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生活机器

1980
  • John Todd
  • Nancy Jack Todd
利用多样化生态系统净化水的生态废水处理系统。

(generate image for illustration only)

约翰·托德博士研发的专利生态废水处理和水资源回收系统。该系统利用一系列多样化的生态系统，包括细菌、藻类、植物、蜗牛和鱼类，在水箱或温室等受控环境中净化水质。该系统模拟了湿地和其他水生生态系统的自然净化过程，但采用了强化的人工环境。

活体机器（Living Machine），又称生态机器（Eco-Machine），是一种先进的污水处理生态工程系统。该系统由新炼金术研究所（New Alchemy Institute）的生物学家约翰·托德（John Todd）首创。与传统的化学或机械污水处理厂不同，活体机器采用复杂的自组织生物网络进行净化。该过程通常涉及一系列水箱或单元，每个水箱或单元都包含一个针对特定处理阶段的独特生态系统。

废水依次流经这些单元。第一阶段通常涉及厌氧池和缺氧池，微生物在其中分解固体和有机化合物。后续阶段为需氧阶段，置于透明池或温室中进行光合作用。这些池中种植着各种各样的植物（如凤眼蓝或香蒲），它们的根系为有益细菌和微生物提供了广阔的生长表面积。蜗牛、端足类动物和其他无脊椎动物以藻类和生物膜为食，而鱼类则可能在后期被引入以捕食较小的生物。最终形成一个强大而富有弹性的系统，能够有效去除病原体、营养物质和有机污染物，并产生适用于灌溉或冲厕等非饮用用途的高质量再生水。

UNESCO Nomenclature: 3305
- 环境工程

类型

物理设备

中断

实质性

使用方法

小众/专业

前体

  • 自然湿地生态系统及其净化能力的研究
  • kathy seidel’s research on bulrushes for water purification in germany (1960s)
  • H.T. 奥杜马的生态系统研究工作 生态学 and energy flows
  • 微生物学的进展和对微生物群落的理解
  • the environmental movement’s push for alternatives to chemical-intensive technologies

应用

  • oberlin college’s adam joseph lewis center for environmental studies
  • 苏格兰芬德霍恩基金会生态村
  • 俄勒冈州波特兰港总部
  • 加州伊莎兰学院
  • 中国北京大兴生态农场

专利：

  • US4789470A
  • US5087353A
  • US5486291A

潜在的创新想法

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Related to: living machine, john todd, ecological engineering, wastewater treatment, bioremediation, constructed wetland, eco-machine, phytoremediation, new alchemy institute, water purification.

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历史背景

Network operations center showcasing Internet Protocol management and data routing.

互联网协议（IP）

互联网协议 (IP) 是互联网层中用于跨网络边界中继数据报的主要通信协议。其主要功能是根据 IP 地址将数据包从源主机传送到目标主机。IP 是一种无连接协议，提供尽力而为的传输服务，这意味着它不保证传输质量、顺序或数据完整性。
工业技术设计室，工程师们正在优化组装用平板包装家具。

X 设计 (DFX)

一种设计方法，其中“X”代表特定的产品生命周期目标。DFX 包含一系列指南和技术，旨在针对特定目标（例如可制造性 (DFM)、装配性 (DFA)、可靠性 (DFR) 或可持续性 (DfS)）优化产品设计。这种主动方法可在设计阶段早期解决潜在问题，从而降低成本并提高质量。
工程办公室与工程师合作，使用 IGES 和 STEP 格式交换 CAD 数据。

CAD 数据交换：IGES 和 STEP

为了解决不同 CAD 系统之间无法共享数据的问题，人们创建了中性文件格式。20 世纪 70 年代末开发的初始图形交换规范 (IGES) 就是一次早期尝试。后来，它被更强大、更全面的 STEP（产品模型数据交换标准，ISO 10303）所取代，后者可以表示完整的 3D 模型、装配结构和元数据。

生活机器

技术员在工厂对金属部件进行相控阵超声波测试。

相控阵超声检测（PAUT）

相控阵超声检测 (PAUT) 采用多晶振换能器，每个晶振均独立发射脉冲，并具有由计算机精确计算的时间延迟。通过控制相位，产生的超声波束可以进行电子操控、聚焦和扫描，而无需物理移动探头。这可以快速、详细地成像缺陷，尤其是在复杂几何形状中，其性能远超传统的单晶振技术。
Engineers collaborating in a computer networking lab on User Datagram Protocol applications.

用户数据报协议（UDP）

用户数据报协议 (UDP) 是一种精简的无连接传输层协议。它提供简单的数据报服务，无需 TCP 的可靠性、排序或流量控制机制。它的主要优势是低开销和低延迟，非常适合 DNS 查询、在线游戏和视频直播等时间敏感型应用，因为在这些应用中，速度比完美的可靠性更为重要。
Military engineer analyzing FMECA chart in 1980s workspace for reliability assessment.

故障模式、影响和危害性分析 (FMECA)

FMECA 是 FMEA 的扩展，它包含关键性分析，该分析将故障模式的概率与其后果的严重程度进行图表化。这允许根据故障模式的严重程度和概率的综合影响对其进行定量排序。结果突出显示单点故障，并有助于根据更严格的风险等级确定纠正措施的优先级。
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Computer workstation analyzing Transmission Control Protocol in a professional setting.

传输控制协议（TCP）

TCP 是传输层的核心协议，用于在主机上运行的应用程序之间提供可靠、有序且经过错误检查的字节流传输。它是一种面向连接的协议，这意味着它在数据传输开始之前通过三次握手建立连接。与 UDP 相比，这可以确保数据完整性，但开销更高。
Electronic device with FCC mark for electromagnetic compatibility certification.

FCC EMC兼容性标志

FCC 标志是在美国制造或销售的电子产品上使用的认证标志。它表示设备的电磁干扰 (EMI) 符合美国联邦通信委员会 (FCC) 批准的限值。该法规确保电子设备不会干扰无线电通信和其他设备，从而维护无线电频谱的完整性。
在全面质量管理会议上开展团队合作，重点关注流程改进。

全面质量管理（TQM）

全面质量管理 (TQM) 是一种管理理念，组织的所有成员都参与改进流程、产品、服务和工作文化。它旨在通过客户满意度实现长期成功。TQM 将质量纪律融入公司的文化和活动中，超越简单的产品检验，成为一种覆盖整个组织的整体方法。
在工业生产线上，工程师们管理着生产过程中的 "Takt time "难题。

节拍时间实施挑战

成功实施节拍时间需要高度稳定的生产环境。常见的挑战包括：管理机器停机时间、确保质量稳定以避免返工，以及平衡生产多种不同工作内容产品的生产线（混合模式生产线）。如果不解决这些波动因素，节拍驱动的系统可能会变得脆弱，无法持续满足需求。
聚合物技术中热塑性塑料部件的激光传输焊接工艺。

塑料的激光透射焊接

激光透射焊接将激光束穿过可透射激光的上部部件，到达可吸收激光的下部部件，从而将两个重叠的热塑性部件连接在一起。被吸收的激光能量加热并熔化界面。夹紧压力使熔层熔合，冷却后形成牢固、清洁的焊缝。该方法精确、非接触，且产生的热应力和颗粒污染极小。
配备闭环控制系统和自动化反馈装置的数控机床。

CNC 系统中的闭环控制

高精度数控机床采用闭环控制系统来确保精度。该系统使用反馈装置（例如伺服电机上的旋转编码器或机床轴上的线性刻度尺）持续监控机床的实际位置。控制器将实时反馈与程序指令位置进行比较，并立即进行校正，以补偿误差。
Wi-Fi router with visible FCC Identifier label for telecommunications compliance.

FCC标识符（FCC ID）

对于有意辐射射频能量的电子设备（例如 Wi-Fi 路由器、蓝牙设备），FCC 要求设备拥有一个唯一标识符，即 FCC ID。该字母数字代码将永久固定在设备上。它由 FCC 分配给特定公司的授权代码 (Grantee Code) 和公司分配给特定设备型号的产品代码 (Product Code) 组成。
Industrial designers collaborating in a modern studio on iterative design methodology.

Iterative Design Process Cycle

Iterative design is a design methodology based on a cyclic process of prototyping, testing, analyzing, and refining a product or process. Based on the results of testing the most recent iteration, changes and refinements are made. This process is intended to ultimately improve the quality and functionality of a design by repeatedly cycling through these steps.

(如果日期不详或不相关，例如 "流体力学"，则对其显著出现的时间作了四舍五入的估计）。

相关发明、创新和技术原理

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