Невероятная наука

У исследователей из Университета Райса появилась идея смешать две формы нитрида бора, мягкий и твердый, сделать из смеси нанокомпозит и посмотреть, что получится. Оказалось, что тепловые и оптические свойства смешанного материала сильно отличаются от среднего значения двух разновидностей нитрида бора. Композит из этих двух, казалось бы, противоположных материалов превзошел их по разным функциональным возможностям.

Так ли уж углерод-нейтрально биотопливо? Так ли оно безвредно для окружающей среды? Немецкие ученые задались этим вопросом и пришли к очевидному выводу. Биотопливо в конечном итоге наносит климату больше вреда, чем пользы.

ChatGPT фирмы OpenAI с разной степенью успеха может писать и переводить тексты, создавать программный код, искать, компоновать и рецензировать информацию. Как могут такие машины изменить процесс создания роботов? Этим вопросом задалась группа европейских инженеров. Они попытались получить ответ, заказав чат-боту разработку руки-робота для сбора томатов. В результате исследователи нашли сотрудничество с ChatGPT взаимно обогащающим и креативным. Они делают вывод, что их роль сместилась в сторону решения технических задач. Видимо, отдавая дань всеобщей моде, инженеры восхищаются такими результатами работы ИИ, которые обычны для подготовленных профессионалов.

Модульные роботы можно собирать в разнообразные трехмерные конфигурации. Новый робот, созданный швейцарскими инженерами, совмещает в себе свойства полигонов и роев. Он может принимать форму практически любого трехмерного объекта. Его собирают из элементов в форме равностороннего треугольника дециметровых размеров. Каждый представляет собой полноценного робота, способного соединяться с себе подобными. Из элементов легко получить многогранник любой формы в зависимости от рабочей среды и поставленных задач. Робот может менять свои функции, соединяться и разделяться, перемещать предметы, взаимодействовать с людьми и неживыми объектами. На первом этапе инженеры надеются использовать его для связи и внешнего ремонта космических аппаратов.

Успехи в создании носимых экзоскелетов дают возможность восстановить подвижность ног после различных заболеваний и травм. Методы управления этими конструкциями нацелены прежде всего на выполнение человеком естественных движений. Это не всегда удобно, так как электроника не оптимизирует баланс больного, поэтому он быстро устает и чувствует дискомфорт. Этот недостаток восполнила команда инженеров, которые создали универсальную систему управления экзоскелетом на базе искусственного интеллекта. Авторы работы применили так называемое глубокое подкрепляющее обучение. ИИ качественно улучшает ситуацию и при обучении больного пользованию экзоскелетом, и при последующем восстановлении навыков передвижения с его помощью.

При нервно-мышечных нарушениях снижается координация и сила рук, иногда развиваются спазмы. Больным помогают экзоскелеты с электроприводом, однако они, как правило, состоят из жестких элементов, что не позволяет гармонично распределять нагрузки на мышцы. Для реабилитации удобнее мягкий экзоскелет с сенсорами, который создали американские инженеры. Конструкция со сложными алгоритмами управления полностью оправдала себя. Эта роботизированная рука способна даже вернуть пианисту навыки игры после тяжелой травмы мозга. Рука также пригодится для работ, требующих ювелирной точности, а реабилитологи смогут создавать для нее персональные программы, так как экзоскелет знает разницу между правильным и неправильным движением.

Сто миллионов лет эволюции сделали мелких рачков образцом маневренности при скоростях, доступных существам их размеров. Рачки применяют технику так называемого метахронного плавания, распространенного у водных организмов. Его тайны разгадали исследователи Мексики и США. Для детального изучения они построили искусственного рачка, роботизированную платформу с приводами к ногам-плавникам, которую назвали плеоботом. Он выполнен из элементов, отпечатанных на 3D-принтере. Плеобот одновременно служит и инструментом исследований, и прототипом плавающего подводного робота. Ученые получили принципиально новые результаты. Вся документация проекта выложена в Интернет, чтобы желающие смогли познакомиться с метахронным плаванием.

Есть ли способ уменьшить аграрный поток антропогенной эмиссии? Сделать так, чтобы запасенные растениями углерод и азот не сразу же улетали в атмосферу? От этого будет двойная польза — и повышение урожайности за счет накопления в почве углерода с азотом, и снижение парникового эффекта. Именно эти задачи и призван решить биоуголь, продукт сжигания растительных остатков без доступа кислорода.

В состав волос входят два ценнейших вещества: белок кератин и высокомолекулярные пигменты со сложным составом — меланины. Оба эти природные вещества можно было бы использовать в медицине. Но для этого их надо извлечь из волос. Химические методы, конечно, есть, но они жесткие, использующие агрессивные вещества, которые ломают структуру меланина, да и кератина тоже. Теперь такой мягкий, неразрушающий метод извлечения появился.

С оксидом кремния дела на Земле обстоят неплохо — больше половины земной коры именно из него. И применяется он тоже весьма широко — в любом компьютере, в любом радиоприемнике и радиопередатчике, а в новом веке — в детекторах гравитационных волн. За какие заслуги и благодаря каким свойствам?

В чем разница работы мозга в игре с роботом и человеком недавно выясняли профессор университета Флориды и его студентка, капитан команды по настольному теннису. В эксперименте, продолжавшемся несколько недель, десятки игроков играли со студенткой или отбивали шарики, которые им бросала машина. Данные электрической активности мозга позволили понять процессы, происходящие в его теменно-затылочной коре, которая преобразует сенсорную информацию в движение.

Как мех белого медведя сохраняет тепло в условиях полярного севера, где средняя температура минус 34°C? Наконец ученые получили точный ответ на этот вопрос. А еще инженеры Массачусетского университета создали по его образу и подобию текстиль.

В Швейцарской высшей технической школе создали приложение, которое анализирует стиль работы человека с клавиатурой и мышкой, а потом определяет уровень стресса, который испытывает человек от выполнения офисной работы.

Инженеры научили робота предсказывать намерения человека при сборочных работах. Это нужно для автоматической помощи ему. Чтобы выделить привычки сборщика при компоновке разных объектов исследователи придумали небольшие канонические задания, которые люди выполняли легко и быстро. Так для обучения робот наблюдал действия человека, который собирал простейшую модель самолета — к фюзеляжу надо было прикрепить крылья, хвост и пропеллер. ИИ в 82% предсказывает действия, которые предпримут люди в тех или иных ситуациях. Работа признана лучшей на Международной конференции по взаимодействию человек — робот (HRI '23).

Трехпалую руку для роботов создали инженеры Массачусетского технологического института. Она способна не только захватить предмет, но и сразу определить его форму. Твердую основу руки, подобную скелетным костям, покрывают мягкими полимерными слоями. Основа нужна для поднятия тяжелых предметов, мягкая кожа дает возможность брать легкие и хрупкие предметы, не портя их. В мягком слое пальца, под его прозрачной силиконовой кожей, расположены высокоразрешающие оптические датчики с видеокамерами, которые собирают информацию о форме зажатого предмета. Создатели робота планируют добавить датчики на ладони.

Большинство рук современных роботов не способно к сложным манипуляциям. Инженеры Кембриджского университета недавно методом трехмерной печати создали мягкую руку, которая может выполнять сложные движения – несмотря даже на то, что не умеет двигать пальцами, оборудованными кожными сенсорами. Оказалось, что захват пальцами не так уж необходим, чтобы надежно держать объект. Достаточно придать им форму корзиночки и управлять положением запястья. Такая рука удерживает разные объекты от падения с помощью движений, которыми управляет программа ИИ.