激光 – 三藩有話說

【2022年10月30日訊】（記者林達編譯報導）科學家使用單一光源，就以每秒傳輸1.8PB數據的速度破了世界紀錄，這個數據量幾乎是一秒內全球互聯網數據流總量的兩倍。同時，其數據傳輸方法所耗電力也大大減少。

這打破了之前使用單一光源以每秒1PB的光學芯片進行數據傳輸的記錄。這是一個近乎「荒謬」的數字，1PB（petabit, 10¹⁵）等於100萬個GB。而1個GB等於一千個MB，1GB大約是家用網絡服務的最快下載速度了。

為了實現這一驚人創舉，丹麥技術大學（DTU）和查爾姆斯理工大學（CUT）的研究人員使用了一種定制的光學芯片，該芯片可以利用一個紅外光激光，將其分成數百個均勻間隔的不同頻率（即不同光的顏色），統稱為頻率梳（frequency comb）。梳子上的每個頻率都可以通過調製光的波動來離散地保存數據，從而使科學家能夠傳輸比傳統方法更多的數據。

10月20日發表在《自然‧光子學》（Nature Photonics）雜誌上的論文中，科學家們描述了如何在4.9英里的光纖上以每秒1.84PB的速度傳輸數據，同時在頻率梳中使用223個波長通道。根據科學家的說法，使用現有商業設備以這種速度傳輸數據需要超過一千個激光器。由於該實驗使用了尖端芯片，因此只需要一個激光器。

「這種芯片的特別之處在於它產生了具有理想光纖通信特性的頻率梳，」CUT教授、研究小組負責人維克多·托雷斯（Victor Torres）在一份新聞稿中說。「它具有高光功率，並覆蓋了對先進光通訊具有重要意義的光譜區域寬帶。

這與新的破紀錄速度一樣快得令人目不暇接，研究人員表示，他們才剛剛開始，並且相信高達每秒100 PB的速度是可能的。

「可能實現這樣更高的速度是由於我們的成果是可擴展的（scalable），」研究的主要作者和、丹麥理工大學（DTU）教授Leif Katsuo Oxenløwe解釋說。這裡提到的可擴展性適用於此技術的各個方面，包含大量頻率的產生，以及將頻率梳分成許多空間副本，然後對之進行光學放大，作為並行光源，從而利用它們來傳輸數據。

不過，雖然該研究表明了其技術的可能性，但仍需更多研究以證明其實用性。◇

【2022年10月08日訊】（大紀元專題部記者吳瑞昌綜合報導）蟑螂是居家環境中的頭號害蟲，一旦房間裡有了蟑螂，因其有極強的繁殖力，很難被清除。最近，英國科學家改進了一款殺死害蟲的AI（人工智能）激光器，可直接識別和殺死蟑螂，為人們清除蟑螂提供了新的選擇。

英國歷史悠久的赫瑞瓦特大學（Heriot-Watt University）的一個研究團隊9月底在《東方昆蟲》雜誌上介紹了一款成本不到250美元的AI激光器，可在不用藥物或化學品的情況下，有效殺死蟑螂等害蟲。

這種AI殺蟲方法是透過全自動化的追蹤系統，辨別室內害蟲，並將其殺死。實驗中，他們拿德國蟑螂和德國小蠊進行實驗，證明這款AI激光器能在4英尺（1.2公尺）的距離內，有選擇性的消滅單個害蟲。

該機器採用低功率的激光照射那些害蟲，使其感到炙熱，無法在黑暗中躲藏，從而達到驅逐目的，或選擇進一步消滅。

他們之所以拿德國蟑螂和德國小蠊作為實驗對象，是因為它們是全球家庭中最主要的蟲害之一。這些害蟲不僅會污染食物、破壞家電，也危害人體身體健康，包括引發過敏、哮喘病和腸胃疾病等。

改進前的AI激光器，雖可有效滅掉蚊子、蝗蟲和毛毛蟲等，但缺點是激光功率過高，可能會對人眼睛和環境造成傷害。改進後的激光器擁有更好的3D掃描辨識系統和CPU，提升了機器辨別物體能力，也降低機器能耗。

這個新的AI滅蟲激光器由攝像頭、激光器、振鏡（用於改變激光光線位置）、檢流器和一台單板的計算機（電腦）組成，並用python 3.7進行編程修改。

該電腦用一個四核CPU和兩個索尼的IMX219攝像頭，以確定昆蟲在3D空間中的位置，隨後再透過電腦計算將激光打向振鏡後攻擊目標，而AI編程可透過python進行修改要攻擊的目標（昆蟲）。

兩個索尼的IMX219攝像頭是擁有8兆像素矩陣的相機。為了實現神經網絡運算，機器使用分辨率為416 × 416像素的實時視頻搜索單一個對象（蟲），能更準確和更快回報昆蟲的位置。

另外，科學家們製作1,000張蟑螂圖像，並在每張圖像上都用紅框標記每隻蟑螂的位置，訓練AI系統記住這些蟑螂的影像，增加AI的神經網絡反應速度。

這次改進的AI激光滅蟲器，使用神經網絡算法進一步的驅動振鏡，使振鏡的反射角度能有效控制激光束方向，並有效瞄準和攻擊移動中的蟑螂，達到滅蟑和驅蟑的效果。目前AI激光滅蟲器的精度為1 cm左右，預計未來精度會更高。

目前害蟲控制方法仰賴化學物質和殺蟲劑，會讓化學物質長期殘留在環境中，不僅效果有限，還危害人體健康和生活環境。另外，那些沒被藥物殺死的蟑螂可能隨著時間的推移，對藥劑產生更強的抗藥性，迫使人們不得不使用更毒的藥劑，形成一種惡性循環。

不過，該研究團隊警告，使用強激光束可能會嚴重損害人的眼睛，因此他們會做進一步研究和改進，使其未來真正能夠進入實際應用當中。