Энергетика

Робототехники США создали гусеницу в виде плоской ленты, которая демонстрирует новый для мягких роботов способ передвижения. Лента состоит из двух полимерных слоев. В надслой погружены соединенные в секции нагреватели из серебряной нанопроволоки. Программируемый нагрев секций заставляет гусеницу изгибаться и ползти в двух направлениях — вперед и назад. Ученые выявили оптимальный цикл движения, когда полимерная лента успевает охладиться перед следующим изгибом. Исследователи оптимизировали режимы управления и провели математическое моделирование.

Роботы с четырьмя ногами не очень устойчивы. Этот недостаток устранили инженеры, впервые разработавшие систему, которая позволяет почти любой серийной робособаке стать робокошкой, то есть не падать при сильном толчке или идти по узкой деревянной балке. Инженерам помогли реакционные колеса с моторами, которые ориентируют спутники на земной орбите за счет гироскопического эффекта, а также их программное обеспечение. Блок из двух быстро вращающихся в перпендикулярных направлениях маховиков легко укрепить на спине большинства коммерческих роботов. Умная программа быстро изменяет угловой момент робота для возвращения устойчивости при выведении его из равновесия.

Необходимость контролировать работу обучаемых алгоритмов ИИ стала насущной, особенно для поддержания приватности и целостности источников данных для их обучения. Английские программисты разработали пакет программ, который определяет, какой конкретно информацией владеют алгоритмы ИИ и какие данные они извлекают из баз данных. Пакет даже узнает, способен ли ИИ к успешной кооперации с софтом фирмы и нет ли у него возможностей для преодоления границ безопасности в будущем. Новое программное обеспечение можно применять как протокол безопасности компании, работающий онлайн.

Новая технология, разработанная английскими инженерами, двадцать четыре часа в сутки обеспечивает интернет наблюдение за людьми, например, больными или пожилыми. Система представляет собой маломощный радар миллиметровых волн, который устанавливают внутри больничной палаты или частного дома. Перемещения объектов радар отслеживает по изменению частоты отраженной волны. ИИ распознает разные виды активности, например сон, просмотр телепередач, прием пищи, определит частоту пользования туалетом и ванной. Одна из канадских компаний начала коммерциализацию разработки.

Группа американских ученых модифицировала алгоритм DALL-E 2 так, чтобы ИИ мог предсказывать последовательность аминокислот, которые дадут белки с определенными качествами. Всего лишь за несколько дней программа способна придумать их миллионы. Протеины, которые не существуют в природе, разработчики намерены использовать для создания материалов с нужными механическими свойствами, такими как жесткость и гибкость. Сейчас ученые экспериментально проверяют свойства некоторых новых белков.

На одном из рок-фестивалей команда исследователей провела эксперимент — установила на поле антишумовые конструкции Sonic Crystal (звуковой кристалл). Ученые говорят, что если такие антишумовые конструкции построить между концертными площадками, то музыкальные группы не будут заглушать друг друга. А можно ли использовать эти конструкции против городского шума?

Обычная ультразвуковая диагностика не видит разницы между изначально жестким и механически напряженным объектом. Английские ученые придали УЗИ новое качество. Они создали метод определения напряжений в мягких объектах, в том числе во внутренних органах человека. Для этого передатчик посылает две поперечные звуковые волны в перпендикулярных направлениях, а датчики измеряют их скорости с помощью продольной волны, распространяющейся на три порядка быстрее. Метод облегчит диагностику внутренних органов, так как механические напряжения являются индикатором функциональных нарушений в них.

Фосфорен, открытый девять лет назад, это голубой слой черного фосфора, толщиной в несколько атомных слоев. Немецкие физики построили теорию и разработали принципиально новый полевой транзистор на фосфорене, полупроводниковый монослой которого действует как токовый канал. Он помещен между двойными слоями металлического фосфорена, работающими как исток и сток. Характеристики транзистора превосходят приборы на других двумерных материалах, например монослое дисульфида молибдена.

Увеличить скорость получения изображений в оптическом микроскопе удалось китайским ученым. Их новейший метод представляет собой комбинацию двух ранее известных. Это микроскопия временного сжатия, которая позволяет повышать скорость записи изображений, и восстановление картинки с улучшенным пространственным разрешением с помощью искусственного интеллекта. При скорости съемки 1200 кадров в секунду физики достигали разрешения в 100 нанометров. Объектами служили флуоресцирующие капли размером в 100 мкм, взвешенные в дистиллированной воде.

Ученые из США применили трехмерную печать для получения тканей глаза, которые поддерживают фоторецепторы сетчатки. Эта смесь клеток образует внешний барьер между сетчаткой и кровеносными сосудами, оплетающими глаз. Достижение биологов дает возможность массово выращивать ткани глаза для исследований дегенеративных заболеваний сетчатки. Авторы работы надеются и на создание материала для пересадки больным.

Существенная часть того, чем занимаются прикладные науки и инженерия, — решение проблем. Источников проблем два — природа сама по себе и предшествующие человеческие действия. Поэтому всегда можно ожидать, что наши действия по решению какой-либо проблемы вызовут возникновение новой проблемы. Тем более ценны те редкие случаи, когда удается найти одно решение для каких-либо двух проблем. В этом случае мы создаем себе некий экзистенциальный кредит, защиту от неожиданностей, запас прочности. Именно это удалось сделать авторам данной работы.

В Швейцарии впервые испытан лазерный навигатор для молнии.

Графен знаменит своими приложениями, однако этот двумерный слой атомов графита легко разрушить. Австралийские ученые предложили пассивировать графен очень тонкой пленкой оксида галлия со структурой стекла. При температуре чуть выше комнатной пленками в сотню атомных слоев удавалось покрывать около квадратного сантиметра графена. Простота процесса пассивации дает возможность встроить его в современные технологии производства электронных приборов. Интересно, что оксид галлия не только защищает пленку графена, но и улучшает ее электронные характеристики, поскольку обладает хорошими диэлектрическими свойствами.

В теле человека постоянно присутствуют тысячи различных молекул, так называемых метаболитов, которые сложно идентифицировать простыми химическими методами, например анализами крови. Европейские ученые для их определения применили жидкостную хроматографию, масс-спектрометрию и искусственный интеллект, тренированный на данных десятков лабораторий мира. Работа обходит ограничения на прямое сравнение сведений разных источников. Свести предназначенную для тренировки ИИ информацию в единую базу ученым позволил тот факт, что последовательность разделенных фаз остается постоянной на разных приборах.

Группа ученых Принстонского университета провела эксперименты по языковому обучению робота-руки, вернее идентичной ему компьютерной модели. В качестве источника информации для манипулятора инженеры взяли описания инструментов, которые на основе данных Интернета генерирует лингвистическая модель GPT-3, появившаяся в открытом доступе в 2020 году. В большинстве случаев текстовая информация давала роботу-руке значительные практические преимущества. Исследование открывает новое направление, приложения которого безграничны.

Нейронные сети помогают понизить неопределенность данных научного эксперимента и представлять их в удобном для анализа виде. Это недавно продемонстрировали немецкие физики, измерившие параметры излучения лазера на свободных электронах, которые сильно меняются от импульса к импульсу. Ученые разработали программу, сжимающую набор данных и удаляющую из них шум. Это возможно потому, что сеть представляет собой комбинацию двух сетей. Первая сжимает данные, вторая — восстанавливает.