Gravitacijska sila crnih rupa toliko je jaka da joj ništa ne može pobjeći; znači li to da bi njihovu ogromnu snagu jednoga dana mogli koristiti kao izvor energije? Teoretski i to je moguće, tvrde kineski znanstvenici. Oni u radu koji objavljuje časopis Physical Review D nude ne samo jedan, nego dva načina na koji bi se crne rupe jednom mogle koristiti kao izvor energije. "Znamo da možemo izvući energiju iz crnih rupa, a znamo i da možemo ubaciti energiju u njih, što zvuči gotovo kao baterija", objašnjavaju istraživači Instituta za astronomiju i astrofiziku Kavli na Pekinškom sveučilištu. 

U prvom hipotetskom scenariju oni bi u crnu rupu ubrizgavali masivne, električki nabijene čestice sve dok ona ne počne odbijati sve dodatne naboje. U skladu s Einsteinovom teorijom opće relativnosti, koja kaže da se masa može tretirati kao ekvivalent energiji, raspoloživa energija crne rupe bila bi iz kombinacije električnih naboja ubrizganih u njega kao i mase tih električnih naboja. Istraživači su izračunali da bi baterije crnih rupa mogle pretvoriti oko četvrtinu unesene mase u energiju u obliku električnog polja. Time bi učinkovitost baterije bila oko 250 puta veća od učinkovitosti atomske bombe, izračunali su kineski fizičari koji bi energiju izvlačili superzračenjem.

Druga metoda uključivala bi izdvajanje energije crnih rupa u obliku Schwingerovih parova, uparenih čestica koje se formiraju spontano u prisutnosti električnog polja. Električno polje moglo bi biti toliko jako da bi spontano stvorilo elektron i pozitron. Ako je crna rupa pozitivno nabijena, kažu istraživači, pozitron bi bio izbačen zbog odbijanja. A ta bi se odbjegla čestica tada, teoretski, mogla sakupiti kao energija.

Solarna tehnologija pretvara zrak u vodu

Istraživači šangajskog sveučilišta Jiao Tong zanemarili su pak teoriju i okrenuli se praktičnim rješenjima. Oni su naime razvili tehnologiju skupljanja atmosferske vode na solarni pogon koja bi mogla osigurati dovoljno pitke vode za stotine milijuna ljudi u sušnim područjima. Ova tehnologija skupljanja atmosferske vode, predstavljena u časopisu Applied Physics Reviews, može se koristiti za zadovoljavanje dnevnih potreba za pitkom, ali i  industrijskom vodom i vodom za osobnu higijenu.

Koristeći biljne derivate i higroskopne soli, istraživači su sintetizirali super higroskopni gel koji može apsorbirati i zadržati velike količine vode; kilogram takvog suhog gela mogao bi adsorbirati 1,18 kilograma vode u suhim atmosferskim okruženjima i do 6,4 kilograma u vlažnim. Gel je jeftin i jednostavno se priprema pa je prikladan za proizvodnju u velikim količinama. Uz svakodnevnu proizvodnju vode, kažu istraživači, sorbenti koji skupljaju atmosfersku vodu mogli bi se iskoristiti i za odvlaživanje, navodnjavanje u poljoprivredi i upravljanje toplinom za elektroničke uređaje.

Integracija 2D materijala u jednom koraku

Dvodimenzionalni materijali, debeli samo nekoliko atoma, mogu pokazivati ​​neka nevjerojatna svojstva, kao što je sposobnost iznimno učinkovitog prijenosa električnog naboja, što bi moglo poboljšati performanse elektroničkih uređaja sljedeće generacije. Nažalost, njihova integracija u uređaje poput računalnih čipova notorno je teška jer se ove ultratanke strukture lako mogu oštetiti konvencionalnim tehnikama izrade koje se oslanjaju na upotrebu kemikalija, visoke temperature i destruktivne procesa poput jetkanja.

No, sad su istraživači MIT-a u suradnji s tajvanskim kolegama razvili novu tehniku integracije 2D materijala u uređaje u jednom koraku pri čemu površine materijala ostaju netaknute i bez nedostataka. Ova se metoda oslanja na površinske sile dostupne na nanoskali koje omogućavaju fizičko slaganje 2D materijala na druge, prethodno izgrađene slojeve uređaja. Budući da 2D materijal ostaje neoštećen, istraživači mogu u potpunosti iskoristiti njegova jedinstvena optička i električna svojstva. Metoda, predstavljena u časopisu Nature Electronics, pokazala se dovoljno svestranom da se može koristiti s mnogim materijalima pa bi se mogla primijeniti u računalstvu visokih performansi, izradi senzora i fleksibilnoj elektronici.

3D ultrazvučni ispis kroz tkivo

Kad bi kirurzi mogli 3D ispisati nešto kroz našu kožu i ugraditi implantat ili zamjenski organ ispod slojeva tkiva, mnogo kirurških zahvata moglo bi se izvesti bez skalpela. Tim tragom krenuli su i istraživači američkog Nacionalnog instituta za biomedicinsko oslikavanje i bioinženjering NIBIB koji su svoju metodu ispisa biokompatibilnih struktura kroz debela, višeslojna tkiva predstavili u časopisu Science. Ukratko, riječ je o korištenju fokusiranog ultrazvuka u kombinaciji s novom tintom osjetljivom na ultrazvuk.

Fokusirani ultrazvuk koristi se desetljećima za liječenje širokog spektra stanja, a nova metoda sad omogućava i dosad nemoguće, 3D ultrazvučni ispis kroz tkivo. Tehnologija se temelji na sono-termalnom učinku koji opisuje porast temperature do kojeg dolazi zbog apsorpcije ultrazvučnih valova. Preciznom kontrolom temperature i fokusiranjem ultrazvučnih valova tinta se može ubrizgavati i kroz slojeve tkiva.

Tinta je izrađena od četiri komponente: spoja koji pomaže apsorbirati ultrazvučne valove, mikročestice koje pomažu kontrolirati viskoznost, polimera koji daje strukturu i soli koja apsorbira toplinu kako bi pokrenula skrućivanje. Pojedinačne komponente biotinte nisu nove i godinama se koriste. Ključna je kombinacija sastojaka u odgovarajućim omjerima koji omogućavaju stvaranje tinte koja se može brzo skrutiti nakon interakcije s ultrazvučnim valovima, bez raspršivanja.

Adaptivna optika za novi pogled u svemir

Havajski Gemini North, jedan od najvećih i najnaprednijih optičkih teleskopa na svijetu, uskoro će moći vidjeti još dalje i jasnije zahvaljujući ambicioznom projektu primjene prilagodljive optike na teleskop. Međunarodni konzorcij znanstvenika iz Australije, Francuske, Novog Zelanda i Portugala, predvođen Sveučilištem Macquarie dobio je na međunarodnom natječaju 15 milijuna dolara vrijedan posao izrade platforme za uklanjanje zamućenja uzrokovanih turbulencijama u našoj atmosferi.

Kad odrade svoj posao, astronomi će kroz teleskop 8,1-metarski teleskop Gemini moći vidjeti oštrije, čistije slike, što će otvoriti nove mogućnosti i potaknuti nova znanstvena otkrića.

Softverski DJ mikser 

Istraživači hongkonškog Sveučilišta za znanost i tehnologiju HKUST dizajnirali su algoritam za inteligentno stvaranje kombinacija koristeći zvukove bubnja iz jedne pjesme i vokale i instrumentalne dionice iz druge. Oponašajući procese koje koriste profesionalni producenti i DJ-i, softver identificira i izdvaja najdinamičnije trenutke u nekoj pjesmi, prilagođava tempo instrumentalnih zapisa i dodaje ritam bubnjeva u pravom trenutku za maksimalan učinak. Rezultat je, kažu, jedinstvena mješavina ugodnih tekstova i uzbudljivih instrumentala širokog spektra.

Nakon što su softver testirali  na bubnjarskim dionicama, istraživači se planiraju pozabaviti kombinacijama basa. Želja im je proširiti algoritam, u njega uključiti što više različitih instrumenata i sastaviti user-friendly mashup tehnologiju uz pomoć koje će svatko bez muke moći odabrati instrumentalne dijelove jedne pjesme i spojiti ih vokalima druge.

Ekstrakcijom urana iz oceana do nuklearnog goriva

Uran se trenutno vadi iz stijena, ali nalazišta ove rude su ograničena. S  druge strane, Agencija za nuklearnu energiju procjenjuje da 4,5 milijardi tona urana pluta oceanima u obliku otopljenih uranilnih iona. Riječ je o količinama koje su više od tisuću puta veće od zaliha na kopnu. No, ti bi oceanski ioni lako mogli postati održivi izvor goriva za proizvodnju nuklearne energije zahvaljujući kineskim istraživačima. Oni su naime razvili materijal koji pomoću elektrokemijske ekstrakcije privlači uranilne ione iz morske vode i o tome izvijestili u časopisu ACS Central Science.

U izradi elektroda istraživači su se koristili fleksibilnom tkaninom satkanom od karbonskih vlakana. Tu su tkaninu obložili s dva polimerizirana monomera i potom je obradili hidroksilamin hidrokloridom kako bi polimerima dodali skupine amidoksima. Prirodna, porozna struktura tkanine stvorila je mnogo sićušnih džepova za hvatanje uranilnih iona. Obloženu tkaninu su kao katodu stavili u morsku vodu, dodali grafitnu anodu i pustili cikličku struju između elektroda. S vremenom su se na katodnoj tkanini nakupili svijetlo žuti talozi na bazi urana. Elektrode su u testovima izdvojile 12,6 miligrama urana po gramu vode tijekom 24 dana. 

Imerzivni VR naglavnik za miševe

Istraživači već 15 godina koriste VR sustave za ekperimentiranje na miševima, a dosad su se služili velikim računalima ili projekcijskim platnom kojim bi okružili životinju. Sad su istraživači Sveučilišta Northwestern razvili novi VR naglavnik namijenjen miševima uz pomoć kojeg sad mogu točnije i preciznije proučavati neuronske sklopove koji se nalaze u osnovi ponašanja glodavaca. 

Sustav Miniature Rodent Stereo Illumination VR (iMRSIV), predstavljen u časopisu Neuron, sastoji od dvije leće i dva zaslona, po jedan za svaku stranu glave, uz zasebno osvjetljavanje svakog oka. To svakom oku pruža vidno polje od 180 stupnjeva koje u potpunosti uranja miša i isključuje okolno okruženje. Za razliku od VR naglavnika za ljude, iMRSIV se ne stavlja oko glave miša nego se pričvršćuje na nosač neposredno ispred lica miša. Budući da miš trči na mjestu na traci za trčanje, naglavnik i dalje pokriva vidno polje miša.

Robotska replika desne komore srca

Inženjeri MIT-a razvili su robotsku repliku desne klijetke srca, koja oponaša otkucaje i pumpanje krvi živih srca. Ovaj robo-ventrikul, predstavljen u časopisu Nature Cardiovascular Research,  kombinira pravo srčano tkivo sa sintetičkim umjetnim mišićima nalik balonu koji znanstvenicima omogućuju kontrolu kontrakcija klijetke dok promatraju kako funkcioniraju njeni prirodni zalisci i druge zamršene strukture. 

Umjetna komora može se podesiti da oponaša zdrava i bolesna stanja. Istraživači su manipulirali modelom kako bi simulirao uvjete disfunkcije desne klijetke, uključujući plućnu hipertenziju i infarkt miokarda. Također su koristili model za testiranje srčanih uređaja. Na primjer, ugradili su mehanički zalistak kako bi popravio prirodni neispravni zalistak i zatim proučavali promjene u pumpanju ventrikula. Kažu da se nova robotska desna klijetka ili RRV može koristiti kao platforma za proučavanje poremećaja desne klijetke te testiranje uređaja i terapija za liječenje tih poremećaja.

AI chatbot kao dijagnostički partner

Istraživači Medicinskog centra Beth Israel Deaconess (BIDMC) u Bostonu usporedili su probabilističko razmišljanje chatbota s razmišljanjem ljudskih kliničara. Nalazi, objavljeni u JAMA Network Open, sugeriraju da bi umjetna inteligencija mogla poslužiti liječnicima kao korisni alati za podršku kliničkom odlučivanju. Istraživači su mišljenja 550 kliničara usporedili s odgovorima koje je davao Chat GPT-4. Chatbot je kod pozitivnih rezultata testova bio precizniji u postavljanju dijagnoza od ljudi u dva slučaja, podjednako točan u još dva slučaja i manje točan u jednom slučaju. Ali kada su testovi bili negativni, chatbot bi zablistao, pokazujući veću točnost u postavljanju dijagnoza nego ljudi u svih pet slučajeva.

"Ljudi ponekad osjećaju da je rizik veći nego što jest nakon negativnog rezultata testa, što može dovesti do pretjeranog liječenja, više testova i previše lijekova. LLM-ovi ne mogu pristupiti vanjskom svijetu; oni ne izračunavaju vjerojatnosti na način na koji to rade epidemiolozi, pa čak ni igrači pokera. Čak i ako su nesavršeni, njihova jednostavnost korištenja i mogućnost integracije u kliničke procese mogli bi natjerati ljude da donose bolje odluke", zaključili su istraživači koji se zalažu za daljnja istraživanja kolektivne ljudske i umjetne inteligencije.

Minijaturni kemijski reaktori 

Mikrofluidika, minijaturizirani strojevi koji manipuliraju tekućinama i olakšavaju kemijske reakcije, mogu se koristiti za otkrivanje bolesti u sićušnim uzorcima krvi ili tekućina, poput kućnih setova za testiranje na Covid. No, složeniji mikrofluidni uređaji obično se proizvode u čistim prostorima s pomoću kompliciranog i skupog procesa i opremljeni su grijaćim elementima izrađenim od zlata ili platine. Umjesto toga, na MIT-u  su koristili 3D ispis više materijala kako bi od njih stvorili samozagrijavajuće mikrofluidne uređaje s ugrađenim grijaćim elementima, kroz jedan jeftin proizvodni proces. Generirali su uređaje koji mogu zagrijati tekućinu na određenu temperaturu dok ona teče kroz mikroskopske kanale unutar malenog stroja.

Njihova tehnika je prilagodljiva, tako da inženjer može stvoriti mikrofluid koji zagrijava tekućinu na određenu temperaturu ili zadani profil grijanja unutar određenog područja uređaja. Proces bi mogao biti posebno koristan u stvaranju samozagrijavajuće mikrofluidike za područja bez pristupa skupoj laboratorijskoj opremi potrebnoj za mnoge dijagnostičke postupke.
 

Pas robot otrčao svjetski rekord: 19,87 na 100 metara

Četveronožni robot HOUND Laboratorija za dinamičku kontrolu i dizajn Korejskog naprednog instituta za znanost i tehnologiju (KAIST) srušio je barijeru robotske brzine i pretrčao 100 metara za samo 19,87 sekundi, što dosad nije uspjelo nijednom robotu. HOUND je pritom pokazao neviđenu razinu robotske agilnosti i brzine, a svi njegovi pokreti postignuti nadzirani su s jednim motornim upravljačem, treniranim u simulaciji kroz podržano učenje.

Težak 45 kilograma, ovaj je robot opremljen posebnim laganim stopalima dizajniranim za sprint. Moduli aktivatora kuka i koljena konfigurirani su paralelno, a sustav remena i remenice prenosi aktivaciju na zglob koljena, omogućujući sveobuhvatan raspon pokreta. Zbog toga HOUND nije samo sprinterski rekorder nego i vješt penjač koji može savladati uspon od 22 stupnja i s lakoćom prelaziti prepreke visoke 35 centimetara.