創(chuàng)新在北卡羅來(lái)納州閃耀

也許它的氣候給北卡羅來(lái)納州帶來(lái)了不公平的優(yōu)勢(shì) - 特別是在春天，當(dāng)太陽(yáng)溫暖而不是壓迫，空氣從繁茂的樹(shù)木中散發(fā)出甜美的氣味。但是，該州正在努力吸引高科技公司“研究三角：”不僅僅是溫和的溫度，而是一個(gè)有利于商業(yè)和創(chuàng)新的環(huán)境。一般來(lái)說(shuō)，羅利，達(dá)勒姆和教堂山的社區(qū)構(gòu)成了三角的三面。但在另一個(gè)三角形內(nèi)還有另一個(gè)：研究三角公園(RTP)。1958年，感覺(jué)到紡織廠等傳統(tǒng)雇主的衰落，北卡羅來(lái)納州的商界領(lǐng)袖決定認(rèn)真對(duì)待新興產(chǎn)業(yè)。當(dāng)?shù)厣倘嘶I集資金購(gòu)買房產(chǎn)，然后成立了非營(yíng)利性研究三角基金會(huì)來(lái)管理他們的網(wǎng)站。

這是一個(gè)有遠(yuǎn)見(jiàn)的冒險(xiǎn)。今天，占地6800英畝的工業(yè)園區(qū)擁有65個(gè)設(shè)施和35,000個(gè)工作崗位 - 其中許多是產(chǎn)品開(kāi)發(fā)工作。許多其他業(yè)務(wù)已經(jīng)在附近萌芽。以下是研究三角公園及其周邊地區(qū)蓬勃發(fā)展的一些世界領(lǐng)先技術(shù)的采樣器。

Atlantic Design&Manufacturing是東海岸領(lǐng)先的設(shè)計(jì)工程師貿(mào)易展，提供最新的3D打印，自動(dòng)化和CAD / CAM軟件，包括FedEx，GE Appliances，Procter&Gamble以及其他數(shù)百種軟件。

雖然IBM多年來(lái)一直在大量失業(yè)，但自1985年以來(lái)，該公司Research Triangle網(wǎng)站的就業(yè)人數(shù)一直保持在10,000，這證明了Triangle作為研發(fā)基地的吸引力。北卡羅來(lái)納州為何“優(yōu)秀的大學(xué)，強(qiáng)大的商業(yè)政府合作關(guān)系以及卓越的生活品質(zhì)，”IBM官員說(shuō)。

這里開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品包括：系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)(SNA)，用于連接運(yùn)行混合應(yīng)用的終端的基本軟件;3689型結(jié)賬掃描儀，是全息術(shù)的首次商業(yè)用途之一;以及最新Thinkpad筆記本電腦上備受好評(píng)的折疊式鍵盤。

現(xiàn)在，IBM的大部分PC開(kāi)發(fā)工作正在RTP工廠進(jìn)行整合，該工廠最近成立30周年。一個(gè)好處是：將所有工程師與制造業(yè)結(jié)合在一起使“并行工程”變得更加容易，允許來(lái)自不同學(xué)科的團(tuán)隊(duì)成員從項(xiàng)目開(kāi)始進(jìn)行協(xié)作。

PC部門在其工作中使用CATIA實(shí)體建模和3D Systems立體平版印刷術(shù)。“我們可以檢查3D零件，以便比我們等到圖紙發(fā)布時(shí)更早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題或錯(cuò)誤，”工業(yè)設(shè)計(jì)師John Swansey說(shuō)。他補(bǔ)充說(shuō)，CATIA還允許工程師處理復(fù)雜的彎曲設(shè)計(jì)。并且，線框模型被傳遞用于工具制造。

PC部門最近的項(xiàng)目包括用于家用的Aptiva和用于企業(yè)桌面的PC 730。雖然外觀大不相同，但兩臺(tái)PC使用相同的框架;在某些情況下，某些型號(hào)中可能沒(méi)有用于零件的切口，例如風(fēng)扇。“唯一的區(qū)別是塑料擋板以及如何安裝驅(qū)動(dòng)器，”工程師Ed Dials說(shuō)。優(yōu)點(diǎn)：降低庫(kù)存并簡(jiǎn)化生產(chǎn)線上的模型切換。

在IBM龐大的RTP園區(qū)，工程師們正在開(kāi)發(fā)信用卡大小的無(wú)線設(shè)備，可用作調(diào)制解調(diào)器，傳真卡和網(wǎng)絡(luò)適配器。一臺(tái)新設(shè)備插入Thinkpad PC，不僅可以傳輸高達(dá)每秒14,400位的無(wú)線數(shù)據(jù)和傳真，還可以使用插入式耳機(jī)進(jìn)行傳統(tǒng)的蜂窩語(yǔ)音呼叫。

用于蜂窩/ CDPD和高級(jí)移動(dòng)電話系統(tǒng)的無(wú)線調(diào)制解調(diào)器包括以5V運(yùn)行的無(wú)線電。要在筆記本電腦中使用它，工程師不僅要設(shè)計(jì)射頻問(wèn)題，還要設(shè)計(jì)熱量，沖擊和振動(dòng)。IBM設(shè)計(jì)的芯片直接安裝在電路板上，也使用了摩托羅拉和Rockwell芯片。

工程師通過(guò)設(shè)計(jì)隔離各種組件的蓋子來(lái)解決RF問(wèn)題，同時(shí)還防止計(jì)算機(jī)干擾。

“我們進(jìn)行了大量的迭代，”高級(jí)工程師Bill Nunnery說(shuō)。“我們沒(méi)有100%模擬。”制造工程師審查了每個(gè)提案，包括在多倫多設(shè)備制造的工程師。

附近杜克醫(yī)療中心的一個(gè)試點(diǎn)項(xiàng)目使用另一個(gè)RTP設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，即無(wú)線局域網(wǎng)系統(tǒng)，讓醫(yī)生可以通過(guò)筆記本電腦訪問(wèn)醫(yī)院內(nèi)任何地方的以太網(wǎng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。

“這項(xiàng)技術(shù)可以顯著改變你的生活方式，”Nunnery說(shuō)。

借助適配器，用于筆記本電腦的IBM CDPD無(wú)線調(diào)制解調(diào)器還可用作處理傳統(tǒng)語(yǔ)音呼叫的蜂窩電話。工程師在設(shè)計(jì)中發(fā)現(xiàn)了RF，振動(dòng)和沖擊方面的挑戰(zhàn)。

將信息高速公路帶到您的門口

今天的個(gè)人計(jì)算機(jī)調(diào)制解調(diào)器通常以每秒14,400位發(fā)送數(shù)據(jù)。BroadBand Technologies開(kāi)發(fā)了一種系統(tǒng)，可以以每秒5100萬(wàn)比特的速度將信息帶入美國(guó)家庭。

“人們嘲笑它是一個(gè)夢(mèng)想領(lǐng)域：如果你建造它，它們就會(huì)來(lái)，”BroadBand的Donald McCullough說(shuō)。“但如果你能夠移動(dòng)和處理鉆頭，就會(huì)有一個(gè)非常有利可圖的市場(chǎng)。”

消費(fèi)者可以使用特殊的電視盒訪問(wèn)該網(wǎng)絡(luò)，以便按需訪問(wèn)交互式視頻和電影?；蛘?，他們可以為他們的PC使用專門設(shè)計(jì)的調(diào)制解調(diào)器。

該網(wǎng)絡(luò)適用于家庭中的同時(shí)使用。例如，一部電影可能以3兆比特/秒的速度運(yùn)行，另一部電影以6至8兆比特/秒的速度運(yùn)行 - 仍然可以通過(guò)20至30兆比特/秒的速度進(jìn)行高速上網(wǎng)。這將使家庭用戶能夠在互聯(lián)網(wǎng)上實(shí)際訪問(wèn)高分辨率圖形和視頻片段。“本地循環(huán)不再成為瓶頸，”Advanced Technology總監(jiān)Randall B. Sharpe說(shuō)。

BroadBand辦公室的演示系統(tǒng)可根據(jù)需要提供各種電影，以及可通過(guò)點(diǎn)擊式電視遙控設(shè)備點(diǎn)擊的電子多媒體黃頁(yè)。該公司還與飛利浦消費(fèi)電子和壓縮實(shí)驗(yàn)室合作，開(kāi)發(fā)互動(dòng)“視頻撥號(hào)”服務(wù)技術(shù)，讓電話公司通過(guò)本地網(wǎng)絡(luò)提供視頻服務(wù)。

BroadBand的光纖環(huán)路接入(FLX)系統(tǒng)依賴于本地電話和有線電視公司將其大部分網(wǎng)絡(luò)升級(jí)為光纖。該公司位于中央電話公司辦公室的主機(jī)數(shù)字終端提供語(yǔ)音和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)之間的接口。然后，光網(wǎng)絡(luò)單元通過(guò)ATM(同步傳輸模式)網(wǎng)絡(luò)將高速數(shù)據(jù)帶入8到50個(gè)住宅。包括光纖在內(nèi)的總升級(jí)成本約為每戶1,000美元。

BroadBand的主要設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)：降低成本。他們?yōu)樗麄兊南到y(tǒng)開(kāi)發(fā)了十幾種定制芯片，以便設(shè)計(jì)出最佳解決方案。“我們的微處理器非常密集，”夏普說(shuō)。“幾乎每塊板子都很聰明。”

BroadBand的工程師自1988年以來(lái)一直致力于他們的高速網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃 - 甚至在過(guò)度工作的短語(yǔ)“信息高速公路”闖入國(guó)家詞典之前?，F(xiàn)在，像數(shù)字電視和互聯(lián)網(wǎng)的萬(wàn)維網(wǎng)這樣的東西越來(lái)越受歡迎，麥卡洛說(shuō)，“我們很高興看到我們是對(duì)的。我們只希望在我們做對(duì)的時(shí)候賺更多錢。”但這也看起來(lái)很有希望。

去年秋天，BroadBand與AT&T Network Systems達(dá)成協(xié)議，共同開(kāi)發(fā)交換式數(shù)字視頻系統(tǒng)，為家庭和辦公室?guī)?lái)交互式多媒體。Bell Atlantic和Southwestern Bell已經(jīng)開(kāi)始試點(diǎn)項(xiàng)目。

BroadBand與AT&T Microelectronics合作，采用編碼和壓縮技術(shù)，通過(guò)傳統(tǒng)的同軸電纜或雙絞線電纜，實(shí)現(xiàn)從光網(wǎng)絡(luò)單元到家庭的高速數(shù)據(jù)傳輸。“現(xiàn)有的布線和客戶設(shè)備保持完好，”AT&T的Gerry Pepenella解釋道。“它讓我們更接近公共網(wǎng)絡(luò)可以以合理的價(jià)格向家庭和辦公室提供一系列新的組合語(yǔ)音，視頻和數(shù)據(jù)服務(wù)的那一天。”

“去年，我們已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了滿足電話公司目標(biāo)所需的成本突破，”麥卡洛說(shuō)。“我們相信我們將在96年大量生產(chǎn)。”

BroadBand光纖環(huán)路接入(FLX)系統(tǒng)(下方)將高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)礁鱾€(gè)家庭。主機(jī)數(shù)字終端終止窄帶，寬帶和基于ATM的數(shù)字寬帶信號(hào)。然后，它將信號(hào)電子多路復(fù)用為單個(gè)高速數(shù)據(jù)流，以通過(guò)光纖電纜傳輸?shù)焦饩W(wǎng)絡(luò)單元(ONU)。ONU終止光纖并將光信號(hào)多路分解成電話和寬帶視頻信號(hào)，以便通過(guò)銅線從ONU傳輸?shù)郊彝?。芯片組允許信號(hào)連接到數(shù)字“電器”

用于更密集設(shè)計(jì)的材料

隨著越來(lái)越多的電子產(chǎn)品被擠進(jìn)現(xiàn)代汽車，設(shè)計(jì)師可以將它們放在哪里?如何?它們可以放置而不會(huì)使設(shè)計(jì)和裝配復(fù)雜化嗎?

杜邦電子認(rèn)為它的答案是：厚膜材料可以處理汽車環(huán)境的溫度，沖擊和振動(dòng)。借助更堅(jiān)固的電子元件，零件制造商可以將電子元件整合到防抱死制動(dòng)器等組件中。在一個(gè)包裝中完成組裝，而不是將電線從系統(tǒng)運(yùn)行到車輛中其他地方的電子箱，使組裝更容易和更便宜。

例如，Delco剛宣布將使用厚膜材料生產(chǎn)混合ABS電路。更加雄心勃勃的電路版本將防抱死制動(dòng)控制與可變效果轉(zhuǎn)向和牽引力控制結(jié)合在一個(gè)系統(tǒng)中。

雖然薄膜 - 通常只有幾個(gè)原子厚度 - 可能會(huì)“更性感”，但杜邦公司的Samuel J. Horowitz表示，厚膜技術(shù)可以提供價(jià)格極低的替代品。

杜邦正在通過(guò)幾項(xiàng)專利工藝擴(kuò)展厚膜技術(shù)，這些工藝可以形成更小的功能。傳統(tǒng)的“絲網(wǎng)印刷”電路提供孔尺寸(通孔)，其連接約200微米的相鄰電路層。對(duì)于更小的特征和更大的電路密度，杜邦開(kāi)發(fā)了Diffusion Patterning。(TM)

首先，將介電層印刷到基板上并干燥。然后，將成像漿料施加到要生產(chǎn)通孔的位置?；罨瘎U(kuò)散到干燥的介電層中。最后的洗滌過(guò)程去除水溶性材料，形成125微米的過(guò)孔。

“當(dāng)您需要厚膜技術(shù)的優(yōu)勢(shì)以及非常高的封裝密度時(shí)，擴(kuò)散圖案非常經(jīng)濟(jì)，”西門子機(jī)電元件部的Hans-Dirk Lowe博士和Michael Kaindl博士發(fā)表的一篇論文表示。西門子首先將該過(guò)程應(yīng)用于定制汽車電路，但研究人員設(shè)想該過(guò)程可用于儀表和控制，安全系統(tǒng)，醫(yī)療工程以及航空電子和雷達(dá)等航空航天任務(wù)。

對(duì)于更精細(xì)的工作，F(xiàn)odel(R)圖案化通過(guò)“絲網(wǎng)”將絲網(wǎng)印刷的漿料暴露在紫外光下以產(chǎn)生75微米的特征來(lái)創(chuàng)建電路。而且，低溫燃煤“綠色”陶瓷帶可以生產(chǎn)多達(dá)15層和40微米過(guò)孔的電路。

汽車收音機(jī)制造商Blaupunkt剛剛采用擴(kuò)散模式制造高密度陶瓷多層電路。采用200微米過(guò)孔的新型三層電路將使電路尺寸減小近三分之一，成本降低20%至30%。

“未來(lái)的汽車收音機(jī)將擁有更多功能，”Blau-punkt指出。“然而，消費(fèi)者花費(fèi)更多的空間和意愿是有限的。因此，功能必須變得更小，更便宜。”

DuPont Fodel(R)工藝可以使用厚膜材料創(chuàng)建75微米的特征。傳統(tǒng)的厚膜工藝產(chǎn)生200微米的孔。

研究現(xiàn)實(shí)世界

雖然許多RTP公司與該地區(qū)的三所大學(xué)合作，但學(xué)術(shù)界的任何地方都比研究三角研究所更為明顯。該學(xué)院由杜克大學(xué)，北卡羅來(lái)納州立大學(xué)和北卡羅來(lái)納大學(xué)教堂山分校創(chuàng)立，其使命是將基礎(chǔ)研發(fā)應(yīng)用于現(xiàn)實(shí)世界。

一個(gè)很好的例子：使用“模糊邏輯”設(shè)計(jì)變速電機(jī)控制器，將效率提高3%。研究所官員稱，如果在美國(guó)各地使用，控制器每年可節(jié)省超過(guò)20億美元的能源成本。

該研究所數(shù)字系統(tǒng)工程中心主任Dale Rowe解釋說(shuō)：“我們從電機(jī)上進(jìn)行了一些非常便宜的測(cè)量，以預(yù)測(cè)速度，而無(wú)需實(shí)際測(cè)量速度。”“這比轉(zhuǎn)速計(jì)測(cè)量便宜一個(gè)數(shù)量級(jí)。”

研究所工程師也在應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) - 設(shè)計(jì)試圖模仿人類大腦運(yùn)作的計(jì)算機(jī) - 進(jìn)行模式識(shí)別。這種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)將很快被用作“可卡因嗅探器”，幫助跟蹤不同批次的非法物質(zhì)。今天，執(zhí)法官員經(jīng)常將緝獲的可卡因樣本煮沸以產(chǎn)生氣體色譜模式 - 然后必須通過(guò)其他數(shù)十種此類模式查看是否存在匹配。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以使該過(guò)程自動(dòng)化。

而且，與IBM的工程師一樣，研究所的研究人員正在研究低成本的無(wú)線調(diào)制解調(diào)器。Rowe相信隨著幾種新的無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)的出現(xiàn)，制造商準(zhǔn)備將這些設(shè)備包括在從手持式計(jì)算機(jī)到可樂(lè)機(jī)器(當(dāng)它們用完蘇打水時(shí)可以告訴家庭辦公室)的各種設(shè)備中。“在未來(lái)五年內(nèi)，這項(xiàng)技術(shù)將會(huì)爆炸，”他說(shuō)。“它將比我所知道的任何其他技術(shù)產(chǎn)生更大的影響。”

然而，該研究所發(fā)展最快的計(jì)算機(jī)技術(shù)正在為工業(yè)客戶帶來(lái)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，用于市場(chǎng)研究，設(shè)計(jì)演練和培訓(xùn)等任務(wù)。在該領(lǐng)域工作兩年后，該研究所已經(jīng)有600萬(wàn)美元的項(xiàng)目積壓。

RTI最近為國(guó)民警衛(wèi)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種基于PC的VR系統(tǒng)，允許預(yù)備役人員對(duì)“虛擬坦克”進(jìn)行維護(hù)工作。Rowe解釋說(shuō)，問(wèn)題在于，當(dāng)國(guó)民警衛(wèi)隊(duì)每年進(jìn)行為期兩周的演習(xí)時(shí)，坦克時(shí)間對(duì)于駕駛員和槍手來(lái)說(shuō)太重要了，因?yàn)樗麄冃枰芏鄼C(jī)械師?；诟叨擞布膫鹘y(tǒng)VR系統(tǒng)有助于培訓(xùn)，但價(jià)格太高。

使用具有圖形加速器的Pentium PC，Crystal Eyes立體觀看眼鏡以及Autodesk(3D Studio)和Sense8(World Toolkit)的軟件，RTI開(kāi)發(fā)了基于PC的VR培訓(xùn)系統(tǒng)，每個(gè)售價(jià)不到10,000美元。