《卫报》报道称，根据DARPA的计划，新一代便携式设备和机器人的所有组件将被浓缩到一个芯片中，以便随时植入导航系统、雷达传感器、低温冷却系统和微型动力装置。传感器和质谱仪等实验室设备也将被改造成“火柴盒大小”的便携式电子包。

40年前，英特尔公司的创始人之一戈登·摩尔预言，处理器的成本将每两年减半，相应地，计算机设备的体积将不断缩小，功能将越来越强大。如今，摩尔定律也适用于其他领域。MEMS的发展已经为芯片实验室的兴起铺平了道路。早在20世纪90年代，“微型实验室”就得到DARPA的大力支持。如今它的实验记录不断被刷新，各种新型纳米器件层出不穷。比如超导电路、红外传感器等电子产品都需要庞大的冷却系统来维持低温环境，而微型冷却器不仅大大降低了能耗，还能对设备进行精确冷却。关键在于所谓的“微电脑保温结构”——以铋为原料的深冷柜，只需通电就能触发热电效应进行降温。它能迅速将约4立方厘米的空间温度降至零下200摄氏度，功耗仅为0.1瓦。

其他纳米仪器有特殊用途。例如，在实验室中通常使用水泵来输送气体或液体，但它们往往无法满足大型探测器和测辐射热计所需的真空条件。为此，实验室研制了芯片级微型真空泵，可以产生百万分之一的低压。此外，研究人员还利用微型成像传感器开发了重量仅为10克的芯片级红外相机，主要适用于无人飞机和夜视镜。

但是大部分发明的应用并不局限于军事领域，其商业前景也是大家看好的。如芯片原子钟、雷达、气体分析仪、光子仪等传感器。其中，微型原子传感器只是芯片大小，但分辨率并不逊色于标准产品，应用极其广泛。由于兼容性强，人们可以将其插入各种设备中，即时测量温度、气压、磁场等各种环境因素。

近年来物恐怖主义的威胁使得DARPA将注意力转向芯片分析工具的研发。据格拉斯哥大学生物工程教授乔恩·库珀(Jon Cooper)介绍，研究人员在DNA分析技术方面取得了突破，比如快速聚合酶链式反应(PCR)。这项技术不仅可以用于检测生物武器和维护国家安全，还可以用于诊断传染病。

不仅如此，DARPA还计划开发一种热机，带有微型发电机和能够从周围环境中收集能量的设备。比如微型原子电池的“同位素电源”，体积不到1立方厘米，功率35毫瓦。充电时，只需将芯片插入墙壁插座即可。对于士兵来说，这种仪器可以在无人涉足的危险区域代替他们的位置。

不过，库珀也指出，“微型实验室”本质上是一种得益于纳米技术的分析系统。很多情况下不能独立工作，需要植入主机系统。南安普敦海洋中心的马特·莫勒姆对此表示同意。构建独立的纳米系统还有许多问题需要解决，如集成系统的工程化问题、片内与片外系统的互连、封装系统和支撑系统等。