本周的技術(shù)前沿洞察，真的有點炫酷：既有能讓你像《復(fù)仇者聯(lián)盟》里鋼鐵俠一樣酷炫工作的神器、又有讓你用 “意念” 就能控制的機(jī)器人，還有比 《哈利波特》里的金色飛賊更輕、更小、更靈活的機(jī)器人 ... 只能說，真實生活里的技術(shù)發(fā)展有時比電影更精彩！

美國高校

不用進(jìn)行大腦植入，人也能控制機(jī)器人手臂了！

如果你想用你的思想控制一個機(jī)器人，有什么辦法？

如今有兩種辦法：大腦植入技術(shù)（brain implant），在這種情況下，人對機(jī)器的控制是平穩(wěn)而連續(xù)的。如果不需要大腦植入手術(shù)，就需要戴上頭外部感知腦電波的設(shè)備，但是你對機(jī)器的控制可能生澀而不那么精確。

現(xiàn)在，卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的工程團(tuán)隊正在縮小這兩個選項之間的差距。他們創(chuàng)造出了第一個無創(chuàng)、用心靈控制機(jī)器人的手臂，展現(xiàn)了以前只能通過腦植入技術(shù)保留的平滑、連續(xù)運動。也就是說，我們可能有一個更接近未來的，可以用自己的思想來控制我們周圍的技術(shù)了。簡單說，這是無創(chuàng)腦機(jī)接口技術(shù)的重要一大步。

（圖片來自CMU，戴設(shè)備的實驗者）

本周三，該成果發(fā)表在《科學(xué)機(jī)器人》雜志上，研究人員描述了他們?nèi)绾谓Y(jié)合傳感器和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)來創(chuàng)建一個腦電腦界面（BCI），它可以觸及那些佩戴腦電圖（EEG）頭帶實驗者大腦深處的信號，從而實現(xiàn)對機(jī)械臂的高分辨率控制。

CMU 生物醫(yī)學(xué)工程理事教授、系主任 Bin He 表示，這種技術(shù)能使整個人類受益，而不僅僅是運用在那些具有運動障礙或癱瘓的人身上。

感興趣的可以點擊原文閱讀：

https://engineering./news-events/news/2019/06/20-he-sci-robotics.html

伯克利大學(xué)：聽你說話聲音，就能猜出你的手勢

伯克利大學(xué)聯(lián)合 MIT 等高校的最新研究很有意思：利用卷積網(wǎng)絡(luò)，只憑借聽你說話的聲音，就猜出你說話時的手勢。不論你說話時手舞足蹈、還是慷慨激昂，你的聲音都會 “出賣” 你。

無圖無真相，先看這個預(yù)測有多準(zhǔn)確：左邊是根據(jù)聽聲音 “算” 出來的手勢，右邊則是正確答案：

（圖片來自網(wǎng)絡(luò)，版權(quán)屬于原作者）

怎么樣，是不是“神還原”？這個技術(shù)是怎么實現(xiàn)的呢？

首先，研究人員建立了一個由 10 名說話人組成的、144 個小時的視頻數(shù)據(jù)集。為了確保模型適用范圍多樣性及話題多樣性，說話人的說話情景各不相同：有電視節(jié)目主持人主持節(jié)目、大學(xué)教授講課等。

（截圖自論文，版權(quán)屬于原作者）

然后的關(guān)鍵步驟是：給定一段語音，通過上圖的翻譯模型，即上圖 G 部分，預(yù)測談話者在說話時相應(yīng)的手勢動作；再采用回歸函數(shù)，即上圖 L1 部分，從數(shù)據(jù)中提出訓(xùn)練信號，并通過度抗性鑒別器，確保預(yù)測的手勢在時間上與說的話一一對應(yīng)、且符合說話人的一貫風(fēng)格（哪怕同一句話，由不同人說出來，也會有不同的手勢）；最后一步，則是用一種現(xiàn)有的視頻合成方法，來生成說話人說出這些話時的樣子。

MIT：用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來做pizza

麻省理工學(xué)院研究人員開發(fā)了一種會自己做 pizza 的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以通過查看各種各樣 pizza 的圖片，來確定 pizza 餡料成分的類型和分布，并找到放餡料的正確順序。

這個項目名為 PizzaGAN，GANs（生成對抗網(wǎng)絡(luò)）使用模型來做出決策。PizzaGAN 從 Instagram 下載了 9213 張 pizza 圖片，并給每張圖片都分配了一組描述其餡料的標(biāo)簽。研究者還給神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)“投食”了 12 種常見的披薩配料的圖片，包括芝麻菜、培根、西蘭花、玉米、羅勒、蘑菇和橄欖等等，加入數(shù)據(jù)集供 AI 選擇。

換句話說，一旦這個 PizzaGan “出師”，只要給它看一眼想要的 pizza 的圖像，它就能自動識別餡料的類別，然后把圖像分解成一個有序的圖層序列，知道什么時候要用什么手法放置餡料食材。

該研究團(tuán)隊表示，盡管目前該項目只是針對 pizza 制作建立模型并加以分析，但這種方法在未來對于其他類型的有層次食物（比如漢堡、三明治和沙拉）也很有前景。除了食物以外，這種模型也有可能被用在時尚界，例如搭配服飾、做造型等。

現(xiàn)在問題來了：包子餃子餛飩餡餅這些餡在里面的東西，該怎么辦呢...

原文在此：https://www.csail./news/making-pizza-neural-networks

像鋼鐵俠一樣通過拖拽圖像來進(jìn)行數(shù)據(jù)分析

看過《復(fù)仇者聯(lián)盟 4：終局之戰(zhàn)》的朋友一定對這個場景非常熟悉：鋼鐵俠對著全息計算機(jī)將投射到空氣中的三維數(shù)據(jù)一頓“酷炫操作”，穿越時空拯救地球的方法就找到了。

現(xiàn)在，麻省理工學(xué)院和布朗大學(xué)的研究人員幫有著超英夢的漫迷們實現(xiàn)了夢想：他們開發(fā)了一個在觸摸屏上運行的交互式數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，讓每個人都可以像鋼鐵俠一樣，手指點一點，驚人結(jié)論就算出來了。

多年來，研究人員一直在開發(fā)一種名為 Northstar 的交互式數(shù)據(jù)科學(xué)系統(tǒng)。Northstar 在云端運行，其界面支持包括智能手機(jī)、交互式白板在內(nèi)的所有觸摸屏設(shè)備。

近期，在 ACM SIGMOD 會議上發(fā)表的一篇論文中，研究人員詳細(xì)介紹了 Northstar 的一個新組件VDS，也就是“虛擬數(shù)據(jù)科學(xué)家”。它可以立即生成機(jī)器學(xué)習(xí)模型，并在其數(shù)據(jù)集上運行預(yù)測任務(wù)。

Northstar 支持實時協(xié)作，只需要一張交互式白板，每個人在白板上對著圖像拖拖拽拽，就能實現(xiàn)分析或預(yù)測計算的要求。醫(yī)生可以使用該系統(tǒng)來幫助預(yù)測哪些患者更容易患某些疾病，而企業(yè)主則可以預(yù)測銷售情況。

研究者表示，通過這種可視化的操作，可以快速準(zhǔn)確地進(jìn)行復(fù)雜分析，數(shù)據(jù)分析將不再是一件聽起來很遙遠(yuǎn)的事情。

哈佛大學(xué)：開發(fā)出史上最輕 “蜜蜂” 飛行機(jī)器人

當(dāng)?shù)貢r間6月26號，Nature 雜志發(fā)表了由哈佛大學(xué)微機(jī)器人實驗室的研究人員研發(fā)的、模擬昆蟲制造的飛行機(jī)器人。

這個名叫 RoboBee X-Wing （“機(jī)器人蜜蜂 X 翅膀”）的四翼蜜蜂機(jī)器人，是有史以來最輕巧的自主飛行機(jī)器人，翼展約 3.5 厘米，在不帶電池的情況下，重量僅有 259 毫克！這個重量有多輕呢？一般來講，一粒藥片 500多毫克左右，也就是說，兩個蜜蜂機(jī)器人的重量才僅有一粒藥片的重量。

這項研發(fā)由哈佛大學(xué)哈佛大學(xué)工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院 Robert J. Wood 教授領(lǐng)導(dǎo)。文章引用該項目研究人員的話稱，此款飛行器是迄今為止最輕的昆蟲飛行器，它使用太陽能電池，只要有光源就能持續(xù)、不受束縛地飛行。

（Gif 來自網(wǎng)絡(luò)，版權(quán)屬于原作者）

它的能量來源是一個重約 10 毫克的微型太陽能電池，而且這種電池也很節(jié)能，驅(qū)動一個RoboBee 所需的能量比圣誕彩燈上一個單獨的小燈泡耗能還低。

研究人員表示，該款機(jī)器人蜜蜂可以用于環(huán)境探索、搜索和救援等任務(wù)。怎么樣，這么靈巧輕便的機(jī)器人，是不是讓《哈利波特》的金色飛賊也略遜一籌呢？

教機(jī)器人如何“取悅”人類

雖然現(xiàn)在的機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)較以前有了很大突破，但是科學(xué)家們還一直在為優(yōu)化無人自動機(jī)器人系統(tǒng)而努力。最近，斯坦福大學(xué)的研究人員發(fā)表了一項新的研究成果，通過告訴機(jī)器人人類的偏好，來讓無人機(jī)器人系統(tǒng)更貼心，更智能。

該團(tuán)隊為機(jī)器人開發(fā)了一個提供指導(dǎo)的新系統(tǒng)，也被稱為獎勵系統(tǒng)。這個系統(tǒng)可以向機(jī)器人展示人類在面對一些物體時的操作方式，并提供了用戶偏好調(diào)查的數(shù)據(jù)，這里面包括了人類有關(guān)他們“希望機(jī)器人如何表現(xiàn)”等等問題的回答。

我們之前說過，通過向無人駕駛系統(tǒng)展示人類的操作方式，讓無人車掌握一定“人性化”的駕駛習(xí)慣。但是，人類的展示往往會包含一些“噪音”，每次展示也都多多少少有一定的出入，這會降低效率，加大機(jī)器人的學(xué)習(xí)成本，以及對數(shù)據(jù)清理的成本。

而這個新的組合系統(tǒng)會首先向機(jī)器人展示人類的行為，為自主機(jī)器人提供大量信息；然后再讓機(jī)器人對用戶進(jìn)行使用偏好調(diào)查，例如，用戶想要機(jī)械手臂抬高一點還是降低一點等等。在測試中，團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)這種演示與調(diào)查結(jié)合的方式，比任何一種單一方式都更有效率，而且通過這樣訓(xùn)練后的機(jī)器人獲得的好評比單一方式訓(xùn)練的機(jī)器人高80%。

“這是更好地了解人們對機(jī)器人的期望的一步”，該項目負(fù)責(zé)人，斯坦福大學(xué)計算機(jī)科學(xué)和電氣工程助理教授 Dorsa Sadigh 表示， “希望能通過我們的研究，讓人類更有效率地與機(jī)器人互動，甚至互相學(xué)習(xí)。”

MIT：有望推動 3D 打印技術(shù)發(fā)展的新型 3D 打印機(jī)

目前 3D 打印的技術(shù)難點之一，即有些 3D 打印所使用的材料，比如硅樹脂等橡膠類材料和環(huán)氧樹脂等高溫材料，在傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝中沒問題，但在 3D 打印機(jī)上很難被打印，導(dǎo)致材料分布不均勻、堵塞噴頭等問題。

據(jù) MIT 新聞報道，MIT 電子工程和計算科學(xué)副教授 Wojciech Matusi 的計算制造研究組，在對該問題進(jìn)行多年研究后，提出一種解決辦法：

首先，他們給 3D 打印機(jī)加上“眼睛”。該研究組使用光學(xué)相干斷層掃描（OCT）技術(shù)，利用長波長的光透過材料表面、掃描材料，且分辨率極高：達(dá)到人類頭發(fā)絲粗細(xì)的精度。由于現(xiàn)有掃描儀速度太慢，研究小組為此還研發(fā)出了一臺特制掃描儀，比之前的儀器快 100 倍。

然后，他們還給機(jī)器加上了 “大腦”，即讓機(jī)器在打印并掃描每一層時，讓打印機(jī)用機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)實時自動糾正錯誤，如果材料在打印過程中出現(xiàn)翹曲或收縮現(xiàn)象，機(jī)器會自動補充材料，避免在使用難以打印的材料時出現(xiàn)原材料堵塞打印機(jī)的情況。

這種更智慧的、有眼有腦的3D打印機(jī)，目前還在實驗室階段，如果能被商用，則有望比其它3D打印機(jī)更精確、且更擅長打印柔性材料。

海外高校

日本科學(xué)家把迷你大腦造出來了？！

多年來，科學(xué)家們其實一直在努力研發(fā)實驗室生長的“類人體”器官 —— 沒錯，就是像真實器官的假器官。一般來說，這些類器官會用于測試新的藥物或其他醫(yī)學(xué)治療。

現(xiàn)在，日本一組研究人員開發(fā)出一種“迷你大腦”，它不僅能夠顯示大腦皮質(zhì)的復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)，而且還能夠協(xié)調(diào)神經(jīng)活動。該研究表明，有了這樣的“類大腦”之后，醫(yī)生或許將能夠更好地研究神經(jīng)系統(tǒng)疾病而無需切開任何人類大腦。

這項研究是發(fā)表在上周四的《干細(xì)胞報告》（Stem Cell Report）雜志上的，研究人員通過創(chuàng)造出一種多能干細(xì)胞球（pluripotent stem cells），它具有發(fā)育成任何類型的身體細(xì)胞和組織的能力。他們將干細(xì)胞放入裝滿液體培養(yǎng)基的盤子里，模仿真實發(fā)育中大腦所需的環(huán)境，細(xì)胞組織會形成類似大腦皮層的結(jié)構(gòu)。從這里開始，研究人員研究各個神經(jīng)元之間的聯(lián)系和活動。

（分離于大腦類器官的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)圖像）

“這些類器官最有趣的特性之一是它們實際上概括了大腦發(fā)育過程的形態(tài)”，京都大學(xué)遺傳學(xué)家Hideya Sakaguchi 表示，它們的分層結(jié)構(gòu)非常漂亮，看起來就像真正的腦組織一樣……

感興趣的可以點擊原文閱讀：

https:///the-byte/lab-grown-mini-brains-advanced

科研機(jī)構(gòu)

NASA 舉辦大賽，要在外太空種植蔬菜

對 “移民火星” 一直很有興趣的埃隆·馬斯克，估計看到這條新聞時會笑逐顏開：這是咱火星人的 “菜籃子工程”！

美國國家航天局（NASA）最近舉辦了一個“超越地球增長”的太空花園競賽，現(xiàn)已開始接受公開報名申請了。他們的挑戰(zhàn)是：設(shè)計一個 50 厘米立方體的 3D 空間，可以幫助宇航員在未來的太空任務(wù)中使用新鮮水果和蔬菜。

因為 NASA 一直希望未來能在太空中維持人類的生命，那么久不可避免面臨著長期糧食生產(chǎn)的挑戰(zhàn)。因此，這個比賽的最終目的是實現(xiàn)在太空、沒有人為干預(yù)的情況下能維護(hù)植物生長，并設(shè)計出機(jī)器人來自動化種植和收獲整個果蔬系統(tǒng)。

這場“太空花園比賽”將分為三組：高中組，大學(xué)組和專業(yè)組。對任何專業(yè)的人群開放，無論你是生物學(xué)、航天學(xué)，工程學(xué)，農(nóng)業(yè)甚至制造業(yè)，都可以。只要在 2020 年 2 月 3 日之前提交設(shè)計就可以了！

其實，早年 NASA 已經(jīng)開始在太空中嘗試種植大量植物，包括萵苣等。但是，想要在太空中可靠而有效地種植作物，需要植物不受重力束縛，并且朝向光源，還能夠依然向外伸展，面臨著多種挑戰(zhàn)。