Технологии и материалы

В последние полтора десятилетия более полусотни стран не проводили статистические исследования, а 17 стран — переписи населения. Недавно корейские учёные применили ИИ, чтобы оценить экономику областей Северной Кореи на основе открытых данных европейского спутника Sentinel-2. Особенность метода — использование подхода человек-машина, который превосходит алгоритмы исключительного машинного обучения. Результаты работы коррелируют с традиционными критериями, такими как плотность населения, занятость и количество предприятий. Учёные также планируют отслеживать со спутника выбросы углерода, ущерба от стихийных бедствий и влияния изменений климата.

Ученые активно ищут неживые аналоги структурных единиц мозга, чтобы смоделировать его работу на нейроморфных компьютерах. Сотрудники МГУ показали, как плёнки оксида цинка смогут стать их основой. Экспериментально и теоретически доказано, что такие искусственные синапсы обладают кратковременной и долговременной памятью. Первая даёт возможность реализовать непрерывное обучение и адаптацию к изменяющимся условиям, а также повышать производительность ИИ с течением времени. Вторая позволит применять структуры для хранения и воспроизведения информации.

Прошло 40 лет с момента создания т. н. «кремлевской таблетки». И вдруг видим в журнале «Science Advances» статью с таким названием — «Вибрирующий проглатываемый биоэлектронный стимулятор модулирует рецепторы растяжения желудка для иллюзорного насыщения». Специалисты из MIT разработали электронную таблетку VIBES — новое оружие в борьбе с эпидемией ожирения.

Зима 2024 года характерна массовыми выступлениями фермеров стран ЕС. Причина — снижение госдотаций. Не знают они, что в совсем недалеком будущем могут лишиться вообще каких-либо денег за свою продукцию, которая станет не нужна. А дело в том, что технология изготовления искусственного мяса непрерывно совершенствуется.

Нейрофизиологи Массачусетского технологического института с помощью больших языковых моделей вроде ChatGPT выяснили характеристики фраз и типы предложений, которые сильно возбуждают языковую кору. Исследователи выбрали тысячу разных фраз и попросили пятерых участников эксперимента читать их во время измерения активности мозга методом магнитно-резонансной томографии. Затем ученые сопоставили паттерны возбуждения мозга с паттернами активации языковой модели в ответ на ввод каждого из этих предложений. На данных этих соответствий они обучили специальный алгоритм ИИ, чтобы он мог адекватно отображать активацию нейронов центральной нервной системы. Неожиданные предложения вызывали более сильные реакции, поскольку понимать их труднее. К самым активным реакциям приводили слегка необычные по грамматике или смыслу фразы, которые требуют усилий для понимания.

Швейцарские инженеры разрабатывают дополнительную руку. Цель проекта — помочь больным людям компенсировать функции, потерянные из-за травм или неврологических расстройств, например, инсультов, а здоровым — дать еще одну конечность. Исследователи сообщили о новом принципе управления интерфейсом, который открывает возможность точной передачи команд. Создана виртуальная установка для проверки этого принципа. Ее тестировали на 61 здоровом испытуемом в 50 опытах. Оказалось, что мозг легко адаптируется к совместной работе искусственных и естественных конечностей. Человек быстро улучшает старые и приобретает новые двигательные функции.

При трехмерной печати спеканием луч лазера плавит металлический порошок с частичками в десятые и сотые доли миллиметра. В режиме проплава могут появляться сбои, при которых возникают поры и структурные неоднородности наращиваемой детали. Швейцарские инженеры предложили использовать звуковые датчики, чтобы отличить звук регулярной печати без сбоев от печати с дефектами. Однозначная связь акустических и рентгеновских измерений геометрии расплава позволила создать алгоритм машинного обучения, который быстро выявляет нежелательные режимы работы. Эффективность проверена экспериментально. Метод даст возможность применять лазерную печать в самолетостроении, производстве автомобилей и точной инженерной техники.

Большинство 3D-принтеров печатают деталь слой за слоем, медленно наращивая ее поверхность при непрерывной подаче чернил. Недавно ученые создали фоточувствительные чернила, которые затвердевают в нужную форму не на поверхности, а сразу во всем объеме. Для их отверждения используют ультразвук, который разогревает и полимеризует чернила, представляющие собой вязкую комбинацию гидрогелей, микрочастиц и биомолекул. Они способны стать гидрогелевым шариком в мягком органе или твердым материалом с частицами минералов взамен утерянных костей. Ученые провели три успешных эксперимента на тканях живых и мертвых животных.

Физики показали, что короткий лазерный импульс перераспределяет атомы немагнитного кристаллического сплава железа с алюминием так, что атомы железа приближаются друг к другу и образовывают магнитный материал. Снова превратить его в немагнитный можно с помощью более слабых лазерных импульсов. Метод позволяет создавать и стирать небольшие пятна магнитного поля в металлических пленках. Эксперименты на сплаве железа с ванадием позволили прояснить динамику явления. Для обоих сплавов ученые установили, что в момент облучения поверхность быстро плавится и быстро остывает, превращаясь в магнитную фазу. Этап лазерного облучения легко встроить в современные технологии полупроводниковой электроники.

Физики получили сильные магнитные поля при облучении микрометровых графеновых дисков на подложках короткими импульсами терагерцовых волн. В момент возбуждения магнитные поля достигали величины в 0,5 Тесла, что в миллион раз превосходит сильнейшие поля в наночастицах золота. Свободные электроны графеновых дисков создавали круговые токи на поверхности, которые и порождали магнитное поле. Ученые планирует применить открытое явление для изучения кратковременного действия сильных полей на различные материалы. Исследователи считают, что их метод также поможет создать быстрые и точные устройства для магнитного хранения информации и спинтроники.

Предельные методы оптической микроскопии позволяют увидеть объекты размером в несколько нанометров. Для высокоразрешающей микроскопии группа немецких ученых разработала новые молекулярные линейки на основе белков. Этот стандарт позволит полностью реализовать потенциал современных флуоресцентных микроскопов, которые открыли новую эру в получении изображений биологических объектов. Линейка дает возможность измерять не только размеры, но и параметры процессов, протекающих внутри живой клетки, например скорости взаимодействия биомолекул, что необходимо для биологических и медицинских исследований.

При работе с алгоритмами искусственного интеллекта ученым часто надо знать точность каждого конкретного результата. Недавняя статья в журнале «Science» предлагает новый статистический подход для определения такой точности. Он позволяет откорректировать ошибки ИИ, даже если их природа неизвестна. Он уточняет работу сложных алгоритмов небольшим количеством известных верных данных. В статье проведена проверка на задаче определения площадей вырубки леса вокруг Амазонки по спутниковым фотографиям.

Миниатюрные мягкие роботы могут действовать внутри человеческого тела с минимальными последствиями для его здоровых тканей — оперировать, брать пробу тканей для анализа, перемещать клетки, доставлять лекарства. Для медицинских роботов учёные разработали умные биосовместимые элементы размером не больше сантиметра. Они сделаны из гидрогелей мономеров сульфобетаиновых метакрилатов и асимметричных нанокристаллов целлюлозы. Исследователи провели успешные испытания по управлению действиями роботов, перемещаемых магнитным полем.

Рождается на наших глазах благодаря достижениям в разработке мягких роботов. Ученые использовали древние останки, чтобы создать роботизированную реплику плевроциститида, палеозойского морского организма, жившего 450 миллионов лет назад. Он принадлежал к эхинодермам, которые активно передвигались среди донных осадков в поисках пищи. Инженеры впервые изучили режимы передвижения робота с помощью гибкого хвоста. На очереди — робот-морская звезда и организмы, которые первыми выбрались на сушу.

Программные алгоритмы искусственного интеллекта проще реализовать на базе нейроморфных сетей, работа которых похожа на работу живых нейронов. Недавно ученые предложили принципиально новые устройства для нейроморфных вычислений. Это миниатюрные сети нанопроволок. В серии тестов инженеры продемонстрировали их способность чрезвычайно быстро выполнять энергоэффективные вычисления и обучаться одновременно. Применения конструкции очень широки.

Умный сенсор, напоминающий чувствительную кожу человека, очень нужен как роботам, так и людям, которые используют протезы взамен утерянных частей тела. Международная группа инженеров придумала плоский сенсор из слоев растяжимого силикона, в толще которого помещена сеть ячеек электрических конденсаторов. Сенсор определяет не только нажатия, но и перемещения вдоль его поверхности, то есть отличает сдвиговые нагрузки. Датчик даже до касания, за полтора сантиметра может ощутить приближение пальца человека. Учёные протестировали сенсор, покрыв силиконом руку робота.