Romanian designer wins MIT prize for high-tech face mask prototype

ENG: A face mask equipped with a sensor that detects Covid-19 particles in the surroundings, designed by a Romanian engineer, has scooped the top prize at a contest from MIT Media Lab.

Burzo Ciprian’s award-winning design, “social mask”, is a minimalist, transparent mask featuring a biosensor that can connect to a smartphone. Via an app, users would be able to track the number of surrounding air-borne pathogens, collecting data that also maps other users around you and calculates the risk of infection with Covid-19.

The design, which is still a prototype under development, won a competition by MIT’s pandemic response lab that asked engineers and designers to come up with creative responses that reimagine face coverings and personal protective equipment (PPE).

“Connecting the mask with our smartphone is a real option for the future,” says Ciprian. “We should know who is infected in our area, and get informed on our smartphone about what the biosensor has detected based on surrounding particles. These are just a few of the options that will surely feature in the mask of the future.”

RO: O mască de față dotată cu un senzor care detectează particulele Covid-19 din mediul înconjurător, proiectată de un inginer român, a obținut premiul cel mare la un concurs organizat de MIT Media Lab.

Designul premiat al lui Burzo Ciprian, “masca socială”, este o mască minimalistă, transparentă, dotată cu un biosenzor care se poate conecta la un smartphone. Prin intermediul unei aplicații, utilizatorii ar putea urmări numărul de agenți patogeni din jur care se transmit prin aer, colectând date care cartografiază, de asemenea, alți utilizatori din jur și calculează riscul de infectare cu Covid-19.

Proiectul, care este încă un prototip în curs de dezvoltare, a câștigat un concurs organizat de laboratorul de răspuns la pandemii al MIT, care a cerut inginerilor și designerilor să vină cu răspunsuri creative care să reimagineze acoperitoarele de față și echipamentul de protecție personală (PPE).

“Conectarea măștii cu smartphone-ul nostru este o opțiune reală pentru viitor”, spune Ciprian. “Ar trebui să știm cine este infectat în zona noastră și să fim informați pe smartphone-ul nostru despre ceea ce a detectat biosenzorul pe baza particulelor din jur. Acestea sunt doar câteva dintre opțiunile care se vor afla cu siguranță în masca viitorului.”

Source (Romanian designer wins MIT prize for high-tech face mask prototype, The Calvert Journal, 27.11.2020)

Tree rings may hold clues to impacts of distant supernovas on Earth

ENG: Massive explosions of energy happening thousands of light-years from Earth may have left traces in our planet’s biology and geology, according to new research by University of Colorado Boulder geoscientist Robert Brakenridge. The study, published this month in the International Journal of Astrobiology, probes the impacts of supernovas, some of the most violent events in the known universe. In the span of just a few months, a single one of these eruptions can release as much energy as the sun will during its entire lifetime. They’re also bright – really bright.

Tree trunk, cross section showing annual growth rings (Source)

To study those possible impacts, Brakenridge searched through the planet’s tree ring records for the fingerprints of these distant, cosmic explosions. His findings suggest that relatively close supernovas could theoretically have triggered at least four disruptions to Earth’s climate over the last 40,000 years. Scientists have recorded supernovas in other galaxies that have produced a stupendous amount of gamma radiation — the same kind of radiation that can trigger the formation of radiocarbon atoms on Earth. While these isotopes aren’t dangerous on their own, a spike in their levels could indicate that energy from a distant supernova has traveled hundreds to thousands of light-years to our planet.

To test the hypothesis, Brakenridge turned to the past. He assembled a list of supernovas that occurred relatively close to Earth over the last 40,000 years. Scientists can study these events by observing the nebulas they left behind. He then compared the estimated ages of those galactic fireworks to the tree ring record on the ground. He found that of the eight closest supernovas studied, all seemed to be associated with unexplained spikes in the radiocarbon record on Earth. He considers four of these to be especially promising candidates. Take the case of a former star in the Vela constellation. This celestial body, which once sat about 815 lightyears from Earth, went supernova roughly 13,000 years ago. Not long after that, radiocarbon levels jumped up by nearly 3% on Earth — a staggering increase.

RO: Exploziile masive de energie care au avut loc la mii de ani-lumină de Pământ ar fi putut lăsa urme în biologia și geologia planetei noastre, potrivit unei noi cercetări efectuate de Robert Brakenridge, cercetător în domeniul geologiei de la Universitatea Colorado Boulder. Studiul, publicat luna aceasta în International Journal of Astrobiology, sondează impactul supernovelor, unele dintre cele mai violente evenimente din universul cunoscut. În decurs de doar câteva luni, una singură dintre aceste erupții poate elibera o cantitate de energie egală cu cea pe care o va elibera soarele pe parcursul întregii sale vieți. De asemenea, sunt luminoase – foarte luminoase.

Pentru a studia aceste posibile impacturi, Brakenridge a căutat în înregistrările inelelor arborilor de pe planetă amprentele acestor explozii cosmice îndepărtate. Descoperirile sale sugerează că supernovele relativ apropiate ar fi putut, teoretic, să declanșeze cel puțin patru perturbări ale climei Pământului în ultimii 40.000 de ani. Oamenii de știință au înregistrat supernove în alte galaxii care au produs o cantitate stupefiantă de radiații gamma – același tip de radiație care poate declanșa formarea atomilor de radiocarbon pe Pământ. În timp ce acești izotopi nu sunt periculoși în sine, o creștere bruscă a nivelului lor ar putea indica faptul că energia unei supernove îndepărtate a călătorit sute sau mii de ani lumină până la planeta noastră.

Pentru a testa această ipoteză, Brakenridge s-a întors în trecut. El a adunat o listă de supernove care au avut loc relativ aproape de Pământ în ultimii 40.000 de ani. Oamenii de știință pot studia aceste evenimente prin observarea nebuloaselor pe care le-au lăsat în urmă. Apoi a comparat vârstele estimate ale acestor artificii galactice cu cele ale inelelor arborilor de pe pământ. El a descoperit că, dintre cele opt supernove cele mai apropiate studiate, toate păreau să fie asociate cu vârfuri inexplicabile în înregistrarea radiocarbonului pe Pământ. El consideră că patru dintre acestea sunt candidați deosebit de promițători. Să luăm cazul unei foste stele din constelația Vela. Acest corp ceresc, care se afla cândva la aproximativ 815 ani lumină de Pământ, a devenit o supernovă în urmă cu aproximativ 13.000 de ani. La scurt timp după aceea, nivelurile de radiocarbon au crescut cu aproape 3% pe Pământ – o creștere uluitoare.

You can read more in the paper (this version is adapted and abridged from Source University of Colorado at Boulder. “Tree rings may hold clues to impacts of distant supernovas on Earth.” ScienceDaily. ScienceDaily, 11 November 2020.).

Brakenridge, G.R., Solar system exposure to supernova γ radiation. International Journal of Astrobiology, pp.1-14.

Understanding climate change through forest simulators

ENG: The effects of climate change are sometimes difficult to grasp, but now a virtual reality forest, created by geographers, can let people walk through a simulated forest of today and see what various futures may hold for the trees. The researchers combined information on forest composition with information on forest ecology to create a forest similar to those found in Wisconsin. “As part of an NSF-funded CNH program grant with Erica Smithwick (E. Willard and Ruby S. Miller Professor of Geography at Penn State) we are working with the Menominee Indian Tribe of Wisconsin,” said Klippel, who also is director of Penn State’s Center for Immersive Experience. “Inspired by the Menominee’s deeper connection to the environment we believe that experiencing the future is essential for all environmental decision making.”

The first step, of course, was to create a forest of today. Using data on a typical Wisconsin forest, the researchers could have used strict or deterministic rules and placed trees in the forest. However, they chose to use a procedural method that would populate the forest using a set of ecological rules, creating a more organic, natural feel. “Orientation and small details of the trees are also randomized in the approach so that the trees don’t look exactly the same,” said Jiawei Huang, graduate student in geography, Penn State.

A virtual walk through this Wisconsin forest shows tall trees and understory. Strollers, using VR headsets and controllers, can reveal the types of trees in the forest, change elevations from forest floor to birds-eye view and in-between, and more closely examine the forest composition. The researchers chose two future scenarios, a base scenario and a hot and dry scenario. Using VR, visitors to the forest can see the changes in tree types and abundance and compare the base scenario to the hot and dry scenario.

The simulator scored high on heuristic evaluation criteria like natural engagement, compatibility with the user’s task and domain, natural expression of action, coordination and realistic feedback, navigation and orientation support, and sense of presence. The virtual environment is composed of realistic aesthetics, color schemes, illumination conditions, 3D models, and textures. The interactions with the menu, the environment, and the virtual objects are intuitive and compatible with user’s expectations.

RO: Efectele schimbărilor climatice sunt uneori greu de înțeles, dar acum o pădure în realitate virtuală, creată de geografi, permite oamenilor să se plimbe printr-o pădure simulată din prezent și să vadă ce viitoruri diferite pot rezerva copacilor. Cercetătorii au combinat informații despre compoziția pădurii cu informații despre ecologia forestieră pentru a crea o pădure similară cu cele care se găsesc în Wisconsin. “Ca parte a unei subvenții a programului CNH finanțat de NSF, împreună cu Erica Smithwick (profesoari de geografie E. Willard și Ruby S. Miller la Penn State), lucrăm cu tribul indian Menominee din Wisconsin”, a declarat Klippel, care este și director al Centrului pentru experiențe imersive de la Penn State. “Inspirați de conexiunea mai profundă a Menominee cu mediul înconjurător, credem că experimentarea viitorului este esențială pentru toate deciziile legate de mediu.”

Primul pas, desigur, a fost să creeze o pădure actuală. Folosind date despre o pădure tipică din Wisconsin, cercetătorii ar fi putut să folosească reguli stricte sau deterministe și să plaseze copaci în pădure. Cu toate acestea, ei au ales să folosească o metodă procedurală care să populeze pădurea folosind un set de reguli ecologice, creând o senzație mai organică, mai naturală. “Orientarea și micile detalii ale copacilor sunt, de asemenea, randomizate în această abordare, astfel încât copacii să nu arate exact la fel”, a declarat Jiawei Huang, student absolvent de geografie, Penn State.

O plimbare virtuală prin această pădure din Wisconsin arată copacii înalți și subarboretul. Plimbătorii, folosind căști VR și controllere, pot dezvălui tipurile de copaci din pădure, pot schimba altitudinea de la solul pădurii la vedere din ochi de pasăre și pot examina mai îndeaproape compoziția pădurii. Cercetătorii au ales două scenarii viitoare, un scenariu de bază și un scenariu cald și uscat. Cu ajutorul VR, vizitatorii pădurii pot vedea schimbările în ceea ce privește tipurile de arbori și abundența acestora și pot compara scenariul de bază cu scenariul fierbinte și uscat.

Simulatorul a obținut un punctaj ridicat la criteriile de evaluare euristică, cum ar fi implicarea naturală, compatibilitatea cu sarcina și domeniul utilizatorului, exprimarea naturală a acțiunii, coordonarea și feedbackul realist, sprijinul pentru navigare și orientare și sentimentul de prezență. Mediul virtual este compus din estetică realistă, scheme de culori, condiții de iluminare, modele 3D și texturi. Interacțiunile cu meniul, mediul și obiectele virtuale sunt intuitive și compatibile cu așteptările utilizatorului.

You can read more in the paper (this version is adapted and abridged from Source Penn State. “Virtual reality forests could help understanding of climate change.” ScienceDaily. ScienceDaily, 11 November 2020.).

Huang, J., Lucash, M.S., Scheller, R.M. and Klippel, A., 2020. Walking through the forests of the future: using data-driven virtual reality to visualize forests under climate change. International Journal of Geographical Information Science, pp.1-24.

Landing a job isn’t always the right goal

ENG: Algorithms that assess the risk of citizens becoming unemployed are currently being tested in a number of Danish municipalities. But according to a new study, gaining employment is not the only relevant goal for those out of work — nor should it be for an algorithm.

Fieldwork and workshop progression in the study Source

Together with two colleagues from the Computer Science department at the University of Copenhagen, Professor Thomas Hildebrandt and Professor Irina Shklovski, Naja Holten Møller has explored possible alternatives to using algorithms that predict job readiness for unemployed individuals as well as the ethical aspects that may arise.

An employment framework is able to output assessments made by an algorithm that, via data on the citizen’s gender, age, residence, education, income, ethnicity, history of illness, etc., spits out an estimate of how long the person — compared to other people from similar backgrounds — is expected to remain in the system and receive benefits. The researchers aim to challenge the misconceptions related to unemployment that raise ethical concerns.

One important finding from the paper tells us that “not all struggles come from personal failings and that the structures within which we operate are often just as implicated. Caseworkers clearly recognized their own limitations and that they sometimes might act from a place of bias or carelessness in their work, but there was no clear route for an algorithmic system to mitigate these issues. Instead, caseworkers pointed to the unnecessary problems that the institution of job placement itself created.”

RO: Algoritmii care evaluează riscul ca cetățenii să devină șomeri sunt în prezent testați în mai multe municipalități daneze. Însă, potrivit unui nou studiu, obținerea unui loc de muncă nu este singurul obiectiv relevant pentru cei care nu au un loc de muncă – și nici nu ar trebui să fie pentru un algoritm.

Împreună cu doi colegi de la departamentul de informatică al Universității din Copenhaga, profesorul Thomas Hildebrandt și profesoara Irina Shklovski, Naja Holten Møller a explorat posibilele alternative la utilizarea algoritmilor care prezic disponibilitatea de angajare a persoanelor aflate în șomaj, precum și aspectele etice care pot apărea.

Un cadru de ocupare a forței de muncă este capabil să scoată la iveală evaluările făcute de un algoritm care, prin intermediul datelor privind sexul, vârsta, domiciliul, educația, veniturile, etnia, istoricul de boli etc. ale cetățeanului, estimează perioada de timp în care se așteaptă ca persoana respectivă – în comparație cu alte persoane din medii similare – să rămână în sistem și să primească beneficii. Cercetătorii își propun să combată concepțiile greșite legate de șomaj care ridică probleme de ordin etic.

O constatare importantă din lucrare ne spune că “nu toate luptele provin din eșecuri personale și că structurile în cadrul cărora funcționăm sunt adesea la fel de implicate. Asistenții sociali și-au recunoscut în mod clar propriile limite și faptul că uneori ar putea acționa dintr-un loc de părtinire sau neglijență în munca lor, dar nu a existat o cale clară pentru un sistem algoritmic care să atenueze aceste probleme. În schimb, asistenții sociali au subliniat problemele inutile pe care instituția plasamentului în sine le crea.”

You can read more in the paper (this version is adapted and abridged from Source University of Copenhagen. “Researchers take a stand on algorithm design for job centers: Landing a job isn’t always the right goal.” ScienceDaily. ScienceDaily, 29 October 2020.).

Holten Møller, N., Shklovski, I. and Hildebrandt, T.T., 2020, October. Shifting concepts of value: Designing algorithmic decision-support systems for public services. In Proceedings of the 11th Nordic Conference on Human-Computer Interaction: Shaping Experiences, Shaping Society (pp. 1-12).