美国国家航空航天局（NASA）的詹姆斯·韦伯太空望远镜于12月25日搭乘阿丽亚娜5号火箭，从南美法属圭亚那的欧洲航天港成功发射升空。该项目由NASA、欧洲航天局（ESA）和加拿大航天局联合打造，是NASA的旗舰级革命性任务，旨在捕捉早期宇宙中第一批星系发出的光，探索太阳系，并研究围绕其他恒星运行的系外行星。 NASA局长比尔·纳尔逊表示：“詹姆斯·韦伯太空望远镜代表了NASA及其合作伙伴推动人类迈向未来的雄心。韦伯的承诺不在于我们已知将发现什么，而在于我们尚未理解、甚至无法想象的宇宙奥秘。我迫不及待想看看它会揭示什么！” 发射约5分钟后，地面团队开始接收韦伯的遥测数据。阿丽亚娜空间公司的阿丽

如同雪花无两片相同，树枝亦无两根完全一样。它们在尺寸、形状、纹理上各异；有的湿润、长苔、或布满分叉。鸟类却能落脚几乎所有树枝。这种能力深深吸引了斯坦福大学Mark Cutkosky与David Lentink(现任职于荷兰格罗宁根大学)两大实验室，两者均致力于开发受动物能力启发的技术。“模仿鸟类飞行与栖息并不容易，”William Roderick博士(2020届，曾在两实验室攻读研究生)说，“经历数百万年进化，鸟类让起飞降落看似轻而易举，即使面对森林中形形色色的树枝。”Cutkosky实验室多年动物启发机器人研究与Lentink实验室鸟启发空中机器人研究，使研究者构建了自有栖息机器人。安装于

研究人员设计新电池监测方式：发送电脉冲并测量响应。测量经机器学习算法处理预测电池健康状态和剩余寿命。方法无创，是现有电池系统简单附加。 预测锂离子电池健康状态和剩余寿命是限制电动汽车广泛采用大问题，也影响手机安全。随时间电池性能通过复杂微妙化学过程网络退化。单独每过程对电池性能影响不大，但集体可严重缩短电池性能寿命。 当前预测电池健康方法基于跟踪充放电电流电压。这遗漏指示电池健康重要特征。跟踪电池内发生众多过程需新探测电池运行方式及新算法检测充放电中微妙信号。 研究人员设计发送电脉冲进电池测量响应监测电池方式。机器学习模型用于发现电响应中特定特征，是电池老化明显迹象。研究人员执行超20,000

远程医疗成COVID-19期间医生减少面对面接触仍提供医疗关键方式。但电话或在线预约，医生更难实时获取患者脉搏呼吸率等重要生命体征。 方法利用个人智能手机或电脑摄像头从面部实时视频获取脉搏呼吸信号。机器学习助力远程健康感测，系统必须识别视频中含最强生理信息源（如脉搏）感兴趣区域，随时间测量。因每人不同，系统必须快速适应每人独特生理特征并将其与外貌环境等其他变化分离。 团队系统保护隐私——在设备端而非云端运行——用机器学习捕捉光反射人脸细微变化，随血流变化相关。再转换为脉搏呼吸率。 系统首个版本用含人脸视频和“基准真值”数据集训练：每人现场标准仪器测脉搏呼吸率。系统用视频空间时间信息计算两生命体

脱鞋放入箱子是2006年以来飞行体验一部分。但很快，即使无预检资格乘客也能穿鞋踏上鞋扫描仪、穿过人体扫描仪、直达登机口。 原始全息毫米波扫描技术——现全球机场使用——可检测衣物下隐藏各种潜在武器威胁。原扫描仪能力扩展以改善乘客体验。结果是下一代高清扫描仪能识别更小威胁、误报大幅减少。过程中开发类似技术可筛查乘客穿鞋足部。 鞋扫描涉及旅客在低轮廓成像平台停留约2秒。电磁波生成鞋图像，评估物体是否构成威胁。 更新HD-先进成像技术扫描仪提供高得多分辨率，改善潜在威胁检测同时大幅减少误报比第一代技术。减少误报和触发二次安检意味旅客安检人员直接接触减少。 新系统设计含改进天线显著减少成像不规则。此进步

自动驾驶汽车因光探测测距（LiDAR）感知物体局限，难辨别突然出现幼童与棕色袋子。自动驾驶行业正探索调频连续波（FMCW）LiDAR解决此问题。 研究人员构建方法让此类LiDAR通过硅片上光机械控制调制实现附近快速移动物体高分辨率检测。FMCW LiDAR从自动驾驶车顶扫描激光光检测物体。单激光束分裂成其他波长梳状微梳扫描区域。光反射物体经光学隔离器或循环器进探测器，确保所有反射光到达探测器阵列。新方法用声波实现这些组件更快调谐，可带来附近物体高分辨率FMCW LiDAR检测。 技术集成氮化铝微机电系统（MEMS）换能器，在兆赫至吉赫兹高频调制微梳。相控阵MEMS换能器（手机用辨别蜂窝频段）

一种无需透镜、使用可重构颗粒基掩膜对物体多次成像的成像技术正在开发。电场导向自组装掩膜技术通过创建微观金丝掩膜置于待成像物体附近开发。掩膜散射物体反射光，图像传感器收集光。电流重排掩膜颗粒，每次迭代产生新掩膜，系统记录每新图像。多次光捕获经计算重构成原始物体图像，显著提升分辨率和质量。 通常需制作多个掩膜物理移动获取多图像。这变笨重昂贵，抵消无透镜成像简洁优势。 典型显微镜中视场与分辨率权衡，10x视场比100x宽。用无透镜成像技术，可结合宽视场高放大实现低成本图像和更快疾病诊断。这在高端显微镜不可用发展中国家特别有用。 手机方面，体积主要贡献因摄像头透镜需与探测器保持一定距离。无透镜相机可

研究人员开发新方法3D打印检测力如何施加于物体的机制。结构由单一材料制成，可快速原型。设计师可用此法一次性3D打印交互输入设备，如操纵杆、开关、手持控制器。 为实现此，研究人员将电极集成到由超材料制成的结构中，超材料是分成重复单元网格的材料。他们还创建编辑软件帮助用户构建这些交互设备。 感测可直接集成进物体材料结构，实现智能环境：物体能感知与其每次交互。例如，用智能材料制椅子或沙发可检测用户坐下身体，用于查询特定功能（如开灯或电视）或收集数据后续分析（如检测纠正体态）。 因超材料由单元网格组成，用户对超材料物体施力时，部分柔性内部单元拉伸或压缩。研究人员利用此创建“导电剪切单元”——两相对壁用

NASA马歇尔创新者与阿拉巴马大学亨茨维尔分校应用光学中心合作，开发系统将光学表面干涉测量空间分辨率提升至干涉仪成像系统/探测器基本奈奎斯特极限之上。亚像素空间分辨率干涉测量（SSRI）系统使光学制造者能准确合格标准干涉仪无法准确分辨空间频率表面特征。 光学设计当前趋势产生新规格，要求特定空间频带并呼吁大口径光学；然而表征全口径这些特征能力需改进。SSRI系统通过结合亚像素侧向位移低分辨率测量交织拼接技术提升全口径干涉测量空间分辨率满足此需求。 SSRI系统通过在电荷耦合器件（CCD）探测器与被测光学件间进行亚像素位移多次测量光学表面，将测量组合创建单一更高空间分辨率测量。 测量用拼接算法组合

工程师演示多功能微流控芯片实验室，利用声波在油中创建隧道无接触操控传输液滴。技术可成小规模、可编程、可重写生物医学芯片基础，完全可重用实现即时诊断或实验室研究。系统以最小外部控制实现液滴可重写路由、分选、门控，这是液滴数字逻辑控制基本功能。 自动化流体处理推动临床诊断、大规模化合物筛选等科学领域发展。虽在现代生物医学研究制药业普遍，但这些系统笨重昂贵，不善处理小体积液体。 芯片实验室系统一定程度填补此空间，但多数受一主要缺陷阻碍：表面吸附。因依赖固体表面，传输样本不可避免留下痕迹导致污染。新芯片实验室平台用薄层惰性互不相溶油阻止液滴留痕。油层下，压电换能器网格通电振动。像低音炮表面，振动在上方

新制造方法解决薄双面电路板需求，实现传感器间超低串扰和传输线超低损耗。 制造方法允许用最简硅晶圆作电路板，在两面沉积超导材料减小空间提高效率。因硅晶圆薄，制造期间需额外背衬手柄晶圆，允许在热衬底一面沉积金属薄膜。此外用金属聚合物牺牲层保护硅衬底和超导金属层，去除不需要硅、埋氧化层、环氧层时。 此工艺引入实现超低损耗传输线和超导传感器间超低串扰所需制造方法论。 NASA正积极寻找许可方商业化此技术。请联系NASA许可礼宾 licensing@nasa.gov 或致电202-358-7432启动许可讨论。点击此处 获取更多信息。

谁 系统利用燃烧膨胀硅胶膜“点”，未来可作为电子动态盲文显示器。 是什么 想象平板或Kindle按需为视障者显示盲文。设计动态显示主要障碍：如何施加足够力抬起每个弹出点。系统由模塑硅胶和微流体液态金属迹线组成，液态金属电极引发火花点燃微尺度预混甲烷氧气。燃料经一系列独立通道流向各3毫米宽执行器。快速燃烧迫使各点薄硅胶膜膨胀数毫米。磁性锁存系统赋予点持久形态，整系统只需按下即可复位。因无需机电阀，执行器可更密集排列，产生更小潜在便携系统，仍能在1毫秒内产生大位移高力。因流体弹性体执行器冷却快、需燃料极少，商业版可安全操作。 哪里 康奈尔大学，纽约伊萨卡，以色列理工学院。 为什么 早期尝试涉及马达

名为Dynamis的技术使工业机器人能操纵毫米级微小玻璃透镜、电子元件、发动机齿轮而不损坏它们。 专有力反馈技术让任何人能编程通常由人类完成的触觉敏感任务：装配、精细操作、抛光、打磨——需保持与表面恒定接触的任务。 称为力传感器鲁棒顺应控制，Dynamis驱动软件仅需设单一参数：接触刚度，软、中、硬。Dynamis是复杂人工智能算法，首部署于Eureka定制机器人如Archimedes，能以类人灵巧度处理易碎光学透镜和镜面。 市场现有机器人要么高精度低敏捷（汽车厂重复相同动作），要么低精度高敏捷（物流处理不同尺寸包裹）。部署此技术，机器人工程师现可大规模赋予机器人高精度与高敏捷并存，铺平先前极

全球制造业正经历数字化转型，COVID-19大流行加速工业4.0采用。这一数字化转变推动智能传感器进步，不仅采集感测数据，还将数据解读为IIoT领域各类应用可操作洞察。 据Market Research Future预测，智能传感器市场预测期(2021-2026)复合年增长率19%。什么驱动智能传感器需求激增？未来几年哪些行业将见最大传感器技术需求？Tech Briefs向四位行业专家提问，探询智能传感器与IIoT未来展望。 圆桌参与者：Dean Bartles，制造技术部署集团CEO兼总裁 ；Jeffrey Case，PCB Piezotronics公司设计工程与新产品开发

20世纪印度能源格局以化石燃料为主，柴油、石油、煤油用于大多数工业民用。农村印度大部分人口仍用煤、木材、牛粪火烹饪。但近几十年印度致力成为更以天然气为基础经济，液化石油气（LPG）和压缩天然气（CNG）广泛用于烹饪甚至交通。近期管道天然气也向许多城市家庭供应，提供不间断烹饪燃气直达消费者家中。新发展要求燃气公用事业提供商测量燃气消耗量。如何？靠燃气表。 燃气表是用于住宅、商业、工业建筑测量管道输送燃料气体（如CNG或LPG）量的专用流量计。气体高度可压缩，因对温压变化敏感比液体更难测量。燃气表测量定义体积，无论流经表的加压气体量或质量。因此需在温度、压力、热值上调整以准确测量通过表实际气量。根

对灵敏选择性电子生物传感器——实时监测目标分析装置——需求增长，应用范围广：临床医疗、药物发现、食品安全质控、环境监测。 电子生物传感器因简便、分析时间短、制造成本低、样本制备少、可供现场非专业人员使用而吸引人。 博尔察诺自由大学和苏黎世联邦理工研究人员综述电解质栅碳纳米管场效应晶体管（EG-CNTFET）生物传感器科学进展。这些器件以优异电子性质和固有信号放大著称，能高灵敏度检测广泛生物分子。 生物传感器主要组件生物识别元件——如酶、抗体、适配体、离子选择膜——选择性识别目标分析物（被测量识别化学物质）。生物转换装置将生物识别元件与分析物相互作用转化为可测电信号。 “以场效应晶体管为生物转

扭曲纳米半导体以新方式操控光。此效应可用于加速救命药物发现开发及光子技术。 光子效应可助通过自动化——本质上机器人化学家——快速开发筛选新抗生素及其他药物。提供高通量筛选新分析工具，分析海量化合物库。每个化合物微量样本填充微孔板孔。孔可小至立方毫米，巧克力棒大小板可容千个孔。 药物分析关键测量是手性——分子扭曲方向。生物系统包括人体通常偏好单一方向，右手或左手卷曲。最坏情况错误扭曲药物分子无效，最坏可致害。研究人员发现效应允许在比立方毫米小10000倍体积测量手性。 “可注册这些效应的微小体积是改变游戏规则属性，使研究人员能用极少量昂贵药物收集数千倍更多数据，”密歇根大学化学科学与工程教授N

东京工业大学（东工大）研究人员在制造的铟锡锌氧化物薄膜晶体管（TFT）中，终于克服了非晶氧化物半导体基TFT载流子迁移率与稳定性间的权衡。这可为设计比当前硅基技术更廉价的显示技术铺平道路。 非晶氧化物半导体（AOS）因低成本高电子（载流子）迁移率成为下一代显示技术有前景选项。高迁移率对高速成像至关重要。但AOS有阻碍商业化的明显缺陷：迁移率/稳定性权衡。 TFT稳定性核心测试是“负偏压温度应力”（NBTS）稳定性测试。两种受关注AOS TFT是铟镓锌氧化物（IGZO）和铟锡锌氧化物（ITZO）。IGZO TFT有高NBTS稳定性但迁移率差，ITZO TFT特性相反。此权衡存在众所周知，但迄今

为限制疾病传播同时保护隐私，美国国家标准与技术研究院（NIST）跨学科研究团队设计测试低成本设备和方法，检测人或动物何时近距离接触。 可穿戴设备结合商用蓝牙无线电硬件与NIST加密特性。虽估计佩戴者距离不总可靠，但NIST系统可用于研究人和动物如何移动穿越空间和互动。系统可能优于用智能手机接触追踪，因某些场景智能手机使用不一致且隐私性较差。 10户家庭17名志愿者参与NIST系统正常活动性能研究。设备佩戴或放屋内每天收集数据至少1小时。研究人员测量设备接收无线电信号强度估计佩戴者距离。按疾控中心密切接触定义，定义“相遇”为设备佩戴者在2米内至少15分钟。参与者也手动记录自认为相遇时间长度。

Sandia国家实验室Israel Owens博士团队使用比一角硬币小的晶体和比鞋盒小的激光，安全测量2000万伏高压，无需与电极物理接触。 Tech Briefs：是什么引出这个想法？ Owens博士：如何用比一角硬币小的晶体和比鞋盒小的激光准确安全测量高压：这始于我与几位同事的天方夜谭式讨论。我们要解决的问题是：如何测量极高电压——特别是我们在Sandia脉冲功率加速器典型产生的那种。 我们讨论各种方法，提出用电光器件的想法，它不干扰装置中的高能和辐射场。因非金属，较少受源干扰和噪声影响。我们知道我们的高能兆电子伏电子源（Hermes）几乎是地球上最高能量伽马射线产生模拟器。所以我们视此为