登录
 机构网站
  1. 首页
  2. 情报产品
  3. 快讯详情

《两个大脑，一台电脑，还有大量的咖啡:一对GE工程师如何让NASA受到风暴的影响》

  • 来源专题：可再生能源
  • 编译者： pengh
  • 发布时间：2017-08-04

  • 想象一下，一场风暴正在穿越火星沙漠，在它的道路上爆炸。当风逐渐消失时，一个机器人慢慢地从生境站出来，进入尘土飞扬的环境中，在岩石和废墟周围寻找出路。它组装太阳能电池板，调整天线，为空间站提供能量，加强与地球的连接。然后，它会返回到它探测到泄漏并修补它的地方，使房间对人类居民来说是安全的。

    这个场景听起来像科幻小说，但人类正接近参观这个红色星球。当他们到达的时候，他们可能会留下机器人在他们不在的时候照顾生意。这就是为什么NASA最近的太空机器人挑战赛要求程序员们开发出最好的方法来控制来自1.4亿英里之外的NASA的R5 Valkyrie机器人。一个人形机器人被设计成能在对人类致命的环境中发挥作用的机器人，R5 Valkyrie是光滑的，白色和装甲的塑料。

    虽然NASA比赛的赌注并不是生死攸关的，但他们仍然很高:获奖者将获得100万美元的奖金，与真正的Valkyrie机器人一起工作的机会，以及一些相当惊人的炫耀权利。

    ——文章发布于2017年8月2日

30浏览量
原文链接
相关报告

  • 《工程师们把成千上万的人工大脑突触放在一个芯片上》
    • 来源专题：生物安全网络监测与评估
    • 编译者：yanyf@mail.las.ac.cn
    • 发布时间：2020-06-16
    • 麻省理工学院的工程师们设计了一种“大脑芯片”，比一块五彩纸屑还要小，它是由成千上万个被称为忆阻器的人工大脑突触组成的。忆阻器是一种硅基组件，模仿人类大脑中信息传递的突触。 研究人员借鉴了冶金原理，用银、铜和硅的合金制造了每个忆阻器。当他们让芯片完成几个视觉任务时，芯片能够“记住”存储的图像并多次复制它们，与现有的纯元素忆阻器设计相比，这些版本更清晰、更干净。 他们的研究结果发表在今天的《自然纳米技术》杂志上，展示了一种很有前途的新型神经形态器件忆阻器设计——这种电子器件基于一种新型电路，以模仿大脑神经结构的方式处理信息。这种受大脑启发的电路可以被植入小型便携式设备中，执行只有今天的超级计算机才能处理的复杂计算任务。 到目前为止，人工突触网络是以软件的形式存在的。我们正试图为便携式人工智能系统构建真正的神经网络硬件，”麻省理工学院机械工程副教授Jeehwan Kim表示。“想象一下，将一个神经形态装置连接到你车上的摄像头，让它识别灯光和物体并立即做出决定，而无需连接到互联网。我们希望使用节能的忆阻器来现场实时地完成这些任务。” 流浪的离子 忆阻器，或记忆晶体管，是神经形态计算的基本元素。在神经形态器件中，忆阻器将充当电路中的晶体管，尽管它的工作方式更类似于大脑突触——两个神经元的连接点。突触从一个神经元接收到离子形式的信号，然后向下一个神经元发送相应的信号。 传统电路中的晶体管通过在0和1这两个值中的一个之间切换来传输信息，并且只有当它接收到的电流信号具有一定强度时才这样做。相比之下，记忆电阻器会沿梯度工作，就像大脑中的突触一样。它产生的信号会根据它接收到的信号的强度而变化。这将使单个忆阻器具有多个值，因此比二元晶体管执行范围更广的操作。 和大脑突触一样，忆电阻器也能够“记住”与给定电流强度相关的值，并在下一次接收到类似电流时产生完全相同的信号。这可以确保一个复杂方程的答案或物体的视觉分类是可靠的——这一壮举通常涉及多个晶体管和电容器。 最终，科学家们设想记忆电阻器将比传统晶体管需要更小的芯片面积，使功能强大的便携式计算设备不依赖超级计算机，甚至不连接互联网。 然而，现有的忆阻器设计在性能上是有限的。一个单忆阻器是由一个正电极和一个负电极组成，由一个“开关介质”或电极之间的空间隔开。当一个电极被施加电压时，离子从该电极流过介质，形成一个“传导通道”到另一个电极。接收到的离子构成了记忆电阻器通过电路传输的电信号。离子通道的大小(以及忆阻器最终产生的信号)应与刺激电压的强度成正比。 Kim说，现有的记忆阻电阻器设计在电压刺激一个大的传导通道或者从一个电极到另一个电极的大量离子流动的情况下工作得很好。但是当忆阻器需要通过更薄的传导通道产生更微妙的信号时，这些设计就不那么可靠了。 传导通道越薄，从一个电极到另一个电极的离子流动越轻，单个离子就越难保持在一起。相反，他们倾向于离开群体，在媒介中解散。因此，在一定的小范围电流刺激下，接收电极很难可靠地捕获相同数量的离子，从而传输相同的信号。 借用冶金 金和他的同事们通过借鉴冶金学的一项技术找到了绕过这一限制的方法。冶金学是将金属熔合成合金并研究其综合性能的科学。 金说:“传统上，冶金学家试图在大块基质中加入不同的原子来强化材料，我们想，为什么不调整忆阻器中的原子相互作用，加入一些合金元素来控制介质中离子的运动。” 工程师通常使用银作为忆阻器正极的材料。金的研究小组查阅了文献，寻找一种可以与银结合的元素，有效地将银离子结合在一起，同时使银离子快速流经另一个电极。 研究小组认为铜是理想的合金元素，因为它能与银和硅结合。 金说:“它起到了桥梁的作用，稳定了银硅界面。” 为了用他们的新合金制造忆阻器，研究小组首先用硅制造了一个负极，然后通过沉积少量铜制造了一个正极，接着是一层银。他们把两个电极夹在非晶硅介质周围。就这样，他们用成千上万的忆阻器制成了一毫米见方的硅芯片。 作为芯片的第一次测试，他们重现了美国队长盾的灰色图像。他们将图像中的每个像素等同于芯片中相应的忆阻器。然后，他们调整了每个记忆电阻的电导，这些电导的强度与相应像素的颜色有关。 与其他材料制成的芯片相比，该芯片能产生同样清晰的盾牌图像，并能“记住”图像并多次复制。 研究小组还对芯片进行了图像处理，对记忆电阻编程以改变图像，在这个MIT的Killian Court案例中，采用了几种特定的方式，包括锐化和模糊原始图像。同样，他们的设计比现有的忆阻器设计更可靠地产生了重新编程的图像。 “我们使用人工突触来做真正的推理测试，”Kim说。“我们希望进一步发展这项技术，使其拥有更大规模的阵列来完成图像识别任务。有一天，你可能可以携带人工大脑来完成这些任务，而不需要连接到超级计算机、互联网或云。” 这项研究的部分资金来自麻省理工学院研究支持委员会基金、麻省理工学院- ibm沃森人工智能实验室、三星全球研究实验室和美国国家科学基金会。
    78浏览量
    原文链接

  • 《咖啡因可以抵消高脂肪、高糖饮食的一些健康风险》
    • 来源专题：生物安全网络监测与评估
    • 编译者：yanyf@mail.las.ac.cn
    • 发布时间：2019-12-26
    • 在老鼠身上进行的一项新研究表明，咖啡因可能通过减少脂肪细胞中脂质的储存、限制体重增加和甘油三酯的产生来抵消肥胖饮食的一些负面影响。 伊利诺伊大学(University of Illinois)的科学家们在一项新研究中发现，与饮用无咖啡因的马黛茶的老鼠相比，饮用从马黛茶中提取的咖啡因的老鼠体重增加了16%，体内积累的脂肪减少了22%。 合成咖啡因和从咖啡中提取的效果相似。 马特茶是一种富含植物化学物质、类黄酮和氨基酸的草本饮料，拉丁美洲东南部国家的人们把它当作兴奋剂。研究显示，一份美帝茶的咖啡因含量在65-130毫克之间，而一杯煮好的咖啡的咖啡因含量在30-300毫克之间。 在四周的时间里，研究中的老鼠吃了含有40%脂肪、45%碳水化合物和15%蛋白质的食物。他们还摄入了一种形式的咖啡因，其量相当于一个人每天喝四杯咖啡的量。 在为期四周的实验结束时，各组大鼠的瘦体重百分比有显著差异。从美茶、咖啡或合成原料中摄入咖啡因的老鼠积累的身体脂肪比其他组的老鼠少。 最近发表在《功能食品杂志》(Journal of Functional Foods)上的这项研究进一步证实，越来越多的研究表明，美茶除了提供与它所含的酚类化合物、维生素和黄酮类化合物相关的其他有益健康影响之外，还可能有助于对抗肥胖。 “考虑到这些发现，mate tea和咖啡因可以被认为是抗肥胖药物，”该研究的作者之一、美国国立卫生研究院营养科学部主任埃尔维拉冈萨雷斯德梅加(Elvira Gonzalez de Mejia)说。“这项研究的结果可以推广到人类，以了解mate tea和咖啡因作为预防超重和肥胖的潜在策略的作用，以及与这些情况相关的后续代谢紊乱。” 根据这项研究，在大鼠中，脂肪细胞中的脂质积累与体重增加和体脂增加显著相关。 为了确定作用机制，科学家们进行了细胞培养研究，他们让老鼠的脂肪细胞接触合成咖啡因或咖啡或伴侣咖啡因提取物。他们发现，无论其来源如何，咖啡因都能减少脂肪细胞中脂肪类物质20%-41%的积累。 科学家们还追踪了与肥胖和脂质代谢相关的几个基因的表达。这些基因包括脂肪酸合成酶基因(Fasn)，一种参与从葡萄糖合成脂肪酸的酶化合物;和脂蛋白脂肪酶基因(Lpl)，它编码一种分解甘油三酯的酶。 所有的咖啡因治疗，无论来源，都显著下调Fasn和Lpl的表达。他们发现，在细胞培养中，使用合成咖啡因或来自美茶或咖啡的咖啡因处理的细胞中，Fasn的表达下降了31%-39%，而Lpl的表达下降了51%-69%。 研究人员发现，在食用了mate tea咖啡因的老鼠中，Fasn的表达在脂肪组织中减少了39%，在肝脏中减少了37%。 根据这项研究，肝组织中Fasn和其他两个基因的表达减少也会导致肝脏中低密度脂蛋白胆固醇和甘油三酯的产生降低。 de Mejia说:“从mate或其他来源摄入咖啡因缓解了高脂肪、高蔗糖饮食对身体组成的负面影响，因为脂肪组织和肝脏中某些脂肪生成酶的调节。”Fasn和Lpl的表达降低导致脂肪组织中甘油三酯的合成和积累降低。 ——文章发布于2019年12月20日
    263浏览量
    原文链接