从模仿五感到触觉心理感知 为模仿人类五感，开发了相机、电视等电子设备。科学家持续尝试模仿触觉、嗅觉、味觉。目前触觉感知研究聚焦物理拟真技术——测量机器人抓取物体的压力，但模仿人类软、滑、粗糙等触觉心理感受的研究仍漫漫长途。 电子皮肤实现刺痛与灼热痛觉感知 研发出的电子皮肤技术能像人类一样检测刺痛和灼热痛觉。该技术可应用于类人机器人开发，也可供佩戴义肢手的患者使用。 电子皮肤简化传感器结构，同时测量压力和温度。可应用于各种触觉系统，无论传感器测量原理。研究聚焦氧化锌纳米线（ZnO nanowire）技术，将其作为利用压电效应（检测压力产生电信号）的自供电触觉传感器，无需电池。同时应用利用塞贝克效

从光感知到光通信的跨越 相机、光栅、运动传感器均依赖光传感器，已广泛应用。未来这些传感器可能在电信领域发挥重要作用，实现光数据传输。研发出的可打印光传感器能看见颜色。 可见光通信（VLC）驱动光传感器新需求 新技术将增加各类应用对光学传感器需求，包括利用建筑室内照明进行光通信的可见光通信（VLC）。从安全性、速度、可访问性看，VLC优于WLAN或蓝牙等传统传输工艺。它结合了有机半导体这一特殊材料类型及其印刷工艺生产的优势。 半导体是计算机、智能手机、太阳能电池等技术基础。部分半导体材料通过改变电导率对光反应。光强可测为电流。用打印机将某些材料像油墨一样印刷到载体材料上。这些材料对不同波长反应不

膝关节置换手术面临的两难困境 膝关节置换是最常见的关节置换手术，手术数量逐年上升。越来越多年轻、活跃的患者接受手术，面临两难：术后需保持身体活动维护整体健康，但活动又会磨损新植入体。医生往往等到患者出现症状才知悉过度劳累，此时植入体已受损。对年轻患者而言，每5-10年经历一次膝关节置换令人望而生畏，但找到维持植入体完整性的最佳活动水平同样艰难。 智能植入体：实时监测活动变化 研发出的智能膝关节植入体可实时监测活动变化。植入体内置传感器监测植承受压力，让医生更清晰了解何种活动负面影响植入体。传感器让医生告知患者何种动作过度，患者可快速调整避免进一步损伤，帮助找到每位患者的最佳活动水平。 传感器供

日本光学巨头尼康计量部门新突破 日本相机巨头尼康的计量部门——制造包括工业测量显微镜在内的光学仪器——为其NIS-Elements成像平台新增层厚度软件模块，简化横截面层深度及表面特征宽度的检测、分析和报告。该选项不仅通过半自动化各种功能加速质量控制，还通过降低特征识别、结果解读和数值计算中人为错误风险提高可靠性。应用跨越工业与科学领域，从制造、材料研究到医学和矿物学。 精准测厚的工业刚需 量产中精准测厚的重要性不言而喻。汽车行业中，车身漆膜过薄导致昂贵索赔，过厚每年浪费数百万美元。食品行业中，塑料包装上昂贵的EVOH阻隔层提供氧气阻隔延长易腐产品保质期，厚度同样关键。印刷电路板导电线路宽度

薄平行光学件测量的行业痛点 受消费电子和半导体器件小型化需求驱动，制造商需要薄平面光学元件用于各类应用。这要求材料和光学制造商确保玻璃平整、无材料变形导致畸变影响最终功能。这给测量工具带来巨大压力：必须测量并确认薄平行光学件的均匀性，证明其适用性。 薄平行光学表面测量固有难度极大。此类光学件厚度不足几毫米，意味着前后表面极其接近。因此，标准机械相移干涉测量（PSI）难以区分两个表面。 更先进的解决方案是傅里叶变换相移干涉测量（FTPSI），可轻松表征前后表面、光学厚度变化和薄平行玻璃的材料均匀性。即使厚度不足1毫米，FTPSI也能在单次测量中区分前后表面并独立表征其质量。 为何选择FTPSI？

单光子分辨率下的24000帧/秒极速捕捉 想象一款相机，能以单光子分辨率、每秒24000帧的速度捕捉图像。得益于仅开启3.8纳秒的电子快门，并能与仅持续几皮秒的快速激光脉冲同步，我们字面意义上实现了看见光在空间中传播。这种能力开启了量子视觉、鬼成像、亚散粒噪声成像、量子激光雷达、量子蒸馏等全新应用领域。 这些应用的共同需求是：单光子检测、高时间分辨率、低噪声和高灵敏度。这款新相机不仅满足所有要求，更在百万像素上同时实现，从而大幅加速捕获和重构过程。每个像素核心是单光子雪崩二极管（SPAD），执行光子检测并产生数字脉冲。该脉冲可被计数或时间戳标记，赋予相机光子计数和时间分辨特性。 首创百万像素

工业自动化技术助力天文学新纪元 位于智利安第斯山脉拉斯坎帕纳斯天文台的巨型麦哲伦望远镜（GMT）安装完成后，将为天体物理学和宇宙学研究社区带来前所未有的机遇。该望远镜设计将七面镜片组合成一个总直径达25米的单一光学系统，其角分辨率将是哈勃空间望远镜的10倍。随着GMT计划于2029年投入使用，它将代表巨型地基望远镜的下一次进化——这得益于20世纪90年代新型工业控制技术的出现。从先进的计算机架构、现代编程语言、实时工业协议到基于Web的标准和专用控制器，望远镜技术已发生显著变革。 这些进步将使GMT能够捕捉比以往更清晰的天文目标图像，通过减少地球大气层引入的畸变。据GMTO公司前副总裁帕特里

COVID-19时代数据采集策略正在演进，受远程数据可视化和实时数据驱动决策需求增加驱动。人机界面（HMI）和监控与数据采集（SCADA）系统对实现数字化转型愈发重要，因它们可在边缘设备执行分析，提供成功基础的敏捷性和韧性。 连接新旧传感器 安装在现场设备上的传统仪表和较新物联网（IoT）传感器靠近边缘设备，边缘设备转而捕获大量产生数据，如泵压力或机器运行条件。国际数据公司（IDC）预测2025年仅物联网将创造79.4 ZB数据，但所有原始数据不一定产生洞察。价值只能通过分析原始数据获得并应用信息、知识和洞察创造，赋能最终用户改进流程。 智能传感器解决方案现已可用，可压缩、过滤或转换实时信号为

罗切斯特理工学院（RIT）成立于1829年，1944年采用现名。如今除纽约本部外，RIT在近乎每个大洲建立合作伙伴关系，并在中国、克罗地亚、迪拜和科索沃设有海外校区。 标志性研究领域 RIT研究涵盖以下总体领域；此外，大学各学院各自开展重要研究。 网络安全 2020年成立的RIT全球网络安全研究院是世界级设施，致力于包括安全系统、软件、设备和未来技术在内的网络安全，同时提供资源商业化方法、算法、软件、设备和设计，启动可扩展创业venture。 研究团队致力于弥合车车（V2V）通信网络安全鸿沟。希望工作能助力V2V技术尽快安全可靠推广——最终用于自动驾驶汽车。他们创建安全V2V通信原型，用软件定

乔治·华盛顿大学Igor Efimov教授团队（华盛顿特区）——与芝加哥西北大学John Rogers教授实验室合作——正开创一类新医疗器械，利用柔性电子改善微创手术患者预后。 Tech Briefs: 你们如何开始这个项目？ Igor Efimov博士： 我从事心脏研究已有一段时间。我以独立研究员身份在克利夫兰诊所起步，那里有悠久创新文化和诸多重大突破。我与多位杰出心脏病学家合作，深受其影响。 我的工作聚焦心律失常和心律失常治疗。第二个重要经历是约七八年前。我寻找医疗器械新实现平台，发现John Rogers在生物相容材料方面的进展。他已与生物学家合作，主要在神经科学领域。我邀请他合作心脏

随着COVID-19病例全国增加，城市官员面临防控感染传播与支持商业的艰难平衡。斯坦福大学计算机模型以其创作者希望的方式展示流动性和接触模式，有望帮助社区领导者决策。 斯坦福团队表示，其模型的特异性可作为官员的宝贵工具，模拟揭示了场所限制容量开放时，新增感染与销售损失之间的权衡。 主要结论：根据模型（及上方斯坦福大学视频），将入住率上限限制在最大容量50%，经济仅损失5%-10%的客流量，但总感染数减少50%以上。 利用手机匿名大规模数据，斯坦福团队分析美国10大都会区（包括亚特兰大、达拉斯、纽约市——总计超9800万人）的移动模式。 计算机模型通过分析驱动感染风险的三因素，准确预测了春季这

仅需5000万个电子的启动能量，传感器即可自供电运行超过一年。 圣路易斯华盛顿大学Shantanu Chakrabartty教授团队，利用称为隧穿的量子效应，创造了自供电传感器。 对于依赖复杂物理原理的设备，该传感器结构颇为简单。所需元件仅四个电容和两个晶体管。 从这六个部件，Chakrabartty团队构建了两个动态系统，每个包含两个电容和一个晶体管。电容保持少量初始电荷，每个约5000万个电子。 这5000万电子在设备初始化阶段编程注入。 器件还包含一种微小分隔势垒。厚度不足100个原子层的Fowler-Nordheim隧穿势垒位于电容极板与半导体材料之间。传感器通过调整边界更好控制电子流

PRINTIC——柔性可回收集成电路与系统 Giorgio Dell’Erba, Andrea Perinot, and Paolo Colpani FLEEP Technologies 意大利米兰 获得HP工作站奖励 由意大利理工大学衍生的FLEEP Technologies开发的PrintIC，是一种仅用碳基材料、仅采用标准印刷技术（如喷墨、柔印、丝网等）制造集成电路和系统的独特技术。 该技术使用特种碳基粉末，可作为导体、半导体或绝缘体。它们溶解于常见溶剂，作为油墨用于标准打印机。工艺从基础构建块——晶体管——开始，采用CMOS堆叠的TFT配置制造。晶体管用于构建复杂数字或模拟集成电路。

触觉技术通过以类似真实世界的方式刺激皮肤局部区域——利用力、振动或运动——来模拟触觉体验。人手拥有大量触觉感受器，用于感知大多数物体。在许多情况下触觉很有用，如远程医疗咨询中医生无法亲自检查患者。 研究人员开发了一种内置于可穿戴触觉手套指尖的三向定向皮肤拉伸装置（SSD），模拟触觉。该可扩展技术可集成到纺织品中，用于远程医疗、医疗器械、手术机器人、增强/虚拟现实、远程操作和工业环境等各种应用。 现有触觉技术在重现虚拟环境或远程物体触觉方面极其困难。视觉或听觉线索易于复制，但触觉线索更难复现。通过商用智能眼镜等触觉界面，几乎无法让用户感知计算机或智能手机中发生的事。振动触觉反馈持续使用或用户移动

面向LiDAR的低噪声激光器 John Jost, Nikolay Pavlov, Grigorii Likhachev, Tobias Kippenberg, and Pierre-Yves Cattin MicroRsystems SA（瑞士洛桑） 获得HP工作站奖励 以全新方式观察周围世界，开启许多激动人心的可能性。光探测与测距（LiDAR）正是通过激光极精确测量距离实现这一点。它目前是自动驾驶关键使能技术之一。LiDAR常用技术往往限于几百米范围。为克服此问题，需要更精准色彩的紧凑型激光器。 MicroR的紧凑光学激光技术在紧凑封装中将激光色彩纯度提升1000倍，提供多种色彩供LiDA

研究人员开发出一种新型具有触觉感知的机器人手指。该手指可在大面积多曲面上以极高精度（<1毫米）定位触觉，酷似人类手指。 当前构建触觉传感器的方法，因多重挑战难以集成到机器人手指中，包括难以覆盖多曲面、导线数量多、难以塞入细小指尖，从而阻碍在灵巧手上的应用。新方法利用嵌入透明波导层的发光器和接收器之间的重叠信号，该层覆盖手指功能区域。 通过测量每个发射器和接收器之间的光传输，可获得极其丰富的信号数据集，随手指因触觉产生的形变而变化。纯数据驱动的深度学习方法可从数据中提取有用信息，包括接触位置和施加的法向力，无需解析模型。结果是一个完全集成、传感器化的机器人手指，导线数量少，采用易获取制造方法构

老盒新芯：无痛除颤 Mehdi Razavi, Mathews John, Allison Post, and Aydin Babakhani 德克萨斯心脏研究所（美国休斯顿） 获得HP工作站奖励；类别赞助商：ZEUS  心脏混乱电活动（心律失常）对社会福祉影响巨大：不仅是猝死和卒中头号诱因，还是充血性心力衰竭（CHF）主要促成因素。治疗心律失常最确定的方法是电击心脏（经胸电极板或植入式心脏复律除颤器ICD）。电击既不可预测又极其疼痛，导致高比例患者患上创伤后应激障碍（PTSD）。 治疗CHF的基石是心脏再同步治疗（CRT），利用专用起搏器强化衰弱心肌。ICD和起搏器通过称为导线的电

研究人员发明了一款耳机，能通过观察脸颊轮廓持续追踪完整面部表情，并将表情转译为表情符号或无声语音指令。佩戴这款耳挂式设备（称为C-Face），用户无需将摄像头对准面部，即可向在线协作者表达情绪——这在全球大规模远程办公和学习的背景下，是一个特别有用的沟通工具。 该设备比现有的耳戴式面部表情追踪可穿戴技术更简单、更不显眼、功能更强。以往旨在识别面部表情的可穿戴技术，大多需要在面部贴附传感器；即使装备如此繁多，也只能识别有限的离散面部表情。 有了C-Face，虚拟现实环境中的化身能表达用户真实感受，教师可在在线课程中获取学生参与度的宝贵信息。它还可仅凭面部线索控制计算机系统，如音乐播放器。因为通过

Spinoff是NASA年度出版物，展示成功商业化的NASA技术。这些技术商业化推动了健康医疗、消费品、交通、公共安全、计算机技术和环境资源等领域的产品与服务发展。 约翰逊航天中心的人类健康与绩效团队，研究影响宇航员健康和生产力的操作、宜居性和环境因素，包括身体姿态分析。他们运用人体测量学，持续研究太空中的人体比例和人体工程学。这些数据用于开发和测试从航天服到生活区、任务装备的各类航天硬件与程序。 NASA首套姿态标准基于天空实验室照片，收录于20世纪80年代末制定的NASA标准3000文件中。1993年STS-57航天飞机任务期间，这些规范被重新审视。约翰逊研究人员不仅想要更大样本量的宇航

在新冠疫情期间，医护人员工作中风险最高的环节之一，就是评估出现COVID-19症状的患者。研究人员通过使用机器人远程测量患者生命体征，来降低这种风险。这些由手持设备控制的机器人，还可搭载平板电脑，让医生无需进入病房即可询问患者症状。 研究人员利用安装在类狗机器人上的四个摄像头，证明可以在2米距离外，对健康志愿者的皮肤温度、呼吸频率、脉搏率和血氧饱和度进行测量。 研究团队采用现有的计算机视觉技术——可测量体温、呼吸频率、脉搏和血氧饱和度——并将其移植到移动平台上。为此，他们使用了名为Spot的四足机器人，其行走方式类似于狗。医护人员可通过手持控制器，将机器人操控至患者坐处。研究人员在机器人上安装