密歇根大学制造的0.3毫米的计算机

密歇根大学制造的0.3毫米的计算机

最近，密歇根大学制造出了全长只有0.3毫米，超越了IBM公司今年3月展示1x1毫米大小的计算机，成为世界上最小的计算机。这款设备比米粒还小，利用可见光接收和传输数据。

除了速度外，计算机在体积最小方面也不断刷新纪录。

最近，美国密歇根大学制造出了世界上最小的计算机，全长只有0.3毫米，超越了IBM公司今年3月展示1x1毫米大小的计算机。

密歇根大学制造的最小计算机比米粒还小，由于它太小，无法拥有传统的无线电天线，因此利用可见光接收和传输数据。

密歇根大学和IBM公司似乎在微缩计算机领域进行一场比赛。IBM今年3月份展示的计算机，在当时打破了密歇根大学在2015年制造的2x2x4毫米的Michigan Micro Mote（简称M3）的世界最小记录，现在，密歇根大学最新的微缩计算机又重回世界最小的计算机宝座。

IBM公司今年3月展示的1x1毫米大小的计算机

密歇根大学制造的M3

通过可见光接收和传输数据，一旦断电就会失去所有先前数据

“我们不确定它们是否应该被称为计算机，更重要的是他们是否具备计算机所需的最低功能。”负责领导新系统开发的密歇根大学电气和计算机工程（ECE）教授David Blaauw说，他和CEC的Dennis Sylvester教授、Jamie Phillips教授一起完成了这项工作。

M3系统即使在没有外部供电的情况下也能保留其编程和数据，不同于M3，密歇根大学制造的新型微型设备一旦断电，就会失去所有先前的编程和数据。

除了RAM和光伏电池外，新的计算设备还有处理器和无线发射器和接收器。由于它们太小而不具有传统的无线电天线，因此它们通过可见光来接收和传输数据。基站为电源和编程提供光源，并接收数据。

让计算机大小只有IBM的十分之一面临的最大挑战之一是，如何在系统封装必须透明的情况下以非常低的功耗运行。来自基站的光线和来自设备自身的发射LED可以在其微小的电路中感应电流。

“我们基本上是发明新的电路设计的方法，这种方法功率同样低，但也可以耐受光（tolerate light）。”Blaauw说。

例如，这意味着交换二极管，可以像微小的太阳能电池一样，用于开关电容器。

另一个挑战是在低功耗下实现高准确度，这使得许多常见的电信号（如电荷、电流和电压）更加嘈杂。

计算机能够精确测量温度，有助于癌症治疗

新设备是借助一种精密传感器设计的，它将温度转换成时间间隔，用电子脉冲来定义。这些间隔是根据基站发送的稳定时间间隔在芯片上测量的，然后转换成温度。因此，计算机可以报告极小区域的温度——比如一组细胞——误差约为0.1摄氏度。

该系统非常灵活，可以根据各种目的重新设计，但由于肿瘤学的需要，该团队选择了精确的温度测量。

一些研究表明，肿瘤比正常组织温度更高，但这些温度数据不够稳固，并不足以让人们对这一问题产生信心。因此，微缩设备的温度测量也可能有助于评估癌症治疗。

他们的长期合作者，放射学和生物医学工程教授Gary Luker说，“由于温度传感器很小，并且与生物相容，我们可以把它植入有癌细胞生长的老鼠体内。”Luker等人正在使用这种温度传感器来研究肿瘤与正常组织的温度变化，以及是否可以使用温度变化来确定治疗的成败。

除了Luker的实验，Blaauw，Sylvester和Phillips也期望他们最新的微缩计算设备能应用到更多领域。

Blaauw称：“当我们首次研制出这种毫米级系统时，其实并不清楚它所有的用途。但是当我们将它公之于众，我们就开始收到无数的咨询。”

目前，M3已经在如下领域有广泛的应用前景：

青光眼诊断眼底压力感应

癌症研究

油藏监测

生化过程监控

监测：音频和视觉

其他微小领域的研究

密歇根大学世界最小计算机的研究于6月21日在2018年VLSI Technology and Circuits上发布。该论文的标题是 A 0.04mm3 16nW Wireless and Batteryless Sensor System with Integrated Cortex-M0+ Processor and Optical Communication for Cellular Temperature Measurement.