Животные и растения

На базе сплава с памятью группа инженеров создала универсальный микропривод для роботов и построила двух роботов: мини-жука и водомерку. Жук стал самым легким ползающим микророботом из известных, водомерка — самым легким роботом из движущихся по воде за счет ее поверхностного натяжения. Они способны перемещаться со скоростью в 6 мм/сек. Исследователи надеются точнее копировать движения реальных насекомых и разработать на приводе робота, передвигающегося по поверхности воды и под ней. Инженеры работают над применением крошечных батареек и каталитического горения как источников питания. Роботов планируют использовать для искусственного опыления, поисково-спасательных операций, мониторинга окружающей среды, микрохирургии и пр.

В сравнении с животными и человеком движения самых современных роботов неуклюжи. Поэтому их разработчики постоянно ведут исследования на стыке биологии и механики. Инженеры Токийского университета создали модель биогибридного робота с ногами из искусственных материалов и живых жгутов мышечной ткани, который имитирует человеческую походку и может работать в воде. При подаче на его мышцы электрического тока робот шагает со скоростью 5,4 мм/мин. Полный оборот он может совершить за несколько минут. Авторы надеются снабдить двуногого робота суставами и более толстыми мышцами, чтобы он смог совершать сложные и мощные движения.

Масс-спектрометры, которые точно определяют состав разных веществ, широко применяют в криминалистике, токсикологии, георазведке и пр. Однако эти приборы громоздки и дорогостоящи, а основной их элемент, масс-фильтр, в котором электромагнитное поле сортирует заряженные частицы, дорог. Физики за один шаг напечатали на 3D-принтере миниатюрный квадрупольный масс-фильтр длиной 12 см с исключительными характеристиками. Материалом всех деталей служила термостойкая стеклокерамическая смола, а себестоимость составила всего несколько долларов. Ученые поставили фильтр в серийный масс-спектрометр и обнаружили, что он дает более высокое разрешение по сравнению с серийными типами миниатюрных фильтров. Видимо, вскоре компактные масс-спектрометры станут массовым инструментом. Их можно будет запускать в ближний и дальний космос, а экологи и вулканологи смогут быстро производить анализ состава атмосферных газов.

Международная группа ученых продемонстрировала компактный ускоритель электронов длиной менее 20 м, который производит электронный пучок с рекордной энергией 10 ГэВ. Новый прибор принадлежит к типу ускорителей Вейкфилда, в которых мощный лазер нагревает гелий до состояния плазмы и порождает в нем электронный пучок. Физики нашли способ увеличить энергию пучка методом впрыскивания металлических наночастиц. С помощью прибора можно проверять воздействие радиации на космическую электронику, получать трехмерные изображения полупроводниковых чипов, разрабатывать способы лечения рака и пр. Ученые подали патентную заявку.

Соединительные ткани человеческого организма, кости, хрящи, сухожилия, кожа и связки обладают пьезоэлектрическими свойствами, то есть при деформации генерируют электрический заряд. Пьезоэлектриками являются и полимеры бактериального происхождения. Они биосовместимы и биоразложимы, поэтому интересны для создания матриц для выращивания живых тканей и имплантатов. Ученые МГУ с коллегами разработали новые пьезоактивные биоматериалы, адгезией бактерий к которым управляет магнитное поле. Материалы с наночастицами имитируют структуру и свойства соединительной ткани, которая состоит из переплетенных полимерных волокон. Способность управлять поведением живых клеток ученые исследовали на бактериях двух видов: грамотрицательных E. coli и грамположительных Lactobacillus fermentum.

Химики синтезировали стабильные полициклические ароматические углеводороды, модифицированные ацены разной длины с настраиваемым диапазоном светового излучения. Легированные ацены люминесцировали в растворе и в твердом состоянии. Они излучали красный, оранжевый, желтый, зеленый и синий свет. Водные суспензии таких веществ привлекательны для медикобиологических применений, в частности изучения процессов в человеческих тканях. Светоизлучающие диоды на аценах пригодятся для телевизионных и компьютерных экранов, поскольку потребляют мало энергии и дают яркое изображение.

Полупроводниковые лазеры нужны везде: в микроэлектронике, смартфонах, для оптоволоконной связи. Недавно физики разработали миниатюрное гибридное устройство, которое преобразует свет такого лазера и выдает высококачественное излучение. В гибридном чипе из нитрида кремния ученые объединили лазер и резонатор с малыми потерями, который может излучать в ближнем инфракрасном и видимом диапазонах. Чип также способен генерировать вторую гармонику света, исходящего от лазера. Крошечный прибор изготавливают с помощью стандартной экономичной технологии. Эффективная и дешевая она открывает двери для широкого спектра применений, например точного измерения расстояний или разработки компактных атомных часов.

Недавно в МГУ разработали оптическую методику, позволяющую определить состав камней в живой почке пациента. Это важно для литотрипсии — процедуры, при которой камни дробятся с помощью лазерного инфракрасного излучения непосредственно в почках.

Биологи активно работают над биороботами из живых клеток. В новой работе ученые получили биороботов размером от 30 до 500 микрон из клеток трахеи человека и даже смогли создать целый рой биороботов с различными типами движения. Авторы работы планируют применять их для лечения людей, поэтому провели эксперименты по заживлению ран с их помощью. Медиков стимулирует то, что биороботы, приготовленные из собственных клеток больного, не вызовут иммунный ответ, а организм сам сможет легко их вывести.

Большие языковые модели, обученные на мириадах слов и изображений, иногда кажутся разумными существами, способными затмить человеческий разум. Однако термин ИИ не соответствует действительности. Психологи решили узнать, насколько продуктивно модели вроде ChatGPT используют наборы данных, созданных людьми. Учёные изучили, как способность систем ИИ к имитации и инновации отличается от таковой у детей и взрослых. Авторы исследования предлагают альтернативную точку зрения на ИИ, как на новую культурную технологию.

ChatGPT становится все более популярным, однако пользователи обнаруживают в нем проблемы, которые выглядят несовместимыми со свойствами высокого интеллекта. Учёные исследовали его способности к поиску истины в конструктивном диалоге. В экспериментальных дебатах пользователь намеренно возражал, если чат-бот давал правильный ответ. Вопросы задавала не зависимая от отвечающей модель ChatGPT. Исследователи провели эксперименты с широким спектром задач, который включал математику, логику и здравый смысл. Учёные также измерили уверенность чат-бота в ответах на заданные вопросы. Исследование было представлено на прошлогодней сингапурской конференции по эмпирическим методам в обработке естественного языка.

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.