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美国国防先期研究计划局（DARPA）将在4月3日举办“在地球原有磁场环境下可用于生物成像的原子磁强计”（AMBIIENT）项目的提案日，DARPA希望能测量超弱磁场，为传感器的应用开启新方向，如实现从生物成像到基于磁场的导航。 心脏的每一次跳动或大脑活动的每一次爆发都依赖于微小的电生理学电流，该电流能够在周围磁场环境中产生极小的涟漪。这些场变化为一系列满是名词的研究工具和诊断技术提供了基础，如脑磁图描记术（MEG）和心磁图仪（MCG）。但是，要利用生物体微弱的磁场面临极大的困难和需要昂贵的设施，包括高科技防护物来阻挡周围强度更大、潜藏的混杂的磁力，及昂贵且笨重的使用液氦冷却的磁场传感器。 屋子中的大象已经在阻止生物磁场感知来超越其现有界限。地球平均磁感应强度是5×10-5特斯拉。这意味着地球的磁场是人体所发出磁场10 picoTesla（10-11 Tesla）到10 femtoTesla（10-14 Tesla）强度的100万到10亿倍。在此基础上，即使今天最先进磁传感器，如超导量子干涉器件（SQUID）动态范围也受限，这意味着他们无法在跨度好几个量级磁感应强度下仍能可靠反馈。在没有强烈屏蔽的情况下，这些来自生物体的“磁低语者”将迷失在地球磁场的喧嚣中，即使采用现有最先进传感器。 “通常，测量周围环境中的小磁场信号依赖于一对分开一个基准距离的高性能传感器。然后测量两个传感器之间的小场强的不同。”DARPA微系统技术办公室AMBIIENT项目经理Robert Lutwak说。“该梯度测量计技术在地理物理测量和未爆物检测中应用良好。但结合了传感器的有限动态范围和背景信号的自然空间变化，该方法的幅度比能够探测生物磁信号所需的幅度跌落几个数量级。” 为此，DARPA希望启动AMBIIENT项目，目标是推动磁传感器在新领域的应用。在新的应用中，MEG、MCG和其他设想的磁场感知技术将使得一系列应用变为现实。例如，使用传感器系统来检测脊髓信号、诊断震荡和脑机接口，在这样的应用中通过与思维相关联的微弱磁信号作为控制假肢和外部机械来使用。 AMBIIENT项目希望能设计出能在开放环境下探测picoTesla和femtoTesla磁场特征的新型磁梯度计，不需要采取屏蔽措施，也不在乎周围的磁场环境是如何的。根据Lutwak所言，要实现这个需要研究人员“利用新原子物理技术和结构来直接测量磁场中的超小梯度，无需比较间隔基准线的两个传感器的绝对场强测量值的不同”。 AMBIIENT实施者很可能追求的一个基于物理方法是监控在极化中的变化，或当小激光束穿过监控原子的气室的其他可测量特征，该原子能够以激光束改变的方式对甚至femtoTesla强度的磁场做出反馈。监控激光特征的改变将因此对此前在周围环境下无法测量的磁场开启新的实用性窗口。 研究成果将带来这样的情形，如一个战地医生能够使用一个类似魔杖的传感器来迅速检查一个士兵是否有脑震荡的迹象，或写入了大脑轻微磁场中的其他头部创伤。Lutwak说。“高敏感度磁感应和成像将为神经病学和心脏活动的药物研究和临床诊断提供强有力的新工具。DARPA的目标是研制出可用于低成本器件的高敏感度磁传感器，该传感器能够工作在普通环境中”。 Lutwak还看到一些磁场感知应用在新领域的拓展应用，包括以磁导航（MagNay）作为对GPS基导航的补充、后备和支撑。例如，装备了来自AMBIIENT项目的各种传感器，一个巡航在飞行高度的飞机就能够跟踪地球表面的自然变化和良好匹配的磁场变化，来在250米范围内决定降落位置。
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