这是对必须改变计算的潜在技术突破两部分组成的系列的第二个一半。上周，我们看了五个芯片级创新这将使电子设备速度更快，功能更强大，更灵活，制造成本较低。这个星期，我们探索进展如何上网，如何驱动我们的设备，我们如何与他们进行互动。
来自空中力量的神经计算机控制，每一项技术都有从根本上改变了数字世界的能力。把它们放在一起用我们上周所讨论的电路的进步，与您的计算机的方式得到一个革命和电子产品的设计，制造和使用。
Extreme无线：多千兆位的Wi-Fi
Wi-Fi是上世纪90年代的一项技术，它曾多次被赋予了新的活力。“我们希望将Wi-Fi真正带入21世纪，”无线千兆网络联盟(Wireless Gigabit Alliance)主席阿里•萨德里(Ali Sadri)表示。这个由科技公司组成的联盟开发了一种名为WiGig (下载)，支持以千兆位速度进行无线通讯。
“随着对高清视频的重视，网络的使用正在发生变化，”Sadri说，他同时也是youtube的营销总监英特尔的无线组。不幸的是，Wi-Fi还没跟上。越快越好。”
Wi-Fi依赖于IEEE的802.11系列标准。802.11a设备于1999年推出，在5GHz频段上运行，后来的802.11b和g设备使用拥挤的2.4GHz频段。目前最流行的双频802.11n齿轮可以在任何一个频段上工作。每一次802.11升级都增加了Wi-Fi的速度。
WiGig还增加了60GHz的传输频带。与2.4GHz和5GHz频段相比，60GHz频段的可用频谱要多得多，因此可以显著提高吞吐量。(见“网络有个足球雷竞技app世界”资讯视频)如何60GHz的影响的Wi-FiFarpoint Group分析师克雷格·马蒂亚斯(Craig Mathias)报道。WiGig可以在7 gbps，超过一个数量级比今天的802.11n Wi-Fi，这能够以高达600Mbps的速度运行。
换句话说，WiGig提供了真正的千兆位吞吐量——足以在几秒钟内传输整个高清电影，或者流畅地将其传输给观众。它还提供了足够的带宽来满足那些同时连接着几个渴望数据的用户的家庭——比如一个小孩在书房里玩在线游戏，一个家长在厨房里下载一个视频繁重的工作演示，一个十几岁的孩子在餐厅里和她的男朋友视频聊天。
WiGig还可以用于将计算机连接到外围设备，如高清显示器或网络硬盘驱动器，而不需要连接电缆。新的无线规格还兼容当前的Wi-Fi设备。
提高WiGig的速度是一个很酷的技巧，称为波束形成。与大多数无线数据系统不同的是，WiGig的信号不会分散在一个球体中，大部分都被浪费了。WiGig足够智能，可以调整发送方和接收方的天线参数，为直接链路创建一个聚焦的数据波束，该波束的干扰最小。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，WiGig实际上依赖于它。
“波束成形技术非常酷，”大卫·塞勒，在标准的商务部国家技术研究所（NIST）半导体电子事业部的负责人说。“这是什么使得像的WiGig高速无线可能，它会在其他很多领域中使用。”由于WiGig联盟是基于相同的802.11规范如Wi-Fi，这项技术可以“通过5到10年延长的Wi-Fi的有用性，”他补充道。
不过也有不利的一面:WiGig的最高速度只有45英尺。这对于想要把卧室里的电视和地下室里的路由器连接起来的家庭用户，或者想要把小办公室里的所有员工都无线连接起来的企业来说，都是一个问题。
萨德里提到了两种不同的方法来克服WiGig联盟的范围限制，这两者都不是完美的。一种可能性是设立一个家庭或办公室的每个房间或部分个人区域网络（PAN）。通过这种方式，每个PAN段可以沿着数据到在隔壁房间或部段通过，虽然等待时间将每个信号被中继的时间增加。
另一种方法是多一点守旧，包括安装千兆以太网电缆，摆在战略位置在整个建设几个WiGig联盟发射机骨干 - 一个解决方案，很可能对小企业更可行的比这将是对于家庭用户，因为它需要运行电缆墙壁后面。
而且，当然，WiGig联盟将需要新一代的Wi-Fi路由器和接收器使用60GHz的传输频带。与三波段收音机武装，这些设备也将能够在2.4GHz和5GHz频段与今天的Wi-Fi设备的互操作性工作。
Sadri预计，到今年年底，四家半导体公司(他拒绝透露公司名称)将为新一代无线电子产品生产WiGig的参考设计芯片样品。他说，所需的芯片将在2012年全面投产。
到2013年，WiGig联盟的设备可以在电视，电脑，手机，平板电脑和其他电子产品，并最终“几个用途，我们甚至不能想象今天，”萨德里说。
自供电电子设备:无需电源插头
王中林梦想着能自己供电的电子设备。如果在技术的纳米研究小组佐治亚理工学院材料科学教授有他的方式，更换或充电电池可能很快就会显得“所以2010年。”
王的研究小组在佐治亚理工学院设计，可以产生足够的能量，功率非常小的设备微型发电机。这些高输出纳米发电机，对于短商行，可以由柔性比芯片手指甲较小产生伏2和10之间。
设计从氧化锌(ZnO)纤维或纳米线的微观阵列开始，每一根比人的头发还要细。这些纤维阵列被嵌入到多层金属电极和塑料聚合物中，以创建一个灵活的纳米线“三明治”。
在电子显微镜下，这些线看起来就像一个非常小的刷子的刷毛，当它们被移动或挤压时，就会产生一个微小的电流，这似乎具有神奇的压电性能。把数十亿的能量放在一起，你就能获得足够的能量来驱动设备，而无需使用外部电源。
“我们将运动转化为动力，”王说。到目前为止，HONG的设备已经点亮了LED灯，运行了计算器LCD屏幕，并为实验室里的初级电子设备提供了电源。这仅仅是个开始。
王和他的团队正在创造商行可以完成供电的无线设备。他们当前的项目是让自供电的环境传感器，适用于各种用途。
例如，乔治亚理工学院的团队正在对可能被嵌入在桥的传感器。“混凝土所包围，它不会轻易改变传感器的电池，”王打趣道。但是随着HONG发生器内，该传感器可通过汽车和卡车行驶在桥梁的振动供电。
他们的想法是，每隔30分钟，传感器(以及结构中数十个类似的传感器)就会向接收站发送一个读数，供其进行分析。如果传感器显示这座桥有坍塌的危险，那么这座桥就可以被关闭，从而避免像2007年明尼阿波利斯市密西西比河大桥坍塌那样的灾难。
“这是一个特别有前途的领域，”NIST的Seiler说。“它让我们减少了对设备电池电量耗尽的担忧，专注于它应该做的事情。”
虽然纳米发电机不太可能产生足够的电力来支持像电脑或电视这样的大型电子设备，但大量的小型设备最终可能完全或部分由HONG芯片供电。到2013年，王看到了自动供电的手机、数字音乐播放器，甚至是无线键盘，其动力仅仅来自于音乐家的按键。
王说，向设备中添加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，而夹具是用当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，HONG chips还可以部分或全部免除电池的使用，从而降低某些产品的成本。电池是手机或音乐播放器中最昂贵的部件之一。
王的研究小组的成员也在尝试更奇异的、可能更大功率的压电化合物，比如锆钛酸铅，但它们可能更难处理。
底线是，对于我们周围的许多电子设备，AC电源插座和充电器的专制可能会结束。王说:“运动无处不在，等着被用来推动我们的未来。”“我们需要做的就是驾驭它。”
无线电力：电力在空气中
一个多世纪以前，电气天才尼古拉·特斯拉(Nikola Tesla)在许多我们今天认为理所当然的东西上进行了开创性的研究和开发，从x射线和交流电，到高效的电动机和发电机，再到无线电的前身。但是，当他把他生动的想象力转向通过无线电波在空中发送电力来为各种各样的设备和器具提供电力而不需要电线的时候，这是一件令人兴奋的事情昂贵的失败。
快进到现在，其中一家名为Powercast公司是做正是特斯拉梦想：通过无线电波传输电力。“在真正意义上，我们拿起其中特斯拉不放过，”哈利Ostaffe，在总部位于匹兹堡的供应商副总裁营销和开发说。“我们在空中的设备它是昂贵或不方便更换电池发送功率。”
这种技术被称为“能量收集”，它利用该公司书本大小的Powercaster发射机，以915MHz的无线电频率向空中发送1瓦或3瓦的电力。在接收端，电力由该公司的Powerharvester芯片从空中提取，该芯片将射频能量转换成直流电源。
目前，Powercast有两种芯片:一种在近距离工作时表现最佳，它能连续提供4.2伏特的电力，可直接为非常低功率的设备供电或为电池充电。另一种可以在距离发射器较远的地方使用，产生高达5.25伏特的间歇脉冲，直接为低功率设备供电。
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。据Ostaffe称，这还不足以运行MP3播放器或手机，但对于像Kindle电子书阅读器这样耗电很少的设备来说就足够了。
然而，Powercast并没有为消费电子产品开发系统，而是专注于为监控我们世界的各种传感器供电，从炼油厂的温度和压力传感器到家庭和办公室的烟雾报警器。如今，一个典型的办公室可能会有一个作为其安全系统一部分的门对位传感器、一个烟雾探测器，以及一个在房间里没人时用来关灯的动作传感器——所有这些都可以通过Powercast的技术无线供电。
该公司的目标是最终开发技术，可以从环境来源，如Wi-Fi信号提取可用的功率。但现在它的系统需要一个发射器工作，这意味着它的受范围限制，Ostaffe说。
“我们最大的敌人是平方反比定律，”他开玩笑说。这个基本的物理定律描述了能量如何从点源向外辐射——比如光，或者在这个例子中是无线电波——在距离上消散。你离发射机越远，接收机可用的能量下降得就越快。
“目前，我们的可用范围大约是40到45英尺，”他说。这个长度足够覆盖一栋房子的一部分或者一栋大楼里的几个办公室。典型的办公设备可能需要每4万平方英尺(约合40000平方米)的建筑面积配备10或15个发射机，安装在大楼周边，天线指向中心。
NIST的Seiler同意RF-to-DC电源在某些设备上有潜力。“它很有前途，但受到射频波的范围和功率的限制。但它可以驱动许多更小的设备，”他说。
词汇表
波束形成:无线通信设备调整其天线参数并将其信号直接对准接收器以获得更快的速度和更高的可靠性的能力。
脑电图（EEG）：大脑电活动的与放置在头皮几个电极监测。