Разные разности

Художник Феликс Куриц

Все знают, что электричество хранить очень трудно, практически невозможно. Однако, хранить его придется. Ведь ветро-солнечная энергетика зависит от погоды и времени суток, то есть дает электричество нестабильно и, чтобы сгладить возникающие пики и провалы выработки энергии, нужен буфер. Электрохранилища – тот самый буфер, что порождает минимум проблем для энергосистемы («Химия и жизнь», 2021, 7). Впереди еще маячит распределенная генерация: люди, вдохновленные снижением углеродного следа, ставят личные солнечные панели и норовят не хранить выработанную ими энергию у себя в дорогих аккумуляторах, но отправлять в сеть.

В общем, операторам энергосистемы волей-неволей придется учиться работать с системами хранения энергии разного масштаба. Однако у нас в стране до недавнего времени была лишь одна Загорская гидроаккумулирующая станция, да и она скорее предназначена для сглаживания нагрузок в сети столичного региона.

Ситуация изменилась в декабре 2021 года: Россети при помощи Роснано и Росатома ввели в действие 31 хранилище общей емкостью чуть более 1,5 МВт·часов электричества сразу в нескольких российских регионах. Эти хранилища представляют собой стойки высотой с человеческий рост, заполненные батареями аккумуляторов, которые полностью интегрированы в энергосистему: ими управляют с московского диспетчерского пункта Россетей. Конечно, емкость пока не велика, но начало положено: электричество в нашей стране теперь не только вырабатывают, но и хранят. Дело будет развиваться и дальше, ведь Роатом, известный своими передовыми отечественным технологиями, только-что купил южно-корейскую компанию и теперь с ее помощью запускает в Калининградской области завод по производству хранилищ энергии.

Видимо, дорогие и недолговечные литиевые аккумуляторы для хранилищ выбрали потому, что эта технология хорошо отлажена. Однако в будущем, несомненно, участники проекта проявят в полной мере свои блестящие знания и умения в области новых технологий и смогут воспользоваться современными идеями альтернативных хранилищ от практически вечных проточных ванадиевых аккумуляторов до гравитационных и криогенных систем, благо разработками первых двух занимаются в отечественных организациях.

…с помощью электрокатализатора, представляющего собой активную медь на поверхности аморфного сплава меди/титана, можно с высокой эффективностью преобразовывать углекислый газ в этанол, ацетон и н-бутанол (Angewandte Chemie International Edition, 2021, 1 октября)…

…согласно Каталогу ледников России www.glacrus.ru, созданному на основе снимков, сделанных спутниками дистанционного зондирования Земли Sentinel-2 в 2016–2019 гг., площадь 22-х ледниковых систем по сравнению с 1965—1982 гг. уменьшилась на 5594 км², или на 9,3% («Лёд и снег», 2021, 61, 3, 341–358)…

…поверхность магниевого сплава, обработанная лазером, становится супергидрофильной и бактерицидной по отношению к кишечной палочке Escherichia coli, поскольку нарушает целостность наружной мембраны бактериальной клетки («Микробиология», 2021, 90, 5, 613–617)…

…успешность управления интерфейсами «мозг-компьютер» зависит от личностных характеристик пользователя: экспрессивные и чувствительные экстраверты лучше воображают движения правой рукой, а практичные, сдержанные, скептичные и не очень общительные люди – левой («Журнал высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова», 2021, 71, 6, 820–829)…

…о риске развития диабета второго типа задолго, более чем за 19 лет до начала болезни, предупреждает высокое содержание в крови белка фоллистатина независимо от наличия других факторов риска, как то: возраст, вес, физическая активность, уровень сахара в крови («Nature Communications», 2021, 10 ноября, полный текст)…

…видимый свет в сине-зеленом диапазоне вызывает интенсивное старение битума в течение очень короткого времени, в результате чего на дорожном асфальтовом покрытии образуются микротрещины, которые начинают безостановочно расти («Construction and Building Materials», 2021, 17 января, полный текст)…

…серый варан Varanus griseus способен с одного раза запоминать места значимых событий и через продолжительное время целенаправленно туда возвращаться, не придерживаясь прежнего маршрута, что хорошо объясняется гипотезой, предполагающей наличие у варана аллоцентрической мозаичной ментальной карты («Зоологический журнал», 2021, 100, 11, 1224–1235)…

…нападения больших белых акул на человека – всего лишь результат ошибки их зрения, которому недоступны детали и оттенки цветов, поэтому сёрферы или просто пловцы своим силуэтом напоминают акулам ластоногих, например тюленей или морских львов, («Journal of the Royal Society Interface», 2021, 27 октября, полный текст)…

…чувство юмора зафиксировано у половины двухмесячных малышей, к 11 месяцам примерно половина способна пошутить сами – при этом дети до года оценят юмор, связанный с физическими, визуальными и звуковыми воздействиями, после года им требуется реакция окружающих, после двух – речь («Behavior Research Methods», 2021, 18 ноября, полный текст)…

…дети, наблюдающие, как взрослые едят сырую брокколи с положительной мимикой, то есть с явно выраженным удовольствием, более чем в два раза чаще и больше пробовали и съедали этот овощ («Appetite», 2021, 1 сентября)…

Художник Stefan Verwey

Полное секвенирование генома человека теперь не редкость, любой может заказать эту процедуру либо для выяснения своего происхождения, либо склонности к недугам. Хоть эти данные и хранятся за семью печатями, иногда они вольно или невольно становятся достоянием общественности. И вот возникает вопрос: а не смогут ли мошенники воспользоваться генетическими данными и подделать на их основе внешность человека? С преступными целями, естественно. Предварительные исследования, проведенные в 2017-м году показали: действительно, имея связку фотография-геном можно научить искусственный интеллект создавать по генетическим данным изображения, практически неотличимые от реальных.

Евгений Воробейчик из Университета Вашингтона в Сент-Луисе со своими коллегами в 2021 году решил проверить эти результаты и пришел к выводу: паника преждевременна (агентство NewsWise, 18 ноября 2021 года). Они взяли 126 геномов из открытой базы данных, скачали фотографии со страниц социальных сетей обладателей этих геномов, а затем озадачили ИИ сначала обучением, а потом воспроизведением лиц людей на основании геномных данных. Результат сравнения этих изображений с реальными показал, что задачу воспроизведения удается решить отнюдь не всегда, хотя отдельные удачи и были. Отличие от предыдущего исследования состоит в том, что ранее использовали фотографии с высоким разрешением, тогда как качество фото, скачанных из Сети, а именно ими будет пользоваться злоумышленник, было хуже.

Воробейчик предлагает и способ защиты: фото для размещения в Сети нужно подвергать небольшим искажениям, вносить в него некоторый шум. И тогда ИИ будет посрамлен. В общем, традиционно человек, в соответствии с принципом отца Кабани, создает себе трудности, чтобы потом их героически преодолевать.

Художник Luis Postruzin

«Если мы будем сокращать выбросы парниковых газов, то выйдем на потепление в 2,4°С к 2100-му году и это хорошо», — примерно так говорили оптимисты на конференции глав правительств в Глазго осенью 2021 года. И оптимизм им вселяют расчеты, которые показывают, что именно нужно сделать для достижения этой цели.

А если решить обратную задачу? Посчитать по разным моделям, к каким последствиям приводит как продолжение нынешней политики, так и повышенные обязательства, взятые мировыми лидерами к 2030-му году? Этим занялся большой коллектив климатологов со всей Европы во главе с Идой Согннаес из Центра международных климатических исследований в Осло (Nature Climate Change, 21 ноября 2021 года). И оказалось: если ничего не менять в текущей политике, то потепление к концу века будет 2,3—2,9°С, а если выполнить взятые обязательства, то 2,2—2,7°С. Если же учесть неопределенность в ответе климатической системы на происходящие изменения, так и вовсе 1,7—3,8°С. Напомним, что потепление на 2—3°С приводит к климату плиоцена (он как раз предшествовал близкому к нам плейстоцену с его многократными оледенениями, мамонтами и саблезубыми тиграми), когда ледников в Арктике и Антарктике, в сущности, нет, зато уровень моря на 25 метров выше, чем сейчас.

Видимо, догадываясь, что поводов для оптимизма нет, авторы статьи предлагают не успокаивать себя, а объявить встречный план, на фоне которого обязательства 2030-го года покажутся сущей безделицей: выбросы надо обнулять гораздо быстрее, чем намечено. Иначе плиоцена не избежать.

Интересно, что одновременно океанологи подвели очередную мину под стройное здание климатических моделей (агентство NewsWise, 24 ноября 2021 года). Изучая отложения на дне Северного Ледовитого океана между Гренландией и Шпицбергеном за последние 800 лет, они обнаружили, что резкое потепление началось не вчера, а в 1900-м году. Его причина – увеличение притока теплой соленой воды из Атлантики, продолжающееся по сей день. Ни в одной модели этого феномена нет, более того, в них считается, что из-за таяния ледника Гольфстрим должен слабеть. Теперь климатологам-теоретикам придется выпутываться из этой щекотливой ситуации. Если они на нее обратят внимание.

…мыши, потребляющие низкобелковую диету, не только демонстрировали ускоренную дегенерацию мозга, но и имели признаки плохой связи нейронов, однако добавка семи незаменимых аминокислот в рацион замедляла дегенерацию мозга и развитие деменции у этих животных (Science Advances, 2021, 22 октября, полный текст)…

…в космическом пространстве при сверхнизких температурах 5–10 К и ионизирующем излучении в одну стадию образуются бензол из тримеров ацетилена, ацетонитрил и изоацетонитрил – из комплексов метана и цианистого водорода, а также кислородсодержащие органические молекулы – из комплексов ацетилена с оксидом углерода (Physical Chemistry Chemical Physics, 2021, вып. 34, 14 сентября)…

…чернокожие и испаноязычные заключенные воспринимали сотрудников исправительных учреждений как менее справедливых с процедурной точки зрения, чем белые заключенные (Justice Quarterly, 2021, 19 октября)…

…чтобы вирусная вакцина была эффективной, необходимо увеличить базовый иммунный ответ в 10 000 раз одним из двух способов: либо антитела, либо цитотоксические Т-клетки увеличиваются в 10 000 раз, либо каждый из этих ответов увеличивается только в 100 раз (Trends in Immunology, 2021, 21 сентября)…

…на Луне найдены холодные ловушки углекислого газа площадью 204 квадратных километра, сосредоточенные вокруг южного полюса Луны, с температурой около минус 352 градусов по Фаренгейту, где СО₂ существует в твердом виде (AGU Geophysical Research Letters, 2021, 7 октября 2021 г.)…

…в анализах проб из Японского моря был найден и описан новый вид голожаберных моллюсков Eubranchusmalakhovi sp.n., который назвали в честь заведующего кафедрой зоологии беспозвоночных МГУ, академика РАН В.В. Малахова (Invertebrate Zoology, 2021, 18/3)…

…пеплы вулканов Алаид и Эбеко отличаются от большинства пеплов вулканов Камчатки повышенным содержанием радиоактивных элементов – урана и тория («Вулканология и сейсмология», 2021, 5)…

…в мире, где ответ на вопрос мы быстрее находим в Интернете, чем в собственной памяти, мы можем по иронии судьбы знать меньше, но думать, что знаем больше; эта иллюзия опасна, поскольку может влиять на принятие решений (Proceedings of the National Academy of Sciences, 2021, 22 октября)…

…«пиксели» слоя черного фосфора толщиной в три атома могут быть в 20 раз меньше, чем у жидкокристаллических дисплеев, но при этом будут реагировать на входные данные в миллион раз быстрее (Science, 2021, 22 октября)…

…в ближайшие годы будут запущены спутники мониторинга метана с высоким разрешением, которые будут находить утечки этого парникового газа в заброшенных скважинах и шахтах, а также трубопроводах и тем самым подавать сигнал к действию (Chemical & Engineering News, 2021, 24 октября)…

…если муха решила бежать при виде приближающейся опасности, ее сердце начинает биться быстрее, как у человека, и это пока невозможно объяснить – ведь у мухи, в отличие от человека, нет вегетативной нервной системы (Current Biology, 2021, 27 октября, полный текст)…

Художник Андреас Мюллер

Корова, пользующаяся унитазом, – этот сюжет столь сюрреалистичен, что даже не пришел в голову одному из основоположников этого направления Сальвадору Дали и тот ограничился горящим жирафом. К счастью, полет научной мысли не могут остановить никакие условности, особенно если речь идет о спасении планеты от потепления климата. Цепочка рассуждений такая. Моча содержит много азота. Этот азот, попав в почву, приходится по вкусу микроорганизмам. В результате при переработке мочи получается оксид азота, сильнейший парниковый газ. Если же, как поется в одной народной песне, «всю мочу собрать действием умелым», можно не то чтобы обдать ею Солнце и посмотреть, как оно зашипит, но утилизировать с пользой для общества и без вреда для климата.

Сказано – сделано. Зоологи из немецкого Исследовательского института сельскохозяйственных животных вместе с австралийскими коллегами из Оклендского университета решили обучить телят гигиене («Current Biology», 2021, 13, 17, полный текст). Для этого они вознаграждали каждого теленка после посещения туалета, и те вскоре привыкли справлять нужду в отведенном для этого месте. «Поначалу мы наказывали телят – вставили им в уши микрофоны, и те воспроизводили неприятный звук, если теленок игнорировал туалет. Это не сработало и пришлось действовать лаской», – поясняет зоопсихолог Ян Лангбайн. В общем, за несколько недель 11 из 16 экспериментальных животных усвоили правила гигиены.

Результат этой работы поражает воображение. Однако есть в нем и одна маленькая неприятность. Не так давно обсуждался вопрос о моральности поедания осьминогов. В самом деле, если у этих животных есть зачатки разума, то использовать их в пищу как-то неловко. И вот теперь перед нами теленок, который справляет нужду в туалете…

С 15 ноября по 15 декабря 2021 в рамках XVI Всероссийской Олимпиады "Нанотехнологии - прорыв в будущее!" организовано подготовительное мероприятие для потенциальных участников Олимпиады — Заочная Научно-Технологическая Школа (ЗНТШ'2021). Участники ЗНТШ приступили к решению заключительных тестов, а мы подводим статистические итоги.

Подробности — на сайте ЗНТШ: https://enanos.nanometer.ru/news/310

Художник Ласло Рёбер

Солнечные батареи неумолимо наступают. И зачастую наступают они на сельскохозяйственные земли. Как не потерять при борьбе с потеплением источник еды, ведь не во всякой местности такие станции можно разместить на неудобьях, а рынок-то разруливает как ему надо. Вот, к примеру, в североамериканском штате Нью-Йорк прибыль от электростанции выше, чем от распашки полей, и те превращаются в поля солнечных панелей. Оказывается, есть-таки возможность совмещения интересов энергетиков и аграриев.

Строго говоря, первыми такое совмещение провели работники Крымской солнечной тепловой электростанции СЭС-5. В ней свет Солнца собирали полями зеркал и концентрировали на резервуаре с жидкостью. Та нагревалась и служила рабочим телом тепловой машины. А в тени зеркал формировался своеобразный микроклимат, достаточно влажный, чтобы обеспечить рост травы. Сотрудники завели небольшое стадо овец и коз, которые паслись на этой траве.

Неизвестно, знает ли об этом профессор Тодд Шмидт из Корнеллского университета, но он задумал именно такое совмещение интересов: предложил запустить на солнечные поля овец («Cornell Chronicle», 14 октября 2021 года). И польза от животных будет двойная. Нет, речь не идет о сочетании вкусного мяса и теплой шерсти. Оказывается, владельцы электростанций тратят немало средств и, что хуже, ископаемого топлива на борьбу с растительностью, а порой и вовсе прибегают к гербицидам. То есть оказываются совсем не такими зелеными, какими кажутся. А мелкий рогатый скот делает то же самое, но без выбросов парниковых газов. В общем, фермер получит не только мясо и шерсть, но еще и деньги от энергетиков за контроль над растительностью.

Пока эта схема не работает: овец надо много, а нью-йоркские фермеры держат крошечные отары: энергетикам невыгодно заключать с ними договоры. Однако если создать фермерский кооператив, то дело непременно пойдет. Так считает профессор Шмидт, уже получивший полумиллионный грант на три года, за которые он должен опробовать эту идею на практике.

…в ходе опроса 22 316 медсестер, проведенного Американской ассоциацией медсестер в январе и феврале прошлого года, 23% респондентов сообщили, что чувствуют себя подавленными, а 1% рассказал о суицидальных мыслях в течение последних двух недель («American Journal of Nursing», 2021, ноябрь, 121, 11, полный текст)…

…слабая связь между чередующимися атомарными слоями сульфида молибдена и селенида молибдена более чем в десять раз снижает теплопроводность гетероструктуры («ACSNano», 2021, 29 сентября)…

…возможно создание легкой и гибкой голографической линзы диаметром более десяти метров, которую можно свернуть для запуска и развернуть в космосе; она преобразует видимый и инфракрасный свет звезд либо в изображение, либо в спектр («Sci Rep», 2021, 21 октября, полный текст)…

…в портативном электрохимическом экспресс-датчике для обнаружения нитробензола в продуктах питания и косметике с беспрецедентной точностью используются соединения класса диазинов, которые избирательно взаимодействуют с нитробензолом, вытягивая его из анализируемой пробы на электрод датчика («Food Chemistry», 2021, 30 сентября)…

…у госпитализированных пациентов с COVID-19 с большей вероятностью наблюдались постковидные нарушения внимания, исполнительных функций, беглости речи, кодирования памяти и запоминания, чем у пациентов, лечившихся амбулаторно (JAMA Netw Open, 2021, 22 октября, полный текст)…

…если объединить шелк мешочного червя, превосходящего шелк паука по прочности и по гибкости, с полианилином, то получается прочное, гибкое, проводящее волокно для создания оптоволокна и гибких электронных устройств («Journal of Applied Polymer Science», 2021, 19 октября)…

…стандартный медный наконечник зонда атомного силового микроскопа разорвал связь железо—углерод с силой притяжения 150 пиконьютонов («Nature Communications», 2021, 24 сентября, полный текст)…

…активность фермента дегидрогеназы в реголите Марса под действием интенсивного ионизирующего излучения снижалась в 10, 100 и 1000 раз от исходного уровня в течение 1,9, 3,8 и 5,7 млн лет соответственно, каталаза же могла сохранять активность в течение еще более длительных периодов («Астрономический вестник. Исследования Солнечной системы», 2021, № 5)…

…нет корреляции между вакцинацией против COVID-19 и риском выкидышей в первом триместре, что является дополнительным доказательством безопасности вакцинации против COVID-19 во время беременности (NEJM, 2021, 20 октября, полный текст)…

…сильные землетрясения помогают деревьям расти, загоняя дополнительную воду в почву, окружающую их корни; эти мимолетные всплески роста оставляют следы в клетках древесины, которые также могут быть использованы для датировки древних землетрясений («JGR: Biogeosciences», 2021, 25 сентября, полный текст)…

Художник В.Сорокин

Факт, что робот способен решать многие задачи лучше и быстрее человека разумного, был установлен при поражении тогдашнего чемпиона мира Гарри Каспарова в матче 1997 года с машиной компании IBM «DeepBlue». Но то было дело сугубо творческое. А смогут ли роботы превзойти людей в обыденной жизни? Свежее подтверждение получили инженеры из Цюрихского университета во главе с Давидом Скарамуцой. Они создавали алгоритм, управляющий полетом квадрокоптера по лабиринту из комнат (агентство AlphaGalileo, 20 июля 2021 года). Предполагалось, что робот проводит спасательную операцию, хотя сообщения о применении автономных роботов-убийц в ходе Ливийской войны заставляют думать, что алгоритм можно применить и в немирных целях. Конечно же роботы-убийцы должны быть запрещены, а азимовские Три закона роботехники стать императивом для всех создателей роботов, но речь пока не об этом.

В лабиринте были установлены камеры, которые не только следили за полетом робота, но и сообщали информацию о деталях обстановки, чтобы можно было построить оптимальный маршрут движения. Данные с камер поступали и компьютеру, управлявшему роботом, и соревнующимся с ним людям-операторам беспилотного аппарата. И робот победил – его полет раз за разом продолжался меньшее время, чем у дрона с ручным управлением. Правда, пока что компьютер на расчет траектории тратит час, да и для сбора информации ему нужны камеры наблюдения вдоль всей линии движения дрона. Так что при ориентировании на незнакомой местности у человека еще есть шанс.

О том, что для человека не все потеряно, свидетельствуют и различные курьезные случаи, когда, казалось бы, очевидный алгоритм приводит к проигрышу. Рассказывают такой анекдот. Китайцы создали модель стаи волков, которые охотятся на овец. При удачной охоте волк получает приз, но за каждую даром потраченную секунду охоты его штрафуют. А еще есть валуны – запнувшись о них, волк теряет очки. В алгоритме, чтобы мотивировать волков, была поставлена задача минимизировать потери от штрафа. И волки, оказавшись в начале игры рядом с валуном, стали самоубиваться об него: алгоритм счел, что это лучший способ избежать штрафа за неудачную охоту. Причина неудачи в этом случае очевидна: программисты неверно определили критерий удачи волка. Однако в мире цифровизации будут и более сложные случаи. Значит, помимо людей, считающих, что они умеют создавать алгоритмы, всенепременно будут нужны роботопсихологи, способные понять, отчего алгоритм работает не так, как задумано.