Istraživanja

Molekularni elektromotori, biodizel od Jawsamycina, nekroboti i madraci za bolji san

Mladen Smrekar subota, 30. srpnja 2022. u 06:00

Iz tjedna u tjedan, istraživači i znanstvenici diljem svijeta pomiču granice i predstavljaju nove izume i rješenja

Iako zvuči kao horor priča, rad objavljen u časopisu Advanced Science vidi korist u pretvaranju mrtvih paukova u mehaničke hvataljke. Paukove noge nemaju mišiće za istezanje nego se pokreću putem hidrauličkog pritiska; cefalotoraks se kontrahira i šalje unutarnju tjelesnu tekućinu u noge, tjerajući ih da se ispruže. Istraživači Sveučilišta Rice dosjetili su se kako natjerati mrtvog pauka da širi svoje noge i zahvaća predmete; nova vrsta robotike odmah je dobila i svoje ime: nekrobotika.

Istraživači su u cefalotoraks mrtvog pauka umetnuli iglu. Maleni dašak zraka istisnut kroz štrcaljku dovoljan je da se aktiviraju paukove noge, a puni raspon pokreta postiže se za manje od jedne sekunde. Tako su mrtvog pauka natjerali da uhvati malu lopticu.

Lagani dašak zraka istisnut kroz štrcaljku dovoljan je da se aktiviraju noge mrtvog pauka
Lagani dašak zraka istisnut kroz štrcaljku dovoljan je da se aktiviraju noge mrtvog pauka

Nekroboti bi se mogli dobro iskoristiti za mikromanipulacije u mikroelektroničkim uređajima, ali imaju i nedostatak: hvataljke od mrtvog pauka potroše se nakon dva dana ili 1000 ciklusa otvaranja i zatvaranja. Istraživači misle da je to povezano s dehidracijom zglobova i da bi se moglo prevladati primjenom polimernih premaza.

Fleksibilni biosenzori iz recikliranih CD-a 

Istraživači Odsjeka za biomedicinsko inženjerstvo na Sveučilištu Binghamton u New Yorku pokazali su kako su odvojili tanki metalni sloj zlatnog CD-a od krute plastike i oblikovali ga u senzore za praćenje električne aktivnosti u ljudskom srcu i mišićima te razine laktata, glukoze, pH i kisika. Senzori pritom mogu komunicirati s pametnim telefonom putem Bluetootha.

Senzori za praćenje električne aktivnosti u ljudskom srcu i mišićima izrađeni su od kompaktnih diskova
Senzori za praćenje električne aktivnosti u ljudskom srcu i mišićima izrađeni su od kompaktnih diskova

Ovaj održivi pristup recikliranju elektroničkog otpada ne zahtijeva inovativne objekte za mikroproizvodnju, skupe materijale niti inženjerske vještine. Cijeli postupak traje 20 do 30 minuta, bez ispuštanja otrovnih kemikalija ili potrebe za skupom opremom, i stoji oko 1,50 dolara po uređaju. 

E-jezik s umjetnom inteligencijom

IBM-ovi istraživači napravili su e-jezik koji može analizirati kemijski sastav tekućina. Njihov HyperTaste je alat za kemijsko prepoznavanje okusa pomoću senzora koji analizira kemijski sastav tekućina. HyperTaste je inspiriran napretkom u umjetnoj inteligenciji i strojnom učenju za oponašanje ljudskih osjetila poput vida i sluha, objašnjavaju istraživači, predstavljajući "novu leću za kemijsko detektiranje".  

E-jezik analizira kemijski sastav tekućina
E-jezik analizira kemijski sastav tekućina

Primijenili su kombinatorni pristup korištenjem niza senzora, poput tisuća okusnih pupoljaka na našim jezicima; i zatim upotrijebiti algoritme strojnog učenja za tumačenje izlaza tih senzora. Koristili su tiskanu ploču s hardverom temeljenim na mikrokontroleru i sklopom 16 vodljivih polimernih senzora koji mijenjaju napon kad se umoče u otopinu. 

"Pomalo je slično načinu na koji radi baterija i gotovo je kao da tekućinu koju želimo testirati koristimo kao elektrolit", objašnjavaju istraživači.

Molekulama do mlaznog goriva

Znanstvenici su otkrili način za stvaranje alternativnog mlaznog goriva sakupljanjem neobične molekule ugljika proizvedene metaboličkim procesom bakterija koje se obično nalaze u tlu. Istraživanje Lawrence Berkeley Laba, objavljeno u časopisu Joule, opisuje proces stvaranja molekule Jawsamycin, nazvane po filmu "Ralje" zbog svojih udubljenja poput ugriza morskog psa. Ovu molekulu stvara uobičajena bakterija Streptomyces.

"Ako ovo gorivo možemo proizvesti na održivi način, uz pomoć biologije, nema razloga da nastavimo crpiti naftu", kažu istraživači
"Ako ovo gorivo možemo proizvesti na održivi način, uz pomoć biologije, nema razloga da nastavimo crpiti naftu", kažu istraživači

Gorivo koje proizvode bakterije djelovalo bi poput biodizela. Trebalo bi ga obraditi tako da se može zapaliti na nižoj temperaturi od one potrebne za sagorijevanje masne kiseline. Međutim, kad bi se zapalio, bio bi dovoljno snažan da pošalje raketu u svemir.

Automatski detektor srčanih problema

Istraživači su stvorili potpuno novu tehniku umjetne inteligencije koja koristi slike optičke koherentne tomografije (OCT) za automatsko otkrivanje erozije plaka u arterijama srca. Ako kolesterolski plakovi koji oblažu arterije počnu erodirati, to može dovesti do naglog smanjenja dotoka krvi u srce, poznatog kao akutni koronarni sindrom, što zahtijeva hitno liječenje, objašnjavaju istraživački s kineskog Sveučilišta elektroničke znanosti i tehnologije.  

Erozija plaka i tipični aterosklerotični plakovi na intravaskularnim OCT slikama
Erozija plaka i tipični aterosklerotični plakovi na intravaskularnim OCT slikama

Nova metoda, opisana u časopisu Optica, sastoji se od dva koraka. Neuronska mreža koristi izvornu sliku i dvije informacije o obliku za predviđanje područja moguće erozije plaka. Početno predviđanje dorađuje se algoritmom koji se temelji na klinički protumačivim značajkama koje oponašaju znanje profesionalnih dijagnostičara. 

Kada se OCT koristi za intravaskularno oslikavanje, sonda za oslikavanje automatski se povlači unutar katetera, stvarajući stotine slika za svako povlačenje. Automatizirana metoda točno je predvidjela 80 posto slučajeva erozije plaka, a dijagnoze temeljene na automatiziranoj metodi podudaraju s nalazima iskusnih liječnika.

Pametna ogrlica prati zdravlje kroz znoj

Istraživači Sveučilišta Ohio State uspješno su testirali uređaj koji bi jednog dana mogao koristiti kemijske biomarkere u znoju za otkrivanje promjena u zdravlju. U studiji, objavljenoj u časopisu Science Advances, opisan je bežični biokemijski senzor bez baterija koji detektira šećer u krvi, glukozu koju ljudi izlučuju iz svoje kože dok vježbaju. Ova pametna ogrlica se s funkcionalnom kopčom i privjeskom stavlja oko vrata i koristi za praćenje razine glukoze prilikom vježbanja. Nema bateriju nego radi pomoću rezonantnog kruga koji odražava radiofrekventne signale koje šalje vanjski sustav čitača. 

Zbog minijaturizirane strukture senzorskog sučelja, ova pametna ogrlica zahtijeva samo minimalnu količinu znoja da bi sučelje radilo
Zbog minijaturizirane strukture senzorskog sučelja, ova pametna ogrlica zahtijeva samo minimalnu količinu znoja da bi sučelje radilo

Istraživači vjeruju da bi se ovaj senzor jednog dana mogao prilagoditi kao bioimplantat i koristiti za otkrivanje neurotransmitera i hormona. To bi moglo pomoći u prepoznavanju ionskih poremećaja u cerebrospinalnoj tekućini povezanih sa sekundarnom ozljedom mozga, ili čak dovesti do novih razumijevanje kako funkcionira mozak. 

Madrac za bolji san

Bioinženjeri Sveučilišta Texas u Austinu razvili su jedinstveni sustav madraca i jastuka koji koristi grijanje i hlađenje kako bi tijelu rekao da je vrijeme za spavanje. Tjelesna temperatura u sklopu 24-satnog ciklusa noću pada, što potiče san. Novi madrac stimulira tijelo na pospanost pa ljudi mogu brže zaspati i imati kvalitetniji san.

Koncept dvozonskog sustava opisan je u časopisu Journal of Sleep Research, a istražene su dvije verzije madraca: jedna koja  za manipuliranje središnjom tjelesnom temperaturom koristi vodu i druga koja koristi zrak.

Rezultati pokazuju kako je sustav ljudima pomogao da zaspu otprilike 58% brže, čak i u slučaju ranijeg odlaska na spavanje. Osim drastičnog smanjenja vremena potrebnog za uspavljivanje, smanjenje unutarnje tjelesne temperature poboljšalo je i kvalitetu sna, zaključuje se u istraživanju.

Poluvodič daleko bolji od silicija

Američki istraživači pronašli su materijal koji može raditi mnogo bolje od silicija. Eksperimenti znanstvenika s MIT-a, Sveučilišta u Houstonu i drugih institucija pokazali su da materijal nazvan kubični borov arsenid istovremeno pruža visoku pokretljivost i elektronima i rupama, uz izvrsnu toplinsku vodljivost. To je najbolji poluvodički materijal ikad pronađen, a možda i najbolji mogući, tvrde znanstvenici u časopisu Science.

Istraživači MIT-a kažu da je kubični borov arsenid najbolji poluvodički materijal
Istraživači MIT-a kažu da je kubični borov arsenid najbolji poluvodički materijal

Kubični bor arsenid je dosad testiran samo u malim, neujednačenim laboratorijskim serijama. Bit će potrebno još puno rada kako bi se utvrdilo može li se kubični borov arsenid proizvesti u praktičnom, ekonomičnom obliku, i to u količinama koje bi zamijenile sveprisutni silicij. No, u bliskoj budućnosti, kažu istraživači, materijal bi mogao poslužiti svrsi.

Roboti uče kućanske poslove gledajući ljude

Istraživači Sveučilišta Carnegie Mellon razvili su novu metodu učenja za robote nazvanu WHIRL, skraćeno od In-the-Wild Human Imitating Robot Learning. Riječ je o učinkovitom algoritmu za jednokratnu vizualnu imitaciju. Može učiti izravno iz videa ljudske interakcije i generalizirati te informacije na nove zadatke, čineći robote prikladnima za učenje kućanskih poslova.  S WHIRL-om, robot može promatrati te zadatke i prikupiti videopodatke potrebne da bi naučio samostalno obavljati poslove. 

Uz WHIRL, robot može izvršavati zadatke u prirodnom okruženju. Uređaji, vrata, ladice, poklopci, stolice i vreće za smeće nisu modificirani niti manipulirani kako bi odgovarali robotu. Iako robot možda neće izvršiti zadatak istim pokretima kao čovjek, to mu i nije cilj. Ljudi i roboti imaju različite dijelove i različito se kreću. Bitno je da rezultat bude isti. 

Električni nanomotor od DNK materijala

Istraživači Tehničkog sveučilišta u Münchenu izradili su molekularni električni motor koristeći metodu DNK origamija. Sićušni stroj napravljen od genetskog materijala sam se sastavlja i električnu energiju pretvara u kinetičku. Novi nanomotori mogu se uključiti i isključiti, a istraživači mogu kontrolirati brzinu rotacije i smjer rotacije.

Novi motor ima mehaničke sposobnosti bez presedana i može generirati više energije u sekundi od one koja se oslobodi kad se razdvoje dvije molekule ATP-a
Novi motor ima mehaničke sposobnosti bez presedana i može generirati više energije u sekundi od one koja se oslobodi kad se razdvoje dvije molekule ATP-a

Novi nanomotor od DNK materijala, opisan u časopisu Nature. sastoji se od tri komponente: baze, platforme i kraka rotora. Baza je visoka otprilike 40 nanometara i pričvršćena je na staklenu ploču u otopini putem kemijskih veza na staklenoj ploči. Ruka rotora duljine do 500 nanometara montirana je na bazu kako bi se mogla okretati. Između baze i kraka rotora nalazi se platforma s preprekama koje utječu na kretanje. Da bi prošao prepreke i rotirao, krak rotora mora se malo saviti prema gore, slično čegrtaljki.

📢 Besplatna dostava

TOP!

APPLE iPad 9

A13 Bionic čip, kamera od 12 MP te brzi Wi-Fi ili mobilna mreža.

Od 2999 kn Kupi


Kompaktan zvučnik, gigantski zvuk.

KEF LS50 Meta

Najprecizniji, impresivan zvuk, 47 Hz - 45 kHz, Uni-Q driver, 85 dB, 8 Ohma, 40-100 W, Eisa Award.

9.749 kn Kupi

Soundbar i bežični subwoofer s ugrađenim HEOS-om

DENON DHT-S516H

HEOS, Bluetooth, AirPlay 2, Dolby Digital, Dolby Digital Plus, DTS dekodiranje, HDMI ulaz, ARC, Amazon Alexa, Google Assistant.

3.989 kn Kupi