相机、光栅和运动传感器都与许多应用中已经存在的光传感器配合使用。未来，这些传感器也可能在电信领域发挥重要作用，因为它们能够通过光传输数据。可以看到颜色的可打印光传感器已经开发出来。 新技术将增加各种应用对光学传感器的需求，包括使用建筑物内部照明进行光学通信的可见光通信 (VLC)。在安全性、速度和可访问性方面，该技术与传统的传输过程（如 WLAN 或蓝牙）相比具有许多优势。它结合了一种特殊材料——有机半导体——及其通过印刷工艺生产的优点。 半导体是计算机、智能手机、太阳能电池和许多其他技术的基础。一些半导体材料通过改变它们的电导率来对光作出反应。光强度可以用电流来测量。使用打印机，可以将一

膝关节置换手术是最常见的关节置换手术，手术数量逐年增加。这项手术是为面临两难境地的更年轻、更活跃的患者进行的：当他们接受手术时，为了他们的整体健康，他们应该保持身体活跃，但这种活动也会磨损新的植入物。通常，医生不知道患者是否过度劳累，直到他们开始出现症状。到那时，植入物的损坏已经完成。对于年轻患者来说，每 5 年或 10 年进行一次膝关节置换手术是一项艰巨的任务，但找到活动水平的完美平衡以保持植入物的完整性同样令人生畏。 开发了更智能的膝关节植入物，可以在活动发生时监测活动变化。植入物具有内置传感器，可以监控植入物受到的压力，因此医生可以更清楚地了解有多少活动对植入物产生负面影响。当某种运动

生产包括工业测量显微镜在内的光学仪器的日本相机巨头尼康的计量部门在其 NIS-Elements 成像平台中添加了一个新的层厚软件模块，以简化截面层深度和表面的检测、分析和报告特征宽度。该选项不仅通过半自动化各种功能来加速质量控制，还通过降低特征识别、结果解释和数值计算中的人为错误风险来提高可靠性。该软件的应用遍及工业和科学领域，从制造和材料研究到医学和矿物学。 代表准确测量厚度重要性的示例在大规模生产中很普遍。在汽车行业，车身上的油漆过少可能会导致昂贵的保修索赔，而过多则每年会浪费数百万美元。在食品工业中，同样的原理也适用于塑料包装上相对昂贵的 EVOH 阻隔层，以提供不透氧性，从而延长易

在对越来越小的消费产品和半导体设备的需求的推动下，制造商需要用于一系列应用的薄平面光学器件。这使材料和光学制造商有责任确保玻璃是平坦的并且没有可能导致变形和影响最终使用功能的材料变形。这给需要测量和确认薄平面光学器件的均匀性，从而证明它们适合用途的计量工具带来了巨大的负担。 从本质上讲，薄平行光学表面的测量可能非常繁琐。这种光学器件的特点是它们的厚度不到几毫米，这意味着前表面和后表面非常靠近。正因为如此，标准的机械相移干涉仪（PSI）发现难以辨别表面。 更先进的解决方案是傅里叶变换相移干涉仪 (FTPSI)，它可以轻松表征薄平面平行玻璃的正面和背面、光学厚度变化和材料均匀性。 FTPSI

想象一个设计用于以每秒 24,000 帧的单光子分辨率捕获图像的相机。由于电子快门的开启时间仅为 3.8ns，并且可以与持续时间仅为几皮秒的快速激光脉冲同步，人们可以真正看到光在空间中传播。有了这种能力，量子视觉、鬼成像、亚散粒噪声成像、量子 LiDAR 和量子蒸馏等新应用将得以开启。 这些应用的共同点是需要单光子检测和高定时分辨率、低噪声和高灵敏度。这款新相机具备所有这些功能，此外，它还可以同时处理一百万像素，因此可以显着加快捕捉速度，并可能加快重建速度。这些像素的核心是一个单光子雪崩二极管 (SPAD)，它执行光子检测，生成数字脉冲。这个脉冲可以被计数或时间戳，从而给出相机的光子计数和

Beckhoff Automation萨维奇，明尼苏达www.beckhoffautomation.com/usa 一旦安装在智利安第斯山脉的拉斯坎帕纳斯天文台，巨型麦哲伦望远镜 (GMT) 将为天体物理学和宇宙学研究界带来难以置信的机遇。该望远镜设计通过将七个反射镜组合成一个总直径为 25 米的单一光学系统，其角分辨率是哈勃太空望远镜的 10 倍。当 GMT 于 2029 年上线时，它将代表 1990 年代随着新工业控制技术的出现而成为可能的巨型地面望远镜的下一次发展。从那时起，通过先进的计算机架构、现代编程语言、实时工业协议、基于网络的标准和专用控制器，望远镜技术发生了重大变化。 这

由于对远程数据可视化和实时数据驱动决策的需求不断增加，数据采集策略在 COVID-19 时代不断发展。人机界面 (HMI) 和监控与数据采集 (SCADA) 系统对于实现数字化转型变得越来越重要，因为它们可以在边缘设备上执行分析，提供成功所需的敏捷性和弹性。 连接新旧传感器 安装在现场设备上的传统仪器和更新的物联网 (IoT) 传感器非常靠近边缘设备，这些设备反过来可以捕获大量生产数据，例如泵压力或机器运行条件。国际数据公司 (IDC) 预测，仅物联网将在 20251 年创建 79.4 泽字节的数据，但所有这些原始数据不一定会产生洞察力。相反，只有通过获取和应用从分析原始数据中获得的信息、知

罗彻斯特理工学院 (RIT) 成立于 1829 年，并于 1944 年采用现名。如今，除了位于纽约的总部外，RIT 在几乎每个大陆以及位于中国、克罗地亚、迪拜和科索沃的海外校区都有合作伙伴关系. 标志性研究领域 RIT 研究涵盖了这些一般领域；此外，该大学的每个学院都开展了自己的重要研究。 网络安全 RIT 的全球网络安全研究所成立于 2020 年，是一家致力于网络安全的世界级机构，包括未来的安全系统、软件、设备和技术，同时提供资源以将方法、算法、软件、设备和设计商业化以推出可扩展的创业企业。 一组研究人员正在努力弥合车对车 (V2V) 通信中的网络安全漏洞。他们希望他们的工作能够帮助尽

华盛顿特区乔治华盛顿大学的 Igor Efimov 教授和一个团队 - 与伊利诺伊州芝加哥西北大学的 John Rogers 教授实验室合作 - 正在开创一类新的医疗器械，该器械使用柔性电子设备来改善微创患者的治疗效果手术。 技术简介： 您是如何开始这个项目的？ 博士。伊戈尔·叶菲莫夫： 我做心脏研究已经有一段时间了。我在克利夫兰诊所作为独立调查员开始了我的职业生涯，该诊所拥有悠久的创新文化，并取得了许多重大突破。我在那里与许多出色的心脏病专家一起工作，我真的被那次经历所改变。 我的工作重点是心律失常和心律失常的治疗。第二个重要的经历是大约七八年前。我正在寻找一个实施医疗设备的新平台

随着全国范围内 COVID-19 病例的增加，城市官员在防止感染传播和支持企业之间做出了艰难的平衡。斯坦福大学的计算机模型展示了移动性和联系模式，其创建者希望能够帮助指导社区领导者的决策。 斯坦福团队表示，他们的模型的特殊性可以作为官员的宝贵工具，因为模拟揭示了如果机构以有限的容量开放，新感染和销售损失之间的权衡。 一个主要结论：根据模型（以及斯坦福大学的上述视频），将入住率限制在最大值的 50% 将导致经济仅损失 5% 到 10% 的访问量，同时将感染总数减少 50 以上百分比。 斯坦福团队使用来自手机的匿名大规模数据，分析了美国 10 个最大的大都市地区的运动模式，包括亚特兰大、达拉

只需 5000 万个电子启动，传感器就可以为自己供电一年以上。 圣路易斯华盛顿大学的研究人员在 Shantanu Chakrabartty 教授的带领下，利用称为“隧道效应”的量子效应制造了自供电传感器。 对于依赖复杂物理的设备，传感器有点简单。所需元件是四个电容和两个晶体管。 从这六个部分中，Chakrabartty 的团队构建了两个动力系统，每个系统都有两个电容器和一个晶体管。电容器具有少量初始电荷，每个电容器约 5000 万个电子。 5000 万个电子在设备初始化阶段被编程。 这些设备还包含一种微小的分隔封锁。厚度不到 100 个原子的“Fowler-Nordheim 隧道势垒

PRINTIC - 灵活和可回收的集成电路和系统 Giorgio Dell’Erba、Andrea Perinot 和 Paolo Colpani FLEEP Technologies 米兰，意大利 惠普工作站的获胜者 由 FLEEP Technologies（意大利理工学院的附属机构）开发，PrintIC 是一种独特的集成电路和系统技术，仅由碳基材料制成，并仅采用标准印刷技术（例如喷墨、柔印、丝网等）。 该技术使用特殊的碳基粉末，可以是导体、半导体或绝缘体。它们溶解在普通溶剂中并用作标准打印机中的墨水。这个过程从基本的构建块——晶体管开始——它是用 CMOS 堆栈的 TFT 配置制成

触觉技术通过以类似于通过力、振动或运动在现实世界中感受到的方式刺激皮肤的局部区域来模拟触摸体验。人的手有大量的触觉感受器，用于感知大多数物体。在许多情况下，触觉会派上用场，例如在医生无法对患者进行身体检查的远程医疗咨询中。 研究人员开发了一种三向定向皮肤拉伸装置 (SSD)，内置于可穿戴触觉手套的指尖，模拟触觉。这种可扩展的技术可以集成到纺织品中，用于各种应用，例如远程医疗、医疗设备、手术机器人、增强和虚拟现实、远程操作和工业环境。 现有的触觉技术很难在虚拟环境中或远程重新创建与物体的触觉。视觉或听觉线索很容易复制，但触觉线索更难以复制。使用触觉接口（例如市售的智能眼镜）使用户能够感觉到计

用于激光雷达的低噪声激光 John Jost、Nikolay Pavlov、Grigorii Likhachev、Tobias Kippenberg 和 Pierre-Yves Cattin MicroRsystems SA（瑞士洛桑） 惠普工作站的获胜者 以一种新的方式看待你周围的世界会带来许多令人兴奋的可能性。光探测和测距 (LiDAR) 正是通过使用激光来非常精确地测量距离来做到这一点的。它目前是自动驾驶背后的关键促成因素之一。激光雷达中使用的技术通常仅限于看到几百米外的事物。为了克服这个问题，需要具有更精确颜色的紧凑型激光器。 MicroR 的紧凑型光学激光技术将激光颜色的纯度

研究人员开发了一种具有触觉的新型机器人手指。手指可以在一个大的、多曲面的表面上以非常高的精度（<1 毫米）定位触摸，就像人类的对应物一样。 目前用于构建触摸传感器的方法已被证明难以集成到机器人手指中，因为存在多种挑战，包括难以覆盖多曲面、高线数或难以适应小指尖，从而妨碍了在灵巧手中的使用。新方法使用来自嵌入在覆盖手指功能区域的透明波导层中的光发射器和接收器的重叠信号。 通过测量每个发射器和接收器之间的光传输，可以获得非常丰富的信号数据集，该数据集会随着手指因触摸而发生的变形而变化。纯数据驱动的深度学习方法可以从数据中提取有用信息，包括接触位置和施加的法向力，而不需要分析模型。其结果是一个

旧盒子的一个芯片：无痛除颤 Mehdi Razavi、Mathews John、Allison Post 和 Aydin Babakhani 德克萨斯心脏研究所（德克萨斯州休斯顿） 惠普工作站的获胜者；类别赞助商：ZEUS 心脏的混乱电活动（心律失常）对社会福祉产生巨大影响：它不仅是导致猝死和中风的头号原因，而且还是导致充血性心力衰竭 (CHF) 的主要原因。心律失常最明确的治疗方法是对心脏进行电击（通过经皮电极板或植入式心脏除颤器 (ICD) 治疗 CHF​​ 的基石是心脏再同步化治疗 (CRT)，其中使用专门的起搏器来增强虚弱的心肌。 ICD 和起搏器通过称为导线的导线向心脏发

研究人员发明了一种耳机，它可以通过观察脸颊的轮廓来连续跟踪完整的面部表情，然后可以将表情转换为表情符号或无声的语音命令。借助耳挂式设备（称为 C-Face），用户无需将摄像头放在他们的面前，就可以向在线合作者表达情感——这是一种特别有用的交流工具，因为世界上大部分地区都在从事远程工作或学习。 与现有的用于跟踪面部表情的耳戴式可穿戴技术相比，该设备更简单、不那么突兀且功能更强大。在以往的可穿戴技术中，以识别面部表情为目标，大多数解决方案都需要在面部安装传感器；即使有这么多仪器，他们也只能识别有限的离散面部表情。 借助 C-Face，虚拟现实环境中的化身可以表达用户的实际感受，教师可以在在线课

Spinoff 是 NASA 的年度出版物，主要介绍成功商业化的 NASA 技术。这种商业化促进了健康和医药、消费品、交通、公共安全、计算机技术和环境资源领域的产品和服务的发展。 约翰逊航天中心的人类健康和性能团队对影响宇航员健康和生产力的操作、可居住性和环境因素进行研究，包括身体姿势分析。他们采用人体测量学这一学科，对空间中的人体比例和人体工程学进行持续研究。这些数据用于开发和测试从宇航服到生活区和任务设备的空间硬件和程序。 NASA 的第一套姿势标准基于 Skylab 的照片，包含在 1980 年代后期创建的名为 NASA Standard 3000 的文件中。在 1993 年航

在冠状病毒大流行期间，医护人员工作中最危险的部分之一是评估有 COVID-19 症状的人。研究人员正在通过使用机器人远程测量患者的生命体征来降低这种风险。这些由手持设备控制的机器人还可以携带平板电脑，让医生无需在同一个房间内就可以询问患者的症状。 研究人员使用安装在狗形机器人上的四个摄像头，表明他们可以在 2 米的距离内测量健康患者的皮肤温度、呼吸频率、脉搏频率和血氧饱和度。 使用现有的计算机视觉技术可以测量温度、呼吸频率、脉搏和血氧饱和度——然后将它们制成移动设备。为了实现这一目标，他们使用了一种名为 Spot 的机器人，它可以用四条腿走路，类似于狗。医护人员可以使用手持控制器将机器人操

蝗灾，包含数百万只昆虫，飞过天空攻击庄稼，但在这些庞大的蜂群中，个体昆虫不会相互碰撞。一个工程师团队正在创建一种低功耗碰撞检测器，该检测器可以模拟蝗虫避让反应，以帮助机器人、无人机甚至自动驾驶汽车避免碰撞。 蝗虫使用一个名为 Lobula Giant Movement Detector (LGMD) 的特殊神经元来避免碰撞。神经元接收两个不同的信号。第一个是接近蝗虫的图像，落在躲避的蝗虫的眼睛上。入侵的蝗虫越接近，图像就越大，这个激励信号就越强。另一个输入是入侵蝗虫相对于躲避蝗虫的角速度变化。因为神经元有两个分支，蝗虫计算这两个输入的变化，意识到有东西要发生碰撞，所以躲避的蝗虫改变了方向。