Destaque no Worcester Polytechnic Institute: Legado de Inovação e Pesquisa

O Worcester Polytechnic Institute (WPI) foi fundado em 1865 e é a terceira universidade tecnológica privada mais antiga do país. Localizado em Worcester, MA, o WPI fomenta pesquisa em áreas desde engenharia de tecidos e medicina regenerativa, até exploração das questões tecnológicas e políticas em torno de cibersegurança, até estudos de questões tão diversas como saúde e segurança de bombeiros e desafios de segurança contra incêndio de edifícios verdes.

O WPI desenvolveu cinco áreas de pesquisa transversais:

Saúde & Biotecnologia — A pesquisa do WPI em saúde e biotecnologia cruza múltiplas disciplinas e abrange áreas de foco como biologia celular, biociência regenerativa, mecânica de tecidos e mecanobiologia, biofísica, tratamento de doenças e comportamento animal.

Robótica & Internet das Coisas — Tecnologias robóticas incluem robótica médica, robótica suave, interação humano-robô e veículos aéreos não tripulados. Sistemas robóticos disponíveis para pesquisadores incluem o Atlas Robot for Nonconventional Emergency Response (WARNER) do WPI, um robô humanoide Atlas de 6 pés da Boston Dynamics que foi a entrada do WPI no Desafio de Robótica da DARPA para resposta a desastres robóticos.

Com mais de um quarto de bilhão de veículos nas estradas americanas, pesquisadores do WPI estão encontrando maneiras de tornar essas viagens mais seguras e os veículos mais baratos e ecológicos. Sistemas ciberfísicos estão tornando mais fácil para pessoas interagirem com sistemas projetados graças a aplicações tecnológicas complexas e avançadas.

Materiais Avançados & Manufatura — A pesquisa multidisciplinar do WPI em ciência e engenharia de materiais é motivada pelo reconhecimento de que o futuro dependerá do desenvolvimento de novos materiais (incluindo materiais inspirados na natureza), uso inovador de materiais tradicionais e recuperação e reuso de materiais. Esforços de pesquisa amplos abordam questões de sustentabilidade em geração de energia e energia alternativa (células de combustível, armazenamento em rede e geração de energia usando pipas submarinas), manufatura (manufatura enxuta, cadeias de suprimentos sustentáveis e secagem industrial avançada), e mobilidade (produção de combustíveis líquidos de transporte a partir de biomassa lignocelulósica).

Ciber, Dados & Segurança — Designado como Centro de Excelência em Pesquisa de Cibersegurança pela Agência de Segurança Nacional e Departamento de Segurança Interna, o WPI está engajado em pesquisa de cibersegurança em uma ampla gama de disciplinas abordando uma série de ameaças de segurança. Pesquisadores do WPI focam em melhorar ferramentas e técnicas de mineração de dados e desenvolver novos métodos para alavancar big data para fazer previsões e decisões baseadas em dados. Em engenharia de proteção contra incêndio, pesquisadores estão aplicando técnicas experimentais e computacionais avançadas para abordar uma ampla gama de questões de segurança contra incêndio.

Ciências da Aprendizagem — Pesquisadores do WPI em ciências da aprendizagem desenvolvem tecnologias educacionais que combinam metodologia computacional com frameworks teóricos nas ciências da aprendizagem e sociais para investigar tópicos como tecnologias instrucionais, aprendizagem com visualizações e simulações, características do aprendiz, interação humano-computador e machine learning.

Escola de Engenharia

Consistindo em 14 departamentos focados, a Escola de Engenharia do WPI aborda uma ampla variedade de áreas tecnológicas.

Engenharia Aeroespacial abraça a ciência e tecnologias que criam, desenvolvem e melhoram aeronaves e espaçonaves. Usando equipamentos e instalações incluindo túneis de vento, câmaras de vácuo e instrumentação de controle, áreas técnicas incluem fluidos e plasmas, propulsão e energia, controles e dinâmica, e estruturas e materiais.

A Engenharia Biomédica do WPI trabalha em avanços tão diversos quanto suturas de cicatrização de feridas, engenharia de vasos sanguíneos, monitoramento de sinais vitais para bombeiros e órteses para estabilização de articulações.

Dentro da Engenharia Química, pesquisadores resolvem problemas do mundo real em áreas como proteção ambiental, energia renovável e ciências da vida através do desenvolvimento de novas tecnologias, processos e materiais.

Engenharia Civil e Ambiental aborda tópicos como sustentabilidade, preservação de recursos naturais, design, construção, arquitetura e energia. Áreas técnicas incluem engenharia de pavimentos e materiais rodoviários, análise e design de sistemas estruturais e estruturas inteligentes, construção e integração design-construção, tratamento físico e químico, energia e sustentabilidade, recursos hídricos e design de edifícios sustentáveis.

Pesquisa em Engenharia Elétrica e de Computação inclui machine learning, criptografia e segurança da informação, processamento de sinal, veículos autônomos, saúde inteligente, controle de próteses, microeletrônica analógica e digital, e redes de informação sem fio. Inovações do WPI incluem a invenção do amplificador de realimentação negativa e a fundação das primeiras redes locais sem fio.

Lar de um dos apenas três programas de engenharia de proteção contra incêndio nos Estados Unidos, o trabalho de Engenharia de Proteção contra Incêndio do WPI informa e molda políticas regulatórias, design de edifícios, processos de manufatura, operações de primeiros respondentes e padrões de desempenho de produtos. Pesquisa é conduzida em materiais, proteção contra combustão e explosão, sistemas de edifícios e incêndio, segurança e política de bombeiros, comportamento humano e evasão, design e regulação, e impacto de incêndio em edifícios, infraestrutura e meio ambiente.

Engenharia Industrial serve como ponte entre engenharia e gestão para analisar e adaptar processos ou criar novos. Seja um procedimento de manufatura ou redesign de espaço físico, engenheiros industriais identificam as pessoas, materiais, tecnologia, informação e energia necessários para um processo ser eficiente.

Engenharia de Manufatura abrange campos como robótica, manufatura e processamento de materiais, sistemas de controle, usinagem, retificação, ensino de usinagem CNC, engenharia de materiais e metrologia de superfície.

O campo de Engenharia de Processos de Materiais foca na ciência dos materiais, processamento de materiais e práticas de negócios. Processos de manufatura como nanomateriais e biopolímeros e tópicos como manufatura enxuta, fundição e tratamento térmico, análise de custo de células de combustível e metrologia de superfície são incluídos.

Ciência e Engenharia de Materiais foca nas maneiras pelas quais materiais são feitos, usados e reciclados; no desenvolvimento e processamento de novos materiais e produtos; e no uso inovador de materiais tradicionais. Entendimento fundamental de materiais nas escalas nano, micro e macro inclui estrutura, processamento, propriedades, desempenho, cinética e termodinâmica.

Pontos fortes dentro da Engenharia Mecânica incluem ciências térmicas, nanotecnologia e nanomateriais, biomecânica e dispositivos médicos, manufatura aditiva e eletrônica impressa, fotônica e optomecânica, sensores e metrologia, processamento de metais, baterias e eletroquímica, e materiais de células solares.

Pesquisa é realizada dentro da Engenharia de Robótica em áreas como interação humano-robô e interfaces, planejamento e controle de movimento robótico, robôs médicos e assistivos, sensores/atuadores e design robótico, robótica e IA, aumento humano, manipulação robótica, robôs suaves, veículos autônomos, sistemas embarcados para robôs e sistemas multi-robôs.

Engenharia de Sistemas é uma abordagem holística para o design, construção e manutenção de sistemas. Tópicos abordam aspectos de engenharia e gestão e incluem inteligência artificial, engenharia de sistemas baseada em modelos, engenharia de requisitos, arquitetura e design de sistemas, e validação e verificação.

Tecnologias

Pesquisa de movimento de ondas no WPI poderia um dia criar um colete à prova de balas que não apenas detectará a velocidade, ângulo de aproximação e tamanho de uma bala que se aproxima, mas o material dentro do colete mudará instantaneamente propriedades para fornecer maior proteção contra choque no ponto exato de impacto. Os materiais granulares poderiam ser usados em equipamentos de proteção pessoal, como coletes e capacetes, que podem ser usados por militares, policiais e outros profissionais como atletas e trabalhadores da construção. Eles também poderiam ser usados como revestimento protetor para edifícios ou até para proteger a Estação Espacial Internacional, satélites e espaçonaves de serem danificados por lixo espacial e meteoritos.

Uma equipe do WPI descobriu que extratos das folhas da planta Artemisia annua, uma erva medicinal também conhecida como artemísia doce, inibem a replicação do vírus SARS-CoV-2 (o vírus responsável pela pandemia de COVID-19) e duas de suas variantes recentes. Um ou mais compostos na planta podem apontar para um tratamento terapêutico seguro e de baixo custo para SARS-CoV-2.

Engenheiros desenvolveram um aplicativo de smartphone que pode ajudar a conduzir rastreamento de contato necessário para conter a propagação da COVID-19 sem arriscar a privacidade ou segurança pessoal dos usuários. Dois meios de coleta de dados de rastreamento foram desenvolvidos. Com o primeiro, o aplicativo rastrearia a localização do usuário e criptografaria qualquer informação armazenada. Ele então enviaria os dados criptografados, menos qualquer informação pessoalmente identificável, para um servidor usado por um departamento de saúde pública. Outra abordagem faria upload de informações apenas de qualquer pessoa que testasse positivo para COVID-19. Essa informação seria tornada pública, sem identificar os indivíduos infectados, para que qualquer um pudesse ir online e verificar por si mesmo se esteve em contato próximo com alguém que testou positivo.

Uma ferramenta diagnóstica crítica sendo desenvolvida no WPI é uma máquina de ultrassom robótica para detectar sintomas de doença nos pulmões — um desenvolvimento significativo que permitirá que provedores de saúde minimizem sua exposição ao vírus ao conduzir avaliações de pacientes com COVID-19. A plataforma virtualmente elimina o contato físico entre pacientes e profissionais de saúde durante exames, minimizando o risco de propagação enquanto ainda permite a coleta de dados vitais.

O WPI criou combustível renovável a partir de lodo de esgoto, um subproduto do tratamento de águas residuais que cria gases de efeito estufa e poluição da água quando despejado em aterros. Ele usa processos hidrotérmicos, altas temperaturas e pressão, e catalisadores baratos para transformar lodo de esgoto — e a energia e carbono contidos nele — em gás natural. Além disso, nitratos e fosfatos extraídos durante o novo processo podem ser usados na agricultura.

Uma prótese de mão parcial foi criada que permite que dedos sejam anexados à mão parcial de uma pessoa para substituir alguma da funcionalidade dos dedos. Uma pulseira no pulso abriga o atuador para movimento do polegar e um pequeno solenoide que o trava no lugar. Sensores embutidos permitem que a pessoa pressione com o minúsculo pedaço restante de um dedo, o que fará o polegar protético mover para frente e para trás.

Um matemático do WPI está ajudando o Exército dos EUA a criar um sensor químico do tamanho de uma miniatura que pode ser usado em roupas externas para detectar produtos químicos perigosos mais rapidamente e reduzir a taxa de falsos alarmes. O sensor vestível é construído para imitar o nariz humano. Cada sensor detecta combinações de múltiplas moléculas — um pode detectar fumaça de diesel e um agente químico específico enquanto outro pode detectar fumaça de diesel e umidade. Os resultados são combinados para dar uma avaliação mais completa e precisa dos produtos químicos no ambiente.

Um sensor do tamanho de um BAND-AID® foi desenvolvido para medir os níveis de oxigênio no sangue de um bebê, uma indicação vital da eficácia dos pulmões e se o tecido do bebê está recebendo suprimento adequado de oxigênio. Diferente dos sistemas atuais usados em hospitais, este dispositivo vestível miniaturizado será flexível e elástico, sem fio, barato e móvel, possivelmente permitindo que a criança saia do hospital e seja monitorada remotamente.

Um rover autônomo e drone de implantação de carga útil foram desenvolvidos para trabalhar juntos para buscar e detonar minas terrestres. O rover detecta e marca as minas usando um detector de metal barato, que pode detectar tão pouco quanto um grama de metal a duas a três polegadas abaixo do solo. O drone então solta cargas de pequenos sacos de areia sobre as minas para detoná-las com segurança.

Engenheiros do WPI criaram uma técnica de impressão 3D que poderia ser usada para reparar veículos e outra tecnologia crítica no campo, evitando a espera às vezes extensa por novas peças e aumentando a prontidão de unidades militares. Ele usa uma técnica chamada cold spray, que pode ser usada para reparar peças de metal ou até fazer novas peças do zero construindo metal camada por camada em um processo de impressão 3D. O processo pode ser reduzido a um aplicador portátil de mão para uso no campo.

Para tornar espaçonaves da NASA mais leves e mais tolerantes a danos, o WPI desenvolveu métodos para detectar imperfeições em nanomateriais de carbono usados para fazer tanques de combustível de foguete compostos e outras estruturas de espaçonaves. Um algoritmo melhora significativamente a resolução de sistemas de escaneamento de densidade usados para detectar falhas no Miralon® — um nanomaterial forte, leve e flexível. Miralon tem sido usado para envolver suportes estruturais na sonda Juno da NASA orbitando Júpiter para ajudar a amortecer vibração e descarga estática.

Transferência de Tecnologia

O Escritório de Comercialização de Tecnologia (OTC) identifica, avalia, valoriza, protege, classifica, comercializa e licencia os ativos de propriedade intelectual desenvolvidos no WPI. Para aprender sobre tecnologias disponíveis, visite aqui .

Para licenciar uma invenção do WPI, contate Todd S. Keiller, Diretor de Propriedade Intelectual e Inovação, em Este endereço de email está sendo protegido de spambots. Você precisa do JavaScript ativado para vê-lo.; 508-831-4907.