Échographie qui ne nécessite pas de toucher les patients. Un outil Web qui réinvente la planification des équipages pour l'Air Force. Matériel cryptographique qui protège les données sensibles. Et la première mémoire pratique au monde pour les réseaux quantiques.
Ces quatre technologies développées au MIT Lincoln Laboratory, en totalité ou avec des collaborateurs, ont reçu 2023 Prix R&D 100. La technologie à ultrasons a également reçu un deuxième prix dans une catégorie spéciale récompensant les produits révolutionnaires sur le marché. Accordé par Monde R&D magazine, les prix récompensent les 100 innovations les plus significatives qui ont été utilisées ou mises à disposition à la vente ou sous licence au cours de l'année écoulée. Ce concours mondial est jugé par un panel d'experts scientifiques et technologiques et de professionnels de l'industrie.
« Le Laboratoire Lincoln a eu la chance de recevoir 86 R&D 100 Awards au cours des 14 dernières années. Notre taux de transition technologique non classifiée continue d’être très élevé, et nous avons un taux de transition tout aussi élevé pour nos programmes classifiés. Le laboratoire change véritablement le monde grâce à son développement et sa transition technologiques réussis. Nous félicitons toutes les personnes impliquées », déclare Eric Evans, directeur du laboratoire Lincoln.
Imagerie médicale avec ultrasons sans contact
De nombreuses personnes connaissent le processus d'échographie : un échographiste appuie un transducteur sur la peau d'un patient et le déplace, collectant des images de tissus et d'organes. Bien qu’il s’agisse d’une technologie bien établie, l’échographie souffre de la variabilité des échographistes, ce qui rend difficile la comparaison précise des mesures répétées et est limitée par la nécessité d’entrer en contact avec la peau. Pour ces raisons, l’imagerie par résonance magnétique et la tomodensitométrie, malgré leurs coûts élevés et leur manque de portabilité, restent les technologies d’imagerie prédominantes pour le suivi des maladies.
Le Échographie laser sans contact (NCLUS) pour l'imagerie médicale surmonte ces limites. Le système laser sans danger pour la peau acquiert des images échographiques sans toucher le patient. Il utilise un laser pulsé qui émet de l’énergie optique, qui est convertie en ondes ultrasonores lorsqu’elle touche les tissus. Les échos renvoyés sont détectés par un vibromètre laser Doppler et sont traités pour générer des images. Le positionnement du laser sur le corps peut être reproduit avec précision, éliminant ainsi la variabilité lors d'analyses répétées. Cette répétabilité pourrait permettre d’utiliser les ultrasons pour suivre la progression de la maladie, comme les changements dans la taille de la tumeur au fil du temps.
Sa conception sans contact ouvre également de toutes nouvelles utilisations à l’échographie : « NCLUS pourrait imager des victimes de brûlures ou de traumatismes, des patients présentant des régions ouvertes des tissus profonds directement pendant une intervention chirurgicale, des nourrissons prématurés nécessitant des soins médicaux intensifs, des patients souffrant de blessures au cou et à la colonne vertébrale et des personnes contagieuses de distances de sécurité », déclare Robert Haupt, co-inventeur de NCLUS.
Avec NCLUS, le personnel médical sans formation en échographie pourrait être en mesure de réaliser des échographies en dehors d'un hôpital, dans un cabinet médical, à domicile ou sur un champ de bataille éloigné. En raison de son potentiel révolutionnaire dans le secteur de l'imagerie médicale, NCLUS a également reçu la médaille d'argent R&D 100 dans la catégorie Reconnaissance spéciale : produits perturbateurs du marché, en plus du prix R&D 100.
Les deux prix sont partagés avec le Massachusetts General Hospital Center for Ultrasound Research and Translation et Sound & Bright LLC.
Un optimiseur pour la planification du personnel navigant
L'US Air Force a des besoins intenses en matière de planification. Sa flotte de C-17, l'avion cargo qui transporte des troupes et des fournitures dans le monde entier, a réalisé 4 millions d'heures de vol l'année dernière. Jusqu'à récemment, les aviateurs de l'Air Force, tels que les pilotes et les arrimeurs, devaient programmer manuellement l'équipage de chaque vol, sur un tableau blanc.
Putain a changé cela. L'application Web fournit une planification intelligente et basée sur la formation pour la première fois depuis le début de la planification des vols militaires il y a environ 80 ans, et permet aux aviateurs de gagner un temps précieux pour se concentrer sur leurs tâches principales.
Les outils collaboratifs de Puckboard fournissent aux planificateurs des recommandations d'affectation tout en permettant aux membres de l'équipe de se porter volontaires pour des événements qui conviennent le mieux à leur vie personnelle. En plus de fournir une fonction de calendrier numérique, Puckboard applique des techniques d'intelligence artificielle qui prennent en compte des paramètres tels que la progression de la formation des équipages, la répartition des heures de vol, la prévention de la surqualification et la fragilité des missions pour recommander des horaires optimaux. Aujourd'hui, Puckboard héberge 24 000 utilisateurs et a programmé plus de 315 000 événements dans 87 escadrons.
« L'impact de Puckboard est le reflet direct de l'étendue et de la profondeur des compétences et de la passion sincère de tous les contributeurs. Des concepteurs, ingénieurs logiciels et experts en algorithmes aux escadrons en service actif et aux membres d'équipage, jusqu'aux hauts dirigeants, chacun s'engage à accroître l'état de préparation de l'US Air Force dans le but d'améliorer la qualité de vie des militaires. nos aviateurs », déclare Michael Snyder, chercheur principal du projet. « La planification est un sujet complexe, rendu encore plus difficile en cas d'incertitude, et cet effort témoigne de notre capacité à résoudre n'importe quel problème avec la bonne équipe. »
Ce prix R&D 100 est partagé avec le MIT, RevaComm, le Département de l'Air Force – MIT AI Accelerator, l'Air Force 15th Wing, la 60th Air Mobility Wing, la 437th Airlift Wing, le quartier général de l'Air Mobility Command, l'Air Force Research Laboratory, le secrétaire adjoint à l'Air. Force (Installations, Environnement et Énergie) et Raytheon-BBN.
Un dispositif pour sécuriser les données sur les plateformes non équipées
Pour l’armée américaine, l’utilisation de systèmes sans équipage se développe afin de minimiser les dommages causés aux opérateurs humains. Étant donné que ces systèmes transmettent souvent des données sensibles par voie hertzienne, leurs composants radio doivent être certifiés par la National Security Agency (NSA). Pendant des années, ce processus de certification a constitué un obstacle insurmontable pour de nombreuses petites entreprises et pour les innovateurs potentiels en matière de technologie radio et de robotique dont l'armée pourrait bénéficier. Désormais, ces développeurs peuvent utiliser une solution de sécurité déjà certifiée par la NSA, développée par Lincoln Laboratory, prête à être déployée et déployée pour une grande variété de véhicules et de missions.
L'unité cryptographique d'extrémité (ECU) du module de sécurité/cyber module (SCM) est un dispositif compact qui sécurise les liaisons de données tactiques des systèmes sans équipage. Le module modernise la sécurité en regroupant plusieurs technologies de cybersécurité, notamment une technique appelée Gestion des clés tactiques qui établit des clés secrètes à la volée pour une communication sécurisée. Le module est le premier dispositif cryptographique conçu pour un large éventail de systèmes sans équipage au sein de la Joint Communication Architecture for Unmanned Systems (JCAUS), un récent effort du ministère américain de la Défense visant à modulariser les liaisons radio des systèmes sans équipage et à permettre la réutilisation des composants certifiés par la NSA en standardisant capacités et interfaces.
Depuis sa livraison, l'US Navy a attribué un contrat de production à taux plein à Tomahawk Robotics pour la fourniture d'ECU SCM destinés à être utilisés dans leurs robots de neutralisation des explosifs et munitions. « Bien que développé principalement pour la robotique terrestre de la Marine, l'adhésion du SCM/ECU au JCAUS garantit qu'il est bien adapté aux véhicules aéroportés et sous-marins », explique Ben Nahill, chercheur principal du programme.
Le prix est partagé avec le Naval Information Warfare Center Pacific.
Une mémoire photonique évolutive pour les réseaux quantiques
Dans le traitement de l'information quantique, la mémoire reçoit et stocke l'état d'un bit quantique (qubit), de la même manière que la mémoire d'un système de communication ou d'un ordinateur ordinaire reçoit et stocke les informations sous forme d'états binaires. La mémoire permet d'envoyer et de recevoir des informations de manière fiable entre des systèmes distincts, même sur des liaisons de transmission avec perte. La mémoire quantique du Lincoln Laboratory est la première à combiner, dans un seul module, les trois capacités requises pour mettre en réseau des systèmes quantiques distincts : une interface photonique, un moyen de corriger les erreurs de perte et une architecture évolutive jusqu'à des dizaines de mémoires dans un seul module. . Jusqu’à présent, les systèmes de mémoire quantique ne disposaient pas d’une ou plusieurs de ces capacités.
« Ce module élimine de nombreux obstacles au déploiement de mémoires quantiques dans des environnements réels et sur des bancs d'essai et à leur utilisation réelle pour développer des applications quantiques avancées émergentes, telles que la détection distribuée et le traitement quantique en réseau », explique Ben Dixon, qui dirige ce travail. .
Une interface photonique permet de transférer des qubits via des particules de lumière (photons) entre la mémoire et les réseaux de fibres optiques. La mémoire quantique du laboratoire utilise des centres de couleur de diamant à lacunes de silicium (SiV), qui sont des structures semblables à des atomes qui peuvent être manipulées efficacement avec la lumière, même au niveau d'un photon unique. Cette technologie SiV peut également corriger les erreurs de perte de signal résultant de liaisons réseau inefficaces et avec perte. Parce qu'elle utilise des centres de couleurs atomiques individuels, cette technologie est compatible avec les protocoles « annoncés » efficaces, dans lesquels un signal confirme la transmission réussie d'un photon à travers le réseau et le stockage du qubit associé en mémoire.
Le module SiV est également évolutif. Les cellules mémoire SiV sont intégrées à un circuit intégré photonique sur mesure, une technologie qui permet d'envoyer et de recevoir des signaux et qui peut être étendue à des centaines de canaux parallèles. En combinant cette approche d'intégration avec une architecture de packaging unique, les chercheurs du laboratoire ont intégré huit mémoires quantiques dans un seul module. Des mémoires supplémentaires peuvent être intégrées dans ce module unique, qui peut être associé à des modules supplémentaires pour une évolutivité accrue.
En plus de ces technologies gagnantes, cinq autres technologies du Laboratoire Lincoln ont été nommées R&D 100 Award. finalistes. Un gala célébrant les lauréats 2023 aura lieu le 16 novembre à San Diego, en Californie.
