MiniTouch:让现有的机械义肢传递温度感知

MiniTouch:让现有的机械义肢传递温度感知 该装置包括一个覆盖在假手食指垫上的温度传感器,以及一个位于连接假手和残肢插座中的热电偶。热电偶是一种小型装置,可根据指令加热或冷却。手指传感器按压物体表面时,会根据表面温度产生独特的电信号。这些信号被传递到硬接线热电偶,热电偶通过加热或冷却残臂特定区域的皮肤做出反应。由于使用者的大脑在看到手指接触物体的同时,残肢上的神经也会感受到温度的变化,因此会产生一种发自手指尖的冷热感。这与新近截肢的人可能会感觉到"幻肢"的现象并无二致。MiniTouch 已经在一名手部手腕截肢的 57 岁男子身上进行了成功测试。使用新系统后,他能够以 100% 的准确率区分视觉上相同的装有冷水、凉水和热水的瓶子,而如果没有 MiniTouch,他的准确率仅为 33%。他还能根据金属立方体的不同温度对其进行分类,此外,在蒙住眼睛的情况下接触人手和假手时,他区分人手和假手的准确率高达 80%。"温度是恢复机械手感觉的最后前沿之一。"圣安娜大学的西尔维斯特罗-米凯拉(Silvestro Micera)教授与洛桑联邦理工学院的索莱曼-肖库尔(Solaiman Shokur)博士共同领导了这项研究。"这项研究为制作更自然的假手铺平了道路,假手可以恢复人的全部感觉,让截肢者对触觉世界有更丰富、更自然的感知。"有关 MiniTouch 系统的论文最近发表在《医学》杂志上。 ... PC版: 手机版:

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美亚柏科:MYAI大模型让警务税务稽查效率大大提高

美亚柏科:MYAI大模型让警务税务稽查效率大大提高 美亚柏科在互动平台表示,MYAI大模型目前进展顺利,在公共安全、政务、税务、企业数字化转型等多个行业领域的近百个大数据项目建设中得到广泛的应用;该大模型可以赋能“小美”智能警务助手,让警务人员的工作效率提升40%以上;赋能税务稽查工具,使税务风险的发现准确率提升25%;提升企业风险管控效率及质量,风控模型的迭代速度从三个月降到一周,漏报率降低40%以上等。

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突破性方法精确测量热霍尔效应中的微小温度变化 为量子世界打开新窗口

突破性方法精确测量热霍尔效应中的微小温度变化 为量子世界打开新窗口 新型样品棒(包括样品支架)的多项创新技术可实现最高精度的温度测量。资料来源:D. Kojda/HZB量子物理学定律适用于所有材料。然而,在所谓的量子材料中,这些定律会产生特别不寻常的特性。例如,磁场或温度的变化会引起激变、集合态或准粒子,并伴随着向奇异态的相变。只要能够理解、管理和控制,就能以各种方式加以利用:例如,在未来的信息技术中,可以以最小的能量需求来存储或处理数据。热霍尔效应(THE)在识别凝聚态中的奇异状态方面发挥着关键作用。该效应基于热电流通过样品并施加垂直磁场时产生的微小横向温差(见图 2)。通过对热霍尔效应进行定量测量,我们可以将奇异激发与常规行为区分开来。如果施加纵向温差,热霍尔效应会导致极小的横向温差。磁场垂直穿透样品。资料来源:D. Kojda/HZB在各种材料中都能观察到热霍尔效应,包括自旋液体、自旋冰、高温超导体的母相以及具有强极性的材料。然而,垂直于样品中温度梯度的热差异非常小:在典型的毫米级样品中,热差异在微开尔文到毫开尔文之间。迄今为止,由于测量电子设备和传感器引入的热量掩盖了这种效应,因此很难通过实验检测到这些热差。由博士 Klaus Habicht 博士领导的团队目前已经开展了开创性的工作。他们与来自 HZB 样品环境的专家一起,开发出了一种具有模块化结构的新型样品棒,可以插入各种低温磁体中。样品头使用电容测温法测量热霍尔效应。这利用了专门制造的微型电容器的电容随温度变化的特性。利用这一装置,专家们成功地大幅减少了通过传感器和电子元件的热传导,并通过多项创新减弱了干扰信号和噪音。为了验证这种测量方法,他们分析了一个钛酸铽样品,其在磁场下不同晶体方向的热导率是众所周知的。测量数据与文献资料非常吻合。第一作者丹尼-科伊达(Danny Kojda)博士说:"解析亚毫开尔文范围温差的能力让我非常着迷,这也是更详细研究量子材料的关键所在。我们现在已经共同开发了一套复杂的实验设计、清晰的测量协议和精确的分析程序,从而实现了高分辨率和可重复的测量"。系主任克劳斯-哈比希特(Klaus Habicht)补充道:"我们的工作还为如何进一步提高未来低样品温度仪器的分辨率提供了信息。我要感谢所有参与其中的人员,尤其是样品环境团队。我希望该实验装置能够牢固地融入 HZB 基础设施,并实施所建议的升级"。Habicht 的研究小组现在将利用热霍尔效应的测量结果来研究量子材料中晶格振动或声子的拓扑特性。"离子晶体中热霍尔效应的微观机制和散射过程的物理学原理远未被完全理解。令人兴奋的问题是,为什么非磁性绝缘体中的电中性准粒子会在磁场中发生偏转,"Habicht 说。通过这台新仪器,研究小组现在已经具备了回答这个问题的先决条件。编译来源:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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新型玻璃膜可将温度降低7.2°C 显著减少建筑能源消耗

新型玻璃膜可将温度降低7.2°C 显著减少建筑能源消耗 在炎热的天气里,家中高达 87% 的热量是通过窗户散发的。阳光中的紫外线很容易穿过玻璃,使房间升温,从而增加了您需要打开空调的可能性,或者通过拉上窗帘或拉下百叶窗来放弃任何光线(同样,也放弃了美景)。不过,圣母大学的研究人员已经开发出一种窗户涂层,可以阻挡产生热量的紫外线和红外线,同时允许可见光进入,从而降低室温和制冷能耗。透明涂层在减少产生热量的紫外线和红外线的同时,还能提供完整的视野圣母大学 MÖNSTER 实验室(分子/纳米级传输和能源研究实验室)负责人罗腾飞说:"就像偏振太阳镜一样,我们的涂层可以降低入射光的强度,但与太阳镜不同的是,我们的涂层即使在不同角度倾斜时也能保持清晰和有效。"2022年,罗和他的同事利用平面多层(PML)光子结构制造了一种玻璃涂层。这些堆叠的超薄层具有独特的折射率,可以根据光的波长选择性地透射或反射光线。他们将二氧化硅、氧化铝和氧化钛堆叠在玻璃基底上,再在上面覆盖一层薄薄的硅聚合物(PDMS),以反射热辐射(即受热表面向各个方向发射的电磁辐射),从而产生了一种透明涂层,他们说这种涂层的性能优于市场上的其他减热涂层。研究人员决心改进他们之前的工作。由于窗户通常是垂直安装的,一天中直射到窗户上的阳光会随着太阳的移动而变化。现有的窗户涂层往往针对以 90 度角进入的光线进行优化,因此它们阻挡光线的能力取决于所谓的太阳入射角。中午是一天中最热的时候,太阳光以斜角射入窗户,这意味着大多数涂层的阻挡效果较差。研究人员没有采用试错法来解决这个问题,而是使用了量子计算辅助机器学习模型。具体来说,他们使用了主动学习和量子退火,前者是机器学习的一个子集,其中学习算法可以交互式地询问用户以标注数据,后者则利用量子物理学来寻找最优或接近最优的元素组合。量子辅助主动学习方法使研究人员能够优化 PML 结构的配置,并为他们带来了绝对的优势,罗告诉《新图集》。"它可以用来解决非常复杂的优化和设计问题,"他说。"这项工作中的复杂优化问题很难用传统算法来解决。"研究人员利用以前使用过的元件,制造出了一种透明涂层,可以在很大的入射角度范围内选择性地透射和反射光线。然后,他们对其进行了测试。镀膜窗户和普通玻璃窗户被垂直放置在相同的室外试验室中。研究人员测量了每个室的白天温度。他们还将玻璃窗水平放置,面向天空,模拟机动车的天窗进行测试。与普通玻璃相比,镀膜玻璃表现出更优越的性能,在各种入射角度下都能将温度降低 41.7 °F 至 45 °F(5.4 °C 7.2 °C)。"阳光与窗户之间的角度一直在变化,"罗说。"无论太阳在天空中的位置如何,我们的涂层都能保持功能性和效率。"为了估算使用光子结构作为窗户的制冷节能效果,研究人员使用 EnergyPlus 软件模拟了不同城市标准办公室的能耗。结果表明,美国所有城市每年可节约高达 97.5 兆焦耳/平方米。这种节能效果在世界各地的城市都得到了体现,包括热带气候地区的城市。上图:地图显示美国使用窗户涂层后估计每年可节省的制冷能源。下图:全球 16 个选定城市的年制冷能耗估算。研究人员预计,他们的新型窗户涂层将有多种用途,包括商业、住宅建筑和汽车。"我认为它对汽车车窗特别有用,"罗告诉《新地图集》。"它可以用作天窗/月窗玻璃。它甚至可以用于挡风玻璃,你必须保持挡风玻璃的透明,但它会泄露大量的空间加热紫外线和红外(红外线)阳光。"研究人员仍需确定窗口涂层的可扩展性。"这还不得而知,"罗说。"我不能说它是否......更便宜,但随着我们努力扩大规模,它们可能会很便宜。这种涂层可以使用工业规模的涂层工艺制造。涂层中的材料都是非常普通的材料(没有外来材料)。"这项研究发表在《细胞报告物理科学》杂志上。 ... PC版: 手机版:

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普林斯顿科学家开发出夏季为建筑物降温、冬季为建筑物供暖的被动机制

普林斯顿科学家开发出夏季为建筑物降温、冬季为建筑物供暖的被动机制 普林斯顿大学和加州大学洛杉矶分校的研究人员发明了一种新的被动气候控制技术,该技术使用工程涂层来管理特定波长的热传递,有可能大幅节省能源并提高建筑物的舒适度,尤其是在较不富裕的地区。热图像显示了建筑物散发的热量。图片来源:Mandal 等人/普林斯顿大学在最近发表在《细胞报告物理科学》杂志上的一篇文章中,他们报告说,通过将建筑物与其环境之间的辐射热流限制在特定波长,由普通材料制成的涂层可以实现节能和热舒适度,这超出了传统建筑围护结构所能实现的水平。“随着全球气温的升高,维护适宜居住的建筑物已成为一项全球性挑战,”普林斯顿大学土木与环境工程助理教授、研究员 Jyotirmoy Mandal 说。 “建筑物以辐射的形式与周围环境交换大部分热量,通过调整其外壳的光学特性以利用辐射在环境中的行为方式,我们可以以新颖且有效的方式控制建筑物中的热量。”辐射热由电磁波携带,无处不在当阳光温暖我们的皮肤,或者当电线圈加热房间时,我们都能感受到它。通过控制辐射热来调节建筑物温度是一种常见的做法。大多数建筑物使用窗帘遮挡阳光,许多建筑物将屋顶和墙壁漆成白色以反射阳光。“如果我们看看希腊圣托里尼岛或印度焦特布尔等历史名城,我们会发现通过使屋顶和墙壁反射阳光来冷却建筑物的做法已经持续了几个世纪,”加州大学洛杉矶分校材料科学与工程副教授、研究员 Aaswath Raman 表示。“近年来,人们对反射阳光的凉爽屋顶涂层产生了浓厚的兴趣。但冷却墙壁和窗户是一个更加微妙和复杂的挑战。”建筑物墙壁和屋顶的热图像。图片来源:Mandal 等人/普林斯顿大学屋顶通常可以看到天空。这使得凉爽的屋顶涂层可以反射阳光,并将长波热量辐射到天空,最终辐射到太空。另一方面,墙壁和窗户大多可以看到地面和邻近的建筑物。在炎热的天气里,它们被炎热的街道、人行道和附近建筑物散发的热量加热。这意味着,即使墙壁和窗户向天空散发热量,它们也会被地球加热得更多。在寒冷的天气里,陆地环境变得更冷,从墙壁和窗户中吸收热量。研究人员意识到解决这个问题的方法在于热量在建筑物和地面区域之间移动的方式与在建筑物和天空之间移动的方式不同。辐射热在红外光谱的狭窄部分(称为大气传输窗口)中从建筑物移动到天空,因此研究人员称之为窄带。在地面,辐射热在整个红外光谱中移动,研究人员称之为宽带。“通过在墙壁和窗户上涂上只在大气窗口辐射或吸收热量的材料,我们可以减少夏季地面的宽带热量增加和冬季的损失,同时保持天空的冷却效果。我们认为这个想法是史无前例的,超出了传统屋顶和墙壁围护结构所能实现的范围。” Mandal 指出。该研究结果的影响意义重大,原因有两个。首先,研究人员在文章中表明,许多常见的低成本建筑材料在窄带中辐射热量并阻挡宽带热量。已经用作壁板材料的聚氟乙烯等材料可以适应这一目的,甚至更常见的塑料也可以适应这一目的。“当我们发现像聚丙烯这样的材料(我们从家用塑料中获取)在大气窗口中选择性地辐射或吸收热量时,我们很兴奋,” Raman 指出。“这些材料近乎平凡,但同样的可扩展性使它们变得常见,这也意味着我们可以在不久的将来看到它们用于温度调节建筑物。”乐观的第二个原因是,其对建筑规模的潜在能源影响是巨大的。研究人员指出,采用他们的机制,季节性节能效果可与将深色屋顶涂成白色的效果相媲美。随着全球空调成本和与高温相关的伤亡人数继续飙升,这可能很有用。曼达尔和拉曼计划进一步继续这项研究。“我们提出的机制是完全被动的,这使得它成为一种可持续的方式,可以随着季节变化对建筑物进行冷却和加热,并产生尚未开发的能源节约。”曼达尔指出。“事实上,我们展示的机制和材料对全球南方建筑的好处最大。因此,这可能是资源匮乏社区更公平的解决方案,甚至更甚于他们看到冷却需求和与高温相关的死亡率不断增加。”编译自/scitechdaily ... PC版: 手机版:

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机器人的"指尖"灵敏度可与人类媲美 以两倍速度精确读取盲文

机器人的"指尖"灵敏度可与人类媲美 以两倍速度精确读取盲文 人类的指尖异常灵敏。它们可以传达小至头发丝一半宽度的物体的细节,辨别表面纹理的细微差别,并能运用适当的力量抓住鸡蛋或一袋 20 磅(9 千克)重的狗粮而不打滑。随着尖端电子皮肤开始融入越来越多的仿生物功能,像滑动这样类似人类的动态交互变得越来越重要。然而,尽管软机器人技术不断进步,但要在机器人中再现人类指尖的灵敏度却很困难。英国剑桥大学的研究人员采用一种方法,将基于视觉的触觉传感器与人工智能相结合,以高分辨率和高速度检测特征,从而使其离现实更近了一步。"人类指尖的柔软度是我们能够以适当的压力抓握东西的原因之一,"该研究的第一作者帕斯-波特达尔(Parth Potdar)说。"对于机器人技术来说,柔软是一种有用的特性,但你也需要大量的传感器信息,而同时拥有这两种信息是很棘手的,尤其是在处理柔性或可变形表面时"。研究人员为自己设定了一项具有挑战性的任务:开发一种机器人"指尖"传感器,它可以像人的手指一样沿着指尖滑动,从而读取盲文。这是一项理想的测试。传感器需要高度灵敏,因为每个代表字母的点都非常紧密地排列在一起。研究报告的合著者大卫-哈德曼(David Hardman)说:"目前已有机器人盲文阅读器,但它们一次只能阅读一个字母,这与人类的阅读方式不同。现有的机器人盲文阅读器的工作方式是静态的:它们触摸一个字母图案,读取它,从表面拉起,移过去,再降低到下一个字母图案上,以此类推。我们想要的是更逼真、更高效的东西"。因此,研究人员创造了一种在"指尖"装有摄像头的机器人传感器。考虑到传感器的滑动动作会导致运动模糊,研究人员使用了一种机器学习算法,这种算法是在一组经过合成模糊处理的真实静态图像上训练出来的,目的是"消除"图像的模糊。消除运动模糊后,计算机视觉模型就能检测出每个字母并对其进行分类。Potdar 说:"这对机器人专家来说是个难题,因为要消除运动模糊,需要进行大量的图像处理,耗时耗力。"采用训练有素的机器学习算法意味着机器人传感器能以每分钟315字的速度阅读盲文,准确率达到87.5%,是人类阅读器速度的两倍,准确率也差不多。研究人员说,这比以前的研究快得多,而且这种方法可以通过更多的数据和更复杂的模型架构进行扩展,从而在更高的速度下实现更好的性能。哈德曼说:"考虑到我们使用假模糊来训练算法,它在阅读盲文方面的准确性令人惊讶。我们在速度和准确性之间找到了一个很好的平衡点,人类读者也是如此。"研究人员说,虽然这种传感器不是为辅助技术而设计的,但它能快速准确地读取盲文,这对开发灵敏度可与人类指尖媲美的机器手或假肢是个好兆头。他们希望将其技术放大到人形手或皮肤的大小。Potdar说:"盲文阅读速度是测量触觉传感系统动态性能的一个很好的方法,因此我们的研究结果可以应用于盲文以外的领域,如检测表面纹理或机器人操纵中的滑动。"下面这段视频由剑桥大学制作,介绍了研究人员如何开发盲文阅读传感器。 ... PC版: 手机版:

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卡芬太尼第二种更纯收获更高的合成方法

卡芬太尼第二种更纯收获更高的合成方法 将 60.5 g(0.929 摩尔)氰化钾在 181 mL 水中的溶液缓慢加入到 127 g(0.625 摩尔)1-(β-苯乙基)-4-哌啶酮和 87.1 g(0.935 摩尔)苯胺在 635 mL 冰醋酸中的搅拌溶液中,在 25°-30°C 下。 在室温下搅拌45小时后,将反应混合物倒入900g冰和1610mL浓氢氧化铵的混合物中,搅拌2小时,在此期间析出棕色固体。将固体过滤并用水洗涤。用异丙醇重结晶得到125克(66%产率)产物,1-(β-苯乙基)-4-((N-苯基氨基)-4-哌啶甲腈,为棕褐色晶体,熔点119°-120°C。 甲酸(600 mL)加入到600 mL乙酸酐中,使混合物的温度不超过42°C。 在5-10°C下,在搅拌下向该溶液中加入119克(0.39摩尔)1-(β-苯乙基)-4-(N-苯基氨基)-4-哌啶甲腈。在室温下静置过夜后,将反应混合物倒入冰水中,用稀氢氧化钠溶液使碱性至pH 7.4,在此期间析出棕褐色固体。将固体过滤并用水洗涤。用甲醇重结晶得到产物100.4g(77.3%收率),产物1-(β-苯乙基)-4-(N-甲酰基-N-苯基氨基)-哌啶甲腈,为白色晶体,熔点136-138°C。 在100°C-10°C下缓慢加入100克(0.30摩尔)1-(β-苯乙基)-4-(N-甲酰基-N-苯基氨基)-哌啶甲腈的悬浮液m,在3-10°C下缓慢加入670克(18.4摩尔)氯化氢在2.0L无水甲醇中的溶液。 将所得黄色溶液回流两小时,然后让甲醇蒸馏,直到在接下来的三个小时内收集到1.7 L。在这段时间里,一种白色固体析出。将反应混合物冷却并过滤,得到79克(64.2%产率)产物,1-(β-苯乙基)-4-(N-苯基氨基)-4-哌啶亚胺酸二盐酸盐,白色固体,熔点196-198°C(dec)。 将 79 克(0.19 摩尔)1-(β-苯乙基)-4-(N-苯基氨基)-哌啶亚胺酸二盐酸盐悬浮于 675 ml 水中,用稀氢氧化钠溶液制成碱性至 pH 9。将固体过滤并用水洗涤。将固体在真空干燥器中干燥,得到61.5克(98.8%产率)产物1-(β-苯乙基)-4-(苯基氨基)-哌啶甲酰胺,为白色固体熔点181-183° 将 28.4 g(0.088 摩尔)1-(β-苯乙基)-4-(N-苯基氨基)-4-哌啶甲酰胺和 17 g 氢氧化钾在 114 mL 乙二醇中的溶液回流 3 小时。将反应混合物倒入 228 mL 冰水中,用浓盐酸使其酸性至 pH 6-6.5,在此期间析出棕褐色固体。将固体过滤并用冷水洗涤。将固体悬浮于苯中,并通过共沸蒸馏除去水。将混合物冷却并过滤,得到28克(98.3%产率)产物,1-(β-苯乙基)-(N-苯基氨基)-哌啶羧酸,白色固体,熔点254-255°C(dec)。 将浓硫酸(12 mL)缓慢加入到25.6g(0.079摩尔)1-(β-苯乙基)-4-(N-苯基)的搅拌悬浮液中氨基)-4-哌啶羧酸在95毫升无水甲醇中。将所得溶液回流共 73 小时。将反应混合物冷却并倒入 1 L 冰水中,在其上析出粘稠的棕色固体。用稀氢氧化钠溶液使混合物碱性至pH 7.4,并用二氯甲烷萃取。将提取物用硫酸镁干燥并蒸发,得到21克粗产物,粗产物由正己烷重结晶,得到所需产物19.0克(71.1%产率),1-(β-苯乙基)-4-(N-苯基氨基)-4-哌啶羧酸甲酯,为白色晶体,熔点92-93°C。 将 10.0 克(0.03 摩尔)1-(β-苯乙基)-(N-苯基氨基)-哌啶羧酸甲酯和 100 克(0.77 摩尔)丙酸酐的混合物加热回流 6 小时。然后通过减压蒸馏除去大部分丙酸酐。将残留物浸入约100 mL冰水中,并用氢氧化铵制成碱性至pH 8。用氯仿萃取混合物,用硫酸镁干燥提取物,减压蒸发。将重约 12 g 的残留物溶解在 50 mL 异丙醇中,并用溶于 50 mL 异丙醇的 3.8 g(0.03 摩尔)草酸溶液处理。让产物在室温下结晶过夜。过滤干燥时,得到草酸卡芬太尼12.2g(收率85%),或草酸1-(β-苯乙基)-(N-丙酰基-N-苯基氨基)-4-哌啶羧酸甲酯,熔点183-185°C。 #制毒TV

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