Науки о Земле

Российские ученые упрочнили графен, вырастив в нем алмазные наноструктуры. Для этого графеновые пленки облучали пучком ионов ксенона высоких энергией. Резкий нагрев материала приводил к возникновению ударных волн, которые создавали локальные условия для роста нанокристаллов алмаза. Новый материал легок и способен проводить электрический ток, как графен. Вместе с тем он прочен, как алмаз. Исследователи считают его перспективным для наноэлектроники и других приложений.

Специалисты Томского политехнического университета разработали метод создания двухслойных углерод-полимерных композитов для электроники с помощью лазера. Ученые также исследовали механизм их образования, свойства и возможные применения. Материалы представляют собой продукт переработки тяжелых углеводородных отходов, асфальтенов. Эти высокомолекулярные соединения содержатся в природных битумах, мазутах, смолах и прочих нефтяных остатках. В качестве подложки можно использовать различные материалы, в том числе стекло, полимеры, металлы и керамику. Экологически чистая технология не требует сложных процессов или применения сильных кислот и щелочей.

Коллоидные точки на основе перовскита галогенида свинца — перспективный фотоактивный материал для солнечных батарей. Однако органические квантовые точки не показывают высокой эффективности из-за кристаллических и поверхностных дефектов, хотя и имеют приемлемую полосу поглощения солнечного света. Проблему решили корейские ученые, которые разработалb инновационный метод обмена лигандов. Он позволил синтезировать перовскитные квантовые точки с хорошо контролируемыми дефектами, а затем получить из них качественный фотоактивный слой солнечных батарей с рекордной эффективностью преобразования энергии света.

Сегодня от шума не спасают даже толстые стены домов, но они не всегда обязательны. Междисциплинарная группа ученых и инженеров разработала подавляющую шумы ткань, которую можно использовать для создания тихих пространств. Вшитое в обычные ткани пьезоэлектрическое волокно может служить и поглотителем, и динамиком. Колебания такой ткани описывают классические уравнения для тонкой пластинки. Эксперименты позволили выяснить, как механические свойства материала и размер его пор влияют на эффективность генерации звука. Новая ткань открывает возможности для управления звуком в самых разных областях человеческой деятельности.

Многие годы исследователи, рассказывая о целевой доставке лекарств, полагаются на системы самого организма, считая своей задачей освободить препарат в тот момент, когда он окажется в должном месте. Например, в среде с определенной кислотностью. Или прицепится с помощью антитела к клетке поврежденной ткани. А вот инженеры Калифорнийского университета в Сан-Диего, решили равномерно распределить противораковый препарат в легких с помощью биоробота.

Опытами по трехмерной печати одноэтажных домов из бетона уже никого не удивишь. А из древесины? А многоэтажных? Так пока что никто не делает, но американские инженеры сумели напечатать на 3D-принтере плиту перекрытия из полилактида и древесной муки.

Социальные сети появились три десятилетия назад и сильно изменились с тех пор. Чтобы изучить токсичные взаимодействия в виртуальных сообществах, ученые анализировали данные восьми социальных сетей. Алгоритмы отсмотрели более 500 миллионов комментариев, сделанных за 34 года. Токсичное общение характерно для пользователей независимо от платформы, темы обсуждения, даже десятилетия, в котором происходило общение. Однако, вопреки опыту реального общения, токсичность не удерживает пользователей от продолжения обсуждения или спора. Исследования показывают постоянство негатива, как естественного компонента общения и неотъемлемой черты природы человека.

Передовые методы создания новых синтетических лекарств с нужными свойствами трудоемки и дороги. Как здесь помогут нейросети продемонстрировали ученые, которые в своем ИИ впервые объединили две передовые нейросетевые технологии. Их ИИ способен по заданному изначально белку предлагать эффективно обезоруживающие его вещества. Опыты показали, что новый метод не уступает распространенным способам поиска препаратов. Авторы исследования считают, что их ИИ может значительно удешевить и ускорить выбор будущих препаратов для лечения многих заболеваний.

В нейронауках столько экспериментальных данных, что специалисты нередко фокусируют внимание на узких областях. Группа нейрофизиологов задалась вопросом о том, как использовать большие языковые модели для исследований. Авторы пришли к выводу, что нейросети будут «открывать те истины, которые человек не может найти сам», поэтому даже предлагают финансировать и публиковать в ведущих журналах результаты работ ИИ. При этом традиционная модель основанных на гипотезах исследований остается ключевой. Проблема, которую пытаются запрятать под яркий ковер ИИ, состоит в отсутствии новых научных парадигм.

Даже самый проницательный человек может ошибаться, когда пытается прочитать чувства другого по выражению его лица. Корейские ученые разработали систему для автоматического распознавания человеческих чувств и эмоций в режиме реального времени с помощью алгоритма ИИ. Сенсор интерфейса работает на явлении трибоэлектричества, датчиком которого служит растягивающаяся и прозрачная маска на лице. Ученые испытали систему в среде виртуальной реальности, где ИИ играла роль цифрового консьержа, охраняющего доступ к цифровым системам оказания услуг.

Ответом на этот вопрос стало исследование, проведенное в США на грант Агентства перспективных оборонных исследований. Ученые разработали структуру сети роботов и объединили в единую систему наработки по тактике роя, обеспечения его автономности, коммуникациям с ним, оценке виртуальных сред и пр. Во время полевых испытаний на армейских полигонах разворачивали сети из 250 автономных транспортных средств. Уровень нагрузки командиров роев медики оценивали с помощью набора физиологических датчиков.

Профессор Багхбан из Норвежского университета наук и технологии предлагает использовать бетон в качестве хранилища переработанной резины из автомобильных покрышек и прочих отходов. Данный метод также позволит сократить потребление песка. Да-да, песка: оказывается, это совсем не бесконечный ресурс.

Запись активности групп нервных клеток в течение длительного времени необходима нейрофизиологам для изучения нейронных связей и цепей, создания новых методов лечения и интерфейсов мозг–компьютер. Междисциплинарная группа исследователей разработала мягкий мозговой имплантат с десятками датчиков. Биологически совместимое устройство способно в течение нескольких месяцев каждую миллисекунду регистрировать активность нервных клеток с разрешением до одного нейрона мозга. В физиологических растворах новые зонды более года показывали стабильные диэлектрические характеристики. На опытах с мышами датчики в течение нескольких месяцев записывали нейронную информацию головного и спинного мозга мышей без нарушения поведения животных.

ChatGPT от фирмы OpenAI непрерывно завоевывает новые сферы применения. Разобраться в его преимуществах и недостатках при создании научного обзора решила группа американских медиков. Они использовали три разных подхода к подготовке начальных вариантов текстов — только люди, только чат-бот, совместно. На протяжении всего процесса ученые количественно оценивали преимущества и недостатки подходов, а также выясняли общее время, затраченное на работу. В текстах от ChatGPT до 70 % ссылок были неверны, а в его совместном творчестве с людьми содержался явный плагиат. Были и другие недостатки. Авторы отмечают, что плохо владеющие английским языком ученые могут использовать чат-бот для перевода и улучшения текста. Общий вывод в том, что при написании статей ChatGPT можно использовать лишь для помощи автору и только при тщательном контроле.

Одна из проблем протезов и искусственной сетчатки глаза, состоит в кодировании данных. Это оптимальное преобразование информации датчика в набор сигналов, которые прочитает нервная система. Данные обычно сжимают с помощью стандартных алгоритмов. Швейцарские исследователи применили для кодировки машинное обучение, смоделировав передачу данных с помощью двух обучаемых нейросетей, и успешно протестировали уменьшенные изображения на цифровом двойнике глаза и сетчатке мышиных глаз. Особенно хорошо алгоритм справился с поиском оптимальной контрастности изображений. Сейчас авторы исследуют применимость модели к зрению человека. Они также намерены адаптировать свой метод к слуховым протезам и протезам конечностей.

Квантовые компьютеры пока несовершенны и склонны к потере информации, которую надо переводить в классическую форму, необходимую для дальнейших манипуляций. Названными недостатками не страдают классические компьютеры, часто используемые для повторения и проверки квантовых вычислений. Группа ученых создала методы вычислений, которые позволяют имитировать квантовые вычисления с много меньшими вычислительными ресурсами, чем прежде. Прорыв достигнут с помощью алгоритма, сохраняющего лишь часть информации, хранящейся в квантовом состоянии. Методы оказались более быстрыми и точными, чем вычисления на 127-кубитном квантовом процессоре фирмы IBM. Алгоритм может моделировать динамику квантовых физических явлений. Авторы уверены, что есть масса возможностей улучшить и классические, и квантовые вычисления, а классические компьютеры пока превосходят квантовые.