前沿洞察丨读心术成现实,准确率可达92%的头戴识别设备

时间:2019-07-10 来源:www.yhmy.hl.cn

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  从植物到动物,科技发展拥有无限种可能,本期前沿洞察为大家带来这些新发现:让绿色建筑名副其实的可发光植物;准确率达92%的头戴识别设备;自带“降落伞”的防手机碎屏手机壳;可以“上天入海”的仿昆虫飞行机器......

  一起来看看吧:

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  让绿色建筑名副其实的可发光植物

  有了光,人类才得以在晚上学习和工作,因此照明设备是人类文明得以进步的重要原因。从古至今,从最初的篝火,蜡烛,直到现代人普遍使用的电灯泡,夜间照明工具一直在不断地发生演变。

  而麻省理工学院的研究人员却发明出了一项植物照明技术,通过向植物注入纳米颗粒,可以将植物内储存的能量转化为光能,并维持十几天。其发光原理与萤火虫十分相似。

  基于这项技术,未来的绿色环保建筑将集合阳光、水、土壤和堆肥系统,不需要依靠电网就可以自我发光,成为一个前景可观的可持续能源。

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  图 | 因为注入纳米颗粒而发光的西洋菜 Strano Research Group)

  研究人员将二氧化硅、聚乳酸-羟基乙酸(PLGA)和壳聚糖这三种具有良好生物降解性的材料制成纳米粒子容器,分别将这三种分子注入到植物中。在叶子中,PLGA 纳米粒子会缓慢地释放荧光素,与荧光素酶产生发光的反应。实验中,这种西洋菜可以连续释放 3.5 小时的光。

  但是,虽然这种反应可以产生相当明亮的光,其亮度却无法维持,会迅速变暗。因此,研究人员近日想出了一个新办法:光电容粒子。

  这种光电容粒子会以纳米粒子的形式存于植物中,能有效储存所产生的光能尖峰,保持平稳的能量输出。这样一来,原本爆亮后迅速变暗的发光植物?涂梢云轿鹊厥涑龉猓涑中奔湟泊咏隙痰氖∈毖映さ搅耸焐踔潦堋?

  由于发光植物需要利用自然资源才能发光,因此建筑物需要提供阳光、水(包括水的收集和回收)以及滋养土壤的堆肥。而这个挑战与在现实公寓内种植大批植物相类似如何让植物茁壮成长,将是在今后发展该技术的关键性因素。

  如今,人们对照明的需求占了全球能源消耗近 20%,每年可产生 2 亿吨二氧化碳。而一旦发光植物得以大量生产,它可取代的将不仅是一盏台灯,而是数以千万计的碳足迹,是有效的可持续能源。

  未来,该团队将致力于研究向植物注射纳米粒子的新方法,使它们在植物的整个生命周期内发挥作用。此外,团队还将在树木等大型植物上进行更多实验。

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  读心术成现实,准确率达92%的头戴设备识别

  美国麻省理工大学(MIT)新开发了一款名为“AlterEgo”的头戴设备,可以实现“不言自明”的读心境界。用户不用说话,它就能够识别出用户想说的内容。而且识别“沉默语言”信息的准确率高达92%!

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  据称,有了这一神奇的黑科技,人们就可以在某些时候比如在公共场合选择不发出语音,即可下达指令,从而免去很多尴尬。

  这种头戴设备其实是一种计算机界面,由可穿戴设备和相关计算系统组成。设备中的电极会捕捉下颌和面部的神经肌肉信号,这些信号是由内部言语触发的能够读取你脑海中想说的话但是人眼无法察觉。信号被馈送到机器学习系统,该机器学习系统已经被训练成将特定信号与特定的字相关联。

  该装置还包括一对骨传导头戴式耳机,其通过脸部的骨骼将振动传递到内耳。由于它们不会阻塞耳道,因此耳机可以使系统在不中断对话、不干扰用户的听觉体验的情况下,向用户传达信息。

  研究人员利用原型可穿戴接口进行了一项可用性研究,其中10位受试者花费了大约15分钟时间,进行输入,然后用90分钟用于执行计算。在该研究中,该系统的平均转录准确率约92%。

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  乔治亚理工学院计算学院教授Thad Starner指出,这种“读心系统”在一些特定的操作中将会发挥巨大潜力。比如,在充满噪音的飞机场等环境,地勤和其他工作人员可以更好地传递信号。在一些特别安静的地方它也会大展身手你不能大声说话时这样的一种设备再方便不过了。另外,一些有发声障碍的残疾人也可以充分应用这一技术带来的便利。

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  防手机碎屏,自带“降落伞”的手机壳

  现在的手机保护壳层出不穷,越来越时尚好看,用来装饰一下手机,防止手机弄花还是可以的,但手机掉到地上时,指望手机壳保护好你的爱机就要打个问号了。这位粗心大意的德国小伙就是一个经常掉手机落地的常客,深受碎屏幕的苦恼,无奈之下自己设计出了一款带有安全弹簧的手机壳 AD Case。

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  手机摔到地上的一瞬间,四只爪子就会弹出来,保护手机不受撞击。AD Case采用了主动式阻尼技术,两层式的设计大概4.9mm厚,他表示设计灵感来源于安全气囊,但不并不是使用充气气垫去保护手机。

  而是使用内置的传感器以及8个钩状的安全弹簧,当手机壳检测到手机正在自由急速下落时,藏于手机壳四个角的8个弹簧爪就会瞬间自动弹出。无论哪个角度掉落弹簧都会先着地,弹簧带有的缓冲效果可以很好地保护好手机。

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  不过,AD Case手机壳的外型在没有使用时,看起来和普通手机壳一模一样,只是它采用两层式的设计,手机壳比较厚,也因此对使用者来说随身带着会增加一点重量。

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  可以“上天入海”的仿昆虫飞行机器

  “群体崩溃紊乱”在世界各地的蜂群中已经成为一个越来越普遍的现象,蜜蜂传粉对于人类的饮食有着至关重要的影响,为了解决这个问题,哈佛大学的Microrobotics Labs和Wyss生物启发工程研究所的工程师研发了一款微型飞行机器人---RoboBee。

  RoboBee是有史以来最小的飞行机器之一。它由两个扇形翼推动,每个翅膀由其自身的微型制动器独立供电。事实上,由于这些微型制动器的开发,RoboBee这样的小型飞行器才成为可能。

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  机器人RoboBee的重量仅为175毫克(是一美分硬币重量的十四分之一),液体表面的张力是它重量的10倍。因此挣脱液体张力对它来说十分困难。

  重新设计的RoboBee有四个浮力支架和一个中央气室。

  为了解决该问题,哈佛大学的研究人员为RoboBee配备了一个方形的中央气室,这个气室相当于就是一个小型的“可燃火箭”,可以支撑它打破水面张力。

  RoboBee气室内的电解板会将水分解成氢气和氧气并使其混合,一旦氢氧化合物混合足够,内部微小的火花塞就会被烧完。当气体点燃时,机器人就可以被弹出水面。

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  挣脱水面后,RoboBee的“翅膀”可以控制自身的运动轨迹,之后安全着陆在附近或者其他地方。

  「这是世界上第一个能够穿越不同环境的微型机器人,」该项目的研究员 Yufeng Chen 说:「我们设计了新的机械结构,能够让机器人从水里过渡到空气中,这对于自然界中的昆虫来说都是个不小的挑战。」

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  新版的RoboBee机器人设计尺寸有限,空间有限,无法安装复杂的传感器或其他指令系统,所以目前它还不能被远程控制,因此也不能像真正的蜜蜂那样执行任务,比如给农作物授粉。

  但是,研究人员Yufeng Chen表示:希望RoboBee在自身重量和水面张力的协调表现能够给多功能微型机器人设计带来启发,同时也希望,经过深入研究与开发,未来这款蜜蜂机器人能够移动到复杂的地形去执行各种任务。

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