编辑信息智能/多功能材料和结构广泛用于医疗,汽车,能源和航空航天技术,用于诸如力传感,致动,能量收集和结构健康监测等应用。在过去的几十年中出现了大量表现出有趣的多物理现象的智能材料,但其中只有很少的部分已成功地转化为工程应用。大多数工程应用程序,例如,由于其强大的响应,可重复性和广泛的可用性,使用压电材料和形状的记忆合金(SMA)。因此,有必要增强现有智能材料的响应以满足技术需求。此外,随着人工智能,仿生学,纳米技术等领域的最新科学进步,对智能/响应式材料的需求越来越大,可以实现微型化,提高数据存储和能源效率。要解决这些更大的问题并更好地利用现有的智能材料,重要的是,各种科学和工程社区的研究进步都重要。
不断发展的仿生学领域高度多学科化,几乎涵盖了从微观应用到宏观应用的所有工程规模。模仿自然解决复杂问题的理念已应用于科学和工程的每个分支。自然界中普遍存在的光子结构,如蛾眼、昆虫的结构色等,为许多新型光子材料的构造提供了灵感。植物和树木的光合作用为更新的能量收集方法提供了灵感。模仿人类大脑的活动来解决诸如物体识别、模式识别等问题,催生了一种名为“神经网络”的新计算算法,该算法现已成功应用于许多科学分支,以解决复杂问题。日本的“新干线”或高速子弹头列车在面对隧道轰鸣声这一令人担忧的问题时,从大自然中汲取灵感进行了重新设计。列车的前部经过重新设计
微生物生物技术和生物过程的进步使得人们能够获得新的或改良的分子、生物质和生物农用化学品。因此,生物制药、药妆品、保健品、食用生物质、燃料酶和生物杀虫剂已成为现实。微生物还被成功用于退化地区的生物修复和废水处理。高通量筛选、诱导和靶向选择突变、基因组编辑、代谢工程、生物反应器改进和高性能下游加工是一些可以从微生物中获得所需产品的做法。鉴于真菌的多样性、易于基因操作和对生产条件的适应性,它们被认为是这些过程的基本生物。在本期特刊中,我们邀请专门的研究人员和开发人员提供手稿,为这些生物获取资源的能力提供新的见解。欢迎提交涉及组学科学、菌株筛选、基因改良、上游和下游过程、生物转化和仿生学的论文。
I.简介:利用生物学开发新产品、新方法、新应用和新生物以改善人类健康和社会,被称为生物技术。它通常被称为生物技术,自人类文明开始以来就一直存在,伴随着生物的驯化和发酵的发现。在过去的一个世纪里,该学科通过操纵生物体的遗传结构和生物分子过程而发生了重大发展。现代生物技术领域吸收了各种科学和技术学科,包括: 化学 分子生物学 基因工程 仿生学 纳米技术 基因组学 信息学 蛋白质组学 主要成果是以下领域的创新和突破: 预防和治疗疾病的药物和疗法。 诊断或医学测试,如妊娠测试。 生物燃料(可持续),减少浪费和污染。 转基因生物(GMO)最近的主要应用领域是农业(高效且具有成本效益的农业)。
Sophie Böttcher 研究机器学习模型和神经网络,以便高效地检测嵌入式设备上的图像数据中的异常情况。她的研究旨在优化资源受限设备(如智能摄像系统)的机器学习模型,以检测生产线中的缺陷组件或使用可吞咽的传感器胶囊进行胃镜和内窥镜检查。此前,Sophie 学习了仿生学(理学士),专注于轻量化结构和传感器技术,这让她对人工智能有了初步的了解。在此基础上,她完成了应用计算机科学硕士学位,加深了她在计算机科学方面的专业知识,并为她目前的神经网络和机器学习博士研究做好了准备。Sophie 热衷于利用人工智能和神经网络改善社会福祉。除了研究之外,她还希望激励更多适龄年轻女性学习计算机科学,并为她们开辟新的职业前景。
摘要 尽管法律人格已逐渐被赋予对人类社会自然运作有直接影响的非人类实体(鉴于其文化意义),但对于基于计算机的智能系统却并非如此。虽然这一概念到目前为止还没有对人类产生显著的负面影响,但这种情况之所以持续,只是因为先进的计算机智能系统(ACIS)尚未被公认为达到类似人类的水平。随着 ACIS 融入陪伴机器人和仿生学等医疗辅助技术,我们对 ACIS 的法律处理也必须适应——否则社会将面临可能导致法律认可的歧视性待遇的法律挑战。为此,本文揭示了规范“自然”人类主体定义的复杂性,阐明了当前的生物伦理话语如何无法有效指导 ACIS 融入植入和外部人工制品,并主张在国际法律保护和义务方面建立各种 ACIS-人类合并之间的法律界限。
我们在此认为,当代半导体计算技术对任何通用人工智能系统的出现都构成了重大甚至是不可逾越的障碍,更不用说被许多人期待的“超级智能”系统了。人工智能超级智能 (ASI) 的这种限制源于系统的能量需求,该系统比人脑更智能,但能源使用效率要低几个数量级。考虑到集体行为对社会进步的影响,ASI 不仅要取代单个大脑,还要取代大量人口,这进一步增加了能源需求。假设的 ASI 所消耗的能源可能会比高度工业化国家高出几个数量级。我们用一个称为“Erasi 方程”的方程来估算 ASI 的能耗,该方程表示人工智能的能量需求。当前人工智能研究的发展轨迹不集中且分散,将产生额外的效率后果。综合起来,这些论点表明,基于当前的计算机架构,在可预见的未来,ASI 的出现可能性极小,这主要是由于能源限制,而仿生学或其他新技术可能是解决方案。
进行科学监测,以便更容易地考虑援助计划中的关键生态问题。参与“反饥饿行动”介入的国际伙伴关系和联盟(同一个健康、地球健康),研究气候变化和生物多样性丧失及其对妇女和女孩以及其他边缘人群(气候移民、处境不稳定的人)心理健康的影响。参与开发创新的心理健康和社会心理社会服务干预研究和方法,为同一个健康或地球健康做出贡献,为改善健康和福祉以及为生物和生态系统的可持续未来铺平道路:农业生态仿生学、生物采购、灾害风险管理等。参与(基于心理健康和社会心理社会服务部门在行为改变管理方面的经验)开发变革性的心理健康和社会心理社会服务方法,这些方法专门针对父权制性别、种族或阶级规范,用于打击基于性别的暴力、影响性和生殖健康或获取移民轨迹中的基本服务的项目。
研究经历 南加州大学(2015 年 8 月 - 至今)附属教员 - MC Gill 复合材料中心 研究复合材料制造并指导学生研究员 南加州大学(2014 年 1 月 - 2015 年 8 月)博士后学者顾问:Steve Nutt 教授 - MC Gill 复合材料中心项目:复合材料加工 - 材料效率和可持续制造。加州大学河滨分校(2013 年 1 月 - 2014 年 1 月)博士后学者顾问:David Kisailus 教授 - 仿生学和纳米结构材料实验室项目:研究生物矿化生物中的结构-功能关系,并制造受生物启发的复合材料。南加州大学(2007 年 8 月 - 2012 年 12 月)研究生助理顾问:Steve Nutt 教授 - MC Gill 复合材料中心项目:使用非热压罐制造法生产的碳纤维环氧复合材料中孔隙形成的参数研究。
抽象的四维打印允许随着时间的流逝,3D打印体系结构的转换功能,在暴露于外部刺激的情况下改变其形状,属性或功能。这项跨学科技术赋予了3D体系结构具有独特的功能,该功能引起了各种研究领域的兴奋,例如软机器人技术,仿生学,生物医学设备和传感器。了解材料,建筑设计和使用刺激的选择对于通过4D打印来解锁智能定制的潜力至关重要。本综述总结了4D打印的最新发展,并在智能材料,3D打印技术,可编程结构,可编程结构,纵向刺激和新功能之间建立了联系。我们首先引入4D打印的高级功能以及其实施的关键技术路线图。然后,我们非常重视可打印的智能材料和结构设计,以及设计可编程结构的一般方法。我们还回顾了智能材料及其相关刺激响应机制的刺激设计。最后,我们讨论了针对潜在应用和进一步开发方向的4D打印的新功能。