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Ultrasonido que no requiere tocar al paciente. Una herramienta basada en web que reinventa la planificación de tripulaciones para la Fuerza Aérea. Hardware criptográfico que protege datos confidenciales. Y la primera memoria práctica del mundo para redes cuánticas.
Estas cuatro tecnologías, desarrolladas en su totalidad o en colaboración en el Laboratorio Lincoln del MIT, recibieron los premios R&D 100 de 2023. La tecnología de ultrasonido también recibió un segundo premio en una categoría especial para productos que cambian el mercado. Otorgado por Mundo I+D Los premios de la revista reconocen las 100 innovaciones más importantes que se han puesto en uso o han estado disponibles para la venta o concesión de licencias durante el último año. La competencia global es juzgada por un jurado compuesto por expertos en ciencia y tecnología, así como por expertos de la industria.
“El Laboratorio Lincoln ha tenido la suerte de haber recibido 86 premios R&D 100 en los últimos 14 años. Nuestra tasa de transición tecnológica no clasificada sigue siendo muy alta, y tenemos una tasa de transición igualmente alta para nuestros programas clasificados. El laboratorio realmente está cambiando el mundo a través de su exitoso desarrollo y transición tecnológica. Felicitamos a todos los involucrados”, dijo Eric Evans, Director del Laboratorio Lincoln.
Imagenología médica con ultrasonido sin contacto.
Mucha gente está familiarizada con el procedimiento de ultrasonido: un ecografista presiona un transductor contra la piel del paciente y lo mueve para recolectar imágenes de tejidos y órganos. Aunque la técnica de ultrasonido es una tecnología bien establecida, está sujeta a la variabilidad del ecografista, lo que dificulta comparar con precisión mediciones repetidas y está limitada por la necesidad de hacer contacto con la piel. Por estas razones, la resonancia magnética y la tomografía computarizada siguen siendo las tecnologías de imagen dominantes para el seguimiento de enfermedades a pesar de su alto costo y falta de portabilidad.
La ecografía láser sin contacto (NCLUS) para imágenes médicas supera estas limitaciones. El sistema láser, que no daña la piel, captura imágenes de ultrasonido sin tocar al paciente. Utiliza un láser pulsado que emite energía óptica, que se convierte en ondas de ultrasonido cuando incide sobre el tejido. Los ecos que regresan son detectados por un vibrómetro láser Doppler y procesados para producir imágenes. El posicionamiento del láser del sistema en el cuerpo se puede reproducir con precisión, eliminando fluctuaciones durante exploraciones repetidas. Esta repetibilidad podría hacer posible el uso de ultrasonido para rastrear la progresión de la enfermedad, como los cambios en el tamaño del tumor a lo largo del tiempo.
Su diseño sin contacto también abre usos completamente nuevos para el ultrasonido: “NCLUS podría obtener imágenes de víctimas de quemaduras o traumatismos, pacientes con regiones de tejido profundo abiertas inmediatamente durante la cirugía, bebés prematuros que requieren cuidados médicos intensivos, pacientes con lesiones en el cuello y la columna y enfermedades contagiosas. “Distancias espaciales”, dice Robert Haupt, co-inventor del NCLUS.
Con NCLUS, el personal médico sin formación en ecografía podría realizar imágenes de ultrasonido fuera del entorno hospitalario: en el consultorio de un médico, en casa o en un campo de batalla remoto. Debido a su potencial disruptivo en la industria de imágenes médicas, además del Premio R&D 100, NCLUS también recibió la Medalla de Plata R&D 100 en la categoría de Reconocimiento Especial: Productos disruptores del mercado.
Ambos premios se comparten con el Centro de Investigación y Traducción de Ultrasonidos del Hospital General de Massachusetts y Sound & Bright LLC.
Un optimizador para la planificación de la tripulación de vuelo
La Fuerza Aérea de EE. UU. tiene una gran necesidad de planificación. La flota de C-17, aviones de carga que transportan tropas y suministros por todo el mundo, alcanzó los 4 millones de horas de vuelo el año pasado. Hasta hace poco, los aviadores de la Fuerza Aérea, como los pilotos y los jefes de carga, tenían que programar manualmente la tripulación de cada vuelo en una pizarra.
Puckboard cambió eso. La aplicación basada en web proporciona una planificación inteligente basada en el entrenamiento por primera vez desde que comenzó la planificación de vuelos militares hace aproximadamente 80 años, devolviendo a los aviadores un tiempo valioso para concentrarse en sus misiones principales.
Las herramientas colaborativas de Puckboard brindan a los planificadores recomendaciones de tareas y permiten a los miembros del equipo ofrecerse como voluntarios para los eventos que mejor se adapten a sus vidas personales. Además de proporcionar una función de calendario digital, Puckboard aplica técnicas de inteligencia artificial que tienen en cuenta métricas como el progreso del entrenamiento de la tripulación, la distribución de las horas de vuelo, evitar la sobrecalificación y la fragilidad de las asignaciones para recomendar horarios óptimos. Hoy en día, Puckboard alberga a 24.000 usuarios y tiene más de 315.000 eventos programados en 87 temporadas.
“El impacto de Puckboard es un reflejo directo de la amplitud y profundidad de las habilidades y la pasión genuina de todos los contribuyentes. «Desde los diseñadores, desarrolladores de software y expertos en algoritmos hasta los escuadrones en servicio activo y los miembros de las tripulaciones aéreas hasta los altos directivos, todos están comprometidos a aumentar la preparación de la Fuerza Aérea de los EE. UU. mejorando la calidad de vida de nuestros aviadores», dice Michael Snyder, uno de los investigadores principales del proyecto. «La programación es un tema complejo que se vuelve aún más difícil cuando hay incertidumbre, y este esfuerzo es una prueba de que con el equipo adecuado podemos resolver cualquier problema».
Este premio R&D 100 se comparte con el MIT, RevaComm, el Departamento de la Fuerza Aérea: Acelerador de IA del MIT, el Ala 15 de la Fuerza Aérea, el Ala 60 de Movilidad Aérea, el Ala 437 de Transporte Aéreo, el Comando de Movilidad Aérea del Cuartel General, el Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea y el Subsecretario del Aire. Force (Instalaciones, Medio Ambiente y Energía) y Raytheon-BBN.
Un dispositivo para realizar copias de seguridad de datos en plataformas desatornilladas.
Para el ejército estadounidense, el uso de sistemas no tripulados está aumentando para minimizar el daño a los operadores humanos. Dado que estos sistemas suelen transmitir datos confidenciales de forma inalámbrica, sus componentes de radio deben estar certificados por la Agencia de Seguridad Nacional (NSA). Durante años, este proceso de certificación ha presentado un obstáculo insuperable para muchas pequeñas empresas y posibles innovadores en tecnología inalámbrica y robótica que podrían beneficiar a los militares. Ahora dichos desarrolladores pueden aprovechar una solución de seguridad ya certificada por la NSA desarrollada por el Laboratorio Lincoln y lista para usar en una variedad de vehículos y misiones.
La unidad criptográfica final (ECU) del módulo de seguridad/cibernético (SCM) es un dispositivo compacto que protege las conexiones de datos tácticos de sistemas no tripulados. El módulo moderniza la seguridad al reunir múltiples tecnologías de ciberseguridad, en particular una técnica llamada Gestión Táctica de Claves, que crea rápidamente claves secretas para comunicaciones seguras. El módulo es el primer dispositivo criptográfico diseñado para una amplia gama de sistemas no tripulados como parte de la Arquitectura de Comunicación Conjunta para Sistemas No Tripulados (JCAUS), un proyecto actual del Departamento de Defensa de EE. UU. para modularizar los enlaces de radio de sistemas no tripulados y reutilizar componentes certificados por la NSA a través de la estandarización. capacidades e interfaces.
Desde la entrega, la Marina de los EE. UU. ha adjudicado un contrato de producción completa a Tomahawk Robotics para suministrar controladores SCM para su uso en sus robots de eliminación de artefactos explosivos. «Aunque el SCM/ECU fue diseñado principalmente para robótica terrestre de la Marina, el cumplimiento de JCAUS garantiza que sea adecuado tanto para vehículos aéreos como submarinos», dice Ben Nahill, uno de los investigadores principales del programa.
El premio se comparte con el Centro de Guerra de Información Naval del Pacífico.
Una memoria fotónica escalable para redes cuánticas
En el procesamiento de información cuántica, la memoria recibe y almacena el estado de un bit cuántico (qubit), de manera similar a cómo la memoria de un sistema de comunicaciones o computadora común recibe y almacena información como estados binarios. Las memorias permiten el envío y la recepción confiable de información entre sistemas separados, incluso a través de enlaces de transmisión con pérdidas. La memoria cuántica del Laboratorio Lincoln es la primera en combinar en un solo módulo las tres capacidades necesarias para conectar en red sistemas cuánticos separados: una interfaz fotónica, una capacidad de corrección de errores de pérdida y una arquitectura capaz de albergar docenas de memorias en un solo módulo escalable. Hasta ahora, los sistemas de memoria cuántica carecían de una o más de estas capacidades.
«Este módulo elimina muchas de las barreras para implementar memorias cuánticas en entornos y bancos de pruebas del mundo real y utilizarlas para desarrollar nuevas aplicaciones cuánticas avanzadas, como la detección distribuida y el procesamiento cuántico en red», dice Ben Dixon, quien dirige este trabajo.
Una interfaz fotónica permite la transferencia de qubits a través de partículas de luz (fotones) entre la memoria y las redes de fibra óptica. La memoria cuántica del laboratorio utiliza centros de color de diamante con vacantes de silicio (SiV), que son estructuras similares a átomos que pueden manipularse eficientemente con luz, incluso al nivel de fotones individuales. Esta tecnología SiV también puede corregir errores de pérdida de señal resultantes de conexiones de red ineficientes y con pérdidas. Debido a que esta tecnología utiliza centros de color atómicos individuales, es compatible con protocolos «anunciados» eficientes, en los que una señal confirma la transmisión exitosa de un fotón a través de la red y el almacenamiento del qubit asociado en la memoria.
El módulo SiV también es escalable. Las células de memoria SiV están integradas en un circuito integrado fotónico hecho a medida, una tecnología que permite el envío y recepción de señales y puede ampliarse a cientos de canales paralelos. Al combinar este enfoque de integración con una arquitectura de empaque única, los investigadores del laboratorio integraron ocho memorias cuánticas en un solo módulo. Se puede integrar almacenamiento adicional en este único módulo, que se puede conectar a otros módulos para una mayor escalabilidad.
Además de estas tecnologías ganadoras, cinco tecnologías adicionales del Laboratorio Lincoln fueron nombradas finalistas del Premio R&D 100. El 16 de noviembre se llevará a cabo una gala para celebrar a los homenajeados de 2023 en San Diego, California.
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