Istraživači Instituta za temeljnu znanost (IBS) i Sveučilišta Yonsei u Južnoj Koreji razvili su Nano MIND, prvi uređaj na svijetu za modulaciju dubokih moždanih neuronskih krugova uz pomoć magnetizma. Uređaj bi, kažu, mogao nadzirati i upravljati funkcijama mozga kao što su emocije, kognicija pa čak i motivacija. Istraživači su upotrijebili magnetizirane nanočestice za selektivnu aktivaciju područja mozga i njihovih povezanih krugova. Koristeći selektivne ekspresije nanomagnetskih čestica rotirajućim magnetskim poljima u točno određenim trenucima, postigli su prostorno-vremensku kontrolu neuronske aktivnosti i tako su mogli specifično ciljati područja u željenim vremenskim intervalima kako bi dobili samo predviđene funkcije. 

Tehnologiju su demonstrirali selektivnim aktiviranjem GABA receptora u medijalnom preoptičkom području mozga (MPOA), odgovornom za kontrolu apetita kod miševa i štakora. Metoda se pokazala uspješnom i u moduliranju ponašanja miševa. Štoviše, eksperimenti opisani u časopisu Nature Nanotechnology pokazuju da se Nano-MIND može sigurno primijeniti za povećanje i smanjenje moždanih funkcija. 

"Ovo je prva svjetska tehnologija koja kontrolira određene regije mozga slobodno koristeći magnetska polja", rekli su istraživači koji očekuju da će se njihovo rješenje široko koristiti u istraživanjima za razumijevanje moždanih funkcija, sofisticiranih umjetnih neuronskih mreža, dvosmjernih BCI tehnologija i novih tretmana neuroloških poremećaja.

Test predviđa uspješnost transplantacije organa

Znanstvenici su otkrili neinvazivni način da utvrde uspijeva li pacijent prihvatiti transplantirani organ, bez obzira radi li se o bubregu, jetri, plućima ili srcu. Ovo je prvi put da su se biomarkeri disfunkcije podudarali u više vrsta transplantiranih organa i nagovještava mogućnost krvnog testa koji može dijagnosticirati rano odbacivanje u svim scenarijima transplantacije. Novoidentificirani biomarkeri mogli bi se čak koristiti za razlikovanje različitih vrsta odbacivanja organa, uključujući imunološke probleme, neadekvatnu opskrbu krvlju ili neprilagođene popravke.

Statističari Sveučilišta u Sydneyu analizirali su 54 skupa podataka o bubrezima, plućima i jetri i srcu te identificirali 158 gena koji su različito izraženi u sva četiri organa tijekom slučajeva odbacivanja. Neki od ovih zajedničkih biomarkera uključeni su u lučenje proteina koji stimuliraju bijele krvne stanice, enzima koji induciraju staničnu smrt, receptore na stanicama koji dopuštaju materijalima ulazak i izlazak, i stanica koštane srži uključenih u imunološki odgovor.

Interaktivna web stranica omogućuje usporedbu mogućih biomarkera odbacivanja transplantata s drugim metodama, a tek treba vidjeti vrijedi li ovaj atlas, predstavljen u  časopisu Nature Medicine, i za transplantaciju gušterače, želuca ili crijeva. 

Najmanji solarni dron na svijetu

Istraživači Sveučilišta Beihang u Pekingu izradili su ultralaki dron na solarni pogon, sposoban za neograničen let tijekom dana. Njihov ColumbFly je težak samo 4 grama i koristi solarnu ćeliju za generiranje električne energije, stvarajući električno polje između suprotno nabijenih ploča raspoređenih u krug. Dron opisan u časopisu Nature ima visoku učinkovitost podizanja od 30,7 grama po vatu i vrlo lagan sustav napajanja koji koristi samo 0,568 vata. To mu omogućuje kontinuirani let uz pomoć solarne energije pod prirodnim sunčevim svjetlom (920 vata po kvadratnom metru). Istraživači tvrde da je svaka komponenta dizajnirana tako da uravnoteži učinkovitost i laganu težinu, a takav dizajn, kažu, može omogućiti zadatke daljinskog nadzora tijekom dugih razdoblja.

Istraživači su već predložili nekoliko poboljšanja, uključujući povećanje momenta motora i uzgona propelera, ugradnju solarnih ćelija u strukturne elemente i povećanje učinkovitosti pretvarača napona. Već su izradili i smanjenu verziju drona teškog samo 9 miligrama i visokog 8 mm koja vrti propeler brzinom većom od 15.000 okretaja u minuti, koristeći pritom tek milivat snage. 

Rolls Royceov svemirski nuklearni mikroreaktor

Svemirska agencija Ujedinjenog Kraljevstva namijenila je kompaniji Rolls-Royce 4,8 milijuna funti za razvoj svemirskog nuklearnog mikroreaktora. Na dizajnu sustava tvrtka surađuje sa stručnjacima sveučilišta Oxford i Bangor. Projektom se, kažu, želi zadovoljiti potražnja za pouzdanom opskrbom električnom energijom u svemiru koja će omogućiti dugoročna istraživanja na Mjesecu i izvan njega. Konceptualni model dizajna nuklearnog svemirskog mikroreaktora koji bi jednog dana mogao opskrbljivati ​​električnom energijom lunarno naselje predstavljen je još lani na UK Space Conference u Belfastu.

Malom i laganom nuklearnom reaktoru ne bi smetao nedostatak sunčeve svjetlosti na Mjesecu, što ga čini idealnim za smještaj unutar tamnog kratera na južnom polu. Reaktor još ne može proizvesti električnu energiju, no bude li sve išlo po planu, trebat će otprilike šest godina da se reaktor pripremi za njegov prvi svemirski let.

Univerzalno cjepivo protiv gripe

Koristeći virus gripe iz 1918. za generiranje dugotrajnog imunološkog odgovora kod primata protiv virusa H5N1, istraživači Sveučilišta za zdravlje i znanost u Oregonu uspješno su testirali potencijalno univerzalno cjepivo protiv gripe. Time su utrli put cjepivu koje će pružiti doživotnu zaštitu od virusa koji se stalno mijenja. Studija, objavljena u časopisu Nature Communications, testirala je platformu cjepiva protiv virusa za koji se smatra da će najvjerojatnije izazvati sljedeću pandemiju.

Pristup koristi platformu cjepiva koju su znanstvenici OHSU-a prethodno razvili za borbu protiv HIV-a i tuberkuloze. Metoda uključuje umetanje malih dijelova ciljnih patogena u uobičajeni herpes virus citomegalovirus ili CMV koji inficira većinu ljudi tijekom života i obično proizvodi blage ili nikakve simptome. Virus djeluje kao vektor posebno dizajniran za induciranje imunološkog odgovora vlastitih T stanica tijela. Sintetizirajući najnovije predloške virusa, nova studija sugerira da bi CMV cjepiva mogla generirati učinkovit, dugotrajan imunološki odgovor protiv širokog niza novih varijanti.

3D tiskane krvne žile za bolje premosnice

Kardiovaskularne bolesti vodeći su uzrok smrti u svijetu, a Svjetska zdravstvena organizacija procjenjuje da od njih godišnje umre 19 milijuna ljudi. Kako bi pomogli oboljelima, istraživači Fakulteta inženjerstva Sveučilišta u Edinburghu i njihovi kolege sa Sveučilišta Heriot-Watt razvili su 3D otisnute krvne žile koje blisko oponašaju svojstva ljudskih vena. Ove sintetičke žile, opisane u časopisu Advanced Materials Technologies, mogle bi pomoći u ograničavanju rizika od ožiljaka, boli i infekcija povezanih s uklanjanjem ljudskih vena u operacijama premosnice, ali i u ublažavanju kvara malih sintetičkih transplantata koje je teško integrirati u tijelo.

Prednost sintetičkih cjevastih transplantata je u tome što se mogu izraditi u različitim promjerima od 1 do 40 mm, za različite primjene. I upravo im ta fleksibilnost omogućuje jednostavnu integraciju u ljudsko tijelo. Testovi su također pokazali da su ovi sintetički transplantati jaki kao prirodne krvne žile. Sljedeća faza studije uključivat će istraživanje upotrebe krvnih žila na životinjama, nakon čega će uslijediti i ispitivanja na ljudima.

AI uči razmišljati kao ljudi

Istraživači Georgia Techa razvili su neuronsku mrežu RTNet koja oponaša ljudske procese donošenja odluka, uključujući povjerenje i varijabilnost, poboljšavajući svoju pouzdanost i točnost u zadacima kao što je prepoznavanje znamenki. Neuronsku mrežu osposobljenu za donošenje odluka nalik ljudima oni su predstavili u časopisu Nature Human Behavior.   

Mreža je uvježbana na rukom pisanim znamenkama iz skupa podataka MNIST. Model se oslanja na dvije ključne komponente: Bayesovu neuronsku mrežu (BNN) koja koristi vjerojatnost za donošenje odluka i proces prikupljanja dokaza koji prati dokaze za svaki izbor. BNN daje odgovore koji su svaki put malo drugačiji. Kako prikuplja više dokaza, proces akumulacije ponekad može favorizirati jedan, a ponekad drugi izbor. Nakon što ima dovoljno dokaza za odluku, RTNet zaustavlja proces akumulacije i donosi odluku. Istraživači su također tempirali brzinu donošenja odluka modela kako bi vidjeli prati li on psihološki fenomen "odnosa brzine i točnosti" koji diktira da su ljudi manje točni kada moraju brzo donositi odluke.

AI metoda predviđa toplinska svojstava materijala

Procjenjuje se da oko 70 posto energije proizvedene diljem svijeta završi kao otpadna toplina. Kad bismo mogli bolje predvidjeti kako se toplina kreće kroz poluvodiče i izolatore, mogli bismo dizajnirati učinkovitije sustave za proizvodnju električne energije. Istraživači MIT-a osmislili su novi okvir strojnog učenja koji može predvidjeti odnose disperzije fonona do 1000 puta brže od drugih tehnika temeljenih na umjetnoj inteligenciji i čak milijun puta brži od tradicionalnih pristupa. Ova bi se metoda, predstavljena u časopisu Nature Computational Science, mogla iskoristiti za razvoj učinkovitije mikroelektronike.

Istraživači su osmislili virtualne čvorove koji stvaraju neuronsku mrežu grafikona virtualnih čvorova (VGNN). Ti čvorovi omogućuju da izlaz neuronske mreže varira u veličini, tako da nije ograničen fiksnom kristalnom strukturom. VGNN može preskočiti mnoge složene izračune pri procjeni odnosa disperzije fonona, što metodu čini učinkovitijom od standardne GNN. Pokazalo se i da VGNN točnije predviđa toplinski kapacitet materijala; štoviše, mogao bi se koristiti i za izračunavanje odnosa disperzije fonona za nekoliko tisuća materijala u samo nekoliko sekundi s osobnim računalom, kažu istraživači koji žele proširiti model za opisivanje drugih važnih svojstava materijala.

AI model stvara proteine ​kojih nema u prirodi

Baš kao što ChatGPT generira tekst predviđanjem riječi koja će najvjerojatnije slijediti u nizu, novi AI model može napisati nove proteine. Ekipa iz EvolutionaryScalea, tvrtke koju su osnovali bivši istraživači Mete, iskoristila je novi model ESM3 za stvaranje novog fluorescentnog proteina koji dijeli samo 58% svoje sekvence s prirodnim fluorescentnim proteinima i o tome izvijestili u bazi podataka bioRxiv. Mala, besplatna verzija modela objavljena je na GitHubu, a komercijalnu verziju moći će kupiti istraživači lijekova i dizajneri kemikalija za razgradnju plastike.

ESM3 je veliki jezični model (LLM) sličan OpenAI-jevom GPT-4, koji pokreće ChatGPT chatbot, obučen na podacima o 2,78 milijardi proteina. Za svaki protein izvukli su informacije o njegovom slijedu, strukturi i funkciji. Dijelovi informacija o tim proteinima nasumično su maskirani, a ESM3 je dobio zadatak da predvidi dijelove koji nedostaju. Pokazalo se da model nadilazi samo predviđanje postojećih proteina. Koristeći informacije prikupljene iz 771 milijarde jedinstvenih informacija o strukturi, funkciji i slijedu, model može generirati nove proteine ​​s određenim funkcijama. 

Nosivi senzori za bolju izvedbu sportaša

Da bi poboljšali svoje performanse, moderni sportaši sve više koriste inteligentno praćenje podataka putem videa i nosivih senzora. Međutim, tradicionalna videoanaliza i tehnologije nosivih senzora često ne uspijevaju prikazati sveobuhvatnu sliku o izvedbi sportaša. Korak dalje sad su otišli istraživači Sveučilišta Lyuliang koji su u časopisu APL Materials predstavili jeftin, fleksibilan i prilagodljiv senzor za igrače badmintona. Njihov inteligentni sustav nadzora počiva na triboelektričnim senzorima koji naboj s jednog materijala prenose na drugi kad oni dođu u kontakt i klize jedan pored drugog, bez potrebe za vanjskim napajanjem.

Kako bi minimalizirali smetnje tijekom savijanja i uvijanja, izradili su 3D isprintan fleksibilni senzor u obliku luka, uvučen u termoplastični elastomer. Senzor reagira na pokrete tijela koji se često vide u sportu i može se postaviti na zapešća, laktove, ramena, prste, zglobove i točke savijanja u struku i vratu. Sustav se sastoji od tri senzora, višekanalne akvizicijske kartice i algoritama neuronske mreže te omogućuje online praćenje i povratne informacije sportašu u stvarnom vremenu. Prepoznaje sedam tipičnih pokreta u badmintonu uz stopu točnosti od 97,2%.

Džepni identifikator štetnih materijala

Zamislite da u šumi, na licu mjesta možete identificirati jestive gljive ili u bolnici u trenu otkriti patogene koji se obično analiziraju danima. Identifikacija i otkrivanje lijekova, kemikalija i bioloških molekula nevidljivih ljudskom oku sad se može omogućiti uz pomoć kombinirane tehnologije kamere mobilnog telefona i Ramanovog spektrometra, moćne laserske metode kemijske analize. Naime, novi ručni sustav teksaškog sveučilišta A&M omogućuje baš to, i to znatno jeftinije i brže od tradicionalnih spektrometara.

Novi spektrometar integrira leće, diodni laser i difrakcijsku rešetku, malu tanku kvadratnu površinu koja raspršuje svjetlost za analizu, i kombinira je s kamerom iz mobilnog telefona za snimanje Ramanovog spektra. Laser ispaljuje zraku u uzorak nepoznatog materijala, poput bakterije, na stakalcu. Kamera snima spektar, a kada se upari s odgovarajućom aplikacijom/bazom podataka za mobilni telefon, ovaj ručni instrument može omogućiti brzu identifikaciju materijala na licu mjesta.

Robotski pas, čistač plaža

Istraživači Talijanskog instituta za tehnologiju (IIT) razvili su novu platformu za uklanjanje otpada i pomoć pri vraćanju ekološke ravnoteže. Robot opremljen usisavačem zvan VERO pomaže ljudima u čišćenju parkova, plaža i uskih uličica, a posebno je efikasan u uklanjanju opušaka na područjima kojima je teško pristupiti robotima na kotačima i gusjenicama.

Prototip je izgrađen na platformi AlienGo tvrtke Unitree, a četiri noge spojene su na ugrađeni usisivač s pomoću crijeva. Ovo je navodno prvi slučaj da se noge robota istovremeno koriste za kretanje i drugi zadatak. Svaka noga naime ima pričvršćenu mlaznicu za usisivač, koja robotu omogućuje učinkovito skupljanje cigareta. Najveće novosti ovog sustava svakako su konvolucijska neuronska mreža (CNN) za uočavanje smeća i planer za brzo otkrivanje najboljeg načina za prikupljanje svih otkrivenih objekata. I doista, pokazala su testiranja, robot je sposoban obavljati zadatke u pokretu i to prilično efikasno jer uspješno otkriva i skuplja gotovo 90 posto odbačenih opušaka.