Химия

Разрешение оптических микроскопов ограничено длиной волны видимого света и составляет около половины микрометра. Однако современная наука и технологии требуют изучения все более мелкомасштабных явлений. Для этого обычно используют электронные микроскопы и микроскопы атомных сил. Одну из модификаций последних предложили немецкие ученые. Разработанный ими прибор предназначен для исследования магнитных структур на поверхности магнитных металлов с разрешением в десятки нанометров. В основе нового типа атомно-силового микроскопа лежит аномальный эффект Нернста. Преимущество новой методики состоит в том, что она позволит изучать хиральные антиферромагнитные материалы.

Надежная интернет-связь сегодня использует оптическое волокно, в котором сигналы переносит инфракрасное излучение. Оно представляет собой смесь миллионов элементарных частиц света. В противоположность этому квантовая передача информации использует одиночные фотоны. В ее основе лежит квантовая запутанность, при которой два фотона, независимо от расстояния между ними, оказываются связанными друг с другом. Ученые полагали, что в обычных оптических линиях интернета нельзя детектировать перенос запутанных фотонов на фоне массы других. Эти представления недавно поколебало новое исследование, которое успешно выдержало экспериментальную проверку.

Мир увлечен человекоподобными роботами, но наблюдать выражения их лиц человеку зачастую неприятно и тревожно. Группа японских исследователей создала новую технологию воспроизведения динамической мимики. Ученые применили давнюю и хорошо известную математикам идею Фурье о разложении любого сигнала на составляющие его волны. Волновые сигналы для «подкожных» электроприводов в разных зонах «лица» андроида непрерывно изменяют его форму. Ученые впервые представили математическую формулировку задачи и разработали способ автоматического синтеза сложных последовательностей команд. Метод позволяет избежать заметных скачков между мимическими выражениями.

Создать искусственный интеллект непросто. Его обучение требует затрат энергии, времени и вычислительных ресурсов. Кража модели ИИ наносит владельцам значительный ущерб, который может быть несопоставим даже с усилиями на ее создание, особенно если потеряны конфиденциальные данные, коммерческие или государственные секреты. Возможность воровства обесценивает производство электронных чипов для ИИ, так как устанавливаемая на них модель становится уязвимой для атак. Третьи лица могут изучить ее и выявить слабые места. Исследователи проверили уязвимость тензорного процессора Google Edge TPU к извлечению работающей на нем модели ИИ…

Медицинские микро- и нанороботы разрабатывают с начала века. Их потенциал для диагностики, целевой доставки лекарств, неинвазивной хирургии и детоксикации огромен. Но пока это только потенциал, поскольку роботов сложно точно перемещать в биологических жидкостях. Ученые разработали крошечные микросферы из биосовместимого диакрилата полиэтиленгликоля и изготовили эти микроструктуры методом двухфотонной полимеризации. В своих оболочках микророботы несут лекарственные препараты и магнитные наночастицы, которые перемещает внешнее магнитное поле. Биологи успешно протестировали роботов на мышах с опухолями мочевого пузыря.

Искусственные нейронные сети возникли после того, как ученые создали устройства, имитирующие алгоритмы действия нервных клеток. Одно из них — это лазер, гибко реагирующий на управляющие команды. Ученые разработали лазерный градиентный нейрон, который ступенчато обрабатывает поступающие сигналы и которым можно управлять с помощью радиочастотных импульсов. Он создан на базе квантовых точек и работает в миллиард раз быстрее живой нервной клетки. Опыты показали, что искусственный нейрон всего за одну секунду позволяет обработать 34,7 миллиона рукописных цифровых изображений или на основе данных о 100 миллионах сердечных сокращений выявить аритмию с точностью до 98,4%.

Биотехнологи не устают радовать публику совершенно неординарными подходами. На сей раз они сделали источник электричества из грибов.

Попытки использовать энергию человека для питания электричеством какие-то навешанные на него приборы, прежде всего медицинские, предпринимают нередко. Вот очередная. На сей раз она состоит в использовании человеческого тела для выработки электричества в прямом смысле слова: для работы генератора нужна соленая вода и кислород, а они оба есть в крови.

Ученые биологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова исследовали способность магнитоактивных материалов воздействовать на рост и развитие костной ткани у лабораторных животных под управлением внешнего низкочастотного магнитного поля.

Автономные системы, беспилотники, самоуправляемые автомобили, роботы-доставщики в первую очередь нуждаются в совершенных видеокамерах. Группа южнокорейских исследователей воплотила принципы устройства кошачьего глаза в конструкцию новой видеокамеры с усовершенствованной линзой и датчиками света. Ученые также построили математическую модель своей оптической системы и оптимизировали ее. Камера способна при разном освещении видеть даже замаскированные объекты.

Роботизированные пальцы и захваты давно не новость в научных лабораториях. Эти мягкие роботы могут двигаться, как пальцы рук, но не настолько чувствительны, как нужно, например медикам. Поэтому одна из важных задач робототехники состоит в оснащении устройств датчиками, чувствительность которых сравнима с человеческой. Недавно инженеры создали палец с двумя слоями проводящих катушек, которые перемещаются друг относительно друга. Взаимодействие их магнитных полей позволяет точно определять жесткость предметов, просто нажав на них.

Кашалоты, крупнейшие зубатые киты, как и многие млекопитающие, общаются с помощью звуков. Чтобы расшифровать их язык, ученые намерены собрать до миллиарда качественных аудиозаписей, сделанных в океане при хорошо известных условиях. Но найти китов, тем более заранее знать, где они всплывут, чрезвычайно сложно. Группа ученых применила систему искусственного интеллекта, чтобы обнаруживать китов с помощью автономных беспилотников и предсказывать, где и когда они всплывут. Для обучения ИИ инженеры использовали данные различных подводных датчиков, а также информацию воздушных дронов.

Универсальный робот должен легко переключаться между задачами, однако обучение такого устройства остается проблемой. Сегодня инженеры сначала собирают данные для конкретной задачи, а затем тренируют робота в контролируемой информационной среде. Сложность в том, что обученному интеллекту трудно адаптироваться к новым задачам и среде. Исследователи Массачусетского технологического института разработали универсальную методику обучения, которая объединяет в единую систему разнородные данные множества источников. Авторы нового подхода черпали вдохновение в больших языковых моделях типа знаменитого ChatGPT.

Мы привыкли к лифтам и не задумываемся о значимости этих подъемных устройств. А между тем лифты перевозят в сутки в 100 раз больше людей, чем весь остальной транспорт, вместе взятый.

Дорогая зола и шлаки служат традиционными добавками к изделиям, напечатанным на бетонном 3D-принтере. Инженеры исследовали, как влияют наноразмерные включения на более дешевые бетонные смеси с известняком и прокаленной глиной в качестве добавок. Также исследователи вводили в смеси нанопластинки графена, который обладает исключительной механической прочностью. Оказалось, что примесь графена в оптимальном к весу цемента соотношении 0,05% увеличивает предел текучести смесей, а также модуль упругости изделий, например повышает прочность бетона на сжатие на 23%.

В традиционной электронике для соединения слоев многослойных чипов обычно используют отверстия, которые при деформации материала могут изменять свою форму. Исследователи разработали новый метод получения соединений для мягких печатных плат. Чтобы сформировать непрерывный и гибкий проводник, связывающий прилежащие к друг другу слои платы, ученые использовали лесенку микрокапель жидкого металла. Специалисты научились направленно и контролируемо создавать ее внутри еще не отвержденной заготовки. Метод дает возможность создавать гибкие схемы сложной архитектуры со множеством проводящих каналов и связывать слои в разных плоскостях.