Брэдли Нельсон
Брэдли Джеймс Нельсон | |
|---|---|
| Рожденный | 16 мая 1962 г. |
| Национальность | Американский |
| Гражданство | Швейцария, Соединенные Штаты Америки |
| Альма-матер | Университет Карнеги-Меллон |
| Награды | Премия пионера IEEE РАН 2019, Общество робототехники и автоматизации IEEE |
| Научная карьера | |
| Поля | Робототехника |
| Учреждения | ETH Цюрих |
| Веб-сайт | msrl.ethz.ch |
Брэдли Джеймс Нельсон (родился 16 мая 1962 г.) - американский робототехник и предприниматель. Он является профессором робототехники и интеллектуальных систем в ETH Zurich с 2002 года и известен своими исследованиями в области микроробототехники , наноробототехники и медицинской робототехники . [ 1 ]
В 2005 году Нельсон был выбран одним из 50 лучших лидеров в области науки и техники по версии журнала Scientific American за свою работу по практическому применению нанотрубок . [ 2 ] [ 3 ] В 2019 году он получил Премию пионера IEEE РАН от Общества робототехники и автоматизации IEEE «В знак признания выдающегося вклада в микро- и наноробототехнику». [ 4 ] Он является соучредителем Aeon Scientific AG. [ 5 ] Femtotools AG, OphthoRobotics AG, [ 6 ] Magnes AG, Oxyle AG и MagnebotiX AG. [ 7 ]
Образование
[ редактировать ] | Этот биографический раздел написан как резюме . ( август 2022 г. ) |
- доктор философии Степень бакалавра робототехники (Институт робототехники, Школа компьютерных наук), Университет Карнеги-Меллона , 1995 г. [ 8 ]
- Магистр машиностроения, Университет Миннесоты , 1987 г. [ 9 ]
- Бакалавр машиностроения, Иллинойский университет Урбана-Шампейн , 1984 г., [ 9 ] Университетские награды/Бронзовая табличка.
Карьера
[ редактировать ]Нельсон занимал должности в компаниях Motorola и Honeywell , а также служил в Корпусе мира США в Ботсване , на юге Африки . [ 9 ] После получения докторской степени. После окончания Университета Карнеги-Меллон в 1995 году Нельсон стал доцентом Университета Иллинойса в Чикаго . В 1998 году он перешел в Университет Миннесоты в качестве доцента. В 2002 году Нельсон стал профессором робототехники и интеллектуальных систем в ETH Zürich. Швейцария. [ 8 ] [ 10 ]
Исследовать
[ редактировать ]| Внешние видео | |
|---|---|
 «Создание медицинских роботов размером с бактерию: Брэдли Нельсон на TEDxZurich» , 28 ноября 2012 г., TEDx Talks | |
| «Роботы размером с бактерию для точной доставки лекарств: Брэдли Нельсон» , 8 августа 2016 г., Всемирный экономический форум | |
| «Как мы можем обеспечить доступ к хирургии для всех на планете?: Доктор Брэдли Нельсон на TEDxSelnau» , 24 мая 2018 г., TEDx Talks |
Нельсон имеет более чем тридцатилетний опыт работы в области робототехники. Он специализируется на нанотехнологиях и разработке микроскопических роботов для использования в медицине и других целях. [ 11 ] Он особенно известен своей работой по разработке мягких, биологических гибких архитектур. [ 12 ] [ 13 ]
В ходе первых исследований в ETH Zurich исследователи из Института робототехники и интеллектуальных систем (IRIS) под руководством Нельсона разработали робота, способного играть в нанофутбол на игровом поле размером с рисовое зернышко. Международные демонстрационные мероприятия RoboCup Nanogram проводились при поддержке Национального института стандартов и технологий США (NIST) в 2007, 2008 и 2009 годах. Целью была разработка микророботов, которые могли бы выполнять задачи, связанные с футболом, в качестве демонстрации возможности изготовления микроэлектромеханических устройств. системы (МЭМС) на полупроводниковых чипах. Резонансный магнитный робот Цюриха, или «Магмит», имел длину 300 мкм (0,012 дюйма) и мог двигаться вперед, включать заднюю передачу и поворачивать налево и направо. Магнитные поля использовались для перемещения робота по плоской поверхности. [ 14 ] [ 15 ] ETH Zurich заняла первое место на конкурсе нанограмм RoboCup 2007. [ 16 ] и была одной из двух команд, успешно выступивших на соревнованиях 2009 года. [ 17 ]
В 2009 году Нельсон и его исследовательская группа были отмечены Книгой рекордов Гиннеса за создание «самого совершенного мини-робота для медицинского использования», робота длиной около 20 мкм (0,00079 дюйма) с закрученными жгутиками, построенного из полупроводниковых материалов и управляемого магнитным магнитом. поле. [ 18 ] Как и многие роботы Нельсона, микроробот в форме стержня был вдохновлен биологической формой, в данном случае Escherichia coli . бактерией [ 11 ] » робота Магнитные поля используются для воздействия на ориентацию « жгутиков , заставляя его двигаться. [ 11 ] Внешние магнитные поля генерируются с помощью восьми электромагнитов, которые позволяют оператору микроробота перемещать его по осям x, y и z в любом желаемом направлении. [ 19 ] Разработка наноэлектромеханических систем (НЭМС) может потребовать новых материалов и может включать уникальные эффекты, происходящие на наноуровне. [ 2 ] Роботы Нельсона в форме стержней потребовали разработки материала, который был бы очень чувствителен к магнитным полям и был бы изготовлен путем объединения элементов кобальта и самария . [ 19 ]
Такие роботы были протестированы в теле глаза стекловидном для доставки лекарств к сетчатке . [ 11 ] Микророботы также специализируются на том, чтобы сообщать об уровне кислорода в сетчатке, выделяя флуоресцентный краситель, который тускнеет со скоростью, указывающей на присутствие кислорода. [ 20 ] Другие возможные области, которые были предложены для медицинского применения, включают сердце , мочевыводящие пути , тонкий кишечник и мозг , до которых трудно добраться. Очистка воды и очистка окружающей среды также являются возможными областями применения нанороботов. [ 11 ]
Использование специализированных 3D-принтеров позволяет разрабатывать новые типы материалов для использования в микророботах, например полимеры . В 2015 году Нельсон и Кристофер Хирольд совместно разработали робота, изготовленного из биосовместимого биополимера , который может растворяться в организме после выполнения задачи робота. [ 21 ]
В сотрудничестве с командой под руководством Селмана Сакара из Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) команда Нельсона разработала роботов-микропловец с мягкой архитектурой, конструкция которых включает в себя технику складывания, аналогичную японскому оригами . Конструкция имитирует способность микроорганизмов менять форму в ответ на изменение условий окружающей среды. [ 22 ] Робот состоит из многослойной структуры различных гидрогелей , которые по-разному реагируют на условия окружающей среды, такие как pH , температура или свет. В ответ на такие изменения биополимеры расширяются или сжимаются, заставляя робота менять форму. Дизайн был вдохновлен бактерией Trypanosoma brucei , вызывающей сонную болезнь . Бактерия имеет длинную узкую форму, позволяющую перемещаться через жидкости организма, и короткую, компактную форму, с помощью которой она достигает целевой области. [ 21 ]
В сотрудничестве с Даниэлем Ахмедом из ETH Zurich Нельсон разработал магнитные шарики, движение которых можно направлять против потока жидкости. Шарики изготовлены из гидрогелевого нанокомпозита, содержащего частицы оксида железа и полимера . Каждая бусина имеет диаметр 3 мкм (0,00012 дюйма). «Рой» или скопление шариков шириной от 15 мкм (0,00059 дюйма) до 40 мкм (0,0016 дюйма) микрометров можно направлять с помощью магнитного контроллера. Рой шариков изучался с использованием стеклянных трубок, наполненных жидкостью, чтобы имитировать типы условий, которые могут быть обнаружены в кровеносных сосудах толщиной от 150 мкм (0,0059 дюйма) до 300 мкм (0,012 дюйма) микрометров. Точно так же, как кто-то, путешествующий вверх по реке, может держаться за берега, где течение медленнее, ученые, управляющие микрошариками, держат их возле стенок стеклянных трубок. Они используют ультразвук, чтобы переместить кластер микрошариков к стенке трубки, и вращающееся магнитное поле, чтобы переместить рой против тока. [ 23 ]
Микророботизированные системы Нельсона также использовались Ханнесом Фоглером, Ули Гроссниклаусом и другими исследователями из Департамента биологии растений и микробов в Цюрихе для изучения механизма отлова венериной мухоловки ( Dionaea muscipula ). Исследователи обнаружили ранее неизвестный механизм, с помощью которого растение ловит добычу: одно медленное прикосновение приводит к закрытию ловушки для мух. Они смогли математически смоделировать угловое отклонение и пороговые значения скорости, участвующие в механизме щелчка. [ 24 ] [ 25 ]
Почести и награды
[ редактировать ]Нельсон получил ряд наград за свою работу в области робототехники, нанотехнологий и биомедицины.
- Премия шейха Хамдана бен Рашида Аль Мактума 2020 года в области медицинских наук [ 12 ]
- 2019 Премия пионера IEEE РАН, Общество робототехники и автоматизации IEEE, «В знак признания выдающегося вклада в микро- и наноробототехнику» [ 4 ]
- 2016 г. Грант Европейского исследовательского совета (Soft Micro Robotics или SOMBOT) [ 8 ]
- 2014 г., первое место: Mobile MicroRobot Challenge, ICRA [ 26 ] [ 27 ]
- Книга рекордов Гиннеса 2012 года как «Самый продвинутый мини-робот для медицинского использования». [ 18 ]
- Грант Европейского исследовательского совета 2011 г. (микроробототехника и наномедицина, BOTMED) [ 28 ]
- Сотрудник IEEE 2011 г., журнал IEEE Robotics & Automation [ 29 ]
- 2010 Сотрудник ASME, Американское общество инженеров-механиков [ 30 ]
- Команда ETH Zurich, 2009 г., первое место: RoboCup Nanogram Soccer
- 2007 Команда ETH Zurich, первое место: RoboCup Nanogram Soccer [ 16 ]
- Scientific American 50, 2005 г.: победители и участники SA 50, Scientific American [ 2 ] [ 3 ]
- 1999 г. — профессор машиностроения Макнайта, Университет Миннесоты. [ 31 ]
- Международная премия Большого Хамдана 2020 года – ИИ в здравоохранении
Библиография
[ редактировать ]Книги
[ редактировать ]- Чжан, Минджун; Нельсон, Брэдли; Фелдер, Робин, ред. (2007). Основы и приложения автоматизации медико-биологических наук . Бостон: Артех Хаус. ISBN 9781596931053 .
Статьи
[ редактировать ]Исследовательская группа Нельсона завоевала более дюжины наград за лучшие статьи на различных международных конференциях и в международных журналах. Присужденные бумажные награды указаны после информации о цитировании.
- Ху, Чэнчжи; Пане, Сальвадор; Нельсон, Брэдли Дж. (28 мая 2018 г.). «Мягкая микро- и наноробототехника» . Ежегодный обзор управления, робототехники и автономных систем . 1 (1): 53–75. doi : 10.1146/annurev-control-060117-104947 . hdl : 20.500.11850/316345 . S2CID 139844553 .
- Хуан, Хен-Вэй; Сакар, Махмут Сельман; Петрушка, Эндрю Дж.; Пане, Сальвадор; Нельсон, Брэдли Дж. (ноябрь 2016 г.). «Мягкие микромашины с программируемой подвижностью и морфологией» . Природные коммуникации . 7 (1): 12263. Бибкод : 2016NatCo...712263H . дои : 10.1038/ncomms12263 . ПМК 5512624 . ПМИД 27447088 .
- Марино, Хамаль; Бергелес, Христос; Нельсон, Брэдли Дж. (январь 2014 г.). «Надежное электромагнитное управление микророботами под действием силы и неопределенности локализации» . Транзакции IEEE по автоматизации науки и техники . 11 (1): 310–316. дои : 10.1109/TASE.2013.2265135 . hdl : 10044/1/13177 . S2CID 17729837 . - Награда T-ASE за лучшую новую прикладную бумагу 2015 г., IEEE CASE [ 32 ]
- Ульрих, Ф.; Шуерле, С.; Питерс, Р.; Диши, А.; Михельс, С.; Нельсон, Би Джей (6 июня 2014 г.). «Автоматизированный капсулорексис на основе гибридной магнитно-механической исполнительной системы». Учеб. IEEE Международный. Конф. Автоматизация робототехники, Гонконг, Китай . стр. 4387–4392. - Награда за лучшую работу по медицинской робототехнике на ICRA 2014. [ 26 ]
- * Пети, Тристан; Чжан, Ли; Пейер, Кэтрин Э.; Краточвил, Брэдли Э.; Нельсон, Брэдли Дж. (11 января 2012 г.). «Селективный захват и манипулирование микрообъектами с помощью мобильных микровихрей» . Нано-буквы . 12 (1): 156–160. Бибкод : 2012NanoL..12..156P . дои : 10.1021/nl2032487 . ПМИД 22111870 . - Десять наград журнала Journal of Laboratory Automation, 2013 г., JALA Ten [ 33 ]
- Тоттори, Соитиро; Чжан, Ли; Цю, Фамин; Кравчик, Кшиштоф К.; Франко-Обрегон, Альфредо; Нельсон, Брэдли Дж. (7 февраля 2012 г.). «Магнитно-спиральные микромашины: изготовление, контролируемое плавание и транспортировка грузов». Продвинутые материалы . 24 (6): 811–816. Бибкод : 2012AdM....24..811T . дои : 10.1002/adma.201103818 . ПМИД 22213276 . S2CID 205242976 .
- Нельсон, Брэдли Дж.; Калиакатсос, Иоаннис К.; Эбботт, Джейк Дж. (июль 2010 г.). «Микророботы для малоинвазивной медицины» . Ежегодный обзор биомедицинской инженерии . 12 (1): 55–85. doi : 10.1146/annurev-bioeng-010510-103409 . ПМИД 20415589 .
- Чжан, Ли; Эбботт, Джейк Дж.; Донг, Ликсин; Краточвил, Брэдли Э.; Белл, Доминик; Нельсон, Брэдли Дж. (9 февраля 2009 г.). «Искусственные бактериальные жгутики: изготовление и магнитный контроль» . Письма по прикладной физике . 94 (6): 064107. Бибкод : 2009ApPhL..94f4107Z . дои : 10.1063/1.3079655 .
- Донг, Ликсин; Нельсон, Брэдли Дж.; Фукуда, Тосио; Арай, Фумихито; Накадзима, Масахиро (2006). «На пути к линейным серводвигателям на нанотрубках». 3 (3): 228–235.
{{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется|journal=( помощь ) - Премия за лучшую медицинскую робототехнику 2014 г., ICRA [ 32 ]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Левин, Дэвид (27 июня 2022 г.). «Сделать микроботов умными» . Познаваемый журнал | Ежегодные обзоры . doi : 10.1146/knowable-062322-1 . Проверено 11 августа 2022 г.
- ^ Jump up to: а б с «Новости промышленности/исследований». Журнал IEEE «Робототехника и автоматизация» . 14 (3): 122. Сентябрь 2007 г. doi : 10.1109/mra.2007.906719 . S2CID 40455102 .
- ^ Jump up to: а б «Scientific American 50: Тенденции в исследованиях, бизнесе и политике» . Научный американец . 21 ноября 2005 года . Проверено 13 мая 2021 г.
- ^ Jump up to: а б «Премия пионера ИЭЭЭ РАН» . ИИЭЭ . Проверено 17 мая 2021 г.
- ^ «Aeon Scientific выигрывает премию Swiss Technology Award 2014» . Робохаб . 26 ноября 2014 года . Проверено 17 мая 2021 г.
- ^ Синьюй, Лю; Вэньцзи, Сунь (25 августа 2019 г.). «Китайская индустрия робототехники движется вперед к светлому будущему» . Заголовки новостей Синьхуа . Архивировано из оригинала 25 августа 2019 года . Проверено 17 мая 2021 г.
- ^ «Инновации для вывода генератора магнитного поля MFG-100 на рынок механобиологии» . Особенности исследования . 1 мая 2018 года . Проверено 17 мая 2021 г.
- ^ Jump up to: а б с «Микророботы для улучшения хирургии глаза» . Европейский исследовательский совет . 10 июля 2018 года . Проверено 12 мая 2021 г.
- ^ Jump up to: а б с Сюй, Тай-Ран, изд. (2004). МЭМС-упаковка . ИЭПП. п. xvi. ISBN 9780863413353 . Проверено 13 мая 2021 г.
- ^ «Профессор доктор Брэдли Дж. Нельсон» . Многомасштабная лаборатория робототехники .
- ^ Jump up to: а б с д и Приско, Якопо (30 января 2015 г.). «Позволит ли нанотехнология скоро «проглотить доктора»?» . CNN Бизнес . Проверено 14 мая 2021 г.
- ^ Jump up to: а б «Одиннадцатая международная премия Большого Хамдана в области медицинских наук вручена американскому лидеру в области искусственного интеллекта» . PRПодземка . 10 декабря 2020 г. Проверено 12 мая 2021 г.
- ^ Ян, Лидонг; Чжан, Ли (3 мая 2021 г.). «Управление движением в магнитной микроробототехнике: от отдельных и нескольких роботов к стаям» . Ежегодный обзор управления, робототехники и автономных систем . 4 (1): 509–534. doi : 10.1146/annurev-control-032720-104318 . ISSN 2573-5144 . S2CID 228892228 . Проверено 15 мая 2021 г.
- ^ «Демонстрационные соревнования по нанофутболу RoboCup 2009, 2–4 июля 2009 г., Грац, Австрия» . НИСТ . 2009 . Проверено 15 мая 2021 г.
- ^ Файербо, СЛ; Пипмайер, Дж.А.; МакГрей, компакт-диск (2010). «Футбол на микромасштабе: маленькие роботы с большим влиянием» . В Папи, Владан (ред.). Робот-футбол . ИНТЕХ. стр. 285–310. ISBN 978-953-307-036-0 . Проверено 15 мая 2021 г.
- ^ Jump up to: а б «Результаты демонстрационного конкурса нанограмм RoboCup 2007» . НИСТ . 4 мая 2011 года . Проверено 15 мая 2021 г.
- ^ Аллен, Р.; МакГрей, К. (2009). «МЭМС в действии: RoboCup Nanogram 2009» . Информационный бюллетень Альянса МЭМС . Проверено 15 мая 2021 г.
- ^ Jump up to: а б Чжан, Чичи (20 октября 2019 г.). «Рой микророботов показывает, что сила в цифрах» . Новости химии и техники . 97 (41) . Проверено 17 мая 2021 г.
- ^ Jump up to: а б Шмидт, Крис (2011). «Создание вещей: меньше: ведущий Дэвид Пог» . НОВА (расшифровка) . Проверено 14 мая 2021 г.
- ^ Макси, Кайл (9 мая 2013 г.). «Микророботы могут предотвратить слепоту» . Engineering.com . Проверено 17 мая 2021 г.
- ^ Jump up to: а б Шлефли, Самуэль (21 сентября 2016 г.). «Микродоктора в нашем организме» . Физика.орг . Проверено 17 мая 2021 г.
- ^ «Швейцарская команда разработала робота-микропловец, который будет доставлять лекарства через организм» . Рейтер . 21 января 2019 года . Проверено 17 мая 2021 г.
- ^ Бергамин, Фабио (19 февраля 2021 г.). «Плавание против течения на звуковых волнах» . Наука Дейли . Проверено 17 мая 2021 г.
- ^ «Медленные прикосновения заставляют венерианские мухоловки захлопываться» . Будущее . 13 июля 2020 г. Проверено 17 мая 2021 г.
- ^ «Как щелкают венеринские мухоловки» . ScienceDaily . 10 июля 2020 г. Проверено 17 мая 2021 г.
- ^ Jump up to: а б По, Дэн О. (2014). «Новости с Robot Challenge на ICRA 2014» . Журнал IEEE «Робототехника и автоматизация» . 21 (ДЕКАБРЬ): 10–11. дои : 10.1109/MRA.2014.2360618 .
- ^ Си, Нин; Хэмел, Билл; Тан, Цзиндун; Цой, Трейси (19 декабря 2014 г.). «ICRA 2014 в Гонконге была супертехническим мероприятием в прекрасном месте» . Журнал IEEE «Робототехника и автоматизация» . 21 (декабрь): 112–115. дои : 10.1109/MRA.2014.2360621 . Проверено 17 мая 2021 г.
- ^ «Проекты, финансируемые ERC» . Европейский исследовательский совет . Проверено 12 мая 2021 г.
- ^ «Почести, выборы и другая деятельность членов» . Журнал IEEE «Робототехника и автоматизация» . 18 (март): 100–101. 2011. doi : 10.1109/MRA.2010.940157 . Проверено 17 мая 2021 г.
- ^ Американское общество инженеров-механиков (2010). «Стипендиаты ASME 2009–2010 гг.» . Бесплатная библиотека . Проверено 17 мая 2021 г.
- ^ «Почетные профессора» . Университет Миннесоты . Проверено 13 мая 2021 г.
- ^ Jump up to: а б «Награда IEEE Transactions on Automation Science and Engineering за лучшее новое приложение (при поддержке Googol Technology Ltd)» . ИИЭЭ . Проверено 17 мая 2021 г.
- ^ Хо, Дин (февраль 2013 г.). «Представляем JALA Ten 2013» (PDF) . Журнал автоматизации лабораторий . 18 (1): 105–110. дои : 10.1177/2211068212470545 . ПМИД 28071210 . Проверено 17 мая 2021 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]Устная история
[ редактировать ]- «БРЭД НЕЛЬСОН: Интервью, проведенное Питером Асаро» , Исторический центр IEEE, 17 июля 2011 г. Интервью № 738 для Университета Индианы и Исторического центра IEEE, Институт инженеров по электротехнике и электронике Inc.
Переговоры и СМИ
[ редактировать ]- MSRL в программе CNN «Создавайте – Создавай – Внедряй инновации»
- TEDx, Цюрих, 2012 г.
- Выступление на телевидении "NOVA Делаем вещи меньше", 2011 г.
| Международный | |
|---|---|
| Национальный | |
