科学家研制出"不可能实现的"毫米波传感器

科学家研制出"不可能实现的"毫米波传感器加州大学戴维斯分校开发的毫米波雷达传感器原型能够测量极其微小的振动和运动，同时具有高能效和低成本的特点。资料来源：OmeedMomeni，加州大学戴维斯分校新型传感器采用了创新的毫米波雷达设计，能探测到比人类头发丝小一千倍的振动，以及小一百倍的目标位置变化，从而使其与世界上最精确的传感器相媲美。与同类产品不同的是，这种传感器只有芝麻粒大小，生产成本低廉，电池寿命长。电子与计算机工程系的OmeedMomeni教授及其实验室领导了这项工作。该项目由食品与农业研究基金会（FFAR）资助，旨在开发一种能够跟踪单株植物水分状况的低成本传感器。这种新型雷达是证明其可行性的必要垫脚石。这项研究成果最近发表在《电气和电子工程师学会固态电路杂志》（IEEEJournalofSolid-StateCircuits）上。毫米波是介于微波和红外线之间的电磁频率，范围在30到300千兆赫之间。它能实现快速通信网络（如5G），并因其短距离传感能力而备受青睐。但是，由于这些频率下的半导体功耗高、性能有限，因此很难使用。团队在第一年的传感器开发过程中遇到的主要问题是如何定位所需的信号源。由于噪音太大，当研究人员试图捕捉一片小叶子变薄的微妙信号时，他们的传感器被淹没了。莫梅尼说："这似乎真的不可能，因为我们所研究的噪声水平要求非常低，几乎没有信号源能够真正处理它。"他的团队指出，他们需要制造一种雷达芯片，其功能和精确度要比目前最先进的设计高出10倍--这似乎取决于未来数年后的技术进步。有时，你需要的只是一个从另一个角度解决问题的想法。王浩（HaoWang）是莫梅尼高速集成系统实验室的电气工程博士生，他在2021年毕业前参与了传感器项目。一天，王浩在与莫梅尼会面时突发灵感，想绕过技术限制：为什么不利用自身来消除噪音呢？从理论上讲，这将解决他们的传感器所面临的问题，而Wang正在为他的论文完成一个芯片设计，以实现这一目标。"这并不是凭空出现的全新概念，"王说。"这是以我们（莫梅尼实验室）多年来的研究积累为基础的，然后再进行更多的创新。"实验室迅速组装了一个原型来测试王的想法。第一次尝试就成功了。原型之所以成功，是因为它能让他们像处理一道简单的算术题一样处理传感器接收到的大量噪声，他们减去了不必要的噪声，同时保持了测量的灵敏度和数据的完整性。有了这项技术，毫米波传感器就能检测到所需的全部信息，而不会被噪声"淹没"。这一创新为传感器的高准确率提供了可能。王设计的芯片也易于生产，其独特的设计大大提高了毫米波传感器的能效。这些额外的进步可能会解决毫米波传感器面临的两个最重要的问题：高能耗和半导体晶体管在噪声、增益和输出功率方面的有限性能。随着团队对设计的不断完善和迭代，他们非常期待研究人员对其进行实验。除FFAR项目外，他们认为该技术还有望用于检测建筑物的结构完整性和改善虚拟现实，但他们相信该技术的潜力远远超出了他们的想象。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1395803.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1395803.htm

科学家研制出世界上首个3D打印 "大脑模型"

科学家研制出世界上首个3D打印"大脑模型"在维也纳医科大学和维也纳工业大学的一个联合项目中，开发出了世界上第一个三维打印的"大脑模型"，该模型以脑部纤维结构为模型，可以使用一种特殊的磁共振成像（dMRI）进行成像。由维也纳医科大学和维也纳工业大学领导的科研团队在一项研究中表明，这些大脑模型可用于推进神经退行性疾病（如阿尔茨海默氏症、帕金森氏症和多发性硬化症）的研究。这项研究成果发表在《先进材料技术》（AdvancedMaterialsTechnologies）杂志上。磁共振成像（MRI）是一种广泛使用的诊断成像技术，主要用于检查大脑。核磁共振成像可在不使用电离辐射的情况下检查大脑的结构和功能。在磁共振成像的一种特殊变体--扩散加权磁共振成像（dMRI）中，还可以确定大脑中神经纤维的方向。然而，在神经纤维束的交叉点很难正确确定神经纤维的方向，因为不同方向的神经纤维会在那里重叠。为了进一步改进流程以及测试分析和评估方法，一个国际团队与维也纳医科大学和维也纳工业大学合作开发了一个所谓的"大脑模型"，该模型是利用高分辨率三维打印工艺制作的。带有微通道的小立方体维也纳医科大学的研究人员作为核磁共振成像专家，维也纳工业大学的研究人员作为三维打印专家，与苏黎世大学和汉堡大学医疗中心的同事密切合作。早在2017年，维也纳工业大学就开发出了一种双光子聚合打印机，可以实现升级打印。在此过程中，还与维也纳医科大学和苏黎世大学共同开展了脑模型的使用案例研究。由此产生的专利构成了脑模型的基础，该模型现已开发完成，并由维也纳工业大学的研究与转让支持团队负责监督。从外观上看，这个幻影与真正的大脑并无太大区别。它要小得多，形状像一个立方体。它的内部是非常细小的、充满水的微通道，大小与单个颅神经相当。这些通道的直径比人的头发丝还要细五倍。为了模仿大脑中精细的神经细胞网络，第一作者迈克尔-沃莱茨（MichaelWoletz）（维也纳医科大学医学物理和生物医学工程中心）和弗兰兹斯卡-查鲁帕-甘特纳（FranziskaChalupa-Gantner）（维也纳工业大学3D打印和生物制造研究小组）领导的研究小组使用了一种相当不寻常的3D打印方法：双光子聚合。这种高分辨率方法主要用于打印纳米和微米级的微结构，而不是打印立方毫米级的三维结构。为了为dMRI制作合适尺寸的模型，维也纳科技大学的研究人员一直在努力扩大三维打印工艺的规模，以便能够打印出具有高分辨率细节的更大物体。高比例三维打印为研究人员提供了非常好的模型，在dMRI下观察时，可以确定各种神经结构。MichaelWoletz将这种提高dMRI诊断能力的方法与手机相机的工作方式进行了比较："我们看到，手机相机在摄影方面取得的最大进步并不一定是新的、更好的镜头，而是改进所拍摄图像的软件。dMRI的情况也类似：利用新开发的大脑模型，我们可以更精确地调整分析软件，从而提高测量数据的质量，更准确地重建大脑神经结构。"改进dMRI分析软件因此，真实再现大脑中的特征神经结构对于"训练"dMRI分析软件非常重要。使用三维打印技术可以创建可修改和定制的各种复杂设计。因此，大脑模型描绘的是大脑中产生特别复杂信号并因此难以分析的区域，如交叉的神经通路。因此，为了校准分析软件，需要使用dMRI对大脑模型进行检查，并像分析真实大脑一样分析测量数据。由于采用了三维打印技术，模型的设计是精确可知的，分析结果也可以检查。作为联合研究工作的一部分，维也纳医科大学和维也纳理工大学已经证明了这一点。所开发的模型可用于改进dMRI，从而有利于手术规划和神经退行性疾病（如阿尔茨海默氏症、帕金森氏症和多发性硬化症）的研究。尽管概念得到了验证，但团队仍然面临着挑战。目前最大的挑战是扩大这种方法的规模："双光子聚合的高分辨率使得打印微米和纳米范围的细节成为可能，因此非常适合颅神经成像。但与此同时，使用这种技术打印一个几立方厘米大小的立方体也需要相应的时间，"Chalupa-Gantner解释说。"因此，我们不仅要开发更复杂的设计，还要进一步优化打印过程本身"。编译自:ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1424851.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1424851.htm

全方位拉伸亦能保持灵敏度 仿生电子皮肤像鳄鱼皮般柔韧

全方位拉伸亦能保持灵敏度仿生电子皮肤像鳄鱼皮般柔韧开发具有多种感官的电子皮肤对于康复、医疗保健、假肢和机器人技术等诸多领域都至关重要。这项技术的关键之一是可拉伸压力传感器，它可检测各种类型的触摸和压力。最近，韩国浦项科技大学和蔚山大学的联合团队受鳄鱼皮启发，创造出一种全方位可拉伸压力传感器。研究结果以封面论文形式发表在最近的《Small》杂志上。PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1350423.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1350423.htm

我国科学家研制出世界首款类脑互补视觉芯片 “天眸芯”

我国科学家研制出世界首款类脑互补视觉芯片“天眸芯”清华大学类脑计算研究中心团队近日研制出了世界首款类脑互补视觉芯片“天眸芯”，相关成果30日作为封面文章，发表于国际学术期刊《自然》。论文通讯作者、清华大学精密仪器系教授施路平介绍，在开放世界中，智能系统不仅要应对庞大的数据量，还需要应对如驾驶场景中的突发危险、隧道口的剧烈光线变化和夜间强闪光干扰等极端事件。而传统视觉感知芯片面对此类场景往往出现失真、失效或高延迟，限制系统的稳定性和安全性。为更好应对上述问题，清华大学类脑计算研究中心团队聚焦类脑视觉感知芯片技术，提出了一种基于视觉原语的互补双通路类脑视觉感知新范式。（新华社）