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近日，依据苹果知名爆料人Mark Gurman和其他知情者的说法，苹果公司在人体血糖监测上取得了一个突破性进展，完成了无创血糖监测，并且还完成了设备的初步小型化。 据国际权威数据，当前全球有超越5亿成年人有糖尿病，需求留意饮食和运动，时辰关注血液中葡萄糖的含量，一旦血糖过高，这些患者就会呈现健康问题，以至危及生命。不外，以当前的医疗科技水平来说，长期监测血糖含量还没有特别高科技的措施，“扎针” 是目前最普遍和有效的措施。固然有一些新技术呈现，例如将设备经过软针插到上臂就能够持续监测血糖变更，但“扎针”这一步骤依旧不可避免。
无创血糖监测有望搭载至苹果手表 依照知情人的说法，苹果工程师正在开发一种大小和iPhone相似的原型设备，能够绑在肱二头肌上，不用“扎针”就能够在用户处于糖尿病前期时发出正告。相比于设备体积的减少，“无创”具有更重要的意义，能够大幅度减轻糖尿病患者的痛苦。依据音讯，苹果内部人士称，这个被称作“E5”的项目希望在不刺破人体皮肤来取血的状况下连续丈量体内的葡萄糖含量，在数百人身上对比测试后，苹果证明其无创检测血糖的技术方向可行，而苹果的最终目的是将血糖监测系统添加到Apple Watch上。 2014年9月时，第一代Apple Watch正式对外发布。当时，Apple Watch还必须配合iPhone来运用，相当于iPhone的一个配件。往常，Apple Watch曾经延展到了第八代，能够配合eSIM当做独立设备运用，而且ECG心电图、心脏健康、血氧监测等健康功用也逐步落地，让手表“不只仅只是手表”。假如关于血糖监测系统的最终目的能够完成，意味着苹果手表将从让你更时兴的“可选消费品”变成全球大多数糖尿病患者的“必须品”。 据了解，“无创”的血糖监测系统主要依赖苹果设计的硅光芯片和传感器，应用光的反射来检测血糖含量，细致来说：特定波长的光线能够透过皮肤，而在皮肤下方有组织液的区域内，有从毛细血管中浸显露来的、与血糖有关的物质，光映照到这些物质上会反射回来，而波长和强度依据遇到的物质不同而不同，最后，传感器搜集光信号，再应用特定的算法来预算血糖含量。 不外，应用这种方式来估测血糖，可能遭到很多要素的影响，因而苹果内部将自己研发的无创且持续血糖监测技术视为一种 “预防措施”，用来提示那些可能有糖尿病或者糖尿病早期患者持续健康饮食、合理运动。至少从1975年开端，研讨人员就不时在研讨监测血糖水平的措施。到往常为止，即便破费了数亿美圆，人类至今还没有造出一种在临床或商业上可行的产品，能够足够精确地持续监测血糖。而经过超12年时间的秘密打造，苹果研发的系统往常曾经进入了概念考证阶段，同时苹果公司以为该技术是可行的，但实践大范围推行运用需求减少到愈加适用的尺寸才行。假如功用和体积能得到进一步完善，这项突破将是糖尿病患者的福音，同时有助于稳定苹果在医疗健康范畴的位置。 值得一提的是，研讨出这一技术的部门是被誉为苹果最荫蔽的团队——探求性设计小组(XDG)，该小组从属于苹果硬件技术团队，与苹果传统部门不同的是，XDG被允许以更大的财务自由来探求一切可能性，他们似乎不需求给出最后的产品，而是将考证一个想法能否可行作为工作的目的。XDG中有数百名工程师，但在XDG内从事一个项目的人员，却不能和XDG内另一个项目的员工交流工作。 与Alphabet旗下的“登月工厂”部门一样，XDG担任许多颇具创意的项目。2015年，XDG开启了无创血糖检测的项目，成为XDG最重要的项目之一。2019年时，苹果手表的销量超越了呈现了百年的整个瑞士手表行业。与此同时，苹果手表历年来新功用的推出还带动了各类竞品的争相模仿，如有心率检测、ECG等功用的手环和智能手表。而未来苹果手表上的无创、可持续检测血糖功用，或许也会阅历同样的过程。 苹果手表背地的“未来芯片” 在当前的血糖监测范畴，国际上更引荐的措施是CGM(Continuous Glucose Monitoring，连续血糖监测)，该计划经过经过植入皮下感应器24小时连续监测葡萄糖水平，并将其中的数据发送到电脑，以软件剖析患者的血糖状况。 而早在2010年完成对RareLight的收买后，苹果就开端研讨替代性的血糖监控技术，采取的是完整区别于传统采血丈量的“光学吸收光谱”(Optical Absorption Spectroscopy)技术，“无创”更是依赖于苹果设计的硅光芯片和传感器。 假如未来真正能够将硅光芯片集成到苹果手表当中，这一应用将成为硅光技术从工业市场“下沉”到消费电子市场的胜利案例，硅光技术也将实真实在融入到生活中的方方面面，在医疗健康、高性能计算、聪慧生活等方面为社会延展提供助力。 相比于运用晶体管的传统芯片来说，硅光芯片设计的中心是用“光”来替代“电”，应用硅光子技术将光电功用经过半导体工艺集成到硅基芯片中，当电流流到转换模块时，经过光电效应把电信号转换为光信号，进而发射到电路板上铺设的超细光纤中，当光信号到另一块芯片后再转换为电信号，提升芯片间的衔接速度。与主要依赖于普通硅资料不同，硅光子技术采用的基础资料是玻璃。由于光关于玻璃来说是透明的，不会发作干扰现象，理论上能够经过在玻璃中集成光波导通路来传输信号，很合适于计算机内部和多核之间的大范围通讯。
其实，“以光代电”的产品在日常生活中曾经很常见，例如光纤就是用光信号传播取代早期的铜缆传播电信号，极大提升了网络的带宽。不外，假如仅运用光信号来通讯，会大大受限于光学设备的体积，很难把复杂的光电转换模块减少到纳米尺寸，在芯片级的尺度上运用。固然在实验室中不时有突破呈现，但良率和成本一直无法抵达量产的请求，同时，PCIe等总线技术的延展使得带宽不时进步，也让这条技术道路淡出了大家的视野。 不外，随着集成电路的制程曾经接近摩尔定律的极限，硅光子技术又重新走入了厂商的视野。硅光子技术最大的优势在于具有相当高的传输速率，可使处置器内核之间的数据传输速度快100倍以至更高。此外，用光替代电进行信息传输，功耗也远低于传统方式，对散热的请求大幅度降低。 从时间上来看，2019年后是硅光延展的起飞阶段，各大厂商逐步把过去几十年的学术成果开端往产业上转移，开启了真正意义上硅光子技术的批量生产。依据英特尔的硅光子产业延展规划，硅光模块产业曾经进入快速延展期，而英特尔作为硅光子范畴的“带头人”，他们的硅光产品也最早脱离实验室，以批量生产的方式托付给客户。 从应用的角度来看，除了可穿戴设备之外，硅光技术在未来的应用主要还有以下几个方面： 云计算 硅光技术不只能大幅进步芯片互联带宽，还远比传统电路俭省能源和散热需求，对云计算产业意义严重。当芯片间信号通路改用光路后，大量芯片的分离计算性能会成倍增长，同时总体能耗明显降落，大大进步了效劳器集群的效率。在云计算与大数据方面，400G、800G的高速光模块也将持续推进云计算数据中心树立，满足大量数据交流需求。 激光雷达 在自动驾驶方面，硅光芯片的的应用目前主要集中于激光雷达方向。车载激光雷达技术需求多路激光发射和接纳，所以关于多路信号控制十分依赖，而这恰恰是硅光芯片的优势，高度集成性和电光效应相位调谐才干使得它十分适合在车载激光雷达上取代传统芯片。 量子计算 在量子通讯范畴，硅光芯片则仰仗其特性完成了对纠缠态光子的支配控制。2021年7月时，中国科大教授潘建伟、张军等分离浙江大学储涛教授研讨组，就经过研制硅基光子集成芯片和优化实时后处置，完成了速率高达18.8Gbps的实时量子随机数发作器。 5G 5G承载网络普通分为城域接入层、城域集聚层、城域中心层/省内干线等，能够完成5G业务的前传、中传和回传功用，但完成不同的功用特性需求采用不同规格的光模块和光芯片。光模块不只是5G网络物理层的基础构成单元，也是基站和传输设备中的中心部件，能够满足5G时期针对无人驾驶、VR、远程医疗等范畴对通讯的速率和时延的更高请求。 各国都在硅光芯片范畴“备战” 依据LightCounting的数据，2020年硅光模块市场范围约为20亿美圆，估量到2026年时，硅光模块市场范围将接近80亿美圆，硅光计划市场份额有望从25%提升至50%以上。2021年底，阿里巴巴达摩院将硅光芯片列入2022十大科技趋向之一。 在达摩院看来，硅光子和硅电子芯片扬长避短，充沛发挥二者优势，将促使算力的持续提升。未来3年，随着云计算与人工智能的大爆发，硅光芯片将迎来技术快速迭代与产业链高速延展，承载起绝大部分大型数据中心内的高速信息传输;未来5-10年，以硅光芯片为基础的光计算将逐步取代电子芯片的部分计算场景。 早在2014年，美国就树立了“国度光子计划”产业联盟，明白将支持延展光学与光子基础研讨与早期应用研讨计划开发，支持4大研讨范畴及3个应用才干技术开发，并提出了每一项可开发范畴的机遇和目的。2022年6月时，荷兰决议投资11亿欧元，以促进新一代硅光子技术企业的延展，为打造下一个阿斯麦做好准备。荷兰的此项投资是为了抢占未来半导体市场，挖掘相似阿斯麦的新尖端企业的战略。 2015-2016年时，随同摩擦加剧，英特尔和Acacia等厂商先后被遏止向国内厂商供给硅光芯片与模块，我国自此也开端了加速硅光技术国产替代的进程：
写在最后 能够这么说，在摩尔定律迫近极限的当下，硅光技术已逐步成为突破技术桎梏的可完成计划。目前，国内的硅光产业才刚刚起步，从可穿戴设备到高性能计算的各个范畴都有望因而取得性能的大幅提升，由此产生的“洗盘”效应或许会给国内企业带来新的机遇，在各种政策的支持下，硅光技术也将真正迎来它的黄金时期。 参考资料： 1.《苹果的无创测血糖技术，不一定装进手表》，晚点 2.《苹果神秘项目取得严重突破 智能手表有望获无创测血糖“技艺”》，华尔街见闻 3.《借助硅光子技术，苹果Apple Watch或将开创新的历史》，OFweek光通讯网 4.《上帝说：要有光!硅光子技术的前世今生》，雷锋网 5.《乔布斯留给苹果的“大杀器”：神秘XDG究竟在做些什么?》，财联社 |
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