今天小編分享的科技經驗：2024年，最有趣的11個電子工程新創意，歡迎閲讀。
IEEE 最新發布
對電子工程師來説，不僅要關注芯片以及半導體本身，更要關注下遊電子應用，畢竟芯片是為電子應用而服務。
IEEE Spectrum 日前發布 "2024 年值得關注的 11 個工程裏程碑 "，列舉了未來一年值得關注的科技技術。那麼有哪些電子應用将在明年發光發熱，其中又有哪些潛在的芯片應用将會爆發？
地心之旅：到地下 20 千米獲取能源
地熱能是一種綠色低碳、可循環利用的可再生能源，具備儲量大、分布廣、清潔環保、穩定可靠等特點。
更為重要的是，根據科學家計算，整個地球熱量超過了 1 × 10^19 TJ，這意味着，地球的熱能足夠人類使用 620 億年，而地殼内煤儲備量只夠人類使用近 200 年。
為了釋放地熱能的 " 太瓦 " 潛力，麻省理工學院的初創公司 Quaise Energy 正在 2024 年測試一種深層鑽機，這種鑽機使用高功率毫米波，可以鑽入地殼 10 到 20 千米。
要知道，地殼平均厚度為 17 千米，以往各種鑽探深度都沒有突破地殼的範圍，只有 Quaise Energy 公司的 20 千米才算是達到了下一個層面。
Quaise Energy 将從舊的油氣鑽探結構開始，通過從回旋管爆破輻射來蒸發下面的硬岩。鑽探至地地下 20 千米時，此處地下温度可達 500 攝氏度，根據 Quaise 高管的説法，獲得地熱能可能是到 2050 年實現淨零排放目标的關鍵。
内置電池的電磁爐：家用電器的儲能系統
現在我們都在使用煤氣來做飯，但國外消費者已經掀起轉向基于電磁的爐灶和烤箱的風潮，以解決與燃氣灶相關的環境問題和健康風險。
雖然這種電器非常節能，但大多數型号都需要改裝電源插座，安裝成本高達數百美元。 Channing Street Copper 和 Impulse Labs 這樣的初創公司正在通過添加内置電池，來補充常規的牆上插座電源，使電磁爐和電烤箱更易于安裝。Channing Street Copper 計劃在 2024 年初 推出電池增壓設備。
簡單解釋下，如下圖所示，國外許多家用電烤箱和電磁爐如下圖所示，由于功率過大需要改裝插座，而内置電池，也就是内置一個儲能裝置，就能提供足夠功率，從而不再需要換線。
全自主分診決策系統：無創傳感收集數據
DARPA 全稱 " 國防先進研究計劃局 "，人稱現實版 " 神盾局 "，這家機構頗有一絲傳奇色彩，研究的内容總是能夠壓中未來。
在大規模傷亡事件中，幾分鍾往往可以決定生死。2024 年下半年，美國 DARPA 将會開展新一輪的挑戰賽，一項開發傳感器和算法以支持大規模傷亡事件期間分診的競賽。
根據 DARPA 去年 2 月 的視頻演示 ，該機構正在尋找新的方法來幫助處于兩個治療階段的醫務人員：在初級分診期間，最需要護理的人将被遠距離的傳感器識别；然後，當患者病情穩定時，醫務人員可以根據從無創傳感器收集的數據來決定最佳治療方案。三輪比賽将持續到 2026 年，獎金總額為 700 萬美元。
簡單解釋一下，初步分診由人類親自評估，可能适合少數患者，但不适用于大規模傷亡事件。在二級分診中，标準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。這些方法可能會錯過危及生命的傷害的早期迹象，DARPA 分診挑戰旨在使醫療響應人員能夠在大規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分診所需的信息，并提供持續監測以預測二級分診中救生幹預的需求。
在空中套娃：用飛機發射無人機
新型導彈發射無人機将于 2024 年升空，它就像一個在空中套了三層的娃娃一樣，裝滿導彈的無人機會在飛行時會從轟炸機的腹部釋放出來。
LongShot 是美國 DARPA 于 2011 财年開始研制的一種用于争奪未來戰場制空權的新型無人戰鬥機，該機在作戰過程中采用有人戰機（戰鬥機、轟炸機等）空中投送方式，使用隐身氣動外形和隐身塗料，能攜帶小型雷達和若幹枚美軍現役或在研的空空導彈（如 AIM-120 系列、"CUDA" 等）對敵方多類空中飛行器進行攻擊，具備人機協同作戰能力。
這架無人駕駛飛機由通用原子航空系統公司是 DARPA（美國國防高級計劃研究局）開發，今年将進行飛行測試，以證明其在空基作戰中的可行性。其目标是在引入新飛機的同時擴大空對空導彈和當前級别戰鬥機的射程和效力。
監測新冠後遺症：用 APP 預測症狀的發生
長新冠（Long Covid，也就是新冠後遺症）是指新冠轉陰後，仍然長期伴有很多身體不适的症狀，去醫院檢查又檢查不出來什麼異常，包括惡心、頭暈、疲勞、嚴重的心悸和胸痛。
長新冠治療中經常使用的治療方法稱為起搏（Pacing），這種療法注意保護受影響者的能量資源，避免可能使症狀惡化的身體和精神或情緒過度勞累，但與之相悖的是，我們又很難察覺到長新冠對我們身體的影響，因此我們就更加難以調整自己的生活節奏以對抗長新冠。
這就是為什麼一位患有長新冠的人 Harry Leeming 決定創建 Visible ，一款幫助用户監控活動并避免過度勞累的應用程式，Visible 旨在幫助人們控制自己的活動。
Visible 通過監測 HRV（心率變異性）預測某人何時會感到疲倦，而這種傳感通過光電體積描記法 ( PPG ) 技術，利用智能手機攝像頭，記錄用户膚色的微小變化，測量心率。
今年，根據 Leeming 的説法，Visible 将推出使用專用心率監測器的高級版應用程式。Leeming 説，雖然大多數可穿戴設備用于輔助鍛煉身體，但這些臂帶監測器針對降低心率進行了優化，以幫助患有長新冠的人，該應用程式還将從同意的用户那裏收集數據，以幫助研究這些情況。
耗資 100 億美元，亞馬遜進軍衞星互聯網
亞馬遜 預計将在 2024 年底前通過 Project Kuiper " 柯伊伯計劃 " 開始提供衞星互聯網服務。這個耗資 100 億美元的項目旨在通過向近地軌道發射 3000 多顆衞星，将可靠的寬帶互聯網接入擴展到全球農村地區。
雖然該項目需要數年時間才能完全完成，但亞馬遜将在今年晚些時候開始與客户進行 beta 測試。如果成功，Kuiper 可以集成到 Amazon Web Services 套件中。與此同時，SpaceX 的 Starlink 自 2019 年以來一直很活躍，已經有 5000 顆衞星在軌運行。
根據亞馬遜（Amazon）及聯合發射聯盟公司（United Launch Alliance，ULA）官方信息，北京時間 2023 年 10 月 7 日 2 時 06 分，亞馬遜提出的衞星互聯網 " 柯伊伯計劃 "（Project Kuiper）的 2 顆原型衞星 Kuipersat-1 和 Kuipersat-2 搭乘聯合發射聯盟公司的宇宙神 5 型（Atlas V）運載火箭發射升空，部署在離地球表面約 500 公裏的高度。亞馬遜在其官方網站上稱，這次發射标志着其 " 原型飛行 "（Protoflight）任務的開始。
太陽電動汽車：明年上路
電動汽車到來之時，很多人就曾暢想過使用太陽能供電，而這将在明年成真。
潛在客户和眾籌者期待 已久 的初創公司 Aptera Motors 制造的 太陽能電動汽車 （SEV） 将于 2024 年上路。
2015 年，Aptera Motors 曾發布過一款太陽能電動車，之後公司便破產了，如今三位公司創始人已經重聚，重新量產全新的太陽能電動車。
值得一提的是，Aptera Motors 制造的是三輪 SEV，采用空氣動力學設計，可減少阻力，整體外觀看起來頗為新穎。
該車的最新版本将插電式功能與覆蓋其車頂的太陽能電池板相結合，一次充電可行駛 1600 公裏，每天使用太陽能發電可行駛 65 公裏。Aptera 表示，它的目标是在 2024 年開始早期生產，首批将交付 2000 輛汽車。
零信任架構：三分之二的信心
" 信任但要驗證 " 是現在美國網絡安全政策中的一句諺語。
到 2024 财年末，即 9 月，所有美國政府機構都将 被要求切換到 零信任安全架構。所有用户都必須驗證其身份和設備，即使他們已經連接到政府網絡和虛拟專用網絡。
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，始終驗證 " 思想正式提出 " 零信任 " 這個術語，明确零信任架構的理念 ，改進了在耶利哥論壇上讨論的去邊界化的概念，認為所有網絡流量均不可信，應該對訪問任何資源的所有請求實施安全控制。
而現在，零信任架構指的是一種端到端的網絡安全體系，零信任是一種側重于數據保護的體系結構方法，常基于業務場景的人、流程、訪問、環境等多維因素進行相應的信任評估，通過信任級别動态地調整權限，構建動态自适應的安全閉環系統，其創新的安全思想符合新技術的特點，不斷提高信息系統和網絡的整體安全性。
根據 2023 年的一份報告 ，大約三分之二的聯邦機構雇用的安全專業人員相信他們的部門将在網絡安全的最後期限前完成。
薇拉 · 魯賓第一縷曙光：解開黑暗宇宙之謎
暗物質和暗能量對研究人員來説，一直是巨大的挑戰，盡管它們占宇宙總能量和物質含量的 95%（暗物質占 27%，暗能量占 68%），但它們對我們來説基本上不可見。這意味着構成恒星、行星和我們日常周圍的一切（包括我們的身體）的物質僅占宇宙含量的 5%。
Vera C. Rubin（ 薇拉 · 魯賓） 天文台 擁有有史以來 最大的數碼相機 ，預計将于 2024 年底首次向天空睜開眼睛。
該天文台配備了一個 8.4 米的寬視場望遠鏡，将在長達十年的時間裏，掃描南半球的天空。它配備了一個 3200 百萬像素的相機，每晚都會從智利山頂上拍攝 40 個滿月大小的區網域。這意味着它可以每三到四個晚上捕獲整個可見天空。薇拉 · 魯賓天文台投入使用後，将幫助天文學家清點太陽系，繪制銀河系地圖，并揭示暗物質和暗能量。
飛行汽車：在奧運會上叫一輛空中出租車
在今年的巴黎夏季奧運會上，參會者可以開始乘坐電動垂直起降飛行器（eVTOL，也被人稱為飛行汽車）在城市中穿梭。
德國布魯赫薩爾的航空初創企業 Volocopter 計劃在比賽期間為體育愛好者和遊客提供空中出租車服務，盡管 Volocopter 仍在等待歐盟航空安全局（European Union Aviation Safety Agency）的認證，但 Volocopter 計劃提供三條往返城市各地區的航線，以及兩條往返遊客航線。Volocopter 的空中出租車将使巴黎成為第一個提供 eVTOL 服務的歐洲城市。
雖然想法是好的，但走得路卻不那麼順。2023 年 11 月 14 日， Volocopter 空中出租車巴黎奧運會服務計劃遭到了巴黎地方當局幾乎一致的反對，市議會在審議該主題時公開強烈反對計劃，部分與會者甚至稱其是 " 荒謬的 " 和 " 生态失常 "。
超音速飛機：比普通飛機快兩倍
Boom Technology 正在開發一種名為 Overture 的客機，其飛行速度超過音速。這家美國公司表示，它将在 2024 年完成其北卡羅來納州 " 超級工廠 " 的建設。
Boom 計劃每年生產多達 33 架飛機，該公司聲稱這将是世界上最快的客機。Overture 的設計速度是當今商用飛機的兩倍，飛機飛行速度将為 1.7 馬赫。也就是説，從舊金山到東京不再需要 10 個多小時，6 個小時左右即可，從美聯航位于新澤西州的樞紐到倫敦的飛行時間也會從 6 個多小時降到 3 個半小時。
Boom 希望這架飛機由可持續航空燃料提供動力，不包含石油，與此同時，Boom 已經從商業航空公司獲得了訂單，并計劃到 2027 年首飛。
值得一提的是，Boom Technology 是自協和式飛機（Concorde）以來最先研發超音速客機的公司。
