本期前沿洞察為大家?guī)磉@些技術(shù)：用微觀交叉定位，讓無人機(jī)送貨不再找路難；能暴露行動(dòng)軌跡的智能襪子；基于兩束交叉光觸發(fā)的化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)微米級(jí)高精度3D打印......一起來看看吧！

用微觀交叉定位，讓無人機(jī)送貨不再“找路難”

疫情期間，用無人機(jī)送快遞既能解決快遞 “井噴式” 增長時(shí)快遞員人手不足的問題，它也為 “無接觸” 快遞服務(wù)提供了更多的選擇。

然而，無人機(jī)送貨也面臨著精準(zhǔn)分辨困難的問題。如果兩幢樓外形相似，有時(shí)候人類肉眼都很難分辨，那么，無人機(jī)該如何確定目標(biāo)客戶的準(zhǔn)確地址？如果無人機(jī)送貨中途迷路了，該如何解決？

杭州電子科技大學(xué)王廷宇博士用 “微觀交叉定位” 的模型解決了無人機(jī)送貨的技術(shù)難題，在無人機(jī)利用衛(wèi)星圖識(shí)別目標(biāo)時(shí)，該模型通過衛(wèi)星眼（GPS 眼）和自有眼（攝像頭）看到的信息，憑借對(duì)目標(biāo)周邊環(huán)境的智慧識(shí)別進(jìn)行相互比對(duì)，進(jìn)而輔助目標(biāo)的定位。這為無人機(jī)送貨的大規(guī)模應(yīng)用提供了可行性方案。

這個(gè)模型的最大亮點(diǎn)就是，實(shí)現(xiàn)太空坐標(biāo)和地球坐標(biāo)還有無人機(jī)自定義坐標(biāo)之間的靈活轉(zhuǎn)換，這就是交叉定位的內(nèi)涵。

圖丨分區(qū)策略的簡(jiǎn)化圖（來源：IEEE ）

現(xiàn)有的方法通常集中在圖像中心對(duì)地理目標(biāo)的細(xì)粒度特征進(jìn)行挖掘，而忽視了相鄰區(qū)域的上下文信息。該研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，鄰域?qū)Φ乩矶ㄎ坏蔫b別線索可以作為輔助信息。研究人員設(shè)計(jì)了一種 LPN，它用以端到端的方式，明確探索上下文信息的有效方法。

為了更好地利用上下文信息，研究人員應(yīng)用方環(huán)劃分策略來劃分特征映射。他們觀察到地理目標(biāo)通常分布在圖像的中心，上下文信息則被輻射分布在周圍。

具體來說，將高級(jí)特性劃分為一個(gè)方形環(huán)劃分中的幾個(gè)部分。LPN 在不使用額外部分估計(jì)量的情況下，采用了一種基于距離圖像中心距離的方環(huán)特征分割策略。

此外，實(shí)驗(yàn)還證明了研究人員所提出的 LPN 可以很容易地嵌入到其他框架中以進(jìn)一步提高性能。LPN 對(duì)無人機(jī)視點(diǎn)目標(biāo)定位任務(wù) (衛(wèi)星無人機(jī)) 的精度達(dá)到 75.93%，對(duì)無人機(jī)導(dǎo)航任務(wù) (衛(wèi)星無人機(jī)) 的精度達(dá)到 86.45%。

能暴露行動(dòng)軌跡的智能襪子

你的行動(dòng)，全都在這雙襪子的掌控之中。

無論是單腳站立、還是扭腰、走路，這雙襪子都能通過腳上壓力的變化，來預(yù)測(cè)你的行動(dòng)。最關(guān)鍵的是，材料制造簡(jiǎn)單，不需要集成大量高精度傳感器，用織衣服的方法，就能做出檢測(cè)效果非常棒的襪子。

這雙有著“超能力”的襪子，由MIT開發(fā)，現(xiàn)在登上了Nature子刊。

襪子的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)原理，本身很簡(jiǎn)單：利用機(jī)器學(xué)習(xí)，將人體姿勢(shì)、與觸覺腳印關(guān)聯(lián)起來，從而預(yù)測(cè)人體的運(yùn)動(dòng)。、這是因?yàn)椋嗽趶囊粋€(gè)姿勢(shì)，改變成另一個(gè)姿勢(shì)時(shí)，由于腳上的壓力發(fā)生變化（如重心從右腳轉(zhuǎn)移到左腳），觸覺腳印也會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化。

通過采集大量數(shù)據(jù)、利用自監(jiān)督學(xué)習(xí)，對(duì)模型進(jìn)行訓(xùn)練，就能預(yù)測(cè)人體的運(yùn)動(dòng)。

這雙襪子采用了2種織物混合制成。包括普通紡織纖維腈綸紗、與能夠傳感力度的功能性纖維。因此，這種襪子既保留了襪子本身的柔軟性，又具有檢測(cè)動(dòng)作的能力。

當(dāng)感知到負(fù)載壓力的時(shí)候，兩條線就會(huì)相互擠壓，里面的傳感材料就能通過交叉點(diǎn)，感知到力度的大小。

此前，許多可穿戴設(shè)備，需要大量高精度傳感器，才能保證測(cè)量的準(zhǔn)確性。

但與現(xiàn)有的可穿戴電子設(shè)備不同，這種襪子的設(shè)計(jì)，可以被用于大型服裝生產(chǎn)中，極大降低成本，除了智能襪子，來自MIT的研究人員，還搞出了背心、膝蓋、手套等各種系列的智能織物。

這些智能織物，可以用于病人的運(yùn)動(dòng)和康復(fù)訓(xùn)練。如果家屬允許，可以用來監(jiān)護(hù)病人在醫(yī)院、病患的健康狀況，以免他們?cè)讵?dú)處時(shí)跌倒、或者是失去意識(shí)。

當(dāng)然，也能給機(jī)器人穿。通過學(xué)習(xí)這套衣服中的數(shù)據(jù)，機(jī)器也許就能理解，人類是如何做動(dòng)作的，從而學(xué)會(huì)做出各種不同的動(dòng)作。

不過，也有網(wǎng)友表示，這種襪子可能會(huì)在未來監(jiān)測(cè)我們的活動(dòng)：這樣不好。

你想擁有一雙這樣的襪子嗎？

基于兩束交叉光觸發(fā)的化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)微米級(jí)高精度3D打印

一種被稱為體積增材制造（VAM）的3D打印技術(shù)可以利用光線在液相前驅(qū)體（liquid precursor）中快速固化目標(biāo)物體。這個(gè)技術(shù)稱為xolography——因?yàn)檎麄€(gè)過程使用了兩束不同波長的交叉（X）光線固化整個(gè)物體（holos在希臘語中是整體的意思）。

目前最快的3D打印機(jī)可以用光來一次誘導(dǎo)一整層液態(tài)起始材料的聚合反應(yīng)，以500毫米/小時(shí)的速度將液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)。如果合理調(diào)節(jié)光通量和聚合動(dòng)力學(xué)，就能打印出的完整的物體，而不存在傳統(tǒng)逐層3D打印的人工痕跡。VAM方法無需從起始材料得到目標(biāo)物體，簡(jiǎn)化了工藝流程，加快了制造速度。與其他方法相比，這種方法使得高質(zhì)量零件的制造成為可能，并且無需打印支撐結(jié)構(gòu)，免除了打印結(jié)束后去除支撐結(jié)構(gòu)的工作。

xolography的工作流程如下：用光照射一定體積的粘性樹脂材料，產(chǎn)生固定厚度的矩形光照層，這束光的特定波長可以裂解分子主鏈上的分子環(huán)，激發(fā)溶解在樹脂中的雙色光引發(fā)劑（DCPI）分子——這一反應(yīng)僅僅在光照層內(nèi)發(fā)生。

為了演示該方法的實(shí)際效果，研究人員利用這種技術(shù)打印了在一個(gè)直徑8毫米球籠中的一個(gè)可以活動(dòng)的小球。如果使用傳統(tǒng)的逐層3D打印，這個(gè)小球在打印時(shí)就需要借助支撐物與球籠相連，而這些支撐物之后很難取出。xolography技術(shù)所能實(shí)現(xiàn)的高分辨率打印還能直接打印機(jī)械系統(tǒng)，例如能在水流和氣流中旋轉(zhuǎn)的葉片。

xolography技術(shù)的特征分辨率和體積生成率可以通過引入更好的光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)一步提升，例如使用更強(qiáng)的激光。但對(duì)于所有的VAM系統(tǒng)來說，都面臨著一些相同的挑戰(zhàn)，例如如何將打印體積從立方厘米提升至立方米，以及如何在一次打印中使用多種材料。

隨著打印速度的提升和新材料的出現(xiàn)，DLP方法已經(jīng)開始作為產(chǎn)品開發(fā)的一部分，應(yīng)用于跑鞋夾層的大規(guī)模個(gè)性化定制中。如果VAM和xolography可以帶來相同的進(jìn)展，大規(guī)模的商品制造也指日可待。在未來，目前還不能使用3D打印的領(lǐng)域必將涌現(xiàn)大量應(yīng)用。