2016年度十大發明:便攜激光3D掃描儀入選 - 納金網
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    2016年度十大發明:便攜激光3D掃描儀入選

    來源:互聯網 瀏覽數:
    責任編輯:駱駝祥子
    時間:2016-06-06 16:20

    [導讀] 美國《大眾科學》雜志在最近的報道中,梳理了2016年度十大發明:從可以吞進肚子里的生命體征檢測器到“高顏值”、高技能的私人飛機;從小而精的3D掃描儀到又萌又貼心的機器人小

       在這個世界上,總有那么一些人,他們或出于好奇、熱情;或出于解決問題的愿望;或出于填補市場的需要,一直在孜孜不倦地專注于發明創造,給我們帶來很多獨具特色、充滿創意的新奇產品。

      美國《大眾科學》雜志在最近的報道中,梳理了2016年度十大發明:從可以吞進肚子里的生命體征檢測器到“高顏值”、高技能的私人飛機;從小而精的3D掃描儀到又萌又貼心的機器人小伙伴,這些或炫酷、或精巧的發明讓我們身處的世界變得更智能、更有趣、更美好。

      能監測生命體征的“藥丸”——可吞服“聽診器”EnteroPhone

      發明人:哈佛醫學院布萊根婦女醫院的喬凡尼·特拉法索、麻省理工學院(MIT)的羅伯特·蘭格、MIT林肯實驗室的阿爾伯特·斯威士頓、泰德·休斯、克里·約翰遜、格雷格·奇卡雷利

      所屬機構:哈佛醫學院、MIT林肯實驗室

      成熟度:1/5

      生命體征是身體健康的重要指標,但有時要跟蹤心、肺等體內深部器官的體核溫度可能需要采取侵入性手段,這對病患來說往往會產生負作用。不過,要是只吞下一顆“藥丸”就能搞定,那任何人都可以承受。

      2012年,當哈佛醫學院布萊根婦女醫院的胃腸病學專家、生物醫療工程師喬凡尼·特拉法索和MIT林肯實驗室的生物材料專家阿爾·斯威士頓在一個工作場合偶遇時,都意識到了這一點。當時,特拉法索正在研究可吞服醫療設備,而斯威士頓則在研究生命體征監測,兩人一拍即合,決定聯手打造特拉法索所謂的“可以吞服的聽診器”。

      “從根本上來說,它就是一個微型擴音器,能夠聽到醫生想要聽到的那些聲音。”斯威士頓解釋說。這款名為“EnteroPhone”的生理狀態監測(PSM)藥丸包含有一些特制的、可以“收聽”心跳聲和肺部活動聲音的迷你擴音器,以及一個可以測量體核溫度的迷你體溫計。它是目前唯一一種可以同時跟蹤三項關鍵生命體征的藥丸式檢測器。

      目前,這種藥丸的樣品已在豬身上測試成功,該研究團隊計劃接下來進行人體試驗。如果一切順利,那么軍方或許有一天會用這一設備在戰場監測士兵的健康狀況;馬拉松運動員也能在比賽中密切監測自己的心率情況。另外,醫生也能借用它發現心率失?;蛳脑缙诎Y狀。

      研究人員希望有朝一日能把藥物輸送也納入設計之中,如此一來,當EnteroPhone檢測到異常時就能及時給藥施救。

      讓普通人探測深海的“水下無人機”——海底探險家Trident

      發明人:埃里克·斯塔克波爾、戴維·朗

      所屬公司:OpenROV

      成熟度:5/5

      4年前,埃里克·斯塔克波爾和戴維·朗打算進行一場尋寶之旅,他們想建造一個便宜的無人遙控潛水器(ROV)來探測一個水下洞穴——聽說洞里藏有金子。為了尋求幫助,他們到網上向熱心的志同道合者咨詢。結果,一個開源社區迅速成立,一起進行這個無人遙控潛水器的設計。

      事實證明,雖然所謂金子的傳說只是子虛烏有,但柳暗花明又一村,斯塔克波爾和朗依然取得了成功,他們發現了便宜好用的水下探測工具的市場前景。于是,兩人決定研制出一款讓“人人都能享受”的探險裝備。迄今為止,已有數千人使用他們研制的裝備進行水下探險活動,如觀察瓜頭鯨、發現蛤類的生物熒光能力等?,F在,他們成立的OpenROV公司在此裝備的基礎上新推出了名為Trident的“水下無人機”。無人機上天自然不是新聞,但Trident這款無人機可以下海,著實吸引了眾人的目光。

      借助開放社區內數千人的智慧,OpenROV賦予Trident諸多不同于其他潛水器的新特色:下潛深度可達100米;三推進器設計方便精準操作;流暢外形使運動更穩定、快速。Trident還可以半自動地進行長長的平行線式行進,因此能拍下海床或湖床的地貌;用戶也可以使用其他輔助設備,如特殊的照明系統和海水采樣器等對此款水下無人機進行改裝。

      此外,朗認為:“Trident的操控非常有趣:普通的ROV操控起來會感覺更重、飛行速度更慢。”斯塔克波爾補充道,操縱Trident簡直就像在駕駛一架噴氣式戰斗機,是會上癮的。據悉,OpenROV計劃今年11月出貨。

      便攜又精確的3D掃描儀——小而精的Eora 3D

      發明人:埃里克·斯塔克波爾、戴維·朗

      所屬公司:Eora 3D

      成熟度:5/5

      2012年,拉胡爾·柯杜力、阿斯凡德·可汗和理查德·博爾思三人正在設計一個太陽能跟蹤系統,但失敗了。為了搞清楚問題在哪兒,他們需要通過3D掃描了解一塊金屬盤是如何變形的。但一直以來,高精度3D掃描儀都應用在專業領域且身價不菲,動輒上萬,使普通消費者只可遠觀而不可近玩。

    “當時能找到的3D掃描儀最便宜也要2萬美元,我們買不起。”可汗說,“于是我們去圖書館查公開資料,用一個攝像機和一個便宜的激光器拼湊了一個3D掃描儀。”

      在借助公開資料對這款3D掃描儀進行改進的過程中,他們意識到,原來有很多人和自己一樣,希望擁有便宜且精確的3D掃描儀。于是,他們把太陽能項目放到一邊,造出了Eora 3D。這是一個與智能手機相連的激光掃描儀,分辨率達到工業掃描儀的水平,但價格要可愛得多,只需319美元。經過一輪成功的眾籌活動,這款掃描儀將于6月上市。

      Eora 3D成功的關鍵在于,它利用了智能手機的處理能力,使得它“既是一項軟件創新,也是一項硬件創新”。目前市面上也有其他智能掃描儀,但分辨率很低,這是因為它們只是將照片拼在一起卻沒有捕獲可靠的深度數據。而Eora 3D通過一個碳酸瓶大小的設備來獲得更高的精度,這一設備與智能手機相連并且采用520納米波長的綠色激光(非通常激光掃描儀所采用的紅色激光)對物體進行環繞掃描,并在智能手機上重建出物體的高精度三維模型。

      為了從不同角度捕捉對象,用戶可以將設備置于一個與藍牙相連的轉盤上,轉盤與激光同步旋轉,這一方法非常適合掃描小型物體。對更大的物體來說,Eora 3D可以從不同角度掃描幾次,然后將圖像拼貼在一起構建出物體完整圖像。

      能自己發電的照相機——自給自足的“永恒照相機”

      發明人:什里·那亞爾、米哈伊爾·弗里德伯格、丹尼爾·希姆斯

      所屬機構:哥倫比亞大學

      成熟度:3/5

      乍看上去,四四方方的“永恒照相機(Eternal Camera)”像是老款的銀版照相設備,但外表往往具有欺騙性,它其實完全是一個新鮮玩意:一款可以給自己充電的相機。

      計算機科學家什里·那亞爾帶領哥倫比亞大學計算機視覺實驗室的研究人員制造出了這款“永恒照相機”,其關鍵在于讓將光轉化為電的光電二極管身兼兩職。在數碼相機中,光電二極管主要負責測量光;而在太陽能電池板內,它們的主要職責是捕獲能量?,F在,“永恒照相機”內的光電二極管承擔起了這兩份工作。如此一來,只要有光存在,該照相機就能產生足夠的電力不停拍照。

      那亞爾團隊最初只制造了一個兼職光電二極管,一次只能拍一個像素,湊成分辨率不高的整幅圖片大約需要一個小時?,F在,“永恒照相機”的攝像傳感器使用1200個光電二極管,排成30×40的陣列,每個二極管都會檢測穿過透鏡的光并將它變成電信號,一個電信號代表一個像素,這些電信號集合在一起就能創造出一幅圖像,就像在普通相機中一樣。但與普通相機不同的是,“永恒照相機”的每個光電二極管都連接到一個專用電路中,它可以收集吸收到的光線產生一些電力,將它們存在電容中供自己使用。

      該相機每秒可以拍攝一幅照片并在外部顯示屏顯示出來。下一步,研究團隊希望在縮小相機尺寸的同時,提高拍照速度和分辨率。未來,“永恒照相機”可用于對電力供應有特殊要求的專業項目,如追蹤野生動物、降低太空探索項目中的電力消耗或提供24小時安保監控等。

      對那亞爾來說,這臺相機的魅力遠遠超出其取得的技術成就。“它也有浪漫的一面。”他說,“它能在不消耗電力的情況下不斷獲得信息,可以永動——這本身就是一個強大的概念。”

      更好用的盲人平板電腦——“神圣盲文(Holy Braille)”平板電腦

      發明人:布倫特·吉萊斯皮、亞歷克斯·魯索曼諾、馬克·伯恩斯和賽萊·奧莫德萊

      所屬機構:密歇根大學

      成熟度:1/5

      平板電腦能讓人們更自由地在信息的海洋里遨游,但視力受損者似乎無福享受這一福利:因為目前安裝在平板電腦上的盲文閱讀器一次只能顯示一行文字,還沒有一種優雅且便宜的方法讓他們進行流暢的電子閱讀。在布倫特·吉萊斯皮、亞歷克斯·魯索曼諾、馬克·伯恩斯和賽萊·奧莫德萊等人領導下,密歇根大學的科學家希望研制出一種一次可以顯示一整頁的新型盲文電子閱讀器。

      該項目部分受到了奧莫德萊的啟發,她本人就是視力受損者。奧莫德萊說:“現有的盲文顯示器不允許用戶接收很多盲文編碼和圖像信息,而數學和音樂必須立體呈現,一般會跨越好幾行,現有盲文顯示器無法顯示。”

      從理論上說,現有技術可以讓盲文顯示器像平板電腦那樣實現整頁瀏覽,但成本極高,如現有單行顯示器使用的電子元件成本超過3000美元,整頁顯示價格可能高達55000美元,讓普通人望而興嘆。為了降低成本,研究人員最后選擇用微流體來制造這款稱為“神圣盲文(Holy Braille)”的設備。目前研制出的樣品只有幾英寸寬,研究人員希望將其擴大實現整頁顯示,并將成本控制在1000美元到2000美元之間。

    來源:激光網

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