Статьи журнала

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.

Ученые из Радбаудского университета показали, что во Вселенной испаряется все — от черных дыр до нейтронных звезд.

В статье про колонизацию Луны (см. «Химию и жизнь» 2023 №5) автор вспомнил старинный текст Станислава Лема о сферомахии — о переносе расширяющейся гонки вооружений в космос. У кого-то такие идеи могли вызвать язвительную улыбку, но вот новое сообщение на эту тему. Радиоастрономы из Великобритании, Голландии и ЮАР изучили излучения спутников группировки Старлинк. Результаты изучения деятельности Старлинка вызвали возмущение астрономов.

Некоторые лекарственные травы очень редки. Их приходится отыскивать в далеких нагорьях или укромных лощинах, а собирать в новолуние, когда трижды хлопнет крыльями ночная бабочка. Чистотел не таков, растет повсюду: в палисадниках, на обочинах, даже на свалках. Несмотря всю свою несомненную полезность, это — сорная трава.

Лучший способ снизить влияние характеристик мембраны динамика на возбуждаемый в воздухе звук – сделать ее из воздуха. Поэтому давно известен способ генерировать звук с помощью ионизации воздуха. Недавно ученые под руководством Станислава Сергеева из акустической лаборатории Федерального технологического института в Лозанне, экспериментально показали, как ионизированный воздух может эффективно абсорбировать звук. Они построили плазменный передатчик-поглотитель. Сейчас лаборатория сотрудничает с компанией Sonexos SA, которая производит оборудование для шумоподавления. Большой частотный диапазон и компактность прибора пригодятся для самых различных целей.

Сегодня для поглощения кинетической энергии применяют мягкие материалы, а также сложные механические или электрические системы. Команда физиков Амстердамского университета создала новый класс легких ячеистых метаматериалов, состоящих из большого числа одинаковых элементов, которые хорошо поглощают механическую энергию. Ученые на численных математических моделях проверили свойства ячеистых поглотителей, сделанных из резины или металлов. Авторам работы удалось достичь коэффициента демпфирования, который на порядки превосходит таковой для традиционных легких поглотителей, например пористых полимеров.

Поисками источников даровой энергии занялись инженеры Массачусетского университета в Амхерсте. Они представили новую конструкцию генератора чистой энергии, который построен на очевидных физических принципах и способен непрерывно вырабатывать электроэнергию из влажного воздуха. Работа базируется на эффекте, открытом в 2020 году, а физику процессов описывает модель конденсатора с утечкой тока. Инженеры уверены, что их генераторы смогут достичь киловаттной мощности, достаточной для большинства бытовых целей.

Черные дыры выбрасывают в окружающее пространство релятивистские струи плазмы, которые дают сильное радиоизлучение, а также эмитируют рентгеновское излучение. Американские астрофизики проанализировали архивные данные космической обсерватории Чандра и собрали статистику всех джетов, которые обсерватория наблюдала несколько раз. Обработка данных однозначно показала, что рентгеновское излучение от 30 до 100% джетов переменно и неоднородно вдоль длины джета. Ученые обсуждают две главные и принципиально разные модели явления, но не могут сделать однозначный выбор.

Физики Университета Констанца создали прибор, позволяющий увидеть экстремально быстрые процессы в оптоэлектронных приборах, лазерах, светодиодах, солнечных батареях и пр. Ученые модифицировали просвечивающий электронный микроскоп так, что он с аттосекундным разрешением фиксирует взаимодействие между светом и веществом в метаматериалах и материалах для нанофотоники. Физики провели эксперименты на наноостриях, диэлектрических резонаторах и наноантеннах, а об электромагнитных процессах в волноводных материалах сняли целый фильм. Приложения нового микроскопа широки и не ограничены фундаментальными исследованиями.

Пористый монтмориллонит Na_x(Al, Mg)_2-3Si₄O₁₀(OH)₂∙nH₂O способен сильно увеличивать свой объем и поглощать органические и неорганические соединения. Эту глину можно применять для доставки лекарств, очищения крови и желудочно-кишечного тракта от вредных веществ, выведения аллергенов, бактерий и вирусов из организма, поглощения тяжелых металлов и пр. Ученые из Института химии силикатов имени И.В. Гребенщикова РАН выяснили, как изменяются свойства синтетических монтмориллонитов в зависимости от условий их получения. Оказалось, их токсичность можно значительно снизить, если оптимизировать условия синтеза и правильно подобрать исходные вещества. Уже такие синтетические глины можно использовать в медицине.

Ученые МИФИ давно изучают гиперкубан (C₄₀H₂₄), которая имеет две оболочки, вложенные одна в другую. Форма молекулы похожа на проекцию четырехмерного куба на трехмерное пространство. Физики решили теоретически проверить, сможет ли молекула гиперкубана образовать кристаллы. Они провели квантово-механическое моделирование, построили структурные модели кристаллов и рассчитали их оптические свойства. Результаты превзошли все ожидания — две формы молекулы оказались полупроводниками, третья — проводником. Сейчас авторы работы оценивают возможности применения гиперкубанов в литий-ионных аккумуляторах.

Пекинские физики научились покрывать листовые материалы жидкими легкоплавкими соединения галлия, индия, висмута и олова. Избранный ими способ оказался неожиданно простым. Проводящая электрический ток бумага сохраняет механические свойства и легко складывается в разные объемные фигуры. Она имеет память формы, поэтому из нее можно изготовить разные электронные приборы, например приемные и передающие антенны. Сейчас инженеры заняты разработкой оборудования для массового производства.