视的大型电子设备，小型设备过多可能最终是由HONG芯片单独或部分供电。到2013年，王认为自供电的手机，数字音乐播放器，甚至一个无线键盘不受任何供电超过音乐家的按键。
王说，在器件中加入纳米发电机的成本将会很低，因为氧化锌是一种常见的材料，而铜锣是用目前的半导体加工技术制造的——尽管需要对加工技术进行一些改进。此外，宏芯可以部分或全部不需要电池，从而降低某些产品的成本。电池是手机或音乐播放器最昂贵的部件之一。
王的研究小组的成员也在试验更奇异的、可能更大功率的压电化合物，如锆钛酸铅，但它们可能更难加工。
总之，对于我们周围的许多电子设备来说，AC插座和充电器的暴政可能会结束。王说:“运动无处不在，正等着为我们的未来提供动力。”“我们需要做的就是驾驭它。”
无线电力:空气中的电力
一个多世纪前，电气天才尼古拉·特斯拉(Nikola Tesla)对许多我们今天习以为常的东西进行了开创性的研究和开发，从x射线、交流电到高效发动机和发电机，再到无线电的前身。但是，当他把他生动的想象力用无线电波通过空气传送电力，为各种没有电线的设备和电器提供电力时，这是一件了不起的事昂贵的失败。
快进到现在，一家名为Powercast的公司正在做特斯拉梦寐以求的事情:通过无线电波传输电力。这家总部位于匹兹堡的供应商负责营销和开发的副总裁哈里•奥斯塔夫(Harry Ostaffe)表示:“从真正意义上讲，我们将继续特斯拉的发展。”“我们正在通过空气为那些更换电池很贵或不方便的设备提供电力。”
这项被称为“能量收集”的技术利用该公司书本大小的Powercaster发射器以915MHz的无线电频率向空气中发送1瓦或3瓦的电力。在接收端，该公司的一个Powerharvester芯片从空气中抽取能量，将射频能量转换为直流能量。
目前，Powercast公司有两种芯片：最好的一件作品在近距离并提出了长达连续用电的4.2伏供电，直接一个非常低功率设备或充电电池。另一个可以在更长的距离被用于从发射机到最多创建的间歇脉冲至5.25伏直接供电的低功率器件。
这些芯片可以从稀薄的空气中获取少量的可用能量——从毫瓦到低毫瓦。Ostaffe表示，这还不足以运行MP3播放器或手机，但对于耗电很少的设备，比如Kindle电子书阅读器，已经足够了。
而不是开发用于消费电子产品的系统，然而，Powercast公司的重点是监督我们的世界，从温度和压力传感器在炼油厂烟雾报警器家庭和办公室的各种传感器供电。典型的办公室今天可能有一个是它的安全系统，烟雾探测器的一部分门位置传感器和运动传感器来关灯，如果没有人在房间里 - 所有这些都可以通过无线方式与Powercast公司的技术提供支持。
该公司的目标是最终开发一种能够从Wi-Fi信号等环境源中提取可用电量的技术。但目前它的系统需要一个发射器才能工作，这意味着它受制于射程限制，Ostaffe说。
“我们最大的敌人是平方反比定律，”他开玩笑说。物理学的这一基本定律描述从点源如何能量向外辐射 - 例如光或在这种情况下的无线电波 - 被消散距离。可用于接收机的能量很快越远，你从发射机获得脱落。
“现在，我们可使用的范围是大约40〜45脚，”他说。这是足够长的房子盖部分或建筑物几间办公室。典型的办公设施可能需要每40000平方英尺的地面空间，在各地设立了建筑的外围与旨在向中心天线10台或15的发射机。
NIST的Seiler同意RF-to-DC电源在某些设备上有潜力。“这是很有前途的，但受限于范围和射频波能保持的功率。但它可以为许多更小的设备提供动力。
术语表
波束形成:无线通信设备的能力，调整其天线参数和定制其信号直接在接收器的速度和可靠性。
脑电图:在头皮上放置几个电极来监测大脑的电活动。
功能性核磁共振成像(fMRI):核磁共振成像的一个分支，这项技术可以查明在某一活动中使用的大脑区域。
平方反比定律:一个关于能量如何在空间中分散的数学表示，平方反比定律在描述重力、光、声音和各种辐射时很有用。能量会随着距离的平方而减少，所以每次距离增加一倍，可用的能量就是原来的四分之一。
压电材料：压电体，如氧化锌，是挤压或移动时产生电晶体。它们被用作炉电火花，传感器和执行器作为。