在德國的一個建築工地上，一款機器人正在協助人類進行建設工作。這款機器人由慕尼黑工業大學開發，並在現實世界的條件下進行了測試，探索人機合作在建築領域中的應用。這一創新涉及在大學內建造一面氣候優化的牆壁，旨在提升建築的可持續性和效率。

這款機器人手臂配備了夾具，並安裝在一個可移動的底座上，能夠根據需要向左右移動。這使得機器人能夠觸及大約 4 x 2.50 米的牆壁的任何位置。研究人員透露，這款機器人能夠存儲牆壁的數字雙胞胎，這意味著機器人的組裝邏輯可以直接整合到設計過程中。這一創新提供了超越人類能力的精確度，而不是取代熟練的工匠，反而是對他們技能的補充。

據慕尼黑-埃伯斯貝格建築工會的磚砌工和抹灰工培訓師馬庫斯·布魯克納（Markus Bruckner）表示，「以這種方式建造是有意義的。機器人在我們人類能力的極限處提供了精確度。」布魯克納的三名學徒磚砌工在這面牆上工作。即將完成訓練的學徒德拉甘·斯坦諾耶維奇（Dragan Stanojevic）回憶道：「起初，當一個機器人手臂突然開始與我們一起工作時，確實需要一些時間來適應。但現在很容易想像這種情況。」

在這次工作坊中，與會者強調，協作機器人並不意味著取代工藝，反而是有針對性地擴展工藝。慕尼黑工業大學的數位製造教授卡特琳·多爾費爾（Kathrin Dörfer）表示：「這次工作坊清楚地表明，協作機器人不代表取代工藝，而是有針對性地擴展工藝。」她補充道，「正是數位規劃、機器人執行和工藝之間的相互作用，創造了建築過程中的新可能性。」這一發展為未來的學徒提供了前景，未來的工藝不僅不會被新技術取代，反而會因此而增強。

這個項目還基於簡化建設的理念，例如僅使用磚塊來建造。學徒們不再需要處理不同材料組成的複雜牆體，而是將磚塊以幾層方式逐層鋪設，這樣的牆體現在「四層深」，據布魯克納說，總厚度達到 55 厘米，這比平常多出 20 至 25 厘米。根據新聞稿，這種設計有助於提升建築的穩定性和效率。

在外部使用耐候性釉面磚或浸漬磚的同時，內部則應使用隔熱磚，這裡展示的是帶孔的磚塊。布魯克納透露，使用磚塊可以實現簡單且可持續的建設，並且通過單一材料的建設方式，「我們也在考慮更簡單的拆卸和可重用性。」研究人員指出，此次實驗的目標是概念化和建立一種設計方法，該方法旨在利用氣候模擬提供的信息，針對城市環境中的氣候韌性建築外殼進行多樣化幾何配置的設計。這一探索不僅顯示了技術和工藝的融合，還為未來的建築提供了新的思路。

科學家們數十年來不斷推進顯微鏡技術的極限，以捕捉更清晰、更深入的大腦圖像。傳統的基於光的系統可以詳細映射皮層，但在不失去解析度的情況下，卻很難達到像海馬體這樣的深層區域。這一挑戰在成像單個細胞內的分子活動時更加艱巨，因為這是理解大腦功能和疾病的關鍵步驟。麻省理工學院的科學家和工程師們現在開發出一種顯微鏡，利用超快光脈衝與聲音檢測相結合，克服了這一障礙。

這一系統可以在不使用染料、化學品或基因改造的情況下，實現超過現有方法五倍以上的深度成像。研究人員相信，這一技術可能會改變神經科學研究和外科應用的格局。該研究表明，該系統可以通過密集的大腦樣本檢測 NAD(P)H，一種與細胞代謝和神經元活動相關的分子。測試包括一個厚度為 1.1 毫米的人類幹細胞衍生的大腦樣本和一個厚度為 0.7 毫米的老鼠大腦組織切片。

設計該系統的博士後研究員 W. David Lee 表示：“那時我們就碰到了另一側的玻璃。”他解釋說，樣本不夠大，無法發揮技術的真正潛力。該設備使用三光子激發方法，將超短光脈衝發射到分子正常吸收波長的三倍處。這些較長的波長散射較少，能更深入組織。大多數被吸收的能量在細胞內產生快速的微觀熱膨脹，從而產生聲波。敏感的超聲波麥克風檢測這些波，並通過軟件將它們轉化為清晰的圖像。這一過程被稱為三光子光聲成像。

該團隊將三光子激發、光聲檢測和無標籤成像相結合，形成了一個名為「Multiphoton-In and Acoustic-Out」的平台。這一設置允許精確的分子檢測，而不改變組織。該系統還可以識別其他分子，如 GCaMP，一種用於跟蹤神經活動的鈣指示劑。此外，「第三次諧波生成」成像則可以在同一次掃描中映射細胞結構，提供結構和分子細節。來自 Picower 研究所的共同作者 Tatsuya Osaki 表示，目標是將先進技術整合為一個高效的過程。

這一能力可以幫助研究 NAD(P)H 水平變化的病症，包括阿茲海默症、雷特綜合症和癲癇。因為它不需要標籤，它還可以通過實時映射活動來指導腦部手術。下一個目標是在活體動物中測試該系統。在這種情況下，光源和麥克風需要位於組織的同一側，而不是對面。Lee 預計該系統可以在活體大腦中成像深度達 2 毫米。他表示：“原理上應該可以運行。”

Lee 之前在 Precision Healing Inc. 的工作顯示，NAD(P)H 成像可以指導傷口治療。現在，這一方法可能對神經外科和大腦研究具有重要價值。該項目獲得了美國國家衛生研究院、Simon 社會大腦中心、Picower 研究所及其他來源的資助。

在材料科學領域的一項突破性研究，可能將幫助工程師設計出更強大、更輕便且更具燃油效率的汽車。密歇根大學的研究人員利用強大的 X 光技術，首次捕捉到輕質鎂合金內部微觀結構的三維視圖，揭示了這些合金如何在不破裂的情況下吸收應力。這項發現為鎂在汽車工業中的更廣泛應用鋪平了道路，潛在地降低成本並提升性能。這項研究得到了美國能源部的資助，提供了鎂合金在機械應力下反應的新見解。

鎂的重量比鋁輕 30%，儘管一些製造商已經在非承重部件中使用鎂，但其更廣泛的應用一直受到其在應變下行為不穩定的限制。理解和控制這種行為有可能使鎂成為汽車生產的主流材料。每種金屬的晶體結構，即原子的有序重複排列，決定了其在被拉伸或彎曲時的反應。鋼和鋁擁有多個“滑移系統”，使原子能夠向任意方向輕易移動，從而在不斷裂的情況下伸展。而鎂的滑移方向則受到限制，僅能在幾個方向上移動原子。

當鎂合金在不易滑動的方向上受到拉伸時，會形成“變形雙胞胎”。這是晶體結構中的鏡像區域，當某個區域的原子改變取向時產生。這一過程類似於將一張紙對摺，使得一側沿著摺痕與另一側相對稱。這種雙胞胎過程增加了材料的延展性，允許其在更多方向上伸展，但過度的雙胞胎化可能會形成缺陷集群，最終導致裂縫。在實驗中，密歇根大學的團隊發現，所有三種類型的雙胞胎都在“三重交界處”形成，即三個晶體交會的地方，而缺陷總是出現在雙胞胎與另一晶體接觸的地方。

根據機械工程和材料科學助理教授 Ashley Bucsek 的說法，這種一致的行為可能是優化鎂在高要求應用中的壽命的關鍵。在施加應力之前，研究人員使用小型 CT 機器掃描樣本，以繪製晶體晶粒的取向。然後，他們選擇了一個理想位置的晶粒來追踪雙胞胎的過程。為了以空前的細節捕捉這些變化，團隊利用位於法國的歐洲同步輻射設施。其高能 X 光使科學家能夠在不損壞樣本的情況下成像所選晶粒。

他們採用了名為暗場 X 光顯微鏡技術，該技術過濾並放大與目標晶粒相關的特定角度的衍射 X 光。樣本在三個不同的載荷下進行了拉伸，這些載荷分別為 0.6、30 和 45 兆帕，這些都是汽車零部件中典型的力量。在每次載荷之間，研究人員對晶粒進行成像，有效地觀察到雙胞胎的形成和演變。負責作者 Sangwon Lee，一名密歇根大學的博士生，形容這次經歷為“第一排觀賞席”，見證了雙胞胎的形成過程。這些高解析度的圖像是使鎂合金既更具延展性又更穩定的第一步，使其更接近於在汽車及其他交通工具中的大規模應用。研究人員計劃在未來的實驗中實時捕捉這些變化。這項研究發表在《科學》期刊上。

最近的研究顯示，科學家首次直接觀察到複雜分子中的微小運動，這一發現發生在一個名為 2-iodopyridine 的分子被強力 X 射線束擊中之後。這項研究在德國漢堡附近的歐洲 XFEL 進行，研究者利用高強度、超短的 X 射線脈衝來照射這個分子，過程中能量剝離了分子的電子，使其變成一個高度帶電的系統，隨即因相互排斥而破碎。通過追踪被彈出的碎片，科學家能夠在分子破裂的瞬間重建其形狀和內部運動。

根據研究團隊的說法，這個分子並非剛性，而是因為量子波動而持續運動。研究人員使用了一種稱為 COLTRIMS 的反應顯微鏡，該設備能夠在飛秒（10^-15 秒）的時間尺度內追踪帶電粒子。這個裝置能同時記錄多個碎片，並幫助生成分子結構在分解前的完整三維地圖。研究者發現，碎片的飛行方向並不符合分子預期的平面幾何形狀，反而顯示出微妙的變形，這是時間凝固下運動的痕跡。

這一研究的重點在於量子零點運動，這種運動即使在絕對零度的情況下也始終存在。研究人員指出，這種運動並非隨機，而是原子之間協調的顫動，這是量子力學的特徵。通過這項實驗，科學家們不僅能夠觀察到量子運動，還能夠更深入理解物質在量子尺度上的行為，這對未來的化學、物理和量子建模研究具有重要意義。

為了驗證他們的觀察結果，研究者將實驗數據與計算機模擬進行比較，並發現僅靠經典物理無法重現所見的現象。只有在納入量子效應後，模型才能與實驗數據對應。這項研究的成功使得科學家能夠從部分數據重建出完整的分子幾何形狀和運動，這在分子成像技術上是一個重大突破。科學家們表示，這樣的發現不僅令人興奮，還對推進科學研究至關重要。研究結果已在《科學》期刊上發表，預示著在量子物理的探索上又邁出了重要的一步。

在中紅外範圍內的單光子能夠揭示微弱的星系，或在空間中傳遞脆弱的量子信號，這些特性讓它們在天文學、量子通訊，甚至醫療成像中具有重要的價值。然而，檢測這些單光子並非易事，因為該範圍的光通常非常微弱，捕捉這些光線通常需要使用冷卻至低於 1 開爾文的龐大低溫系統。這些系統不僅昂貴，還消耗大量能源，並且難以整合進現代光子電路中。

最近，國際團隊由 ICFO 研究人員主導，找到了在約 25 開爾文的環境下檢測這些光子的辦法，這一溫度遠高於傳統設計的極限。他們的成果已引起歐洲太空總署的關注。這一新檢測器是由堆疊的二維材料組成，每層僅一個原子厚。其核心是雙層石墨烯，夾在六方氮化硼的層之間。這些材料的精確對齊是一項挑戰，早期的嘗試僅有 50% 的成功率，但團隊通過精心設計和早期工作的經驗改善了這一過程。

這一突破來自於一種稱為雙穩定性的特性，這使得系統在相同條件下可以保持兩個穩定狀態。石墨烯和氮化硼層之間的輕微扭轉產生了一種摩爾圖案，改變了電子的行為，從而使這一效應成為可能。ICFO 的資深作者 Frank Koppens 表示，在對扭轉二維材料進行實驗時，出乎意料地發現了光敏感性，這促使團隊進一步研究。

這一裝置在接近電氣臨界點的情況下運作。共同作者 Krystian Nowakowski 將其比作在桌子上疊放吸管，直到再添加一根吸管導致其倒塌。在這裡，單個光子就像那根最後的吸管，將裝置從一個穩定狀態切換到另一個。這種方法與超導體和半導體基礎的檢測器有所不同，能夠在不需要超低溫的情況下檢測長波長光子。共同指導者 Roshan Krishna Kumar 表示，這一設計“突破了以往技術的基本限制”。

更好地檢測中紅外單光子將有助於天文學家研究更微弱及更遙遠的天體，同時也能改善長距離量子通訊，降低噪音和信號損失。醫療成像系統也可能受益於更高的靈敏度。ICFO 團隊計劃使該裝置更為緊湊，並提高其操作溫度，這將決定檢測器能否從實驗室轉向實際應用。正如共同作者 Pablo Jarillo-Herrero 所指出的，這些發現突顯了摩爾量子設備在推進基礎科學和促進新技術方面的潛力。該研究已發表在《科學》期刊上。

位於新澤西州的 Princeton NuEnergy 公司最近在南卡羅來納州的切斯特啟用了首個商業規模的先進黑質和電池級正極活性材料生產設施。這個全新運營的設施不僅再生且生產關鍵的電池礦物，根據 Princeton NuEnergy 的數據，該設施的回收率超過 97%，顯示出其在電池材料回收與生產方面的領先地位。Dr. Chao Yan，Princeton NuEnergy 的共同創始人及首席執行官表示，這一設施的啟用標誌著美國在電池材料的回收與製造方面可以立即展現出領導力，並強調了公司在電池供應鏈領域的重要進展。

這個設施已獲得全數許可，並遵循所有相關的監管標準，其回收率超過行業的常規標準，並且生產出高價值的下游原料以供電池生產使用。Princeton NuEnergy 還透露，到了 2026 年，切斯特設施的產能將擴展至每年 15,000 噸，並有能力根據市場需求增至每年 50,000 噸，這一增長將進一步鞏固國內的關鍵材料供應鏈。該公司在一份聲明中指出，這一啟用標誌著強化國內關鍵材料供應鏈的重要一步，並且是 Princeton NuEnergy 在推進循環電池經濟過程中的一個重要里程碑。

Princeton NuEnergy 獲得了超過 5,500 萬美元的資助和戰略風險投資，目前在德克薩斯州的麥金尼與合作夥伴共同運營一個試點設施，進一步推進其直接回收技術及能力。該公司還在新澤西州的普林斯頓建立了一個材料測試中心，這是美國東北部最大的第三方驗證和下游應用測試中心，這一資源對於加速美國的電池製造至關重要。Princeton NuEnergy 的低溫等離子體輔助分離過程（LPAS）能夠直接生產可用於電池製造的電池級正極和負極材料，相較於傳統方法，成本降低了 38%，環境足跡減少了 69%。

該設施的運營有助於確保美國的電池供應鏈，並推進循環電池經濟。循環電池經濟意味著材料在國內從創建到最終回收和再製造的過程中都能保持在國內循環。根據 Princeton NuEnergy 的說明，電池原料來自各種消費品和工業來源，包括手機、電腦、兒童玩具的電池，以及電動車和工業儲能設施等。這一過程被聲稱是一種更清潔、更快速且更具可持續性的鋰離子電池回收和材料生產解決方案。Princeton NuEnergy 的專利低溫等離子體輔助分離過程（LPAS）能夠回收幾乎 97% 的鋰離子材料，這些材料存在於所有鋰離子電池化學成分中，且其直接回收過程比傳統回收或全新正極生產更加清潔、快速且成本更低。

一組由 iMOVE Cooperative Research Centre (CRC) 資助的研究團隊，成功測試了一項全球首創的路邊技術，旨在防止澳洲地區的動物與車輛發生碰撞。這項名為「大型動物啟動路邊監測及警報系統」（Large Animal Activated Roadside Monitoring and Alert, LAARMA）的系統，是悉尼大學、昆士蘭科技大學 (QUT) 以及昆士蘭交通與主要道路部門的合作成果。該系統利用人工智能技術，實時檢測路邊動物並向駕駛者發出警報。研究團隊希望通過將其系統作為自由可用的開源資源，拯救全球多種瀕危物種。

LAARMA 系統的程式碼將在 GitHub 上公開，這是一個開發者可以共享其程式碼的協作平台。根據一份新聞公報，這將使全球的保護工作能更有效地保護許多瀕危物種，例如尼泊爾的紅熊貓、巴西的巨型食蟻獸以及中亞的雪豹等。研究團隊在昆士蘭北部的一個地區進行了 LAARMA 系統的試驗，該地區的鴕鳥碰撞事件頻繁。該系統結合了安裝在杆上的傳感器——包括 RGB 攝像頭、熱成像設備和激光雷達（LiDAR），以及自我訓練的人工智能，隨著時間的推移提高其檢測準確性。當檢測到動物時，系統會通過閃爍的可變信息標誌（VMS）警告駕駛者。

在位於 Kuranda 的五個月現場試驗中，LAARMA 實現了 97% 的檢測準確率，記錄了超過 287 次的目擊事件，同時使該地區的車輛速度減少了最高 6.3 公里每小時。與傳統需要人工重新編程的系統不同，LAARMA 的自我監督人工智能從每次目擊中學習。研究人員報告指出，該系統的檢測率從最初的 4.2% 提高到了試驗結束時的 78.5%。悉尼大學澳洲機器人中心的李昆明博士強調了 LAARMA 的適應性，指出這個系統不僅僅是運行，它還在不斷進化，能夠在不同環境下學習鴕鳥的特徵，從而隨著時間的推移變得更加可靠。

在 VMS 上的信息方面，昆士蘭科技大學的研究人員應用了行為科學來設計有效的警告信息，並通過焦點小組、駕駛者調查和模擬試驗進行測試。項目聯合負責人伊奧尼·劉易斯教授解釋道：「這不僅保護了像鴕鳥這樣的瀕危物種，同時也降低了駕駛者的風險。」他指出，當以高速撞上鴕鳥時，後果可能會非常嚴重。自 1996 年以來，已有 174 隻鴕鳥被車輛撞死，實際數字可能更高。昆士蘭北部交通與主要道路部門的區域主任羅斯·霍奇曼表示：「鴕鳥出現在道路上或附近是昆士蘭北部生活的一部分。我們致力於保護這種關鍵物種，不僅因為它們對熱帶雨林生態系統的重要作用，還因為這能減少因直接撞擊或駕駛者為了避開鳥類而突然轉向造成的事故。」

隨著戰爭局勢的升級，烏克蘭的指揮官在本月初警告俄羅斯正在增加伊朗設計的Shahed無人機的生產，預測攻擊次數可能達到每天「1,000次」。在六月，數百架無人機以及多枚彈道和巡航導彈襲擊基輔，造成至少14人喪生；而在7月4日，烏克蘭總統澤倫斯基表示，俄羅斯在七小時的攻擊中發射了創紀錄的550架無人機和導彈。就在上週，俄羅斯向敖德薩及全國其他城市發射了300多架攻擊無人機，作為反擊，烏克蘭對俄羅斯發動了持續的無人機攻擊，導致莫斯科的主要機場在一天後關閉。無人機不再是新鮮玩意。在幾年前，許多人將其視為玩具或小工具，但如今，它們已成為戰爭、後勤、監視、農業等多種用途的重要工具。無人機在現代戰爭中與衛星同樣必不可少，自2022年2月以來，它們在烏克蘭抵禦俄羅斯攻擊的能力中發揮了重要作用，而目前，這些無人機大部分來自中國。

這並不是對中國的批評。事實上，中國在無人機製造方面的領導地位反映了其多年來專注的產業政策、技術卓越以及國家與私人企業的良好合作。這是一項了不起的成就。然而，這也應該成為一個警鐘。隨著全球緊張局勢的升高，戰略性技術逐漸成為施展軟實力的手段，歐洲不能再依賴外部。大陸需要發展自己的無人機生態系統，以作為安全戰略自主性的補充，甚至替代品。政策變化使得這一需求變得更加迫切。今年早些時候，美國對中國徵收關稅後，中國加強了對關鍵無人機元件的出口管制，導致價格飆升和交貨時間延長。這雖然帶來了挑戰，但同時也提供了機會。歐洲擁有發展一個有韌性和主權的無人機產業所需的原材料。我們擁有世界上最優秀的研究機構和大學，擁有幾個世紀的科學發現和自由探索的傳統，並且越來越多地擁有政治意願和公眾支持，將資金投入到最需要的國防領域。

然而，建立一個繁榮的無人機生態系統並非易事。首先，以「雙重用途」為角度的研究提案——即同時具備國防和民用潛在應用的提案——應該獲得比純民用提案更多的資金支持，這將使我們能更好地利用大學資源。其次，需要確保歐洲北約成員國所承諾的資金流向正確的人。歐洲的初創企業生態系統潛力巨大，特別是在深科技、材料科學和航空航天領域，但創始人面臨著繁瑣的官僚體系、公款支持的長時間延遲以及有限的國防採購渠道。我們必須減少繁文縟節。聯合採購、初創企業中心和針對性的稅收激勵措施將大有幫助。

第三，歐盟應該建立統一的無人機平台以協調研究、追蹤創新和分享最佳實踐。目前，突破性進展往往在孤立的情況下進行。我們需要機制來連接這些進展，迅速測試並驗證想法，並將這些想法納入採購管道。德國的創新者，如Quantum Systems、Helsing和Wingcopter，正在將他們的無人機送往烏克蘭進行測試，因為那裡的反饋快速且創新得以迅速提升，這得益於烏克蘭人願意將新技術迅速應用於實戰。與此相關的是簡化初創企業與國家的互動方式。需要在標準上達成共識，以避免努力的分散，並清晰溝通初創企業如何能接觸到合適的人士。全大陸範圍內支持創新的倡議將是關鍵。

最後，歐洲必須確保在短期內獲得關鍵無人機組件的途徑。這意味著要加強與可信盟友，如日本和韓國的供應鏈，同時建立戰略儲備以支持關鍵技術的發展。在FibreCoat，我們生產先進材料，使無人機具備電磁干擾（EMI）能力，這是一種高效的無人機反制措施，能夠在不受保護的情況下摧毀整個機隊。這些因素將決定下一代無人機戰爭的走向。一架無人機能飛得多遠或多快，但如果無法保持在線，那將毫無意義。這並不是要排除中國的參與，而是確保歐洲擁有多樣化的選擇。正如每位投資者都會多樣化他們的投資組合，每個認真的地緣政治區塊也必須多樣化其供應鏈。中國將繼續在無人機領域扮演重要角色，過去的經驗告訴我們，無法指望現狀會永遠保持不變。