Schwerpunkt der Einrichtung:Worcester Polytechnic Institute

Das Worcester Polytechnic Institute (WPI) wurde 1865 gegründet und ist die drittälteste private technische Universität des Landes. Das WPI mit Sitz in Worcester, MA, fördert die Forschung in Bereichen von der Gewebezüchtung und der regenerativen Medizin über die Erforschung technologischer und politischer Fragen rund um die Cybersicherheit bis hin zu Studien zu so unterschiedlichen Themen wie der Gesundheit und Sicherheit von Feuerwehrleuten und den Brandschutzherausforderungen umweltfreundlicher Gebäude.

Das WPI hat fünf übergreifende Forschungsbereiche entwickelt:

Gesundheit &Biotechnologie — Die Forschung des WPI im Bereich Gesundheit und Biotechnologie erstreckt sich über mehrere Disziplinen und umfasst Schwerpunktbereiche wie Zellbiologie, regenerative Biowissenschaften, Gewebemechanik und Mechanobiologie, Biophysik, Krankheitsbehandlung und Tierverhalten.

Robotik und Internet der Dinge — Robotertechnologien umfassen Medizinrobotik, Softrobotik, Mensch-Roboter-Interaktion und unbemannte Luftfahrzeuge. Zu den Robotersystemen, die Forschern zur Verfügung stehen, gehört der Atlas Robot for Nonconventional Emergency Response (WARNER) von WPI, ein 6 Fuß großer humanoider Atlas-Roboter von Boston Dynamics, der WPIs Beitrag zur DARPA Robotics Challenge für Roboter-Katastrophenhilfe war.

Mit mehr als einer Viertelmilliarde Fahrzeugen auf amerikanischen Straßen finden WPI-Forscher Wege, um diese Reisen sicherer und die Fahrzeuge billiger und umweltfreundlicher zu machen. Cyberphysische Systeme erleichtern Menschen die Interaktion mit technischen Systemen dank komplexer und fortschrittlicher technologischer Anwendungen.

Fortgeschrittene Materialien und Fertigung — Die multidisziplinäre Forschung des WPI in Materialwissenschaft und -technik ist motiviert durch die Erkenntnis, dass die Zukunft von der Entwicklung neuer Materialien (einschließlich von der Natur inspirierter Materialien), der innovativen Verwendung traditioneller Materialien und der Rückgewinnung und Wiederverwendung von Materialien abhängen wird. Breit angelegte Forschungsbemühungen befassen sich mit Nachhaltigkeitsfragen in den Bereichen Energieerzeugung und alternative Energien (Brennstoffzellen, Netzspeicherung und Stromerzeugung mit Unterwasserdrachen), Fertigung (schlanke Fertigung, nachhaltige Lieferketten und fortschrittliche industrielle Trocknung) und Mobilität (Produktion von flüssige Transportkraftstoffe aus lignozellulosehaltiger Biomasse).

Cyber, Daten &Sicherheit — WPI wurde von der National Security Agency und dem Department of Homeland Security als Exzellenzzentrum für Cybersicherheitsforschung ausgewiesen und ist in einer Vielzahl von Disziplinen in der Cybersicherheitsforschung tätig, die sich mit einer Vielzahl von Sicherheitsbedrohungen befassen. WPI-Forscher konzentrieren sich auf die Verbesserung von Data-Mining-Tools und -Techniken und die Entwicklung neuer Methoden zur Nutzung von Big Data, um datengesteuerte Vorhersagen und Entscheidungen zu treffen. In der Brandschutztechnik wenden Forscher fortschrittliche experimentelle und rechnerische Techniken an, um ein breites Spektrum an Brandschutzproblemen anzugehen.

Lernwissenschaften — WPI-Forscher in den Lernwissenschaften entwickeln Bildungstechnologien, die Computermethodik mit theoretischen Rahmenbedingungen in den Lern- und Sozialwissenschaften kombinieren, um Themen wie Unterrichtstechnologien, Lernen mit Visualisierungen und Simulationen, Lernereigenschaften, Mensch-Computer-Interaktion und maschinelles Lernen zu untersuchen. P>

Ingenieurschule

Die School of Engineering am WPI besteht aus 14 spezialisierten Abteilungen und befasst sich mit einer Vielzahl von Technologiebereichen.

Luft- und Raumfahrttechnik umfasst die Wissenschaft und Technologien, die Luft- und Raumfahrzeuge herstellen, entwickeln und verbessern. Unter Verwendung von Ausrüstung und Einrichtungen wie Windkanälen, Vakuumkammern und Steuerinstrumenten umfassen die technischen Bereiche Flüssigkeiten und Plasmen, Antrieb und Energie, Steuerung und Dynamik sowie Strukturen und Materialien.

Biomedizinische Technik des WPI arbeitet an so unterschiedlichen Fortschritten wie Wundheilungsnähten, Blutgefäßtechnik, Überwachung der Vitalfunktionen für Feuerwehrleute und Schienen zur Gelenkstabilisierung.

Innerhalb von Chemietechnik Forscher lösen reale Probleme in Bereichen wie Umweltschutz, erneuerbare Energien und Biowissenschaften durch die Entwicklung neuer Technologien, Prozesse und Materialien.

Bau- und Umweltingenieurwesen berührt Themen wie Nachhaltigkeit, Erhalt natürlicher Ressourcen, Design, Konstruktion, Architektur und Energie. Zu den technischen Bereichen gehören Straßenbau und Autobahnmaterialien, Analyse und Entwurf von Struktursystemen und intelligenten Strukturen, Konstruktion und Design-Konstruktions-Integration, physikalische und chemische Behandlung, Energie und Nachhaltigkeit, Wasserressourcen und nachhaltiges Gebäudedesign.

Forschung in Elektrotechnik und Informationstechnik umfasst maschinelles Lernen, Kryptographie und Informationssicherheit, Signalverarbeitung, autonome Fahrzeuge, intelligente Gesundheit, Prothesensteuerung, analoge und digitale Mikroelektronik und drahtlose Informationsnetze. Zu den WPI-Innovationen gehören die Erfindung des Gegenkopplungsverstärkers und die Schaffung der Grundlagen für die ersten drahtlosen lokalen Netzwerke.

Heimat eines von nur drei Programmen für Brandschutztechnik in den Vereinigten Staaten, WPIs Fire Protection Engineering Die Arbeit beeinflusst und gestaltet die Regulierungspolitik, das Gebäudedesign, die Herstellungsprozesse, den Einsatz von Ersthelfern und die Produktleistungsstandards. Die Forschung wird in den Bereichen Materialien, Verbrennungs- und Explosionsschutz, Gebäude- und Brandschutzsysteme, Feuerwehrsicherheit und -politik, menschliches Verhalten und Austritt, Design und Regulierung sowie Auswirkungen von Bränden auf Gebäude, Infrastruktur und Umwelt durchgeführt.

Wirtschaftsingenieurwesen dient als Brücke zwischen Engineering und Management, um Prozesse zu analysieren, anzupassen oder neu zu gestalten. Unabhängig davon, ob es sich um ein Herstellungsverfahren oder eine Neugestaltung des physischen Raums handelt, identifizieren Wirtschaftsingenieure die Menschen, Materialien, Technologien, Informationen und Energien, die für einen effizienten Prozess erforderlich sind.

Fertigungstechnik umfasst Bereiche wie Robotik, Fertigung und Materialverarbeitung, Steuerungssysteme, Zerspanung, Schleifen, Lehren von CNC-Bearbeitung, Werkstofftechnik und Oberflächenmesstechnik.

Das Fachgebiet Werkstoffverfahrenstechnik konzentriert sich auf die Wissenschaft von Materialien, Materialverarbeitung und Geschäftspraktiken. Fertigungsprozesse wie Nanomaterialien und Biopolymere und Themen wie Lean Manufacturing, Gießen und Wärmebehandlung, Kostenanalyse, Brennstoffzellen und Oberflächenmesstechnik sind enthalten.

Materialwissenschaft und -technik konzentriert sich auf die Art und Weise, wie Materialien hergestellt, verwendet und recycelt werden; bei der Entwicklung und Verarbeitung neuer Materialien und Produkte; und auf der innovativen Verwendung traditioneller Materialien. Das grundlegende Verständnis von Materialien im Nano-, Mikro- und Makrobereich umfasst Struktur, Verarbeitung, Eigenschaften, Leistung, Kinetik und Thermodynamik.

Stärken im Maschinenbau umfassen Wärmewissenschaften, Nanotechnologie und Nanomaterialien, Biomechanik und medizinische Geräte, additive Fertigung und gedruckte Elektronik, Photonik und Optomechanik, Sensoren und Messtechnik, Metallverarbeitung, Batterien und Elektrochemie sowie Solarzellenmaterialien.

Forschung wird innerhalb von Robotics Engineering betrieben in Bereichen wie Mensch-Roboter-Interaktion und -Schnittstellen, Roboterbewegungsplanung und -steuerung, medizinische und unterstützende Roboter, Sensoren/Aktoren und Roboterdesign, Robotik und KI, menschliche Augmentation, Robotermanipulation, Softroboter, autonome Fahrzeuge, eingebettete Systeme für Roboter, und Multi-Roboter-Systeme.

Systemtechnik ist ein ganzheitlicher Ansatz für das Design, den Bau und die Wartung von Systemen. Die Themen behandeln sowohl Engineering- als auch Managementaspekte und umfassen künstliche Intelligenz, modellbasiertes Systems Engineering, Requirements Engineering, Systemarchitektur und -design sowie Validierung und Verifizierung.

Technologien

Die Wellenbewegungsforschung am WPI könnte eines Tages eine kugelsichere Weste schaffen, die nicht nur die Geschwindigkeit, den Annäherungswinkel und die Größe einer einfallenden Kugel erkennt, sondern das Material in der Weste sofort seine Eigenschaften ändert, um genau an der Stelle einen besseren Stoßschutz zu bieten Einschlag. Die körnigen Materialien könnten in persönlicher Schutzausrüstung wie Westen und Helmen verwendet werden, die vom Militär, der Polizei und anderen Fachleuten wie Sportlern und Bauarbeitern getragen werden können. Sie könnten auch als Schutzabdeckung für Gebäude oder sogar zum Schutz der Internationalen Raumstation, von Satelliten und Raumfahrzeugen vor Schäden durch Weltraumschrott und Meteoriten verwendet werden.

Ein Team des WPI fand heraus, dass Extrakte aus den Blättern der Pflanze Artemisia annua, einem Heilkraut, das auch als Beifuß bekannt ist, die Replikation des SARS-CoV-2-Virus (das Virus, das für die COVID-19-Pandemie verantwortlich ist) und zwei von ihnen hemmen seine neueren Varianten. Eine oder mehrere Verbindungen in der Pflanze könnten auf eine sichere, kostengünstige therapeutische Behandlung von SARS-CoV-2 hinweisen.

Ingenieure haben eine Smartphone-App entwickelt, die bei der Kontaktverfolgung helfen kann, die zur Eindämmung der Ausbreitung von COVID-19 erforderlich ist, ohne die Privatsphäre oder persönliche Sicherheit der Benutzer zu gefährden. Es wurden zwei Mittel zum Sammeln von Tracking-Daten entwickelt. Mit der ersten würde die App den Standort des Benutzers verfolgen und alle gespeicherten Informationen verschlüsseln. Es würde dann die verschlüsselten Daten ohne personenbezogene Daten an einen Server senden, der von einem öffentlichen Gesundheitsamt verwendet wird. Ein anderer Ansatz würde Informationen nur von Personen hochladen, die positiv auf COVID-19 getestet wurden. Diese Informationen würden veröffentlicht, ohne die infizierten Personen zu identifizieren, sodass jeder online gehen und selbst überprüfen könnte, ob er in engem Kontakt mit jemandem stand, der positiv getestet wurde.

Ein wichtiges Diagnosewerkzeug, das am WPI entwickelt wird, ist ein robotergestütztes Ultraschallgerät zur Erkennung von Krankheitssymptomen in der Lunge – eine bedeutende Entwicklung, die es Gesundheitsdienstleistern ermöglichen wird, ihre Exposition gegenüber dem Virus bei der Durchführung von Bewertungen von COVID-19-Patienten zu minimieren. Die Plattform eliminiert praktisch den physischen Kontakt zwischen Patienten und medizinischem Personal während der Scans, minimiert das Risiko einer Ausbreitung und ermöglicht dennoch die Erfassung lebenswichtiger Daten.

WPI stellte erneuerbaren Brennstoff aus Klärschlamm her, einem Nebenprodukt der Abwasserbehandlung, das Treibhausgase und Wasserverschmutzung verursacht, wenn es auf Deponien entsorgt wird. Es nutzt hydrothermale Prozesse, hohe Temperaturen und Drücke sowie kostengünstige Katalysatoren, um Klärschlamm – und die darin enthaltene Energie und Kohlenstoff – in Erdgas umzuwandeln. Außerdem können Nitrate und Phosphate, die durch das neue Verfahren gewonnen werden, in der Landwirtschaft verwendet werden.

Es wurde eine Teilhandprothese geschaffen, die es ermöglicht, Finger an der Teilhand einer Person anzubringen, um einen Teil der Funktionalität der Finger zu ersetzen. Ein Armband beherbergt den Aktuator für die Daumenbewegung und einen kleinen Magneten, der ihn an Ort und Stelle arretiert. Eingebaute Sensoren ermöglichen es der Person, mit dem winzigen verbleibenden Stück eines Fingers zu drücken, wodurch sich die Daumenprothese vorwärts und rückwärts bewegt.

Ein WPI-Mathematiker hilft der US-Armee bei der Entwicklung eines daumennagelgroßen Chemikaliensensors, der an Oberbekleidung getragen werden kann, um gefährliche Chemikalien schneller zu erkennen und die Rate von Fehlalarmen zu senken. Der tragbare Sensor ist so konstruiert, dass er die menschliche Nase nachahmt. Jeder Sensor erkennt Kombinationen mehrerer Moleküle – einer kann Dieselabgase und einen bestimmten chemischen Wirkstoff erkennen, während ein anderer Dieselabgase und Feuchtigkeit erkennen kann. Die Ergebnisse werden kombiniert, um eine vollständigere und genauere Bewertung der Chemikalien in der Umwelt zu ermöglichen.

Ein Sensor in der Größe eines BAND-AID ^® wurde entwickelt, um den Blutsauerstoffgehalt eines Babys zu messen, ein wichtiger Hinweis auf die Leistungsfähigkeit der Lunge und ob das Gewebe des Babys ausreichend mit Sauerstoff versorgt wird. Im Gegensatz zu aktuellen Systemen, die in Krankenhäusern verwendet werden, wird dieses miniaturisierte tragbare Gerät flexibel und dehnbar, drahtlos, kostengünstig und mobil sein und es dem Kind möglicherweise ermöglichen, das Krankenhaus zu verlassen und fernüberwacht zu werden.

Ein autonomer Rover und eine Nutzlast-Einsatzdrohne wurden entwickelt, um bei der Suche nach und der Detonation von Landminen zusammenzuarbeiten. Der Rover erkennt und markiert die Minen mit einem kostengünstigen Metalldetektor, der nur ein Gramm Metall zwei bis drei Zoll unter der Erde erkennen kann. Die Drohne lässt dann kleine Sandsäcke auf die Minen fallen, um sie sicher zur Detonation zu bringen.

WPI-Ingenieure haben eine 3D-Drucktechnik entwickelt, die zur Reparatur von Fahrzeugen und anderen kritischen Technologien im Feld eingesetzt werden kann, um das manchmal lange Warten auf neue Teile zu vermeiden und die Einsatzbereitschaft von Militäreinheiten zu erhöhen. Es verwendet eine Technik namens Kaltspritzen, mit der Metallteile repariert oder sogar von Grund auf neu hergestellt werden können, indem Metall Schicht für Schicht in einem 3D-Druckverfahren aufgebaut wird. Der Prozess kann auf einen tragbaren Handapplikator für den Außeneinsatz reduziert werden.

Um NASA-Raumfahrzeuge leichter und schadenstoleranter zu machen, entwickelte das WPI Methoden zur Erkennung von Fehlern in Kohlenstoff-Nanomaterialien, die zur Herstellung von Komposit-Raketentreibstofftanks und anderen Raumfahrzeugstrukturen verwendet werden. Ein Algorithmus verbessert die Auflösung von Dichtescansystemen, die zur Erkennung von Fehlern in Miralon ^® verwendet werden, erheblich — ein starkes, leichtes, flexibles Nanomaterial. Miralon wurde verwendet, um strukturelle Stützen in der Juno-Sonde der NASA zu umhüllen, die den Jupiter umkreist, um Vibrationen und statische Entladungen zu dämpfen.

Technologietransfer

Das Office of Technology Commercialization (OTC) identifiziert, bewertet, bewertet, schützt, klassifiziert, vermarktet und lizenziert die am WPI entwickelten Vermögenswerte des geistigen Eigentums. Informationen zu verfügbaren Technologien finden Sie hier .

Um eine WPI-Erfindung zu lizenzieren, wenden Sie sich an Todd S. Keiller, Director of Intellectual Property and Innovation, unter Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! JavaScript muss aktiviert werden, damit sie angezeigt werden kann.; 508-831-4907.