Focus sur les installations :Institut polytechnique de Worcester

Le Worcester Polytechnic Institute (WPI) a été fondé en 1865 et est la troisième plus ancienne université technologique privée du pays. Situé à Worcester, MA, WPI encourage la recherche dans des domaines allant de l'ingénierie tissulaire et de la médecine régénérative à l'exploration des problèmes technologiques et politiques entourant la cybersécurité, en passant par l'étude de problèmes aussi divers que la santé et la sécurité des pompiers et les défis de la sécurité incendie des bâtiments écologiques.

WPI a développé cinq domaines de recherche transversaux :

Santé et biotechnologie — La recherche de WPI dans le domaine de la santé et de la biotechnologie traverse plusieurs disciplines et englobe des domaines d'intérêt tels que la biologie cellulaire, les biosciences régénératives, la mécanique et la mécanobiologie des tissus, la biophysique, le traitement des maladies et le comportement animal.

Robotique et Internet des objets — Les technologies robotiques comprennent la robotique médicale, la robotique douce, l'interaction homme-robot et les véhicules aériens sans pilote. Les systèmes robotiques disponibles pour les chercheurs incluent le robot Atlas pour les interventions d'urgence non conventionnelles (WARNER) de WPI, un robot humanoïde Atlas de 6 pieds de haut de Boston Dynamics qui a été l'entrée de WPI dans le DARPA Robotics Challenge pour la réponse robotisée aux catastrophes.

Avec plus d'un quart de milliard de véhicules sur les routes américaines, les chercheurs de WPI trouvent des moyens de rendre ces déplacements plus sûrs et les véhicules moins chers et plus respectueux de l'environnement. Les systèmes cyberphysiques facilitent l'interaction des personnes avec les systèmes d'ingénierie grâce à des applications technologiques complexes et avancées.

Matériaux et fabrication avancés — La recherche multidisciplinaire de WPI en science et ingénierie des matériaux est motivée par la reconnaissance que l'avenir dépendra du développement de nouveaux matériaux (y compris des matériaux inspirés par la nature), de l'utilisation innovante de matériaux traditionnels et de la récupération et de la réutilisation des matériaux. Des efforts de recherche à grande échelle abordent les questions de durabilité dans la production d'énergie et les énergies alternatives (piles à combustible, stockage sur réseau et production d'électricité à l'aide de cerfs-volants sous-marins), la fabrication (fabrication allégée, chaînes d'approvisionnement durables et séchage industriel avancé) et la mobilité (la production de carburants liquides de transport issus de la biomasse lignocellulosique).

Cyber, données et sécurité — Désigné comme centre d'excellence en recherche sur la cybersécurité par la National Security Agency et le Department of Homeland Security, WPI est engagé dans la recherche sur la cybersécurité dans un large éventail de disciplines traitant une foule de menaces à la sécurité. Les chercheurs de WPI se concentrent sur l'amélioration des outils et des techniques d'exploration de données et sur le développement de nouvelles méthodes pour tirer parti des mégadonnées afin de faire des prédictions et des décisions basées sur les données. Dans le domaine de l'ingénierie de la protection incendie, les chercheurs appliquent des techniques expérimentales et informatiques avancées pour résoudre un large éventail de problèmes de sécurité incendie.

Sciences de l'apprentissage — Les chercheurs du WPI en sciences de l'apprentissage développent des technologies éducatives qui combinent la méthodologie informatique avec des cadres théoriques dans l'apprentissage et les sciences sociales pour étudier des sujets tels que les technologies pédagogiques, l'apprentissage avec des visualisations et des simulations, les caractéristiques de l'apprenant, l'interaction homme-machine et l'apprentissage automatique.

École d'ingénieurs

Composée de 14 départements spécialisés, l'école d'ingénierie de WPI couvre une grande variété de domaines technologiques.

Ingénierie aérospatiale englobe la science et les technologies qui créent, développent et améliorent les aéronefs et les engins spatiaux. Utilisant des équipements et des installations, notamment des souffleries, des chambres à vide et des instruments de contrôle, les domaines techniques incluent les fluides et les plasmas, la propulsion et l'énergie, les contrôles et la dynamique, ainsi que les structures et les matériaux.

Génie biomédical de WPI travaille sur des avancées aussi diverses que les sutures cicatrisantes, l'ingénierie des vaisseaux sanguins, la surveillance des signes vitaux pour les pompiers et les orthèses pour la stabilisation des articulations.

Au sein de Génie Chimique, les chercheurs résolvent des problèmes concrets dans des domaines tels que la protection de l'environnement, les énergies renouvelables et les sciences de la vie grâce au développement de nouvelles technologies, procédés et matériaux.

Génie civil et environnemental aborde des sujets tels que la durabilité, la préservation des ressources naturelles, la conception, la construction, l'architecture et l'énergie. Les domaines techniques comprennent l'ingénierie des chaussées et des matériaux routiers, l'analyse et la conception de systèmes structuraux et de structures intelligentes, la construction et l'intégration conception-construction, le traitement physique et chimique, l'énergie et la durabilité, les ressources en eau et la conception de bâtiments durables.

Recherche en génie électrique et informatique comprend l'apprentissage automatique, la cryptographie et la sécurité de l'information, le traitement du signal, les véhicules autonomes, la santé intelligente, le contrôle des prothèses, la microélectronique analogique et numérique et les réseaux d'information sans fil. Les innovations de WPI incluent l'invention de l'amplificateur à rétroaction négative et la pose des bases des premiers réseaux locaux sans fil.

Abritant l'un des trois seuls programmes d'ingénierie de protection contre les incendies aux États-Unis, Fire Protection Engineering de WPI le travail informe et façonne la politique réglementaire, la conception des bâtiments, les processus de fabrication, les opérations des premiers intervenants et les normes de performance des produits. Des recherches sont menées sur les matériaux, la protection contre la combustion et les explosions, les systèmes de construction et d'incendie, la sécurité et la politique des pompiers, le comportement humain et l'évacuation, la conception et la réglementation, et l'impact des incendies sur les bâtiments, les infrastructures et l'environnement.

Génie industriel sert de pont entre l'ingénierie et la gestion pour analyser et adapter les processus ou en créer de nouveaux. Qu'il s'agisse d'une procédure de fabrication ou d'une refonte de l'espace physique, les ingénieurs industriels identifient les personnes, les matériaux, la technologie, les informations et l'énergie nécessaires pour qu'un processus soit efficace.

Ingénierie de fabrication englobe des domaines tels que la robotique, la fabrication et le traitement des matériaux, les systèmes de contrôle, l'usinage, la rectification, l'enseignement de l'usinage CNC, l'ingénierie des matériaux et la métrologie des surfaces.

Le domaine du Génie des Procédés Matériaux se concentre sur la science des matériaux, le traitement des matériaux et les pratiques commerciales. Les processus de fabrication tels que les nanomatériaux et les biopolymères, ainsi que des sujets tels que la fabrication au plus juste, le moulage et le traitement thermique, l'analyse des coûts des piles à combustible et la métrologie des surfaces sont inclus.

Science et ingénierie des matériaux se concentre sur la manière dont les matériaux sont fabriqués, utilisés et recyclés ; sur le développement et le traitement de nouveaux matériaux et produits ; et sur l'utilisation innovante de matériaux traditionnels. La compréhension fondamentale des matériaux à l'échelle nano, micro et macro comprend la structure, le traitement, les propriétés, les performances, la cinétique et la thermodynamique.

Points forts au sein du génie mécanique comprennent les sciences thermiques, les nanotechnologies et les nanomatériaux, la biomécanique et les dispositifs médicaux, la fabrication additive et l'électronique imprimée, la photonique et l'optomécanique, les capteurs et la métrologie, le traitement des métaux, les batteries et l'électrochimie, et les matériaux des cellules solaires.

La recherche est effectuée au sein de Robotics Engineering dans des domaines tels que l'interaction et les interfaces homme-robot, la planification et le contrôle des mouvements des robots, les robots médicaux et d'assistance, les capteurs/actionneurs et la conception de robots, la robotique et l'IA, l'augmentation humaine, la manipulation robotique, les robots mous, les véhicules autonomes, les systèmes embarqués pour robots, et systèmes multi-robots.

Ingénierie des systèmes est une approche holistique de la conception, de la construction et de la maintenance des systèmes. Les sujets abordent à la fois les aspects d'ingénierie et de gestion et incluent l'intelligence artificielle, l'ingénierie des systèmes basés sur des modèles, l'ingénierie des exigences, l'architecture et la conception du système, ainsi que la validation et la vérification.

Technologies

La recherche sur le mouvement des vagues au WPI pourrait un jour créer un gilet pare-balles qui non seulement détectera la vitesse, l'angle d'approche et la taille d'une balle entrante, mais le matériau à l'intérieur du gilet changera instantanément de propriétés pour offrir une meilleure protection contre les chocs au point exact de impact. Les matériaux granulaires pourraient être utilisés dans les équipements de protection individuelle, tels que les gilets et les casques, qui peuvent être portés par les militaires, la police et d'autres professionnels comme les athlètes et les ouvriers du bâtiment. Ils pourraient également être utilisés comme couverture de protection pour les bâtiments ou même pour protéger la Station spatiale internationale, les satellites et les engins spatiaux contre les dommages causés par les débris spatiaux et les météorites.

Une équipe de WPI a découvert que des extraits de feuilles de la plante Artemisia annua, une herbe médicinale également connue sous le nom d'absinthe douce, inhibent la réplication du virus SARS-CoV-2 (le virus responsable de la pandémie de COVID-19) et de deux des ses variantes récentes. Un ou plusieurs composés de la plante peuvent indiquer un traitement thérapeutique sûr et peu coûteux pour le SRAS-CoV-2.

Les ingénieurs ont développé une application pour smartphone qui peut aider à effectuer la recherche des contacts nécessaires pour contenir la propagation du COVID-19 sans risquer la vie privée ou la sécurité personnelle des utilisateurs. Deux moyens de collecte des données de suivi ont été développés. Avec le premier, l'application suivrait l'emplacement de l'utilisateur et chiffrerait toutes les informations stockées. Il enverrait ensuite les données cryptées, moins toute information personnellement identifiable, à un serveur utilisé par un service de santé publique. Une autre approche consisterait à télécharger uniquement les informations de toute personne testée positive au COVID-19. Ces informations seraient rendues publiques, sans identifier les personnes infectées, afin que n'importe qui puisse aller en ligne et vérifier par lui-même s'il a été en contact étroit avec une personne dont le test est positif.

Un outil de diagnostic essentiel en cours de développement au WPI est une machine à ultrasons robotisée pour détecter les symptômes de la maladie dans les poumons – un développement important qui permettra aux prestataires de soins de santé de minimiser leur exposition au virus lors de l'évaluation des patients COVID-19. La plate-forme élimine pratiquement tout contact physique entre les patients et les professionnels de la santé pendant les analyses, minimisant ainsi le risque de propagation tout en permettant la collecte de données vitales.

WPI a créé un carburant renouvelable à partir des boues d'épuration, un sous-produit du traitement des eaux usées qui crée des gaz à effet de serre et une pollution de l'eau lorsqu'il est déversé dans des décharges. Il utilise des processus hydrothermiques, des températures et des pressions élevées et des catalyseurs peu coûteux pour transformer les boues d'épuration - et l'énergie et le carbone qu'elles contiennent - en gaz naturel. De plus, les nitrates et les phosphates extraits au cours du nouveau procédé peuvent être utilisés en agriculture.

Une prothèse partielle de main a été créée qui permet aux doigts d'être attachés à la main partielle d'une personne pour remplacer une partie de la fonctionnalité des doigts. Un bracelet abrite l'actionneur pour le mouvement du pouce et un petit solénoïde qui le verrouille en place. Des capteurs intégrés permettent à la personne d'appuyer avec le petit bout de doigt restant, ce qui fera avancer et reculer le pouce prothétique.

Un mathématicien du WPI aide l'armée américaine à créer un capteur chimique de la taille d'une vignette qui peut être porté sur les vêtements de dessus pour détecter plus rapidement les produits chimiques dangereux et réduire le taux de fausses alarmes. Le capteur portable est conçu pour imiter le nez humain. Chaque capteur détecte des combinaisons de plusieurs molécules - l'une peut détecter les vapeurs de diesel et un agent chimique spécifique tandis qu'une autre peut détecter les vapeurs de diesel et l'humidité. Les résultats sont combinés pour donner une évaluation plus complète et plus précise des produits chimiques dans l'environnement.

Un capteur de la taille d'un BAND-AID ^® a été développé pour mesurer les niveaux d'oxygène dans le sang d'un bébé, une indication vitale de l'efficacité des poumons et si les tissus du bébé reçoivent un apport adéquat en oxygène. Contrairement aux systèmes actuels utilisés dans les hôpitaux, cet appareil portable miniaturisé sera flexible et extensible, sans fil, peu coûteux et mobile, permettant éventuellement à l'enfant de quitter l'hôpital et d'être surveillé à distance.

Un rover autonome et un drone déployant une charge utile ont été développés pour travailler ensemble pour rechercher et faire exploser des mines terrestres. Le rover détecte et marque les mines à l'aide d'un détecteur de métaux peu coûteux, qui peut détecter aussi peu qu'un gramme de métal à deux ou trois pouces sous le sol. Le drone largue ensuite des charges utiles de petits sacs de sable sur les mines pour les faire exploser en toute sécurité.

Les ingénieurs de WPI ont créé une technique d'impression 3D qui pourrait être utilisée pour réparer des véhicules et d'autres technologies critiques sur le terrain, évitant l'attente parfois longue de nouvelles pièces et augmentant la préparation des unités militaires. Il utilise une technique appelée pulvérisation à froid, qui peut être utilisée pour réparer des pièces métalliques ou même créer de nouvelles pièces à partir de zéro en construisant du métal couche par couche dans un processus d'impression 3D. Le processus peut être réduit à un applicateur portable à utiliser sur le terrain.

Pour rendre les engins spatiaux de la NASA plus légers et plus tolérants aux dommages, WPI a développé des méthodes pour détecter les imperfections dans les nanomatériaux de carbone utilisés pour fabriquer des réservoirs de carburant de fusée composites et d'autres structures d'engins spatiaux. Un algorithme améliore considérablement la résolution des systèmes de balayage de densité utilisés pour détecter les défauts dans Miralon ^® — un nanomatériau solide, léger et flexible. Miralon a été utilisé pour envelopper les supports structurels de la sonde Juno de la NASA en orbite autour de Jupiter pour aider à atténuer les vibrations et les décharges statiques.

Transfert de technologie

L'Office of Technology Commercialization (OTC) identifie, évalue, valorise, protège, classifie, commercialise et concède sous licence les actifs de propriété intellectuelle développés chez WPI. Pour en savoir plus sur les technologies disponibles, visitez ici .

Pour autoriser une invention WPI, contactez Todd S. Keiller, directeur de la propriété intellectuelle et de l'innovation, à Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer Javascript pour le voir.; 508-831-4907.