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传感器与微系统小木虫 3D打印的海蛞蝓机器人的创建者将目光投向了新兴组织工程领域

发布时间:2024-10-06 17:10:07

3D打印的海蛞蝓机器人的创建者将目光投向了新兴组织工程领域

加州海蛞蝓。

你最后一次想到加利福尼亚海蛞蝓的许多惊人的能力是什么时候?我会猜测它已经有一段时间了。这个软绵绵的动物是一种软体动物,大约是一只豚鼠的大小,住在太平洋的潮水池里。海参吃紫菜,当它像鱿鱼和墨鱼一样疼苦时可以释放墨汁,非常耐用,能够在潮池不断变化的条件下生存。

这最后的质量引起了维多利亚的注意,她是凯斯西储大学机械和航空航天工程学系的博士后研究员。去年夏天,她的团队发表了一篇关于海蛞蝓的论文,把它们变成了生物混合机器人,由蛞蝓的活体肌肉组织提供动力,借助3D打印技术。自那以来,她的研究一直在持续进行,目前她正在努力进一步组织整个领域。

维基·韦伯斯特 - 伍德

Webster-Wood 解释说: “这是一个非常年轻的领域,实际上是组织工程和机器人两个领域的合并,没有确定的名称。

“在过去的十年中,组织工程的发展,以及用生物材料制造不同的东西的能力增加了。虽然在机器人方面有了并行的加速,但这两个领域的研究人员倾向于使用不同的词汇。“

现在著名的海蛞蝓机器人专家Webster-Wood也是第一作者的一篇论文,题为“有机体的工程:一个机器人分类的关键设备使用有机材料”,发表在《科学》杂志上的机器人,这解释了是多么重要新兴领域构建一个全面的基础生物的工程,结合机器人技术和组织工程。

摘要写道:“工程师常常受到自然界所见到的行为灵活性和稳健性的启发。组织工程的最新进展现在允许在机器人应用中使用有机组件。通过整合有机和合成组分,研究人员正朝着工程有机体的发展,其结构框架,驱动,传感和控制部分或完全有机。这篇综述讨论了最近令人兴奋的工作,展示了如何将有机组件应用于机器人开发的各个方面。在此分析的基础上,我们提出了一个机器人分类密钥来指导该领域朝着统一的词典进行设备描述。“

由海蛞蝓肌肉组织制成的生物机器人附着在3D打印框架上。

Webster-Wood和本文的其他作者 - Ozan Akkus,机械和航空航天工程教授以及组织制造和机械生物学实验室主任 ; 机械和航空航天工程助理教授和案例生物制造和微制造实验室主任 Umat A. Gurkan; 生物学,生物医学工程和神经科学Hillel J. Chiel教授; 工程学教授兼生物启发机器人实验室主任Roger D. Quinn 正在为将被广泛接受的新生领域建立一个分类学和词汇库而努力,所以其他研究人员最终可以共同努力创造出第一个有机机器人在未来几十年的某个时候会完全发挥作用。

“这是我的目标,希望我甚至能成为创造它的人。但是还有很多步骤要到达那里,这是一个很大的步骤,“韦伯斯特伍德说。

自从她爱上了游泳,Webster-Wood和她的团队使用由3D打印聚合物附着的海蛞蝓肌肉组织构建的3D打印生物混合机器人,他们一直在评估组织工程和机器人共享的空间,与3D打印技术经常共享空间。

(A)RTK由四个楔块组成:结构,致动,传感和控制。每个楔形物可以被遮蔽或图案化以可视化地描述机器人装置。(B)将RTK应用于基于生物的机器人。该设备使用甲虫作为基础,提供有机结构,驱动,传感和控制。但是,它增加了合成结构和控制。因此,传感和驱动有着坚实的彩色填充,控制和结构有条纹填充。

为了这篇论文,她的团队开发了一个机器人分类密钥(RTK),可以用来描述和组织有机机器人和其他生物杂种。关键是建立在四个基本的机器人组件之上,每个组件都基于生物和机器人之间的共同点:

结构 - 在生物有机体中,这是身体; 对于传统的机器人来说,它是用螺栓连接在一起的金属或塑料部件

执行器 - 使结构移动的装置,如肌肉(生物)或电机(机器人)

传感器 - 生物体内的触角,眼睛或皮肤; 测距仪或机器人相机

控制器 - 这些是有生命的神经元,还有一个机器人的电脑

研究人员在文章中写道:“对于每个楔块,都有一个简单的问题:组分是有机(固体),杂化(条带)还是合成(开放)?通过提出这些问题,我们可以对所有现有设备进行分类,无论该设备是否具有有机组件,还是完全合成的设备,以及未来的设备。

该小组的论文也建立了有组织的术语清单,这是有史以来第一个描述有机和生物混合机器人的术语。它还提到了这些设备上的大部分重要论文。

“你必须有这些东西。那样的话,人们并不是在发明一个轮子,而是说:“哦,其他十几个人已经发明了这个!”韦伯斯特伍兹解释道。

“据我们所知,这是第一次发表一篇文章,讲述所有这四个部分都使用有机材料,以及这将如何导致完全有机的机器人。它不如海蛞蝓那么轰动,但我们认为这将同样重要。“

[图片:凯斯西储大学]

继联邦快递转运包裹后,IEEE“学术不端”轰动学术界?

全文共3909 字,预计学习时长11 分钟

IEEE宗旨:为 人类 推动科技进步

昨日,一封IEEE下令禁止华为员工作为审稿人的email震惊了整个学术圈。

“炸”翻学术圈的IEEE禁令

截止目前,国内外已有多位学者对此事予以表态,也证实了该邮件内容属实,我们来看邮件具体内容:

邮件中提到的FAQ文件第12项规定内容如下:

简单来说就是,IEEE明令禁止了华为的专家参与其论文的审稿工作。

这一举动,为何会让整个学术圈都“炸”了?

IEEE的前世今生

我们先看,IEEE是什么?

百度百科上IEEE的词条是这样写的:

IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers),即电气与电子工程师协会,溯其根源的话,它是由成立于1884年的美国电气工程师协会(AIEE)和成立于1912年的无线电工程师协会(IRE)于1963年合并而来。

有可能你会问,AIEE和IRE都没听过,有啥权威性。仅AIEE来说,它简直就是早期行业巨人的摇篮,其成员中,我们最为熟悉的可能要数“发明大王”托马斯·阿尔瓦·爱迪生和“电话之父”亚历山大·格拉汉姆·贝尔。

AIEE通过标准、技术会议和出版物等方式为整个电气行业提供服务。IRE是按照AIEE的模式发展而来,不过其主要以无线电和电子学研究为核心。在其后各自的发展中,专业领域的扩张已经超出它们的电气和无线电领域,故此才谋求共同发展,于1963年1月1日成立了IEEE协会,首批会员数就多达150000名。

一家合并而来的美国协会为何此举影响如此之大?我们先来看看IEEE概况的一组数据。

数据来源:IEEE中国 官网

“IEEE是世界上最大的促进技术进步的专业技术组织。”IEEE官网上如是说。

IEEE有着严密的组织机构,由主席(首席执行官CEO)和执行委员会共同领导,每年选举一次。重大事项交由理事会和代表大会进行决策,日常事务交由执行委员会负责完成。

IEEE设有电子自控设计、超导、毫微米工艺、传感器和系统五个技术联合会和包括动力工程、航天和电子系统、计算机、通信等在内的39个专业学会,覆盖了电力、电子、信息等广泛领域。

此外,IEEE还根据会员的来源将IEEE的全球会员分为美国东北部、美国东部、美国中部、美国西南部、美国西部、加拿大、欧洲中东与非洲、拉丁美洲和亚洲与太平洋地区等10个大区,并设立了334个地区分会,每个大区和地区分会还会下设执行委员会和学生支会。

另外,IEEE还设标准委员会IEEE-SA,其在组织架构上相当于ISO等其他国际标准组织的技术委员会。目前IEEE旗下一共有95个标准委员会,分管1270个工作组,其中有9个工作组在制定与区块链相关的标准(包括IEEE P825,IEEE P2418.1~IEEE P2418.7,IEEE P2140.1)。

IEEE全球会员分布情况(图片来源:浙大学报英文版)

IEEE在中国目前拥有超过20000名会员,其中绝大多数会员任职于国内顶尖高校和科研机构,包括约6000名学生会员,大部分是硕士和博士研究生,另外还有150多位IEEE Fellow,遍布多个高科技领域。

说到IEEE Fellow我们就不得不提,这项IEEE组织的最高荣誉了,其人数一般控制在整个会员人数的0.1%左右。在国内,很多硕博生都以自己的导师是IEEE Fellow为荣,甚至可以吹一辈子。

何以这么说?

我们来看IEEE会员的晋升机制。

IEEE会员分为普通会员(Associate Member)、学生会员(Student Member)、、专业会员(Member)、高级会员(Senior Member)、会士(Fellow)、终身会员(Life Member)。

·普通会员:凡对IT领域感兴趣者均可申请加入。

· 学生会员:主要面向专业为IEEE所涉及学术领域的广大本科生和研究生。

· 专业会员:在IEEE所涉及的学科领域具有六年以上的教育和工作经历,可申请升级为会员。

· 高级会员:需是IEEE相关领域的工程师、科学家、教师、技术主管或发明家,从业经验需达到十年,并在其中五年有杰出表现。

· 会士:在IEEE所涉及的各个行业领域做出杰出成绩和突出贡献的人经过评审,IEEE董事会会授予其会士称号。

· 终身会员:终身会员需要同时满足以下两个条件:1.会员年龄需达到65岁;2. 会员年龄和其成为IEEE会员的年数之和需大于100。

一般来说,IEEE Fellow就是IEEE协会的荣耀之最了,在国内基本相当于中国科学院院士的水平。最新公布的2019年IEEE Fellow共295人的入选名单中,其中有30多位来自中国大陆高校,所以导师是IEEE Fellow的想吹也是实力加持、实至名归。

图片来源:Adobe

说到导师,就不得不提让广大硕博学生熬夜肝到头秃的世纪困扰——论文指标。硕士先不说毕竟各大院校要求各有差异,试问,哪个博士毕业不得好几篇paper?

作为全球最大的专业技术组织,在电气及电子工程、计算机、通信等领域中,IEEE 发表的技术文献占到了全球同类文献的百分之三十。

IEEE出版电子工程、计算机、生物技术、通讯、电力与能源及其他几十个技术领域的180多本同行评议、高被引、高质量的领军期刊、会刊、通讯和杂志,其中,149本期刊被SCIE收录。

IEEE出版的期刊质量自是不必多说,计算机、通讯、电力电子等领域的最高被引期刊大部分都来自IEEE。根据2017年JCR报告显示,在电气工程领域排名前25期刊中,有22本期刊来自IEEE。另外,IEEE有8本期刊的影响因子分别位于自动化控制、人工智能、计算机、信息、制造工程等领域第一。

将IEEE期刊的影响力映射到中国的话,就不得不提CCF(中国计算机学会)推荐的国际学术期刊了。要知道,能被国内一级学会推荐的期刊,那都是水平被实力验证过的。推荐级别分为A、B、C类,水平逐级降低。

读芯君仔细数了一下CCF推荐的包括人工智能、数据挖掘、计算机体系结构在内的10大类学科共32个推荐A类期刊中,有15个都由IEEE出版。其中,计算机网络三个A类期刊中,IEEE都给占全了。

图片来源:中国计算机学会 官网

当然,除了期刊论文,还有会议论文。2016年,IEEE出版超过1500种会议论文集,会议论文多达300万篇。举个栗子,对于从事计算机视觉领域研究的同学来说,可能再熟悉不过的顶级会议有CVPR、ICCV和ECCV,可你知道CVPR、ICCV的前面都省略了一个“IEEE”么?(普及一下:ICCV 的全称是 IEEE International Conference on Computer Vision;CVPR的全称是IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition)

以上,从中我们不难看出,不说别的国家,单说中国,电气电子和计算机领域的硕博学生有很多都是指望着投IEEE的刊物毕业甚至走上人生巅峰的。

小木虫上的虫友有问过这样一个问题:

当然,虽然该虫友的回答不是绝对的客观(谁说IEEE trans就没有水文了?)但其在计算机、电子等领域来说,绝对是顶级刊物了。

然而,作为学术界顶级标杆形象代言人的IEEE,此举,不仅让学术界震惊,也让学术界寒心。

IEEE在众多学者心目中已跃然跌下了神坛,沦为了这场贸易战中美国的一枚枪子、一个可怜的牺牲品。

“端起碗来吃饭,放下碗来骂娘”

“落其实者思其树,饮其流者怀其源。” 饮水思源是中华民族一直传承的优良传统,可惜美国不太懂。

暂不说中国有那么多科学家都对IEEE做出巨大贡献,单说华为,据知乎用户@甜草莓的数据显示,华为是ICC,Globecom,Infocom,WCNC,SPAWC等国际会议最高等级的赞助商。

此外,由进一步数据显示,IEEE无线通信领域比较重要的期刊中,华为有18人在编辑委员会之列。

甚至,华为还是IEEE P2413(物联网体系框架组织标准)的创始成员之一,同时也一直在参与P2413标准的制定,其提出的包括智慧城架构在内的提案对标准的制定和完善有着重要的推动作用。

然而,“端起碗来吃饭,放下碗来骂娘”,这到底是个什么道理?

既然禁了华为,华为捐的钱是不也该一并悉数奉还了?

美国提倡民主自由? 鬼话而已。

此番,IEEE把矛头直指华为的同时,也揭露了其背后美国政府的小人之心。

@知乎用户兰猗

早先,美国商务部公布的对华制裁的BIS实体名单中,除了华为其实还有很多所中国大陆高校。

这份BIS实体名单上面邮件中也提到过,其实就是受美国商务部管制的黑名单,美国公司要想和黑名单在列的公司或高校合作,就必须向美国政府提交申请,没有申请许可保护的合作都是违法行为!

立法这个时候倒是严明了,这就是所谓的自由?

这份黑名单上赫然列着的中国大陆高校包括北京航空航天大学、成都电子科技大学、国防科技大学、四川大学、西北工业大学、湖南大学国家超级计算长沙中心等。

高校作为学术交流的中心,竟被恶意列入黑名单不让与其合作,甚至有的连原因都不写明,这就是所谓的公正?

完整名单详见Supplement No. 4 to Part 744—Entity List

诚如某知友所说,对于北航、西工大这些有军工背景的学生在申请PhD和论文Review是都是被百般刁难,就我身边的一些同学来说,他们确实也深有体会,这就是所谓的平等?

学术因为政治而被强制戴上有色眼镜,这在美国可能早已司空见惯了。

或许,在美国政府的眼里,从来就没有什么“科学无国界”。

事实证明,他们一直高喊着的民主、自由、公正、平等都是骗人的鬼话,口号而已。

对IEEE说“不”!学术标准也要国产化

前有联邦快递转运包裹,后有IEEE“学术不端”(抱歉我如此冒昧地使用了这个词,但对于学术界来说,也唯有对“学术不端”行为的鄙夷足以言表和形容学界对于此举的愤怒。)

面对如此让人三观尽碎的行为,学术界能做的可不止是愤慨。甚至有部分任IEEE相关职务的高校老师,表明态度主动请辞。

其中包括北京大学信息科学技术学院张海霞教授,其在个人研究室微信公众号上公开发表了《致IEEE主席的公开信》。

@微信公众号AliceWonderlab|张海霞

此外,一位来自清华大学的老师也在其个人朋友圈中表示,要求自己的学生不要投稿任何IEEE组织的会议和期刊,并且他本人也会尽快按流程辞掉IEEE的相关学术职务。

知乎用户@敬而为真也表示,IEEE解禁华为前,他的课题组暂时不会向它旗下刊物投稿,也不会给它审稿了。并表示,“华人科学界是时候建立自己的国际权威期刊和会议体系了。”

对于大多数普通学生来说,我们能做的可能微乎其微。但就像下面这位知友说的,我们年轻学者(或者谦虚一点,我们年轻学生)还是要好好拼一波,争取早日掌握话语权。

事实上,在这历史性的时刻,IEEE打压华为的同时也意味着其主动上缴了顶级学术的话语权。

诚如CCF秘书长杜子德先生一直以来所呼吁的,IEEE/ACM等国外期刊占CCF半壁江山的现状亟需改变。

中国是时候发展自己的顶级期刊和会议了,中国是时候挺起腰杆制定自己的学术标准了,中国是时候让评价硬科技的方式也“国产化”了。

我们相信,在不久的将来,“国产化”的顶级学术期刊和顶级会议里,不仅有中国的名字,也有我们的努力。

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