夏威夷面臨著廣泛的環(huán)境危害，包括野火、干旱、洪水、颶風(fēng)、海嘯和水污染。隨著氣候持續(xù)變化，這些風(fēng)險日益嚴(yán)峻，引發(fā)了如何保護島嶼及其居民的緊迫問題。解決方案的一部分在于數(shù)據(jù)收集，這使得能夠追蹤環(huán)境變化并在災(zāi)難發(fā)生前識別預(yù)警信號。為支持這一工作，國家科學(xué)基金會已向夏威夷大學(xué)馬諾阿分校和佐治亞理工學(xué)院的研究人員撥款125萬美元，用于開發(fā)能夠?qū)崟r傳遞救命數(shù)據(jù)的環(huán)境危害傳感器。

該項目的目標(biāo)是開發(fā)一款低成本、開源的電子打印機，用于制造更快、更經(jīng)濟且本地生產(chǎn)的傳感器。這將使先進的監(jiān)測工具觸及全州社區(qū)。這些傳感器可在幾分鐘內(nèi)完成3D打印，并當(dāng)天部署，為組織和居民收集可作的數(shù)據(jù)。它們有潛力追蹤水質(zhì)、檢測土壤污染等，同時連接到一個緊湊的、具備AI功能的手持設(shè)備（比智能手機還小！），將數(shù)據(jù)處理并上傳到云端。

用于制造環(huán)境傳感器的技術(shù)

為了設(shè)計該系統(tǒng)，團隊正在探索一系列用于印刷電子的3D打印技術(shù)，包括氣溶膠噴射、噴墨和直接書寫，并根據(jù)每種應(yīng)用需求選擇方法。“這集成在一種混合方法中，如果需要幾何形狀超出簡單平板，則采用FDM或SLA，或者傳統(tǒng)加工，”首席研究員兼夏威夷大學(xué)Mānoa工程學(xué)院副教授Tyler Ray通過電子郵件解釋道。 

“增材制造賦予我們定制幾何形狀、集成多種材料以及嵌入功能的能力，這些都是現(xiàn)成設(shè)備通常無法實現(xiàn)的，”Tyler補充道。“當(dāng)你試圖解決某個地方和社區(qū)特有的問題時，這很重要。”

社區(qū)的重要性

社區(qū)成員的聲音是該項目的核心。該技術(shù)將與負(fù)責(zé)夏威夷社區(qū)、土地和水資源的團體合作設(shè)計。這包括土地管理組織、夏威夷語沉浸式學(xué)校和社區(qū)學(xué)院。?āina（土地）管理者、kūpuna（長者）、居民和kumu（教師和教育者）將共同制定優(yōu)先事項，嘗試原型，并制定成功的標(biāo)準(zhǔn)。

“傳感器本身是通過與社區(qū)合作伙伴的對話而產(chǎn)生的，”泰勒在郵件中解釋道。 “他們告訴我們什么對他們來說重要，無論是監(jiān)測本地溪流的pH值、理解土壤污染，還是追蹤他們關(guān)心地區(qū)的時間變化。從那里開始，我們圍繞一個共享電子骨干網(wǎng)構(gòu)建，可以將數(shù)據(jù)推送到手機或我們搭建的網(wǎng)頁門戶。愿景是一個經(jīng)過驗證的設(shè)計庫，人們可以在他們看到需求的地方實際構(gòu)建和部署。”

項目還將包括迭代設(shè)計工作坊的實施、瓦胡島和茂宜島合作地點之間的同行交流，以及總結(jié)研究成果和分享開放設(shè)計的頂點聚會。此外，該資助還將支持連接合作校區(qū)與K–12、社區(qū)學(xué)院及研究型大學(xué)學(xué)生之間的培訓(xùn)。該項目將生成開放硬件、軟件和設(shè)計成果，供其他用戶使用。想了解更多關(guān)于該項目的信息，請閱讀夏威夷大學(xué)的相關(guān)文章。

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