瑞士洛桑联邦理工学院

来源：新浪VR

随着科技的进步，我们已经习惯了触觉反馈，这是我们与智能手机和其他设备进行互动的一部分。我们的触觉是我们与环境互动方式的重要组成部分，少量的输入就可以传达很多信息。然而，正如任何尝试过触觉反馈VR工具的人都可以证明的那样，将触摸感带入交互是使它们身临其境的关键。

现在，瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）的研究人员已经研制出一种柔韧的人造皮肤，它可以提供触觉反馈，可以用于从VR到医疗康复的任何领域。这种皮肤由硅树脂和电极组成，它可以根据手指或手腕周围的形状，以压力或振动的形式提供反馈。

EPFL研究员Harshal Sonar在一份声明中表示：“这个人造皮肤内部嵌入了传感器，可以检测变形，这样反馈就可以根据运动进行调整，使其更有用，并提供更真实的反馈。“这是我们第一次开发出一种完全柔软的人造皮肤，传感器和执行器都集成在一起。“这为我们提供了闭环控制（一种比较灵活、工作绩效较高的控制方式，工业生产中的多数控制方式采用闭环控制的设计），这意味着我们可以准确可靠的调节用户感受到的振动刺激。”这对于可穿戴应用来说非常理想，比如在医疗应用中测试病人的本体感觉。”

这种人造皮肤具有可拉伸性和柔韧性，可以拉伸到原来长度的四倍。这意味着它应该能够承受日常活动的严峻考验，因此它可以被开发成一种工具，为失去触觉的病人提供帮助。它也可以用来创造高沉浸式的VR体验。

Sonar表示：“下一步将是开发一个完全可穿戴的原型，用于康复、虚拟现实和增强现实的应用。”“这一原型还将在神经科学研究中进行测试，当研究人员在磁共振实验中研究动态大脑活动时，它可以用来刺激人体。”

导读

据瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）官网近日报道，该校研究团队开发出一款比现今最快速的晶体管快10倍的纳米器件。该器件可以生成大功率的太赫兹波。众所周知，虽然太赫兹波可以应用于从成像到感知再到高速无线通信的一系列领域，但却难以生成。该器件的大功率皮秒操作，也为某些先进的医疗技术例如癌症治疗带来了巨大的希望。

背景

太赫兹（THz）波，是频率范围在100GHz到10THz之间，介于微波与红外线之间的电磁波。

（图片来源：维基百科）

太赫兹波具有穿透性强、安全性高、定向性好、带宽大、时间与空间分辨率高等技术优势，可以穿透纸张、衣服、木头和墙壁，也可以检测空气污染。

用太赫兹技术对一本合上的书中的书页内容进行成像（图片来源：Barmak Heshmat）

太赫兹波源可以彻底改变安全和医学成像系统，此外还可以携带海量的数量，进行更快速的无线通信。

太赫兹通信系统（图片来源：荷兰内梅亨大学）

太赫兹波是一种非电离的辐射，也就是说不会有害人体健康。这项技术已经在某些机场用于扫描乘客和检测危险物品和物质。

太赫兹安检成像示意图（图片来源于网络）

尽管太赫兹波的前景似乎一片光明，但是目前仍然没有得到广泛使用，原因就是造价昂贵且需要大而笨重的设备来产生。

创新

近日，瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）开发的一项新技术将改变这一切。位于电力与宽带隙电子研究实验室（POWERlab）的团队，在 Elison Matioli 教授的领导下，打造了一款纳米器件（1纳米等于百万分之一毫米）。该器件可以在皮秒（一皮秒等于一万亿分之一秒）内生成极高功率的信号，从而生成大功率的太赫兹波。

（图片来源：EPFL）

这项技术可安装到芯片或者柔性材料上，未来甚至可安装到智能手机和其他手提式设备上。这项研究的第一作者是 POWERlab 的博士研究生 Mohammad Samizadeh Nikoo，相关论文发表在《自然（Nature）》杂志上。

技术

这款便宜的全电子小型纳米器件，通过一个微型太赫兹波源，立刻生成高强度的太赫兹波。其工作方式是在一皮秒内生成一个强大的“电火花”，这个“电火花”具有从10伏（或者更低）到100伏的电压尖峰。该设备能够几乎连续地生成这种“火花”，这意味着每秒可发出高达5千万个信号。当安装在天线上时，该系统可以产生并发射大功率太赫兹波。

该器件由两块紧密靠近的金属板组成，它们之间的距离低至20纳米。当施加电压时，电子涌向其中一块板，在那里形成纳米等离子体。一旦电压达到某个阈值，电子几乎立刻射向第二块板。用如此快速的切换实现的这种迅速移动，创造出了一个可以产生高频波的高强度脉冲。

传统电子器件的切换速度仅能达到每皮秒1伏，这对于生成大功率太赫兹波来说太慢。

这款新型纳米器件，速度快十倍，可生成既高能量又高频率的脉冲。Matioli 表示：“通常来说，让这两个变量都达到很高的值是不可能的。高频半导体器件的尺寸是纳米级的，它们只能承受住几伏的电压。与此同时，大功率器件，对于生成太赫兹波来说显得太大太慢。我们方案是用最新的纳米级制造技术重新访问老旧的等离子体场，从而提出一种可以突破这些限制的新器件。”

价值

Matioli 称新器件将所有的变量都推向了极限值：“你通常不会在同一个句子中听到‘高频率’、‘大功率’和‘纳米级’这些词汇。”

Samizadeh 表示：“从一方面说，这些纳米器件带来了极高水平的简单性和低成本，从另一方面说，也展示了卓越的性能。此外，它们可以与其他的电子器件例如晶体管集成到一起。就这些特性而言，纳米等离子体可以为超高速电子器件领域塑造一个不同的未来。”

这项技术除了生成太赫兹波以外还有更为广泛的应用。Matioli 补充道：“我们非常肯定会有更多的创新应用到来。”

关键字

纳米器件、太赫兹、天线

参考资料

【1】Mohammad Samizadeh Nikoo, Armin Jafari, Nirmana Perera, Minghua Zhu, Giovanni Santoruvo, Elison Matioli. Nanoplasma-enabled picosecond switches for ultrafast electronics. Nature, 2020; 579 (7800): 534 DOI: 10.1038/s41586-020-2118-y

新华社照片，外代，2018年9月2日

（外代二线）瑞士洛桑联邦理工学院举办“无人机日”

9月1日，在瑞士洛桑联邦理工学院举行的“无人机日”上，人们观看一架在笼中飞翔的无人机。

新华社/欧新

瑞士有法语区，德语区和意大利语区，看看你心仪的学校是哪一个。

1、苏黎世联邦理工学院

苏黎世联邦理工学院（又名瑞士联邦理工学院，德语名 Eidgenssische Technische Hochschule Zürich，简称ETH Zürich）

坐落于瑞士苏黎世，是享誉全球的世界顶尖研究型大学，连续多年位居欧洲大陆高校翘首，享有“欧陆第一名校”的美誉。

在2019年QS世界大学综合排名中列世界第7。

与法语区的洛桑联邦理工学院是姊妹院校。它们是与美国麻省理工学院齐名的著名学府

该校现有来自于一百多个国家的两万六千名师生分布于16个系，教研领域涵盖建筑学、工程学、数学、自然科学、社会科学和管理科学，截止06年诞生了包括爱因斯坦在内的21位诺贝尔奖得主，是目前世界大学获诺贝尔奖人数最多的学校之一。

2、洛桑联邦理工学院

瑞士联邦理工学院(洛桑) ，又名洛桑联邦理工学院，成立于1969年，是一所世界顶尖的理工院校。

学校位于瑞士的法语区洛桑，与德语区的苏黎世联邦理工学院是姊妹院校。两所院校以及相应研究机构共同组成了瑞士联邦理工学院，直接由联邦政府管理。

在工程科技领域享有极高的声望。 其中，工程技术和自然科学领域分别列世界第12位和第11位。

3、苏黎世大学

苏黎世大学，坐落于瑞士第一大城市苏黎世，是世界著名的州立研究型大学，欧洲研究型大学联盟成员。

该校成立于1833年，经过180多年的洗礼，如今已成为瑞士规模最大、实力最强的综合大学。

包括第一届诺贝尔物理学奖得主伦琴、"世纪伟人"爱因斯坦，干扰素的共同发现者让.林登曼等在内的12名诺贝尔奖得主都曾在此学习或工作过。苏黎世大学是德语区乃至欧洲最具活力的大学之一，在很多领域都享有盛名。

该校共分为7个学院：神学院、法学院、经济学院、医学院、兽医学院、文哲学院、数学-自然科学院。苏黎世大学在分子生物学、大脑研究和人类学等领域具有开拓性的研究实力。

尤其在医学、免疫学、遗传学、神经科学、结构生物学及经济学等领域位于世界领先水平。

语言要求

申请英文授课硕士项目不需要提交德语能力证明。英语最低语言要求为C1级(根据欧洲共同语言参考标准，CEFR)。

大四在读以上相关专业本科学历，英语授课的硕士专业要求托福100分以上或雅思7，（经济管理学、信息学、数学专业要求英语语言能力）

德语语言能力证明(注：德福每科成绩达3分)

4、日内瓦大学

日内瓦大学是位于瑞士法语区日内瓦州的一所公立大学，规模仅次于苏黎世大学排在瑞士第二位。

前身是1559年约翰·加尔文建立的日内瓦学院。作为一所神学院，这里主要教授修辞学、辩证法、希伯来语和古典希腊语，在欧洲宗教改革期间获得广泛声誉。

经过启蒙时代，其学科领域逐渐扩展，1873年建立医学系后，正式更名为大学。作为世界百强大学之一，日内瓦大学享有国际声誉，是集合了欧洲12所最优秀的研究型大学的欧洲研究型大学联盟以及科英布拉集团的成员。 此外日内瓦大学还设有全球历史最为悠久和教学水平最高的翻译学院之一——日内瓦高级翻译学院(ETI）。

语言要求

法语证书

5、巴塞尔大学

巴塞尔大学成立于1460年，是瑞士最古老的大学。

巴塞尔大学有950名教师，其中300名教授，女教师占10%，巴塞尔大学的生化系居世界领先地位。曾在巴塞尔大学任教的化学家TadeusReichstein于1933年发现了维他命C，并于1950年获得诺贝尔医学奖，1978年微生物学家WernerArber获得了同样的荣誉。现有8000名学生，每年有700名学生毕业。

巴塞尔大学不是全科目大学（例如：没有建筑，工程师，农业和信息学科目）。

但外国留学生如果没有瑞士长久居留权不允许在瑞士任何一所大学学习医学。

6、洛桑大学

洛桑大学，瑞士历史最悠久的大学之一，距今已有470多年的历史。

学校学术氛围浓厚，与洛桑联邦理工学院一起，形成致力于教学和科学研究的高等权威学府，是世界著名的综合性院校。

位于西南部沃州的洛桑市，瑞士法语区中心地区，地理位置十分优越。获得中国教育部认证。该校前身是成立于1537年的Schola Lausannensis，首要任务是为教堂培养神职人员。是当时拥有全国惟一的法语新教神学院。1890年升格为大学。

洛桑大学现有7个学院，具体为：神学与宗教研究学院、法律与司法学院、艺术学院、社会与政治科学学院、工商与经济学院（又名：洛桑高等商学院（HEC Lausanne））、地球科学与环境学院、生物学院和医学院。商科、法律与犯罪学、生物学、医药学、地理学、环境学等学科是洛桑大学实力较强的学科。

语言要求

雅思、托福，拥有法语B1级证书，否则须通过洛桑大学语言考试（语言考试在硕士项目预科学年进行）

7、伯尔尼大学

伯尔尼大学创建历史可以追溯到十六世纪早期建立的神学院，当时建校的目的是为宗教改革培养清教徒牧师。

伯尔尼位于法语区与德语区的交界处，语言以德语为主，但也讲法语。

学校在建校时拥有3位教授，到十七世纪末拥有6位教授。到十八世纪学校在人文和神学领域一直处于统治地位。

伯尔尼大学1528-1805： 从神学院到大学院在启蒙运动开始之初，建立起了法学和数学教育。1805年伯尔尼政府改革整个高等教育体系，学校从原先的神学院扩展为拥有四个系的大学院，至此学校不仅培养牧师同时为社会输送律师和医师（包括内科学和兽医学），其中哲学系（包括人文和自然科学）为其他三个系提供基础教育。

语言要求

德文。要求通过德国歌德学院高级德文水平考试(ZOP、DSH、KDS或GDS)。不符合德文水平要求的申请者，必须参加的德文考试。伯尔尼大学只给客座学生提供德文培训班。德文学习和考试可在瑞士弗里堡预科班进行。

8、圣加仑大学

圣加仑大学圣加仑大学成立于1898年5月25日，是一所以经济、金融、法律和社会学为主的综合性大学。

圣加仑大学提供本科、硕士和博士层次的高等教育，其主要授课语言为德语，同时也开设了部分英语授课的专业。学校的管理学硕士项目（Master in Management）在2014年Financial Times的全球管理学硕士排名中列1位。

圣加仑大学商学院在2015年的欧洲商学院排名中列第4位。圣加仑大学是一所以经济、法律和社会学为主的综合性大学。成立于1898年，属于欧洲最有名的经济大学之一。目前圣加仑大学在校学生人数为6000多人，学有30个研究所。圣加仑大学提供本科、硕士和博士层次的高等教育，其主要授课语言为德语，申请者需要德语证书，同时也开设了部分英语授课的专业。

9、弗里堡大学

弗里堡大学成立于1889年，位于阿尔卑斯山脚下的古城弗里堡。

作为瑞士高等院校联合体成员，弗里堡大学为法语区及德语区大学起了桥梁作用。弗里堡大学与伯尔尼大学及纳沙泰尔大学组成是瑞士中部大学联合体(BENEFRI)共同实施授课及科研。

弗里堡大学拥有5个系：神学系、法学系、经济学和社会学、文科学系、数学、自然科学系，各系分布于多所研究所。

弗里堡大学是瑞士唯一一所双语授课的国立大学（法语、德语）。甚至在欧洲也是唯一一所坚持使用双语教学、管理的大学。学生们使用两种语言完成学业并得到双语文凭，当然也可以选择使用其中一种语言学习得到单语文凭。

语言要求

法语和德语证书

10、提契诺大学

提契诺大学(USI)创建于1996年，坐落于瑞士南部提契诺州最大的城市卢加诺，又称瑞士意大利大学(Università della Svizzera italiana)，是瑞士12所公立大学之一，也是瑞士意大利语区唯一的一所公立大学，现有卢加诺(Lugano)主校区和门德里西奥(Mendrisio)校区(建筑科学院所在地)。

提契诺大学是一所公认的跨学科和多语种大学，设有四个学院，其中包括举世闻名的门德里西奥建筑学院(The Accademia di architettura di Mendrisio)

其经济学、信息学等学科在瑞士乃至整个欧洲都是很著名的。提契诺大学的正式授课语言是意大利语.但英语作为第二工作语言用于很多研究生院的硕士课程和硕士专业课程。一些专业课程也采用德语和法语授课。

11、纽沙泰尔大学

纳沙泰尔大学成立于1838年，是瑞士一所州立综合性大学。后在1909年正式成为联邦认可的国立大学。

目前，在校学生每年可达3200多名。纳沙泰尔大学的现代法语系著名于世。除此之外，它在生物研究及显微技术学方面与各大公司保持着紧密的联系。纳沙泰尔大学位于瑞士法语区的著名手表工业发源地。其现代法语系自18世纪起便享誉世界。近来瑞士联邦决定，将纳沙泰尔大学作为一个生物工程科学职能中心。

1975年建立的显微技术研究所在显微电子学、应用光学和物理电子学方面取得了非常优异的研究成果，并将在未来更多致力于这些方面的开放和研究。

导读

近日，瑞士洛桑联邦理工学院的研究人员提出一种新方法，利用光纤感知周围的材料。

背景

光纤，在大多数人的印象中，主要是作为网络通信中的信息传输媒介，应用于长距离的光通信系统。一般来说，它是由玻璃或者塑料制成的纤维。

（图片来源：维基百科）

然而，出乎许多人意料的是，光纤还有一项十分重要的用途：传感器。其实原理很简单：光纤是光波的一种传输介质，当光波在光纤中传输时，外部因素（例如：温度、压力、应变、振动、声音、磁场等）的变化会引起光波的光学特性（例如：振幅、相位、偏振、波长等）的变化。因此，光纤可用于感知和测量各种物理变化，甚至被比作“人造神经”。

光纤传感器技术的应用领域非常广阔，比如说：用于建筑物监控领域，例如监测桥梁结构、输油管道泄露、铁路滑坡等问题；用于航空航天领域，例如感知飞机机翼状况；用于生物医疗领域，例如检测乳腺癌的温度变化；用于可穿戴设备与智能织物领域，例如检测人体健康状况与早期诊断疾病。

接下来，让我们一起回顾一下笔者以往介绍过的两个经典案例：

1）瑞士和西班牙的科研人员开发出一条长达10千米的分布式光纤传感器系统，能感知100万个点的温度变化或者应变。

（图片来源：Duncan Rawlinson、Alejandro Dominguez-Lopez）

2）日本东北大学团队开发出一种低成本传感器，它利用空心光纤传导敏感气体，监测人体呼吸中低浓度的生物标记物，为未来的非侵入式健康研究开辟了一条新的道路。

（图片来源：东北大学）

创新

近日，瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）的研究人员提出一种新方法，在光纤内部光束的帮助下简单地生成声波，使得光纤可以分辨它们接触的是液体还是固体。

（图片来源：Alain Herzog / EPFL）

EPFL 工学院教授 Luc Thévenaz 领导的纤维光学小组（GFO）主导了这项研究，相关论文发表于《自然通信（Nature Communications）》杂志。

在光纤中使用声波的想法起初来源于该团队的合作伙伴：以色列巴伊兰大学的研究人员。随后，他们展开了联合项目研究。

技术

这种光纤由玻璃制成，宽度不超过一缕发丝。它传输的光线根据四个参数：强度、相位、偏振、波长，产生相应的变化。当光纤被拉伸或者温度发生改变时，这些参数也会发生改变，使光纤像传感器一样，能够检测结构中的裂缝或者温度的异常。但是迄今为止，在不让光线脱离光纤的情况下（即不干扰光线的传播路径），科学家们仍无法判断光纤周围正在发生的状况。

EPFL 开发的方案利用了光纤内部生成的声波。这种超高频的波，在光纤的壁上，有规律地反弹。根据声波接触的材料不同，在不同的位置，产生的回声也不同。当光束离开光纤时，这种回声在光线上留下可读取的记号，反映出光纤周围的环境。这种记号非常微弱，以至于几乎不会干扰光纤内部传播的光线。这种方法可以感知光纤周围发生了什么状况，与此同时发送基于光线的信息。

（图片来源：参考资料【2】）

（图片来源：参考资料【2】）

价值

研究人员已经将他们的光纤浸入水中，接着是酒精中，然后再放到露天中。每一次，他们的系统都能正确地分辨周围环境的变化。Thévenaz 表示：“我们的技术可用于检测漏水，以及光纤所接触的液体的密度和盐度。潜在的应用非常多。”

（图片来源：Desmond Chow / EPFL）

一种简单的时基方案就可以检测周围环境中的变化。Thévenaz 解释道：“每个波脉冲的产生都有一个微小的时间间隔。这种延时反映在光束到达的时间上。如果沿途存在任何干扰，我们不仅可以搞清楚它们是什么，也可以判断出它们的位置。目前，我们可以在约数十米的范围内定位干扰，但是我们却拥有将精度提高至一米的技术手段。”

关键字

光纤、传感器、声波

参考资料

【1】https://actu.epfl.ch/news/optical-fibers-that-can-feel-the-materials-around-/

【2】Desmond M. Chow, Zhisheng Yang, Marcelo A. Soto, Luc Thévenaz. Distributed forward Brillouin sensor based on local light phase recovery. Nature Communications, 2018; 9 (1) DOI: 10.1038/s41467-018-05410-2