对于一些人来说，一个关键环节——从大脑到身体的信号传递，将思想与行动联系起来——不能正常工作，或者在某些情况下，已经完全被切断。 位于犹他州盐湖城的 Blackrock Neurotech 公司首席执行官兼联合创始人 Marcus Gerhardt 正在开发一种称为脑机接口的技术。微型植入物旨在恢复思想和运动之间的联系。 在这一集这是一个想法 , Gerhardt 解释了如何将毫米大小的装置放在大脑上时，如何为四肢瘫痪患者（四肢瘫痪的患者）和四肢瘫痪患者（无法移动上肢和下肢的患者）提供移动大脑的机会。光标，吃巧克力棒，甚至拳头撞总统。 看看脑机接口是如何工作的。收听这一集 Heres

在空间技术领域，瑞士电子与微技术中心 (CSEM) 多年来一直是欧洲航天局 (ESA) 的合作伙伴。他们共同研究的重点之一是消除源自卫星上的组件的振动排放。除了限制卫星姿态控制的精度外，这些微振动会导致更高的能量消耗，并且（在成像任务的情况下）会导致图像质量下降。 有不同的方法可以在源头或有效载荷处对抗不需要的振动。作为探索不同方法的一部分，CSEM 目前有几个项目专注于数值模型、主动-被动缓解和基于算法的缺口。在其中一个项目中，CSEM 及其合作伙伴正在使用一种基于磁悬浮的创新技术。 “在奇石乐测量技术的支持下，我们检查了带有磁轴承的反作用轮原型，”CSEM 微振动设备负责人 Leop

在自然机器智能上发表的一篇论文中 ，马克斯普朗克智能系统研究所 (MPI-IS) 的一个科学家团队推出了一种名为“Insight”的强大的软触觉传感器，它使用计算机视觉和深度神经网络来准确估计物体与传感器接触的位置以及如何接触传感器。施加的力很大。该研究项目是朝着机器人能够像人类和动物一样准确地感知周围环境迈出的重要一步。与其天然对应物一样，指尖传感器非常灵敏、坚固且分辨率高。 拇指形传感器由软壳制成，围绕轻质坚硬的骨架构建。这个骨架支撑着这个结构，就像骨头稳定了柔软的手指组织一样。外壳由混合了深色但反光铝片的弹性体制成，形成不透明的灰色，可防止任何外部光线进入。隐藏在这个手指大小的盖子内的

电子控制单元或 ECU 驱动车辆中的连接。微处理器支持多种功能，从安全气囊展开和停车辅助到记忆座椅和动力转向。 此外，汽车的传感器会从车辆周围获取信息并将其发送回计算机系统以启动行动并启用自动驾驶功能。 据西门子的一位行业专家称，这款车正在成为一种“车轮上的智能手机”。而一部时速 65 英里的手机需要更多的 ECU。 “曾经有一段时间，我们每辆车都有一个 [ECU]，”仿真技术提供商 Siemens 的数字制造产品组合开发主管 Brian Shay 说。 “现在我们每辆车可能有 100 辆。” 谢伊在现场技术简报中发言 演讲题为解决电动汽车电池和电气系统制造中的挑战 . 根据 Sh

使用 MEMS 开关阵列的高分辨率固态激光雷达将降低成本，以匹配基于芯片的廉价摄像头和雷达系统，从而消除自动驾驶汽车采用激光雷达的主要障碍。 尽管基于芯片的廉价摄像头和雷达系统已成为防撞和高速公路自动驾驶的主流，但激光雷达导航系统仍然是笨重的机械设备，需要花费数千美元。 这种情况可能即将改变，这要归功于加州大学伯克利分校电气工程和计算机科学教授、伯克利传感器和执行器中心联合主任吴明开发的一种新型高分辨率激光雷达芯片。 Wu 的激光雷达基于焦平面开关阵列 (FPSA)，这是一种基于半导体的微米级天线矩阵，可以像数码相机中的传感器一样收集光线。 Wu 说，与智能手机相机上的数百万像素相比，其

麻省理工学院的 Yoel Fink 教授说，织物的行为就像流体一样，这或许可以解释为什么设计师经常提到服装的“流动”。 麻省理工学院材料科学教授芬克说：“我们所穿的面料有小波穿过它们。” “我们看不到它们，因为它们太小了。” Fink 和来自多所大学（包括罗德岛设计学院）的团队已经制造出一种能够捕捉这些微小波浪的材料。 功能性压电纤维一旦弯曲，就会产生一个电压，可以进行信号处理和输出有价值的数据。来自传感材料的信息有朝一日可以支持可穿戴助听器、交流服装和追踪生命体征的服装。 “拥有一些功能性纤维可以让整个织物具有新的含义，”Fink 告诉 Tech Briefs。 如何制作基于织物

研究人员开发了一种技术，可以根据显示其内部结构的材料图像快速确定材料的某些特性，例如应力和应变。这种方法有朝一日可以消除对基于物理的计算的需求，而是依靠计算机视觉和机器学习来实时生成估计值。这一进步可以实现更快的设计原型和材料检查。 计算有助于揭示材料的内力，如应力和应变，这些内力可能导致材料变形或断裂。这样的计算可能表明拟议中的桥梁将如何在交通繁忙或大风中保持稳定。研究人员使用了一种称为生成对抗神经网络的机器学习技术，该技术接受了数千对图像的训练——一幅描绘了材料的内部微观结构受到机械力的影响，另一幅描绘了相同材料的颜色编码应力和应变值。通过这些示例，该网络使用博弈论原理迭代地找出材料的几

研究人员在实验室实验中使用石墨烯——已知最强、最薄的材料之一——来检测 SARS-CoV-2 病毒。这一发现在对抗 COVID-19 及其变体方面具有潜在的应用价值。 在实验中，研究人员将比邮票薄 1000 多倍的石墨烯片与一种旨在针对冠状病毒上的刺突蛋白的抗体结合起来。然后，他们测量了这些石墨烯片在暴露于人工唾液中的 COVID 阳性和 COVID 阴性样本时的原子级振动。这些床单也在其他冠状病毒如中东呼吸综合征 (MERS-CoV) 存在的情况下进行了测试。 抗体偶联石墨烯片的振动在用 COVID 阳性样本处理时发生了变化，但在用 COVID 阴性样本或其他冠状病毒处理时则不会发生变化

患有糖尿病意味着终身注射胰岛素和监测血糖水平。但一组研究人员已经开发出一种方法，只需戴上隐形眼镜就可以控制胰岛素的分泌。 无线驱动的智能隐形眼镜技术可以通过佩戴它们来检测糖尿病并进一步治疗糖尿病视网膜病变。无线供电的智能隐形眼镜可以通过用电信号控制药物输送来诊断和治疗糖尿病。镜片由生物相容性聚合物制成，集成了生物传感器、药物输送和数据通信系统。 研究小组使用利用抽血的传统葡萄糖传感器验证了智能隐形眼镜分析的葡萄糖水平与他们的血糖水平相匹配。该团队还证实，智能隐形眼镜中的药物可以治疗糖尿病视网膜病变。 通过应用该平台技术，一项研究扩大了使用电刺激治疗阿尔茨海默病和帕金森病等脑部疾病以及包括

由国家科学研究所 (INRS) 的梁晋阳教授和 Fiorenzo Vetrone 教授团队开发的一种新的成像技术可以在没有接触的情况下测量二维温度。这种准确的实时温度检测有朝一日可以改善光热疗法，并有助于皮肤癌的早期诊断。 这项技术被称为单次光致发光寿命成像测温 (SPLIT)，它基于掺杂稀土离子的纳米粒子的发光。 “这些纳米颗粒被认为是纳米温度计，因为它们的发光特性会随着环境温度的变化而变化。它们还具有生物相容性，”Vetrone 教授说。 SPLIT 不是逐点对发光进行成像，这很耗时，而是使用一种新型的超高速相机来跟踪这些纳米粒子的发光在每个空间点中衰减的速度。然后可以通过检查发射的光

创可贴大小的传感器可以测量婴儿的血氧水平，这是肺部有效性的重要指标，也是婴儿组织是否获得足够氧气供应的重要指标。与目前医院使用的系统不同，这种小型化的可穿戴设备灵活、可拉伸、无线、便宜且可移动——可能允许孩子离开医院并被远程监控。 通常，经皮测量氧分子水平涉及使用一个系统，该系统具有一个插入电源插座的大约 5 磅重的监视器和通常连接到监视器的传感器。新设备使用无线电力传输并以无线方式连接到互联网，因此如果婴儿的氧气水平开始下降，医生办公室或智能手机应用程序中的监视器上的警报会通知医务人员和家人。 该设备设计用于测量 PO2 ，或氧分压——指示溶解在血液中的氧量——比简单的氧饱和度测量更准确

开发了一种可穿戴式气体传感器，它是对现有可穿戴式传感器的改进，因为它使用了提高灵​​敏度的自热机制。它允许快速恢复和重复使用设备。这种类型的其他设备需要外部加热器。此外，其他可穿戴传感器需要在洁净室条件下进行昂贵且耗时的光刻工艺。 以前的工作涉及使用纳米材料进行传感，因为它们的大表面积与体积比使其高度敏感；然而，纳米材料不是可以接收信号的东西，需要叉指电极，就像手上的手指一样。 研究人员使用激光对类似于石墨烯的高度多孔单线纳米材料进行图案化，用于检测气体、生物分子以及未来化学物质的传感器。在设备平台的无意义部分，该团队创建了一系列涂有银的蛇形线条。当对银施加电流时，由于电阻明显增大，气体

可拉伸、可弯曲的“智能”纺织品有望重塑各种服装，为将先进的监控技术融入日常用品创造新机会。研究人员正在应用神经科学和心理生理学来构建响应技术，例如集成在智能纺织品中的技术。他们发现，可穿戴传感器系统在监测心率方面的表现似乎不如传统电极。 为了解决这个问题，研究人员测试了在三导联、胸部安装配置中使用缝合的纺织电极而不是传统的凝胶电极进行心电图 (ECG) 监测的可行性。市售的可穿戴设备通常无法检测完整的心电图波形。 方法包括印刷在织物表面上的导电油墨电极，这些电极往往会破裂，导致导电表面断裂并在运动过程中改变电阻。他们还探索了平面时尚电路板 (P-FCB)，这种电路板类似地印刷到织物表面，但

如果未来的智能纺织品要生存下去，它们的组件将需要具有弹性。研究人员开发了一种超灵敏、有弹性的应变传感器，可以嵌入到纺织品和软机器人系统中。 研究人员创造了一种外观和行为都非常像 Slinky 的设计——一个由刚性金属制成的实心圆柱体，当它被图案化成螺旋形状时，它变得可拉伸。研究人员从一种刚性块状材料开始——在这种情况下是碳纤维——并以这种材料变得可拉伸的方式对其进行图案化。该图案被称为蛇形曲流，因为它的急剧起伏类似于蛇的滑行。然后将图案化的导电碳纤维夹在两个预应变的弹性基板之间。 传感器的整体电导率随着图案化碳纤维的边缘相互脱离而发生变化，类似于当您拉动两端时 Slinky 的各个螺旋线相

天然气泄漏检测工具使用传感器和机器学习来定位油气田的泄漏点，有望在庞大的天然气基础设施中进行自动、经济的采样。自主、低成本、快速泄漏检测系统 (ALFaLDS) 旨在发现甲烷这种强效温室气体的意外释放。 ALFaLDS 根据实时甲烷和乙烷（在天然气中）和大气风测量值检测、定位和量化天然气泄漏，这些测量值由经过训练以定位泄漏的机器学习代码进行分析。代码使用高羽扩散模型进行训练，并通过受控释放在现场进行精练。 测试表明，ALFaLDS 可以精确定位工程甲烷泄漏并量化其大小。这种以低成本、高技术、高速度和准确度定位泄漏的新能力保证了在井场和油气田对逃逸性气体泄漏进行经济实惠的采样。如果行业实施，

开发了一种原型设备，可以电子方式复制人类皮肤感知疼痛的方式。该设备模仿身体的近乎即时的反馈反应，并且可以以与神经信号传输到大脑的速度相同的速度对疼痛感作出反应。当压力、热或冷达到疼痛阈值时，人造皮肤会立即做出反应。 除了疼痛感应原型外，研究团队还开发了由可拉伸电子设备制成的设备，可以感应和响应温度和压力的变化。设计了三个功能原型，以电子形式提供皮肤传感能力的关键特征。随着进一步的发展，可拉伸的人造皮肤也可能成为非侵入性皮肤移植的未来选择，传统方法不可行或不起作用。 该原型结合了三种技术： 可拉伸电子产品将氧化物材料与生物相容性有机硅相结合，可提供透明、牢不可破且可穿戴的电子产品，其厚度与

含有特殊聚合物分子的材料有一天可能会在它们即将失效时向我们发出警告。研究人员改进了先前开发的力敏分子，称为机械载体，在施加力时产生可逆、快速和充满活力的颜色变化。 颜色变化是施加在将机械载体连接到聚合物链的键上的应力的结果。机械载体使用称为恶嗪结构的排列方案与聚合物链键合。新结构允许瞬时和可逆的颜色变化，因此聚合物不会随着时间的推移慢慢变暗，而是在施加力时颜色会迅速变化并在力移除时消失。 包含新机械载体的材料可用作应力传感器，使研究人员能够在材料失效之前研究应力对材料的影响。快速响应和可逆性将使工程师能够更好地监控、快速检测和快速响应实验室中以及最终在现场的超应力结构。 材料科学的一个

由剑桥大学的研究人员开发的低成本果冻状材料可以感知应变、温度和湿度。而且与早期的自愈机器人不同，它们还可以在室温下进行部分自我修复。 软传感技术可以改变机器人、触觉界面和可穿戴设备等应用。然而，大多数软传感技术并不耐用，而且消耗大量能源。 “将软传感器结合到机器人技术中，我们可以从它们那里获得更多信息，例如肌肉紧张如何让我们的大脑获得有关我们身体状态的信息，”剑桥大学工程系的大卫哈德曼说，他是该研究的第一作者。该论文发表在NPG Asia Materials 杂志上。 作为欧盟资助的 SHERO 项目的一部分，Hardman 和他的同事一直致力于开发用于机器人手和手臂的软传感、自我修复

挤压机行业的一个新兴挑战是较旧的液压技术。许多印刷机继续使用效率低下且不可靠的液压泵。 Superior Extrusion 最近遇到了这种情况。 1996 年，该公司购买了一台 1,650 吨的二手法雷尔压机。自 1971 年投入使用以来，这台 7 英寸压机已为这家位于密歇根的制造商生产了超过 2 亿磅的铝型材。新闻界目前每天 10 小时轮班制，未来计划改为两班制。 在这种尺寸的铝挤压机中，液压元件会受到严重且持续的磨损。在生产各种零件数十年之后，液压系统维护（尤其是液压泵）变得更加频繁，从而减少了印刷机的正常运行时间和生产力。 与许多使用类似型号泵的客户一样，零件变得几乎不可能获得

高容量、快速充电的超级电容器储能设备受到其电极组成的限制——这些电极负责在充电和分配能量期间管理电子流。研究人员现在已经开发出一种更好的材料来改善连接性，同时保持可回收性和低成本。 该团队探索了微型超级电容器中的连接，他们将其用于小型可穿戴传感器来监测生命体征等。氧化钴——一种丰富、廉价的材料，理论上具有快速转移能量电荷的高容量——通常构成电极。然而，与氧化钴混合制成电极的材料反应较差，导致能量容量比理论上可能低得多。 研究人员对原子库中的材料进行了模拟，以查看添加另一种材料（也称为掺杂）是否可以通过提供额外的电子来放大氧化钴作为电极的所需特性，同时最大限度地减少或完全消除负面影响。他们模