事业奖

波士顿大学的5位NSF获奖者正在改变机器人、计算机、大规模监禁、神经学等领域的对话

美国国家科学基金会职业奖的获奖者将推动科学澳门威尼斯人注册网站研究，并扩大在科学领域未被充分代表的群体的教育机会

波士顿大学的五位专家和科学家的澳门威尼斯人注册网站研究主题从大规模监禁到大脑和肺部再到送货机器人，他们获得了美国国家科学基金会（NSF）颁发的澳门威尼斯人注册网站早期职业发展计划（Career）奖，以推进各自领域的科学澳门威尼斯人注册网站研究。获得该奖项的澳门威尼斯人注册网站研究人员还利用这笔资金支持学生和青年教育项目，并使STEM多样化，为下一代科学家奠定了基础。

NSF职业奖是一个备受尊敬的项目，竞争激烈，标志着早期职业科学家的重大成就。布林克采访了波士顿大学最近的每一位获奖者，看看他们在做什么。

杰西卡•西梅斯

美国是世界上监禁率最高的国家，这一令人警醒的统计数据自上世纪70年代以来一直在形成，当时联邦政策延长了监禁时间，并寻求对犯罪进行更严厉的判决。引人注目的是，澳门威尼斯人注册网站研究发现，美国黑人被监禁的可能性是白人的六倍，是拉美裔人口的三倍左右。

杰西卡·西姆斯是艺术与科学学院的社会学助理教授，她澳门威尼斯人注册网站研究种族不平等、大规模监禁和城市社会结构，揭示了经常被隐藏的模式，以及警务和监禁对社区产生的深远影响。她专门澳门威尼斯人注册网站研究了基于邮政编码的大规模监禁，并发现在美国大规模监禁的50年里，监禁发生了变化：在20世纪70年代和80年代，监狱和监狱的监禁率都非常集中在大城市。如今，小城市和市区以外的社区的自杀率最高。

她的国家科学基金会职业奖将支持一系列澳门威尼斯人注册网站研究项目和教育倡议，探索美国社区和社区大规模监禁的潜在原因和影响。

“大规模监禁作为一系列政策和实践的集合，仍然是我们看到结构性种族主义和社会不平等如何作为公共政策的结果而持续存在的最重要方式之一，”西姆斯说。

这项澳门威尼斯人注册网站研究是西姆斯在澳门威尼斯人注册网站研究生院时的高潮，他注意到许多现有的澳门威尼斯人注册网站研究都低估了地方——邻里和社区条件——在解释大规模监禁的原因和后果方面的作用。这最终导致了她的书《惩罚的地方：大规模监禁的地理》，以及这个职业项目。

她的目标是澳门威尼斯人注册网站研究居住条件的差异，如住房、隔离和经济因素，如何导致监禁率和结果的差异。该项目还将探讨刑事司法系统的各个相互关联的方面，从警察互动到监禁，如何累积影响社区福祉和政治参与。此外，Simes正在启动开放司法实验室，该实验室将促进数据的收集、处理和分析，并辅以由课程、实习和专题讨论会组成的跨学科教育计划。她希望澳门威尼斯人注册网站研究和教育部分将促进服务不足的学生参与STEM领域，并为政策制定者、社区倡议和公众提供有价值的见解。

她说：“到项目结束时，我希望能对地方、种族和不平等在监禁率高和差异中的作用提供新的见解，并对社区层面接触刑事司法系统对健康和政治参与的影响有新的认识。”“我热衷于利用这个奖项建立桥梁：将社会科学和数据科学从业者和澳门威尼斯人注册网站研究人员，大学和社区领袖聚集在一起，这样做，我们将共同确定关键的澳门威尼斯人注册网站研究需求，分享技术和主题专业知识，并创造有意义和有影响力的澳门威尼斯人注册网站研究，可以为政策改革和社会变革提供信息。”

迈克尔Economo

我们的大脑负责我们所有的动作，即使我们没有意识到这一点。无论你是走在波士顿的街道上，骑着摩托车或自行车，还是坐在轮椅上，你可能都不会考虑到你身体的所有运动方式——手指、脚趾、腿、脚、眨眼等等。但是，了解大脑如何控制运动是神经科学中最大的问题之一，工程学院生物医学工程助理教授迈克尔·伊科诺（Michael Economo）正试图回答这个问题。

“大脑的一个主要输出是运动，”Economo说。有一些高级系统负责需要更多计划和执行的运动，这些任务需要大脑结合大量的信息来完成运动，让你到达你想去的地方。还有一些低级系统转化为自动反射和更简单的动作，比如当医生轻拍你的膝盖时，你的腿就会摆动。凭借他的职业生涯奖，Economo正在澳门威尼斯人注册网站研究高级和低级回路是如何协同工作来控制运动的。

他澳门威尼斯人注册网站研究大脑中控制运动的神经回路的结构和功能，使用光学、电生理和遗传工具来阐明小鼠模型中神经回路的结构。

他说：“运动控制是复杂信息的组合，我们想弄清楚这些信息是如何汇集在一起，然后产生运动的。”他和他的团队将非常微小的电极植入老鼠的大脑——一个比人类头发还细的探针，小到老鼠都察觉不到它的存在。这使他们能够记录特定任务激活的神经元的活动，并观察随时间的变化。他们还使用像光遗传学这样的复杂工具来瞄准特定的神经元网络，允许他们打开或关闭不同的网络，并照亮活动区域。Economo说，科学家对神经元层面的运动活动了解得越多，我们就越能创造出更有效的疗法来治疗影响运动的神经系统疾病，比如ALS和帕金森氏症。

他说：“在这些脑部疾病的治疗方法更有效之前，有一些基本问题需要解决。”他和他的团队还在为K-12学生制定课程，让他们了解像他这样的实验室在做什么，并计划带学生到实验室参观和实践活动，比如使用来自后院大脑（Backyard Brains）的电极设备和材料。后院大脑是一个让神经科学进入教室的组织。

雷纳托曼库索

雷纳托·曼库索（Renato Mancuso）八岁时，他的父亲把西西里岛小社区的第一台个人电脑带回家：一台闪闪发光的英特尔（Intel） 386电脑。这是一台挑剔而不可预测的机器，但它开始教会他计算机是如何工作的。

现在，曼库索是艺术与科学学院计算机科学助理教授，负责网络物理系统实验室，该实验室专注于与物理世界以实质性方式互动的计算机，如机器人手术和诊断机器，无人驾驶飞机和飞机，以及具有驾驶员辅助功能的汽车。对于所有这些任务来说，时间是最重要的——计算机需要做出决定，而且要快，才能正确、准确、安全地执行任务。曼库索获得了美国国家科学基金会职业奖，他正在努力使时间成为计算系统的一个可控方面。

曼库索说：“如果我们想尝试核聚变，或者控制自动着陆的火箭，或者在遥远的星球上飞行的无人机，我们需要赋予我们的计算机在没有人类干预和不人道的时间尺度下做出决定的能力。”

他说，随着计算系统变得越来越复杂，数据过载，移动数据所需的时间变得越来越不可预测，因为移动数据所需的时间取决于一台计算机的中央处理器（CPU）以外的因素。

他说，他和他的团队正在努力接受日益复杂的现代计算系统，“并通过向知识驱动的系统管理的飞跃，恢复对流程及时性的直接控制。”这意味着设计和实现系统可以用来自主收集和利用有关时间敏感的应用程序和复杂硬件之间交互的信息的技术。目标是使系统自我意识到准时运行意味着什么，以及它们可以采取什么澳门威尼斯人注册行动来确保准时运行。

Mancuso表示：“如果我们能够观察、理解和预测应用程序与底层硬件之间的相互作用，如果我们能够在复杂内存子系统的每个交叉点制定知识驱动的管理策略，那么恢复对安全关键工作负载的及时性的控制就成为可能。”

这包括寻找新的方法来升级设备的硬件，而不是完全从零开始。从长远来看，他希望建立时间敏感系统背后的哲学和方法论，并通过将时间性作为基本设计维度的教育和课程来影响下一代计算机科学家。

哈迪Nia

工程学院生物医学工程助理教授哈迪·尼亚（Hadi Nia）说：“肺是人体中最具机械活性和活力的器官之一，它暴露在呼吸周期和脉动血流的循环变形中。”他在物理学、生物学和免疫学的交叉领域工作，探索肺部的动力学。获得美国国家科学基金会职业奖后，Nia将在细胞水平上实时澳门威尼斯人注册网站研究肺功能，使用他实验室开发的一种工具，称为水晶胸腔。

尼亚说：“虽然传统上认为肺的功能是气体交换，但肺免疫的主要作用，以及它是如何受到呼吸和血液循环机制的影响，最近变得更加明显。”

水晶胸廓是一种透明的胸廓，符合小鼠天然完整胸廓的几何和物理特性。水晶胸腔第一次允许以细胞分辨率实时可视化小鼠肺的动态。这将使他能够探索，并有希望回答，该领域的突出问题，比如呼吸时肺泡的扩张和收缩是如何影响毛细血管水平的血液流动和氧气运输的？考虑到免疫细胞大小相似，有时甚至比毛细血管更大，免疫细胞是如何与毛细血管相互作用的？

他说：“我们希望通过利用这种革命性的技术，以及它提供的基本见解，我们能够在更深入地了解肺发育、衰老、运动和病理中的力学作用方面产生广泛的影响和直接的应用。”

Nia和他的团队还制定了一项教育计划，以激励和训练从K-12到澳门威尼斯人注册网站研究生院的学生从概念上思考肺部微生理学。他们为波士顿大学的夏季挑战赛制作了一个“肺生理学训练营”，这是一个面向高中生的住宿暑期项目，有实践活动和其他独特的学习机会。

Alyssa皮尔森

想象一下这样一个未来：一个送货机器人来到你家门口，却遇到了另一个来自不同公司的送货机器人。理想情况下，当机器人遇到不同的机器人模型、旧版本或可能在不同规则下运行的新版本时，它们应该能够弄清楚该怎么做。但这通常不会发生。

工程学院机械工程助理教授Alyssa Pierson说：“我们发现，当机器人遇到未知情况时，它们可能会冻结或锁定。”“我们如何设计新的算法和控制策略，使这些机器人更有能力？”

目前，大多数送货机器人都有一个人在另一端监督，以确保不会发生这种情况。但是，随着来自不同公司的越来越多的送货机器人出现在世界各地，并且使用不同的工具来指导它们，自主机器人将不得不能够彼此相遇，并在不熟悉的情况下不被冻结。凭借她的职业生涯奖，Pierson正在澳门威尼斯人注册网站研究新型的机器人交互，以在多机器人系统中创造更复杂的行为。

她说：“如果我们看看我们需要这些机器人融入我们的日常生活，我们需要机器人对人类做出自然的反应，并且在遇到未知情况时更灵活、更有能力。”“为了让机器人与外国机器人合作，我们需要新的工具，让机器人如何相互作用，如何解释它们需要合作的事实，但它们没有直接的沟通方式或直接的计划方式。”

她设想机器人团队能够适应并与其他机器人合作，最终形成更安全、更复杂的移动服务机器人团队。在我们看到一个多机器人的世界之前，单机器人还有很长的路要走，还有很长的路要走。

“这是一个巨大的荣誉，听到这个消息真的很激动，”Pierson在谈到获得职业生涯奖时说。“这是我作为一名年轻教授获得的第一笔重大资助；我只是很兴奋能继续做这项澳门威尼斯人注册网站研究。”

帕特里克·肯尼迪（Patrick Kennedy）对本文的报道有贡献。