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美国高校

  • 耶鲁大学医学院:3D 打印助力医疗和手术

耶鲁大学医学院近期发表了一篇文章,阐释了他们是如何用 3D 打印技术来辅助医疗和手术的。文中表示,目前 3D
打印技术主要运用在膝关节置换手术、手部手术、产科和面部恢复 / 整形手术中。

让膝关节置换恢复更容易、更快| 耶鲁大学医学院的骨科医生丹尼尔•威兹尼亚(Daniel Wiznia)表示,自开始使用 3D
打印来规划他们的手术以来,他的膝关节置换患者们病情有显着改善。Wiznia 博士说,带切割导轨的 3D
打印模型可以让外科医生在顺利进行手术的同时,减少明显的定位误差。3D 打印可以使新膝盖更准确地植入,因此移动时新膝盖也会感觉更自然,植入物的磨损更少。

用真人大小的手模型来规划手部手术| 手外科医生 Adnan Prsic
表示,在进行手部手术前,通过首先打印出真人大小的手部模型来更好地了解他将要做什么,可以降低手术中难以预料的伤害。他已经多次使用 3D
打印,并积攒了一系列硅树脂制成的手部模型。

Prsic 博士表示,3D
打印的手模型有两种用途:一是帮助外科医生进行特别复杂的手外科手术,即了解患者手部的细节,以便更好地预测手术挑战;二是在教实习医师们精细的手部小区域手术时用来模拟,因为
3D 打印的模型能非常真实地模拟骨受伤的情况。

在确诊出生缺陷时缓解焦虑| 耶鲁医学胎儿护理中心主任医学博士 Mert Ozan Bahtiyar
表示,当宝宝在子宫内时,对胎儿身体缺陷了解得越多,治愈的希望就越大。他认为,通过 3D 打印技术做出的唇腭裂或手部畸形等问题的模拟 3D
模型,可能可以帮助已知胎儿身体缺陷的准父母做好心理准备。此外,3D
打印还被运用在针对双胎输血综合征的准妈妈的治疗中。这种疾病的特点是胎盘血管连接导致的血流不平衡。

恢复或调整以固定面部| 整形外科医生和耶鲁医学颅面医学主任 Derek Steinbacher 表示,3D
打印技术在整形外科被运用在面部或颅骨重建手术,治疗先天性头颅异常,以及鼻、正颌和面部整形手术中。

  • MIT 开发自动化系统为新任务生成机器人部件 , 实现复杂机器运作

另一条与 3D 打印相关的新闻:由麻省理工学院研究人员开发的自动化系统设计和 3D
打印复杂的机器人部件,称为执行器,能根据大量规格进行优化。简而言之,该系统自动完成人类几乎不可能手工完成的事情。

执行器由三种不同材料的拼凑而成,每种材料具有不同的浅色或深色以及诸如柔性和磁化的特性,其响应于控制信号控制致动器的角度。软件首先将执行器设计分解为数百万个三维像素或“体素”,每个像素都可以填充任何材料。然后运行数百万次模拟,用不同的材料填充不同的体素。最终,它落在每个体素中每种材料的最佳位置,以在两个不同的角度生成两个不同的图像。

为了制造执行器,研究人员构建了一个定制的 3D 打印机 , 将 30
微米大小的指定材料液滴喷射到其各自的体素位置。一旦液滴落在基板上,它就会固化。通过这种方式,打印机逐层构建对象。

这项技术能被运用到设计大型结构里,例如飞机机翼:研究人员同样开始将飞机机翼分解成更小的体素块,以优化其重量和升力设计以及其他指标。

  • 可流动、可改变形状的“液体”磁铁**

美国时间本周四,发表在《科学》杂志上的一项研究中,来自美国麻省大学的研究人员分享了一种具有磁铁特性的液体新材料。

在 20
世纪六十年代,美国国家航空航天局的科学家们发现,在强磁场的存在下,某些液体会被磁化。但这些被称为铁磁流体的液体一旦消除了较强的外部磁场,就会失去磁性。

但是罗素博士及其团队创造的水滴可以保持磁性。他们使用一台特殊的 3D
打印机,将氧化铁纳米粒子注入毫升级的甲苯液滴中。该团队还在液滴中添加了类似肥皂的材料,然后将它们悬浮在水中。

接下来,科学家将液滴放在带有旋转磁棒的搅拌板上,固体磁铁使液体磁铁被磁化。当除去固体磁铁时,液滴仍然被磁化。

(在油溶性染料里,科学家们观察到液体磁铁在磁场中旋转。Credit Xubo Liu)

液体磁性材料可用于将药物输送到人体的特定位置,或者用于可移动、改变形状的“软性”机器人。

阅读全文:https://www.nytimes.com/2019/07/18/science/liquid-magnet.html

  • 重见光明!大脑植入物有望让部分盲人恢复视力**

非天生性盲人的大脑的视觉皮层通常是完好无损的,只是其不能从眼睛接收任何信息。因此,科学家通过用一种大脑植入物,将图像直接传输到大脑,已经部分地恢复了盲人的视力。

这个研究由来自德克萨斯州贝勒医学院和加州大学洛杉矶分校的一个神经外科医生小组进行。他们已经在六个盲人身上进行了这项实验。

这套装置包括两个主要部分:脑植入物和一副眼镜。植入物由 60 个电极组成,可从安装在眼镜上的摄像头接收信息。它们一起可以直接向佩戴者的大脑提供视觉信息,完全跳过眼睛。

贝勒大学神经外科学助理教授威廉·博斯金博士在一份声明中说道:“我们的研究对象表示他们能够识别某些物体的位置,但他们现在看不到清晰的形状,他们看到的只是与物体所在位置相对应的少量光点。”

“我们视觉感知到的世界中的每个位置,大脑都有相应部分代表了那个区域,即空间位置,”贝勒医学院(Baylor College of Medicine)研究人员
Daniel Yoshor 在一个视频中解释到。“如果我们在一个特定的地方刺激某人的大脑,我们就会产生一种与视觉感知的世界中的位置相对应的光点感知。”

而这可能只是恢复盲人患者视力的开始。“从理论上讲,如果我们在大脑中植入数十万个电极,我们就能产生丰富的视觉影像 …
想象一幅使用点彩作画的画作,成千上万的小点聚集在一起创造了一个完整的图像。我们可以通过刺激大脑枕骨部分的数千个点来达到同样的效果。”

  • 密歇根大学:防黑客的芯片?唯快不破**

本周,在美国国防部国防部高级研究计划局(DARPA)组织的底特律会议上,来自密歇根大学的教授 Todd Austin 展示了一种名为 Morpheus
的、可以通过提供快速变化代码来防黑客的微芯片。Morpheus
通过反复将攻击者需要访问的代码随机化,让黑客难以利用有助于控制芯片运行的关键软件,从而防止其破坏硬件。

目前,Morpheus 已经能够让芯片的代码每 50 毫秒随机打乱一次,这已经比目前黑客使用的最强大的自动劫持工具速度要快。因此,即使黑客发现漏洞,也无法在
Morpheus 下一次随机打乱代码前成功获取相关信息。

来自 DARPA 支持 Morpheus 的项目的 Linton Salmon
表示,该技术的一大优势在于它可以抵御各种各样的网络攻击。这种原型芯片还能发现新型数字攻击的软件,并根据威胁的严重程度调整其流失率的功能。当然,如果需要更强大的性能,则需要更大的芯片。这也将会直接导致成本的上升,这可能会限制
Morpheus 对企业和消费者的吸引力。

Austin 教授表示,目前 Morpheus 已经可以抵制一种被称为“控制流攻击”的广泛使用的黑客攻击技术的每种已知变体。

大公司

  • IBM 与伦斯勒理工学院合作:用 AI 让学生们 “身临其境” 学普通话**

与 IBM Research 合作,美国伦斯勒理工学院(Rensselaer Polytechnic Institute,简称 RPI)创建了第一个
在学校的认知和沉浸式系统实验室(CISL)讲授的为期六周的普通话学分课程。

这个项目旨在利用人工智能为学生提供一个文化丰富的学习环境,让学生感觉身临其境,并为学生提供有意义的任务。AI 辅助沉浸式中文已经开始在今年夏天的首个学期为
RPI 学生提供这些机会,从 7 月 8 日开始上课。

自去年夏天试用该技术以来,IBM Research 和 RPI
增加了许多更高级的功能,包括多个学生能够与多个头像进行交互以完成日常任务,更灵活的语言教学对话系统,能力用于学习评估和帮助,以及更加身临其境的语言学习游戏等。

学生可以在许多不同的模拟场景下练习普通话,包括市场谈判、在大学校园生活和学习、在机场与人交流、城市旅游、以及在餐厅订餐等。

在每个虚拟场景中,学生使用头部移动和位置来指示他们正在与谁交谈。该运动由整个沉浸式环境中的摄像机和其他传感器跟踪。空间背景系统跟踪人与全景屏幕的不同区域的接近度,当其检测到人在附近时启动对话。

IBM Watson
的语音识别,自然语言理解和英语和中文对话技术使学生能够向模拟程序询问发音的帮助并阐明如何执行特定任务。一种称为音调轮廓分析的技术,可以评估发音并提供即时的音频和视觉反馈,将学生的发音与母语人士的发音进行比较。

更多信息:https://www.ibm.com/blogs/research/2019/07/ai-foreign-language-study/

  • 微软:学不好外语?让全息图像来帮你**

学外语太难?不要紧,对于学外语有障碍的人来说,或许他们再也不需要学习说外语,因为你的全息图像可以让你看起来说得很流利。

本周,微软执行官朱莉娅•怀特(Julia White)在公司的 Inspire
合作伙伴会议上不仅展示了逼真的人物全息图,该全息图还用怀特女士自己的声音发表了日语演讲。

这个演示归功于两种技术的结合 —— 混合现实和神经文本到语音(neural text-to-speech),它预示着技术将大大减少人类交流中的障碍。

为了实现这样效果,微软首先创建了和怀特女士真人大小的全息图。为此,怀特女士去了微软的混合现实捕捉工作室,并用用英语录制了演讲。

接下来,为了让全息图像说日语,微软使用其神经文本到语音技术创建了怀特女士的“个性化语音签名” (personalized voice
signature)。通过这项技术,全息图像可以用任何语言说出任何内容,并且听起来像是怀特女士自己说的一样。

  • 英特尔新 AI 芯片:比普通数据芯片快 1000 倍**

英特尔近日推出一个包含 64 个 Loihi AI 处理器的系统:Pohoiki Beach。通过 Pohoiki
Beach,研究人员可以试验英特尔的大脑灵感研究芯片 Loihi ——
一个将生物大脑中的原理应用于计算机体系结构的芯片。在处理专业应用程序(如稀疏编码,图形搜索和约束满足问题)方面,Loihi
处理信息的速度比普通 CPU 要快 1000 倍,效率要高 10000 倍,同时功耗更低。

Pohoiki Beach
可以让研究人员可以有效地扩展包括稀疏编码、同时定位和映射(SLAM)以及路径规划等新的神经启发算法,并可以根据数据输入进行学习和调整。

对于人工智能研究人员而言,这可以说是一个激动人心的前景。除此之外,人工智能研究人员们正在利用 Pohoiki Beach
创建可供自动驾驶车辆使用的更加准确的数字地图,并用它来改善假肢对于不平坦地面的适应问题。英特尔实验室负责人 Rich Uhlig
预测,到 2019 年底,Intel 将生产一个能够模拟 1 亿个神经元的系统。届时,研究人员将能够将 Pohoiki Beach
应用于一整套包括机械臂控制等新的应用中。

往期回顾:

五对俄罗斯夫妇愿意让科学家对孩子进行基因编辑?| 技术前沿洞察

兰博基尼居然能被打印出来了 ... |
技术前沿洞察

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