Exploring the influence of industry 4.0 technologies on the circular economy

In the last decade, both Industry 4.0 technologies and the circular economy have expanded exponentially and they have received epistemological attention. However, there is a lack of studies about the influence that each of these technologies has on the main areas of action covered by the circular economy. This study responds to this gap by investigating the influence of the major technologies: Additive Manufacturing, Artificial Intelligence, Artificial Vision, Big Data and Advanced Analytics, Cybersecurity, Internet of Things, Robotics, and Virtual and Augmented Reality on the main areas of action covered by the circular economy. Namely, reduction of inputs consumption, reuse, recovery, recycling and reduction of waste and emissions. An initial study, based on a survey of 120 project managers, and a multiple case study of 27 projects, through 31 personal interviews and review of internal and external documentation have been conducted in order to investigate the real influence of each technology on the circular economy. Overall, the results confirm the existence of a wide range of influences that Industry 4.0 technologies offer to companies for improved circularity. These improvements are mainly related to reduce material and energy consumption, and waste and emissions generation. However, there are important differences between the potential impacts of each technology. In particular, there is most evidence of the positive impact of additive manufacturing and robotics. Likewise, the results obtained suggest the need to continue exploring the new impacts generated by the continuous development and integration of technologies.This study was funded by the Basque Autonomous Government (Research Group GIC 15/176) and the project METASTANDARDS, funded by the Spanish Ministry of Science, Innovation and Universities, the Spanish State Research Agency (AEI). We also acknowledge the technical and human support provided by Circular Economy UniversityCompany Classroom (Faculty of Engineering Gipuzkoa, UPV/EHU, Provincial Council of Gipuzkoa)

Investigation of the effects of construction and stage filling of reservoirs on the environment and energy

There are no author-identified significant results in this report

AgRISTARS: Foreign commodity production forecasting. The 1980 US corn and soybeans exploratory experiment

The U.S. corn and soybeans exploratory experiment is described which consisted of evaluations of two technology components of a production forecasting system: classification procedures (crop labeling and proportion estimation at the level of a sampling unit) and sampling and aggregation procedures. The results from the labeling evaluations indicate that the corn and soybeans labeling procedure works very well in the U.S. corn belt with full season (after tasseling) LANDSAT data. The procedure should be readily adaptable to corn and soybeans labeling required for subsequent exploratory experiments or pilot tests. The machine classification procedures evaluated in this experiment were not effective in improving the proportion estimates. The corn proportions produced by the machine procedures had a large bias when the bias correction was not performed. This bias was caused by the manner in which the machine procedures handled spectrally impure pixels. The simulation test indicated that the weighted aggregation procedure performed quite well. Although further work can be done to improve both the simulation tests and the aggregation procedure, the results of this test show that the procedure should serve as a useful baseline procedure in future exploratory experiments and pilot tests

Processing techniques development, volume 3

The author has identified the following significant results. Analysis of the geometric characteristics of the aircraft synthetic aperture radar (SAR) relative to LANDSAT indicated that relatively low order polynominals would model the distortions to subpixel accuracy to bring SAR into registration for good quality imagery. Also the area analyzed was small, about 10 miles square, so this is an additional constraint. For the Air Force/ERIM data, none of the tested methods could achieve subpixel accuracy. Reasons for this is unknown; however, the noisy (high scintillation) nature of the data and attendent unrecognizability of features contribute to this error. It is concluded that the quadratic model would adequately provide distortion modeling for small areas, i.e., 10 to 20 miles square

Printed Electronics-Based Physically Unclonable Functions for Lightweight Security in the Internet of Things

Die moderne Gesellschaft strebt mehr denn je nach digitaler Konnektivität - überall und zu jeder Zeit - was zu Megatrends wie dem Internet der Dinge (Internet of Things, IoT) führt. Bereits heute kommunizieren und interagieren „Dinge“ autonom miteinander und werden in Netzwerken verwaltet. In Zukunft werden Menschen, Daten und Dinge miteinander verbunden sein, was auch als Internet von Allem (Internet of Everything, IoE) bezeichnet wird. Milliarden von Geräten werden in unserer täglichen Umgebung allgegenwärtig sein und über das Internet in Verbindung stehen. Als aufstrebende Technologie ist die gedruckte Elektronik (Printed Electronics, PE) ein Schlüsselelement für das IoE, indem sie neuartige Gerätetypen mit freien Formfaktoren, neuen Materialien auf einer Vielzahl von Substraten mit sich bringt, die flexibel, transparent und biologisch abbaubar sein können. Darüber hinaus ermöglicht PE neue Freiheitsgrade bei der Anpassbarkeit von Schaltkreisen sowie die kostengünstige und großflächige Herstellung am Einsatzort. Diese einzigartigen Eigenschaften von PE ergänzen herkömmliche Technologien auf Siliziumbasis. Additive Fertigungsprozesse ermöglichen die Realisierung von vielen zukunftsträchtigen Anwendungen wie intelligente Objekte, flexible Displays, Wearables im Gesundheitswesen, umweltfreundliche Elektronik, um einige zu nennen. Aus der Sicht des IoE ist die Integration und Verbindung von Milliarden heterogener Geräte und Systeme eine der größten zu lösenden Herausforderungen. Komplexe Hochleistungsgeräte interagieren mit hochspezialisierten, leichtgewichtigen elektronischen Geräten, wie z.B. Smartphones mit intelligenten Sensoren. Daten werden in der Regel kontinuierlich gemessen, gespeichert und mit benachbarten Geräten oder in der Cloud ausgetauscht. Dabei wirft die Fülle an gesammelten und verarbeiteten Daten Bedenken hinsichtlich des Datenschutzes und der Sicherheit auf. Herkömmliche kryptografische Operationen basieren typischerweise auf deterministischen Algorithmen, die eine hohe Schaltungs- und Systemkomplexität erfordern, was sie wiederum für viele leichtgewichtige Geräte ungeeignet macht. Es existieren viele Anwendungsbereiche, in denen keine komplexen kryptografischen Operationen erforderlich sind, wie z.B. bei der Geräteidentifikation und -authentifizierung. Dabei hängt das Sicherheitslevel hauptsächlich von der Qualität der Entropiequelle und der Vertrauenswürdigkeit der abgeleiteten Schlüssel ab. Statistische Eigenschaften wie die Einzigartigkeit (Uniqueness) der Schlüssel sind von großer Bedeutung, um einzelne Entitäten genau unterscheiden zu können. In den letzten Jahrzehnten hat die Hardware-intrinsische Sicherheit, insbesondere Physically Unclonable Functions (PUFs), eine große Strahlkraft hinsichtlich der Bereitstellung von Sicherheitsfunktionen für IoT-Geräte erlangt. PUFs verwenden ihre inhärenten Variationen, um gerätespezifische eindeutige Kennungen abzuleiten, die mit Fingerabdrücken in der Biometrie vergleichbar sind. Zu den größten Potenzialen dieser Technologie gehören die Verwendung einer echten Zufallsquelle, die Ableitung von Sicherheitsschlüsseln nach Bedarf sowie die inhärente Schlüsselspeicherung. In Kombination mit den einzigartigen Merkmalen der PE-Technologie werden neue Möglichkeiten eröffnet, um leichtgewichtige elektronische Geräte und Systeme abzusichern. Obwohl PE noch weit davon entfernt ist, so ausgereift und zuverlässig wie die Siliziumtechnologie zu sein, wird in dieser Arbeit gezeigt, dass PE-basierte PUFs vielversprechende Sicherheitsprimitiven für die Schlüsselgenerierung zur eindeutigen Geräteidentifikation im IoE sind. Dabei befasst sich diese Arbeit in erster Linie mit der Entwicklung, Untersuchung und Bewertung von PE-basierten PUFs, um Sicherheitsfunktionen für ressourcenbeschränkte gedruckte Geräte und Systeme bereitzustellen. Im ersten Beitrag dieser Arbeit stellen wir das skalierbare, auf gedruckter Elektronik basierende Differential Circuit PUF (DiffC-PUF) Design vor, um sichere Schlüssel für Sicherheitsanwendungen für ressourcenbeschränkte Geräte bereitzustellen. Die DiffC-PUF ist als hybride Systemarchitektur konzipiert, die siliziumbasierte und gedruckte Komponenten enthält. Es wird eine eingebettete PUF-Plattform entwickelt, um die Charakterisierung von siliziumbasierten und gedruckten PUF-Cores in großem Maßstab zu ermöglichen. Im zweiten Beitrag dieser Arbeit werden siliziumbasierte PUF-Cores auf Basis diskreter Komponenten hergestellt und statistische Tests unter realistischen Betriebsbedingungen durchgeführt. Eine umfassende experimentelle Analyse der PUF-Sicherheitsmetriken wird vorgestellt. Die Ergebnisse zeigen, dass die DiffC-PUF auf Siliziumbasis nahezu ideale Werte für die Uniqueness- und Reliability-Metriken aufweist. Darüber hinaus werden die Identifikationsfähigkeiten der DiffC-PUF untersucht, und es stellte sich heraus, dass zusätzliches Post-Processing die Identifizierbarkeit des Identifikationssystems weiter verbessern kann. Im dritten Beitrag dieser Arbeit wird zunächst ein Evaluierungsworkflow zur Simulation von DiffC-PUFs basierend auf gedruckter Elektronik vorgestellt, welche auch als Hybrid-PUFs bezeichnet werden. Hierbei wird eine Python-basierte Simulationsumgebung vorgestellt, welche es ermöglicht, die Eigenschaften und Variationen gedruckter PUF-Cores basierend auf Monte Carlo (MC) Simulationen zu untersuchen. Die Simulationsergebnisse zeigen, dass die Sicherheitsmetriken im besten Betriebspunkt nahezu ideal sind. Des Weiteren werden angefertigte PE-basierte PUF-Cores für statistische Tests unter verschiedenen Betriebsbedingungen, einschließlich Schwankungen der Umgebungstemperatur, der relativen Luftfeuchtigkeit und der Versorgungsspannung betrieben. Die experimentell bestimmten Resultate der Uniqueness-, Bit-Aliasing- und Uniformity-Metriken stimmen gut mit den Simulationsergebnissen überein. Der experimentell ermittelte durchschnittliche Reliability-Wert ist relativ niedrig, was durch die fehlende Passivierung und Einkapselung der gedruckten Transistoren erklärt werden kann. Die Untersuchung der Identifikationsfähigkeiten basierend auf den PUF-Responses zeigt, dass die Hybrid-PUF ohne zusätzliches Post-Processing nicht für kryptografische Anwendungen geeignet ist. Die Ergebnisse zeigen aber auch, dass sich die Hybrid-PUF zur Geräteidentifikation eignet. Der letzte Beitrag besteht darin, in die Perspektive eines Angreifers zu wechseln. Um die Sicherheitsfähigkeiten der Hybrid-PUF beurteilen zu können, wird eine umfassende Sicherheitsanalyse nach Art einer Kryptoanalyse durchgeführt. Die Analyse der Entropie der Hybrid-PUF zeigt, dass seine Anfälligkeit für Angriffe auf Modellbasis hauptsächlich von der eingesetzten Methode zur Generierung der PUF-Challenges abhängt. Darüber hinaus wird ein Angriffsmodell eingeführt, um die Leistung verschiedener mathematischer Klonangriffe auf der Grundlage von abgehörten Challenge-Response Pairs (CRPs) zu bewerten. Um die Hybrid-PUF zu klonen, wird ein Sortieralgorithmus eingeführt und mit häufig verwendeten Classifiers für überwachtes maschinelles Lernen (ML) verglichen, einschließlich logistischer Regression (LR), Random Forest (RF) sowie Multi-Layer Perceptron (MLP). Die Ergebnisse zeigen, dass die Hybrid-PUF anfällig für modellbasierte Angriffe ist. Der Sortieralgorithmus profitiert von kürzeren Trainingszeiten im Vergleich zu den ML-Algorithmen. Im Falle von fehlerhaft abgehörten CRPs übertreffen die ML-Algorithmen den Sortieralgorithmus

Aerospace medicine and biology: A continuing bibliography with indexes (supplement 324)

This bibliography lists 200 reports, articles and other documents introduced into the NASA Scientific and Technical Information System during May, 1989. Subject coverage includes: aerospace medicine and psychology, life support systems and controlled environments, safety equipment, exobiology and extraterrestrial life, and flight crew behavior and performance

Enhancement and evaluation of Skylab photography for potential land use inventories, part 1

The author has identified the following significant results. Three sites were evaluated for land use inventory: Finger Lakes - Tompkins County, Lower Hudson Valley - Newburgh, and Suffolk County - Long Island. Special photo enhancement processes were developed to standardize the density range and contrast among S190A negatives. Enhanced black and white enlargements were converted to color by contact printing onto diazo film. A color prediction model related the density values on each spectral band for each category of land use to the spectral properties of the various diazo dyes. The S190A multispectral system proved to be almost as effective as the S190B high resolution camera for inventorying land use. Aggregate error for Level 1 averaged about 12% while Level 2 aggregate error averaged about 25%. The S190A system proved to be much superior to LANDSAT in inventorying land use, primarily because of increased resolution

Smart laser Sintering: Deep Learning-Powered powder bed fusion 3D printing in precision medicine

© 2024 The Author(s). Published by Elsevier B.V. This is an open access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (CC BY), https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/Medicines remain ineffective for over 50% of patients due to conventional mass production methods with fixed drug dosages. Three-dimensional (3D) printing, specifically selective laser sintering (SLS), offers a potential solution to this challenge, allowing the manufacturing of small, personalized batches of medication. Despite its simplicity and suitability for upscaling to large-scale production, SLS was not designed for pharmaceutical manufacturing and necessitates a time-consuming, trial-and-error adaptation process. In response, this study introduces a deep learning model trained on a variety of features to identify the best feature set to represent drugs and polymeric materials for the prediction of the printability of drug-loaded formulations using SLS. The proposed model demonstrates success by achieving 90% accuracy in predicting printability. Furthermore, explainability analysis unveils materials that facilitate SLS printability, offering invaluable insights for scientists to optimize SLS formulations, which can be expanded to other disciplines. This represents the first study in the field to develop an interpretable, uncertainty-optimized deep learning model for predicting the printability of drug-loaded formulations. This paves the way for accelerating formulation development, propelling us into a future of personalized medicine with unprecedented manufacturing precision.Peer reviewe

Aeronautical Engineering: A special bibliography with indexes, supplement 62

This bibliography lists 306 reports, articles, and other documents introduced into the NASA scientific and technical information system in September 1975

Development of a generic multi-analyte optical sensor platform for fluorescence-based sensing

This work describes the development of two advanced sensor platforms based on different spectroscopic techniques. The first, and the primary focus of this work, is an enhanced generic multi-analyte sensor platform for fluorescence-based sensors and the second is an absorbance-based portable sensor for the detection of nitrates in groundwater. A generic multi-analyte sensor platform can be applied to a broad range of areas such as food packaging and blood gas analysis. A multi-analyte optical sensor platform for enhanced capture of fluorescence was modelled, designed and fabricated. The sensor platform was developed using a range of microfabrication techniques. Films sensitive to oxygen, relative humidity and carbon dioxide respectively were developed for the context of indoor air-quality monitoring. Deposition methods for printing the sensor solutions onto the sensor platforms were also investigated. The sensor films and platforms were integrated into a working sensor chip with both a fluorescence intensity and phase fluorometric detection system. An absorbance-based portable sensor for the detection of nitrates in groundwater was also developed. This was based on the direct absorbance of UV-light by the nitrate ion. Other contaminants, which could be found in groundwater and interfere with the nitrate detection, such as humic acid and chlorides, were investigated and compensated for