再想想:控制工程技术可以拯救世界

将控制回路——感知、决定、驱动——应用于美国国家工程院的14项工程大挑战，给世界一个更美好、更公正的未来。看到照片;链接到相关的故事，视频。

通过马克·霍斯克 2011年9月2日

有目的的工程师:衡量需要改变什么来拯救世界。决定要做什么工程以及如何做。这样做;创造更美好的未来。因此，控制回路——感知、决定和驱动(并重复直到优化)——完全符合美国国家工程院的14项工程大挑战。这些种类繁多的工程创新在2008年被命名，并汇集了全球具有工程意识的远见卓识者的意见，为工程师和政策制定者提供了一个帮助拯救世界的框架。

控制工程订阅者直接参与大挑战，或开发、集成和使用相关技术:1)使太阳能更经济，2)从核聚变中提供能源，3)开发碳封存方法，4)管理氮循环，5)提供清洁水，6)恢复和改善城市基础设施，7)推进健康信息学，8)设计更好的药物，9)逆向工程大脑，10)防止核恐怖，11)安全网络空间，12)增强虚拟现实，13)推进个性化学习，14)设计科学发现工具。

在8月份的NIWeek上，国家仪器公司强调了14个挑战。NI软件营销总监谢莉•格雷特莱因(Shelley Gretlein)对3300多名与会者说，要发挥自己的才能，把知识应用到实践中。然后她强调了一个充满才华和示范的舞台。

55英寸的透明人机界面集成了触摸屏，使用触摸式编程语言更快地传达、操作和推进工程思想。
快速多核机器运行复杂的数学计算1000次/秒，以测量聚变反应堆中的等离子体形状和位置，这可以更快地驱动电磁铁，延长控制时间。以前，一个查找表近似累积误差很快，限制了等离子场的稳定性。
便携式医疗诊断工具光学相干断层扫描(OCT)使用移动光源和图像分析进行实时、即时医疗检测。早期癌症检测可以转化为5年后90%或更高的存活率，而后期诊断则可以转化为10%或更低的存活率。
城市基础设施通过无线传感器网络得到改善，通过测量压力负载来实时计算桥梁疲劳寿命，从而减少修复时间。智能电网技术通过传感器和自动化提高电力系统的可靠性。

再想想如何创造一个更美好的世界。格雷特莱因说:“我依靠你来解决这些工程上的重大挑战....今天，我们将一起设计一条通往“更好”的道路。’”

在线额外

来自NIWeek的工程大挑战:更多细节

工程应该改善世界的质量，这是作家和未来学家雷·布拉德伯里在2011年NIWeek上的观点之一www.niweek.com:“让更多见鬼去吧。我想要更好的。(布拉德伯里充满科技元素的多产作品包括华氏451度，火星编年史,昨天:不可能的未来的明显答案.）

2011年8月2日至4日，在德克萨斯州奥斯汀举行的NIWeek技术会议和展览，创纪录的人数(超过3300人)忍受着创纪录的高温。8月3日，他们为NI软件营销总监Shelley Gretlein和其他人鼓掌，他们提供了一个充满国家仪器公司技术的舞台，展示了14个工程大挑战中的一些。

额外的笔记

-核聚变:通过包含等离子体的托卡马克环体(Tokamak)内的电磁场对等离子体形状进行更严格的控制，预计将更快地实现环境友好的核聚变发电。等离子体形状估计和控制使用NI PXI RT求解器和MIMO控制器在1000 x秒(1毫秒)运行时进行实时计算和更严格的控制。通过核聚变发电的可行性将在2019年实现。

-光学相干断层扫描(OCT)据说比传统的诊断方法具有更高的图像分辨率。更便携、更经济、更广泛使用的诊断检测，如Santec Corp.演示的OCT成像系统，将更早发现癌症和其他疾病，从而提高生存率(并降低成本)。格雷特莱因说，每一个患有或曾经患有癌症的活着的人，就有200多个病例没有被发现。OCT还服务于心脏护理、牙科和眼科。系统开发涉及NI PXI、NI LabVIEW FPGA、NI FlexRIO硬件和定制适配器模块。FlexRIO模块拥有100兆采样输入，6个数字和9个模拟，是最快的模数转换器之一。参与该项目的人员表示，NI技术将开发时间缩短至6个月。请看NI的视频:https://www.ni.com/niweek/keynote_videos.htm。

-使用NI无线传感器网络的优势(在德克萨斯大学奥斯汀分校科克雷尔工程学院的帮助下到位www.engr.utexas.edu)的优点是，利用新的低功耗应变计节点，可以在节点上进行处理，使用无线网络只发送重要的数据点。根据收集到的信息，可以根据需要更改算法。无线解决方案节省电线;一座只有一个传感器的800英尺跨度的桥可以使用一卷电线(图)。这样的技术将有助于联邦政府每两年检查一次桥梁的要求。(传统的目视检查既昂贵又耗时。)一个新的NI技术数据云服务，可以帮助应用程序，像这样，预计今年秋天可用，通过浏览器访问。定制的web用户界面将帮助用户在数据中找到有意义的信息，从而做出更好的决策。

-印度应用的智能电网技术可以帮助提高可靠性，防止电力盗窃。在印度的拉贾斯坦邦，35%的电力因“未经授权的改造”而损失。2820座自动化变电站均采用NI单板里约热内卢控制器自动抄表和开关开关。网格监视将有助于会计、审计和地理监视，节省时间并降低复杂性。

-智能电网控制，仪表实现可靠性和效率(见故事和照片)

更多来自NIWeek的样本

ni LabVIEW系统设计软件，标记其25^th周年纪念日。查看原始开发人员的“当时和现在”图像。

-其他成果包括赢得机器人世界杯挑战赛的自主机器人足球队，生物识别(机器)鱼，手势识别，以及可以拼写LabVIEW的瀑布。(参见协调阀门控制在水壁上写消息:优化。)

-至于科学发现的工程设计工具，Gretlein说:“在所有的重大挑战中，我们——国家仪器公司——我们拥有这一个[设计科学发现的工具]。我们承诺尽自己的一份力。我们将为你配备科学发现的工具。LabVIEW是并将继续成为最终的系统设计软件，为您提供创建和部署更好的测量和控制系统所需的所有工具。”

在提到布拉德伯里的这句话时，她建议共同努力设计一条更好的道路，而不仅仅是更多。

额外的链接

更多有关工程大挑战的信息，请访问www.engineeringchallenges.org

—紧凑的多核控制器采用Intel酷睿i7处理器

—数据采集模块支持无线、USB、以太网，向后兼容

-系统设计和编程软件有助于集成硬件:25周年