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英国《自然》杂志近日发表了一项电子工程领域的重要成果：一种全新的高能效、高存储率的纳米电子系统，能够将输入/输出、计算和数据存储能力集成在一块三维芯片上。该系统不仅与现有的硅基电路兼容，更重要的是，它有望突破计算机领域的重大瓶颈——数据需要在芯片外的存储器和芯片上的逻辑电路之间频繁转换，导致能耗和延迟增加。

美国麻省理工学院的研究人员马克斯·舒拉克及其同事提出的这种三维纳米电子系统模型，创新性地结合了碳纳米管传感器、新兴记忆技术——可变电阻式内存（RRAM）的晶体管，以及传统硅电路。因此，该系统能够从外界捕捉大量数据，储存并处理这些数据，最后输出精准处理过的信息，而所有这些工作都在同一个芯片中完成。

为了展示其性能，研究团队在实验中让该系统感知不同的气体和蒸汽，包括纯氮气以及柠檬汁、伏特加和啤酒的蒸汽。系统将感应器数据储存在超过100万个可变电阻式内存元件中，并利用碳纳米管逻辑操作对其进行分类。这一成果展示了系统在传感、存储和计算方面的集成能力。

该系统的问世被认为将使芯片性能“青出于蓝而胜于蓝”。在相关的新闻与观点文章中，美国布朗大学的科学家舍利弗·利达指出，这项技术最终能够推动重要应用的发展，例如拥有高性能人工智能的嵌入式智能摄像机、可以在血管中“游泳”并传送药物的智能机器人，甚至人工视网膜。

总编辑圈点

在过去的几十年里，虽然计算机的功能越来越强大，但工程师们仍然每天都面临新的挑战，因为人们不断要求计算机以更高的速度处理更大量的数据——这也是计算机性能得以进一步提升的源动力。如今，在同一芯片上实现海量数据的捕捉、存储、处理再输出，这不仅是计算机芯片领域的重要成果，也将成为一个崭新的平台，带来更多惠及民生的新型应用。