Cell-Like Capsules with “Smart” Compartments

Eukaryotic cells have inner compartments (organelles), each with distinct properties and functions. One mimic of this architecture, based on biopolymers, is the multicompartment capsule (MCC). Here, MCCs in which the inner compartments are chemically unique and “smart,” i.e., responsive to distinct stimuli in an orthogonal manner are created. Specifically, one compartment alone is induced to degrade when the MCC is contacted with an enzyme while other compartments remain unaffected. Similarly, just one compartment gets degraded upon contact with reactive oxygen species generated from hydrogen peroxide (H₂O₂). And thirdly, one compartment alone is degraded by an external, physical stimulus, namely, by irradiating the MCC with ultraviolet (UV) light. All these specific responses are achieved without resorting to complicated chemistry to create the compartments: the multivalent cation used to crosslink the biopolymer alginate (Alg) is simply altered. Compartments of Alg crosslinked by Ca²⁺ are shown to be sensitive to enzymes (alginate lyases) but not to H₂O₂ or UV, whereas the reverse is the case with Alg/Fe³⁺ compartments. These results imply the ability to selectively burst open a compartment in an MCC “on-demand” (i.e., as and when needed) and using biologically relevant stimuli. The results are then extended to a sequential degradation, where compartments in an MCC are degraded one after another, leaving behind an empty MCC lumen. Collectively, this work advances the MCC as a platform that not only emulates key features of cellular architecture, but can also begin to capture rudimentary cell-like behaviors.     

基于智慧工厂的语音交互设计研究

目的在人工智能高速发展,自然语言处理技术得到显著提高的背景下,探讨语音识别技术对智慧工厂类系统中交互设计范式的影响。方法从形式层面、内容层面、操作层面对语音交互的要素进行剖析,结合公理化设计理论,得出语音交互研究框架,基于\"中国石油智慧油库设备管理系统\"的相关研发设计的实际验证,通过对四十名熟练操作人员的GUI与VUI输入交互方式进行对比测试分析,评估语音识别技术在智慧工厂交互设计中的应用可行性。结论研究结果表明,选择多通道交互技术并行、随场景转换交互方式、感官语义的有效引导和构建虚拟人物角色的语音交互设计原则,能够降低用户的学习成本和使用智慧工厂系统的操作时间,提升操作效率,为语音交互在智慧工厂中的应用提供参考依据。     

人工智能语境下的情感交互设计

目的研究情感交互系统在设计层面上的重要新兴趋势,探讨以人为本的情感交互设计方案及在其研究领域中的人工智能技术的实际应用。方法在情感交互设计中,机器需要实时捕捉用户的关键信息,识别用户的情感状态,利用多种线索最终决定合适的用户模型。首先通过分析人工智能技术在人类情感识别上的分类优势,讨论如何利用面部表情、肢体动作、语言、心跳、呼吸等多模态用户特征,使机器更加准确地识别人类情感;其次通过分析经典的情绪状态的数学模型以及情绪表达与交互优化等关键要素,针对用户的情感作出自然、合理、友好的反应;最后探讨情感交互系统设计和模块化构建的可行性。结论提出一种利用人工智能技术的情感交互系统的模块化设计方案。     

人工智能对交互设计的影响研究

目的人工智能对交互的感知方式及认知逻辑影响较大,交互设计的方法、交互设计的流程、认知心智模型、交互技术及交互界面的表现方式在人工智能的影响下,已经发生颠覆式改变。交互设计面对新的技术变化,需要从技术哲学与创新思维及设计技法方面进行新的探索。方法通过文献综述人工智能的发展历史,对比研究人类智能与人工智能的差异关系,结合无人驾驶车产品服务系统的交互设计等案例分析,提出混合智能的概念,辨析人工智能与人类智慧混合作用于交互设计所带来的变化。结论混合智能对交互设计方法流程、设计细则、设计评判都会有新的特征表现,通过人工智能产品交互设计,印证人工智能对交互设计带来的深刻影响。     

支持人在环路混合智能的交互设计研究

目的指出\"支持人在环路混合智能的交互设计\"这一类设计问题,研究人在环路混合智能系统中交互设计的问题,为相关设计、技术与应用研究提供索引和参考。方法从人在环路混合智能的概念和架构出发,引出人在环路混合智能的交互设计;基于对相关文献的整理,总结常见界面构成和交互方式;总结整理人在环路混合智能的生命周期。结论指明了人在环路混合智能是需要用户交互的智能模型,介绍了由用户、人工智能算法、用户接口构成的系统架构;总结了针对不同数据类型的现有工作可能的交互方式;分析了人在环路混合智能完整生命周期中的设计挑战,根据现有文献提取关键界面构成,提出了人在环路混合智能系统的设计建议;提出了从智能系统、用户、设计师三方面建立设计方法论,完善设计工具,更有效地支持和推动人在环路混合智能系统的应用的建议。