کایلی فوی | آزمایشگاه MIT لینکلن17 نوامبر 2021
نه فناوری توسعه‌یافته در آزمایشگاه MIT لینکلن به‌عنوان برندگان جایزه R&D 100 برای سال 2021 انتخاب شده‌اند. از سال 1963، این برنامه جوایز 100 فن‌آوری مهم را که طی سال گذشته برای استفاده یا معرفی شده‌اند، شناسایی کرده است. برندگان توسط یک هیئت مستقل از داوران متخصص انتخاب می شوند. R&D World، یک نشریه آنلاین که در خدمت دانشمندان و مهندسان محقق در سراسر جهان است، جوایز را اعلام می کند.
فن آوری های برنده در کاربردهای خود متنوع هستند. یکی از فناوری‌ها به پزشکان اجازه می‌دهد تا مداخلات نجات جان را در محل اضطراری آغاز کنند. دیگری می تواند به اولین امدادگران کمک کند تا بازماندگان مدفون شده در زیر آوار را پیدا کنند. برخی دیگر رویکردهای جدیدی را برای ساخت موتورها در مقیاس میکرو، ترکیب آرایه‌های فیبر نوری و کاهش تداخل الکترومغناطیسی در برد‌های مداری ارائه می‌کنند. تعداد انگشت شماری از برندگان جایزه از یادگیری ماشینی برای فعال کردن قابلیت‌های جدید استفاده می‌کنند.
آرایه تصویربرداری قابل برنامه ریزی در میدان
تصویرسازهای پیشرفته، مانند لیدارها و حسگرهای میدان دید وسیع با وضوح بالا، به توانایی پردازش مقادیر عظیمی از داده ها به طور مستقیم در سیستم یا “روی تراشه” نیاز دارند. با این حال، توسعه این قابلیت برای برنامه های کاربردی جدید یا خاص بسیار گران است. برای کمک به طراحان برای غلبه بر این مانع، آزمایشگاه لینکلن یک آرایه تصویربرداری قابل برنامه ریزی میدانی ایجاد کرد تا پردازش دیجیتال روی تراشه با کارایی بالا را برای طیف گسترده ای از برنامه های تصویربرداری جدید در دسترس قرار دهد.
این فناوری به عنوان یک صفحه پشتیبان دیجیتال جهانی عمل می کند که با هر نوع آشکارساز نوری سازگار است. هنگامی که یک قسمت جلویی برای یک نوع آشکارساز خاص یکپارچه می شود، چرخه طراحی برای کاربردهای جدید آن نوع آشکارساز می تواند تا حد زیادی کوتاه شود.
معماری لینک شبکه کوانتومی فضای آزاد
معماری پیوند شبکه کوانتومی فضای آزاد، تولید، توزیع و تعامل فوتون های درهم تنیده را در میان پیوندهای فضای آزاد امکان پذیر می کند. این قابلیت ها برای توسعه برنامه های کاربردی شبکه کوانتومی نوظهور، مانند محاسبات شبکه ای و سنجش توزیع شده، حیاتی هستند.
سه فناوری اصلی این سیستم را تشکیل می دهند: یک سیستم لیزری پمپ سه مرحله ای با نرخ ساعت گیگاهرتز. منبعی از فوتون های درهم تنیده از نظر طیفی خالص و طولانی مدت؛ و یک معماری انتقال پمپ که سیستم های کوانتومی را در سراسر پیوندهای فضای آزاد با دقت بالا همگام می کند. این معماری با موفقیت در یک پیوند جوی فضای آزاد 3.2 کیلومتری بین دو ساختمان در پایگاه نیروی هوایی هانسکام به نمایش گذاشته شد.
رادار آب و هوای مصنوعی جهانی
رادار آب و هوای مصنوعی جهانی (GSWR) تصاویر رادار مانند آب و هوا و پیش‌بینی‌های رادار رو به جلو را برای مناطقی که رادارهای واقعی آب‌وهوا مستقر نشده‌اند یا بردشان محدود است، ارائه می‌کند. این فناوری این تصاویر مصنوعی را با استفاده از تکنیک‌های پیشرفته یادگیری ماشینی تولید می‌کند که ماهواره، رعد و برق، مقدار مل عددی آب و هوا و داده‌های حقیقت راداری را برای تولید پیش‌بینی‌های خود ترکیب می‌کند.
این آزمایشگاه با نیروی هوایی ایالات متحده در این فناوری همکاری کرد، که به برنامه ریزان ماموریتها کمک می کند تا عملیات در مناطق دورافتاده جهان را برنامه ریزی کنند. تصاویر و پیش‌بینی‌های قابل اعتماد GSWR همچنین می‌تواند راهنمایی‌های تصمیم‌گیری را برای امدادگران اضطراری و صنایع حمل‌ونقل، کشاورزی و گردشگری ارائه دهد.
دستگاه مداخله اولتراسوند هدایت شده
دستگاه مداخله اولتراسوند هدایت‌شده (GUIDE) اولین فناوری است که به پزشک یا تکنسین فوریت‌های پزشکی امکان می‌دهد یک رگ خونی اصلی را در یک محیط پیش بیمارستانی سوند کند. این روش می تواند جان افراد را از خونریزی پس از آسیب تروماتیک نجات دهد.
برای استفاده از GUIDE، یک پزشک ناحیه مورد نظر بیمار را با یک پروب اولتراسوند ادغام شده با دستگاه اسکن می کند. سپس این دستگاه از نرم‌افزار هوش مصنوعی برای یافتن مکان رگ فمورال در زمان واقعی استفاده می‌کند و پزشک را از طریق یک نمایشگر بازی‌سازی شده به سمت آن هدایت می‌کند. پس از قرار گرفتن در موقعیت، دستگاه یک سوزن و سیم راهنما را به داخل رگ وارد می کند، پس از آن پزشک می تواند به راحتی فرآیند کاتتریزاسیون را تکمیل کند. مشابه تأثیر دفیبریلاتورهای خارجی خودکار، GUIDE می تواند افراد غیرمتخصص را برای انجام اقدامات نجات جان در صحنه اضطراری توانمند کند.
موتورهای میکرو هیدرولیک
موتورهای میکروهیدرولیک روش جدیدی برای حرکت دادن چیزها در مقیاس میکرو ارائه می دهند. این محرک‌های کوچک با لایه‌بندی ورق‌های پلیمری نازک و دیسکی شکل بر روی الکترودهای میکروساخت و قرار دادن قطرات آب و روغن در بین لایه‌ها ساخته می‌شوند. ولتاژ اعمال شده به الکترودها کشش سطحی قطرات را مخدوش می کند و باعث می شود که آنها حرکت کنند و کل دیسک را با آنها بچرخانند.این موتورهای دقیق، قدرتمند و کارآمد می توانند مواد تغییر شکل دهنده، نمایشگرهای خود تاشو یا میکرو ربات ها را برای اقدامات پزشکی فعال کنند.
پرتاب کننده آرایه فیبر یکپارچه
پرتابگر آرایه فیبر زیرسیستمی است که آرایه ای از فیبرهای نوری را در جای خود نگه می دارد و پرتوهای لیزری را که از فیبرها ساطع می شود شکل می دهد. پرتابگرهای سنتی از بسیاری از اجزای کوچک تشکیل شده اند که ممکن است با ارتعاش ناهمتراز شوند و از مواد ناکارآمدی ساخته شده اند که نور را جذب می کنند. برای رسیدگی به این مشکلات، آزمایشگاه یک پرتاب کننده آرایه فیبر یکپارچه ایجاد کرد.
این پرتابگر که از یک تکه شیشه ساخته شده است، یک دهم حجم آرایه‌های سنتی است و کمتر در معرض اثرات حرارتی نوری است تا امکان مقیاس‌پذیری تا قدرت‌های لیزر و تعداد کانال‌های بسیار بالاتر را فراهم کند.
حرکت زیر آوار با استفاده از رادار اندازه گیری شد.
حرکت زیر آوار اندازه‌گیری شده با استفاده از رادار (MURMUR) برای کمک به تیم‌های نجات برای نجات جان افراد در محیط‌های فاجعه‌بار پیچیده ایجاد شد. این سیستم کنترل از راه دور بر روی یک وسیله نقلیه زمینی روباتیک برای استقرار سریع نصب شده است و از رادار برای انتقال سیگنال های فرکانس پایین که به دیوارها، قلوه سنگ ها و آوارها نفوذ می کند، استفاده می کند.
سیگنال‌هایی که به رادار منعکس می‌شوند دیجیتالی می‌شوند و سپس با استفاده از تکنیک‌های پردازش سیگنال کلاسیک و الگوریتم‌های جدید یادگیری ماشین پردازش می‌شوند تا محدوده عمقی که در آن حرکت نشان‌دهنده حیات، مانند تنفس، از فردی مدفون در زیر آوار وجود دارد، تعیین شود. پرسنل جستجو و نجات این ردیابی ها را در زمان واقعی بر روی یک دستگاه تلفن همراه نظارت می کنند و تلاش های وقت گیر جستجو را کاهش می دهند و امکان بازیابی به موقع بازماندگان را فراهم می کنند.
منطق دیجیتال کارآمد طیفی
منطق دیجیتال کارآمد طیفی (SEDL) مجموعه‌ای از بلوک‌های سازنده منطق دیجیتال است که با انتشار تداخل الکترومغناطیسی پایین (EMI) عمل می‌کند.
انتشار EMI باعث تداخل بین قطعات الکتریکی و خطرات امنیتی می شود. این سطوح انتشار اغلب در اواخر فرآیند توسعه الکترونیک، زمانی که همه قطعات کنار هم قرار می‌گیرند، کشف می‌شوند، و بنابراین تعمیر آنها پرهزینه است. SEDL برای کاهش مشکلات EMI طراحی شده است و در عین حال با منطق سنتی سازگار است، به طراحان این آزادی را می دهد که سیستم هایی متشکل از اجزای SEDL به طور کامل یا ترکیبی از منطق سنتی و SEDL بسازند. همچنین با توجه به منطق سنتی با اندازه، هزینه و سرعت ساعت قابل مقایسه است.
ابزار تاثیر جریان ترافیک
ابزار تاثیر جریان ترافیک که با همکاری اداره هوانوردی فدرال توسعه یافته است به مدیران کنترل ترافیک هوایی کمک می کند تا اختلالات ترافیک هوایی ناشی از آب و هوای خطرناک مانند طوفان های تندری را مدیریت کنند.این ابزار از یک تکنیک یادگیری ماشینی جدید برای ترکیب چندین مدل پیش‌بینی آب‌وهوای همرفتی و محاسبه معیاری به نام نفوذپذیری، اندازه‌گیری مقدار فضای قابل استفاده در یک منطقه معین استفاده می‌کند. این پیش‌بینی‌های نفوذپذیری روی یک رابط کاربری نمایش داده می‌شوند و به مدیران اجازه می‌دهند تا از قبل برای تأثیرات آب و هوا بر ترافیک هوایی برنامه‌ریزی کنند.
از سال 2010، آزمایشگاه لینکلن 75 جایزه R&D 100 دریافت کرده است. این جوایز قدردانی از انتقال فناوری های طبقه بندی نشده آزمایشگاه به صنعت و دولت است. هر سال، بسیاری از انتقال های فناوری نیز برای پروژه های طبقه بندی شده رخ می دهد. این انتقال فناوری در نقش آزمایشگاه به عنوان مرکز تحقیق و توسعه با بودجه فدرال نقش اساسی دارد.
اریک ایوانز، مدیر آزمایشگاه لینکلن، می گوید: “جوایز R&D 100 ما پیشرفت قابل توجه و مداوم فناوری و موفقیت انتقال در آزمایشگاه را به رسمیت می شناسند. ما با کارهای طبقه بندی شده خود نیز موفقیت زیادی داشته ایم. ما به همه دست اندرکاران این برنامه ها بسیار افتخار می کنیم.
سردبیران R&D World برندگان جایزه R&D 100 2021 را در مراسم مجازی پخش شده در 19، 20 و 21 اکتبر اعلام کردند. https://news.mit.edu
