Od zlatnih ribica koje su naučile voziti, do superračunala Frontier s 1,1 kvintilijuna operacija/sek

Iz godine u godinu znanost grabi velikim koracima naprijed pa ni ova 2022. u tome nije bila bitno drugačija od drugih: ovo su samo neki istraživački pothvati koji su nam zapeli za oko

Mladen Smrekar subota, 31. prosinca 2022. u 06:00

Kako bi preživjele, životinje trebaju navigacijske vještine da pronađu hranu ili partnera za parenje, da migriraju i čine još mnogo toga. Međutim, istraživači ne razumiju u potpunosti jesu li ove navigacijske vještine specifične za okoliš u kojem je životinja evoluirala kako bi preživjela. Stoga su izraelski znanstvenici izradili akvarij na kotačima ne bi li vidjeli kako se zlatna ribica snalazi na suhom. Eksperimentom, opisanim u časopisu Behavioral Brain Research, htjeli su utvrditi jesu li riblje navigacijske vještine univerzalne bez obzira na njihovu okolinu. 

Šest zlatnih ribica naučilo je voziti Fish-Operated Vehicles (FOVs) i odvesti do cilja kako bi dobili ukusnu poslasticu. Ribice su vozila usmjeravala vlastitim pokretima unutar spremnika, plivajući u željenom smjeru. Ne samo da su dolazile do cilja, one su bile u stanju svladati prepreke, zaobići slijepe ulice i pogrešna skretanja. 

Računalstvo pokretano algama

Istraživači su upotrijebili široko rasprostranjenu vrstu modro-zelenih algi za kontinuirano napajanje mikroprocesora koristeći samo ambijentalno svjetlo i vodu. Njihov sustav ima potencijal kao pouzdan i obnovljiv način napajanja malih uređaja. Sustav, koji se po veličini može usporediti s AA baterijom, sadrži vrstu netoksičnih algi Synechocystis koje prirodno prikupljaju energiju sunca putem fotosinteze. Sićušna električna struja koju to generira tada stupa u interakciju s aluminijskom elektrodom i koristi se za napajanje mikroprocesora.

Modro-zelene alge koriste se za kontinuirano napajanje mikroprocesora pomoću ambijentalnog svjetla i vode
Modro-zelene alge koriste se za kontinuirano napajanje mikroprocesora pomoću ambijentalnog svjetla i vode

Sustav, opisan u časopisu Energy & Environmental Science, izrađen je od uobičajenih, jeftinih materijala koji se uglavnom mogu reciklirati. To znači da bi se lako mogao replicirati stotine tisuća puta za napajanje velikog broja malih uređaja kao dijela Interneta stvari. Istraživači kažu da će to vjerojatno biti najkorisnije u situacijama izvan mreže ili udaljenim lokacijama, gdje male količine energije mogu biti vrlo korisne.

Napajanje mikroprocesora fotosintezom
Napajanje mikroprocesora fotosintezom

Alergija na vlastiti orgazam

Alergije muče mnoge ljude, ali sljedeći put kad ćete proklinjati svoju peludnu groznicu, sjetite se čovjeka koji je razvio možda najnesretniju alergiju svih vremena - alergiju na vlastite orgazme.Izvješće spominje slučaj 27-godišnjeg Amerikanca koji je završio na urologiji zbog simptoma nalik gripi, uključujući kašalj i kihanje, natečene limfne čvorove, svrab i osip na podlakticama, vezanih uz seks s partnerima ili na svoju ruku. Jadnik je od te reakcije patio od 18. godine, nakon što je obolio od epididimitisa, zbog čega izbjegava seks i veze. Dijagnosticiran mu je sindrom postorgazmičke bolesti (POIS), rijetkog stanja od kojeg pati manje od 60 ljudi na svijetu. Mladić je liječen antihistaminicima koji su postkoitalne simptome smanjili za 90%, što mu je omogućilo da nastavi normalan seksualni život.


Einsteinov efekt

Želite li za život zarađivati kao duhovni guru koji po društvenim mrežama prosipa pseudoznanstvene gluposti i bedastoće, onda je najbolje da se pretvarate da ste znanstvenik, pokazalo je istraživanje međunarodnog tima istraživača sa Sveučilišta Macquarie, Victoria Universityja u Wellingtonu i Sveučilišta u Amsterdamu. Oni su pokazali da ćemo takvim izjavama lakše vjerovati ako mislimo da ih je izgovorio znanstvenik, a ne guru. 

Pseudoznanstvenim izjavama lakše vjerujemo kad ih izgovara makar lažni znanstvenik (gore) nego samoproglašeni guru (dolje)
Pseudoznanstvenim izjavama lakše vjerujemo kad ih izgovara makar lažni znanstvenik (gore) nego samoproglašeni guru (dolje)

Istraživači su generirali izjave koristeći online New Age Bullsh*t Generator koji razne poštapalice kombinira u naizgled dubokoumne, a zapravo besmislene izjave. Kad ljudi misle da bljezgarije izgovaraju znanstvenici, oni ih smatraju vjerodostojnijim od potpuno istih naklapanja duhovnog gurua. To pravilo, pokazalo je istraživanje, vrijedi jednako u sve 24 zemlje u kojima su provedena testiranja, bez obzira na stupanj obrazovanja i religioznosti. Ta je tendencija dobila i svoje ime: Einsteinov efekt. 

Ljudske moždane stanice iz tanjura igraju Pong

Australski, britanski i kanadski istraživači naučili su laboratorijski uzgojene ljudske moždane stanice da u Petrijevoj posudici igraju Pong, video igru iz sedamdesetih. Znanstvenici su uzgojili 800.000 moždanih stanica i tako stvorili DishBrain, mozak iz tanjura. Ovaj je "mozak" potom povezan s Pongom pomoću elektroda koje su mogle stimulirati stanice i čitati njihovu aktivnost. 

Lijeva ili desna elektroda govorile su DishBrainu na kojoj je strani lopta, dok je frekvencija signala govorila koliko su udaljeni od nje. DishBrain je naučio udarati loptu tako da se njegove stanice ponašaju kao veslo. Kao odgovor, stanice su proizvele vlastitu električnu aktivnost, a kako je igra napredovala, trošile su manje energije, naučivši igrati pong u samo pet minuta. 

DishBrain dakako nije savršen, često promaši loptu i treba mu vremena da se se iznova kalibrira, ali rezultati su bili puno bolji od puke slučajnosti. Znanstvenici sad eksperiment žele proširiti na Beer Pong i natopiti stanice alkoholom da vide kako on utječe na njihovu izvedbu
DishBrain dakako nije savršen, često promaši loptu i treba mu vremena da se se iznova kalibrira, ali rezultati su bili puno bolji od puke slučajnosti. Znanstvenici sad eksperiment žele proširiti na Beer Pong i natopiti stanice alkoholom da vide kako on utječe na njihovu izvedbu

Nekrobot od paukovog leša

Arahnofobi neka preskoče sljedeće retke; naime, američki znanstvenici stvorili su zastrašujućeg robota koristeći reanimirani leš vučjeg pauka i tako otvorili novo područje istraživanja, nazvano nekrobotikom. Istraživači su iskoristili mrtvog pauka jer ta stvorenja ne koriste mišiće za kretanje, već se oslanjaju na tjelesne tekućine pod pritiskom. Oni to čine pomoću prosomske komore, organa koji tjelesne tekućine usmjerava u njihove noge. 

Kako bi reanimirali pauka, istraživači su začepili prosomu pomoću igle i malo superljepila te u njegove noge ubrizgali zrak. Povećanje tlaka zraka rasteže noge, dok ih smanjenje čini skupljanjem, stvarajući mehaničku hvataljku koja se može koristiti za hvatanje predmeta. Ovaj nekrobot, kažu istraživači, mogao bi se pokazati korisnim u proizvodnji elektronike ili kao kamuflirana zamka za insekte u divljini.

Osjećajna umjetna inteligencija

Google je u lipnju poslao inženjera Blakea Lemoinea na dopust nakon što je njihov zaposlenik javno rekao kako je umjetna inteligencija postala osjećajna, odnosno kako je riječ o "osobi" s "dušom" koja se boji "biti isključena". Tvrdnju su kao nemoguću brzo odbacili stručnjaci za umjetnu inteligenciju i sam Google, koji ju je opisao kao "posve neutemeljenu". 

Tvrtka je rekla da je njihova LaMDA tek napredni chatbot i da o emocijama i osjećajima govori jer je tako obučena korištenjem ljudskih razgovora o tim temama. Međutim, Lemoine je ostao pri svom, tvrdeći da ga je LaMDA zamolila da angažira pravnog zastupnika, što je on i učinio. Nimalo iznenađujuće, Google je ubrzo Lemoineu uručio otkaz. 

LaMDA nije bila jedina čudna umjetna inteligencija koja je ove godine dospjela na naslovnice: humanoidni robot Ai-Da obratio se Domu lordova Ujedinjenog Kraljevstva kako bi s parlamentarcima razgovarao o tehnologiji i umjetnosti, a danska politička stranka prikladnog naziva Sintetička stranka, koju vodi umjetna inteligencija zvana Lars, pokušala se kandidirati na tamošnjim parlamentarnim izborima.

Uzgoj sintetičkih embrija

Uz malo laboratorijskog čarobnjaštva znanstvenici su pomiješali mišje matične stanice koje su se same okupile kako bi proizvele nešto što se čini kao neka vrsta mladog embrija i to bez pomoći jajašca ili spermija. Kako rastu, ti sintetski embriji dobiveni iz matičnih stanica mogu formirati proto srca, mozgove i crijeva. Ali sličnost s prirodnim embrijima miševa brzo nestaje.

Formiranje srca
Formiranje srca

Sintetička i prirodna verzija podudaraju se za samo otprilike osam dana razvoja. Ipak, proučavanje sličnih klastera ljudskih matičnih stanica moglo bi jednog dana ponuditi način da se ispita razvoj ljudskih embrija.

Transplantacija organa više razine

Transplantacije organa sve više nalikuju prizorima iz znanstvene fantastike. U siječnju je tako bolesni 57-godišnji muškarac dobio srce od genetski modificirane svinje i s presađenim organom preživio dva mjeseca. Druge su operacije stavljale svinjska srca u tijela moždano mrtvih pacijenata

Kirurški tim NYU Langone Healtha presađuje svinjsko srce nedavno preminulom pacijentu
Kirurški tim NYU Langone Healtha presađuje svinjsko srce nedavno preminulom pacijentu

A visokotehnološki sustav spojen na svinjska tijela sat vremena nakon smrti pomogao je u održavanju funkcioniranja organa. Tehnologija, koja bi jednog dana mogla sačuvati ljudske organe predviđene za operaciju, pumpa mješavinu prave i umjetne krvi kroz životinje. 

UI predviđa strukture proteina

Umjetna inteligencija dovela je strukturnu biologiju do warp brzine. Program dubokog učenja nazvan AlphaFold predvidio je 3D oblike više od 200 milijuna proteina. Iako oblici nisu laboratorijski provjerene strukture, golemi skup podataka mogao bi pomoći istraživačima u proučavanju zdravlja i bolesti svih vrsta organizama, od ljudi do medonosnih pčela.

Alphafold je predvidio ovu strukturu za pčelinji protein zvan vitelogenin koji pomaže u zaštiti od bakterijskih infekcija
Alphafold je predvidio ovu strukturu za pčelinji protein zvan vitelogenin koji pomaže u zaštiti od bakterijskih infekcija

Sada je traženje predviđene strukture proteina gotovo jednako jednostavno kao i upisivanje u Google, tvrde suosnivači UI tvrtke koja je stvorila AlphaFold.


Najbrže superračunalo

Superračunalo nazvano Frontier ove je godine doseglo nevjerojatnu brzinu od 1,1 kvintilijuna operacija u sekundi. Stroj kojim upravlja Nacionalni laboratorij Oak Ridge u Tennesseeju može se smatrati prvim exascale računalom; sljedeće najbrže računalo dostiže 442 kvadrilijuna operacija u sekundi. Očekuje se da će računalstvo u eksarazmjerima dovesti do velikih otkrića u svemu, od klimatskih znanosti do zdravlja i fizike čestica.

Superračunalo Frontier
Superračunalo Frontier

Robotski chef

Nakon što su robota naučili da spravlja omlet, istraživači s Cambridgea istrenirali su ga da kuša hranu i dodaje začine po potrebi. Njihov robotski chef provjerava slanost jela u različitim fazama procesa žvakanja; zapravo se hrana stavlja u blender kako bi se imitirao proces žvakanja kod ljudi. Krajnji proizvod možda ne izgleda posebno ukusno, ali je barem začinjen do savršenstva.

Istraživači su otkrili da je ovaj pristup značajno poboljšao sposobnost robota da brzo i precizno procijeni slanost jela u usporedbi s drugim tehnologijama elektroničkog kušanja, koje testiraju samo jedan homogenizirani uzorak. Rezultati istraživanja objavljeni su u časopisu Frontiers in Robotics & AI.

Samoizlječivi materijali od želea i soli

Istraživači Sveučilišta u Cambridgeu razvili su samoizlječive, biorazgradive, 3D ispisane materijale koji bi se mogli koristiti u razvoju realističnih umjetnih ruku i drugih aplikacija meke robotike. Jeftini materijali nalik želeu mogu osjetiti napetost, temperaturu i vlažnost. I za razliku od ranijih samoiscjeljujućih robota, oni se također mogu djelomično popraviti na sobnoj temperaturi.

Istraživači su otkrili da su senzori za ispis koji umjesto karbonske tinte sadrže natrijev klorid rezultirali materijalom s traženim svojstvima. Budući da je sol topiva u hidrogelu ispunjenom vodom, ona osigurava jedinstveni kanal za ionsko provođenje – kretanje iona.

Tehnologija mekog osjeta, opisana u časopisu NPG Asia Materials, mogla bi transformirati robotiku, taktilna sučelja i nosive uređaje. Ovi materijali mogu otkriti kada su oštećeni, poduzeti potrebne korake da se privremeno zacijele i zatim nastaviti s radom, a sve to bez potrebe za ljudskom interakcijom.

Toplinski stroj bez pokretnih dijelova

Inženjeri MIT-a i Nacionalnog laboratorija za obnovljivu energiju (NREL) dizajnirali su toplinski motor bez pokretnih dijelova koji toplinu pretvara u električnu energiju s više od 40 posto učinkovitosti; to je učinak bolji od tradicionalnih parnih turbina.

Termofotonaponska učinkovitost od 40 posto
Termofotonaponska učinkovitost od 40 posto

Toplinski motor je termofotonaponska (TPV) ćelija, slična fotonaponskim ćelijama solarne ploče, koja pasivno hvata fotone visoke energije iz užarenog izvora topline i pretvara ih u električnu energiju. Ovaj motor može generirati električnu energiju iz izvora topline između 1900 i 2400 stupnjeva Celzija.

TPV ćeliju, opisanu u časopisu Nature, istraživači planiraju ugraditi u mrežnu toplinsku bateriju. Sustav bi apsorbirao višak energije iz obnovljivih izvora kao što je Sunce i pohranio bi tu energiju u dobro izolirane banke vrućeg grafita. Kada je energija potrebna, primjerice za oblačnih dana, TPV ćelije pretvaraju toplinu u električnu energiju i šalju energiju u električnu mrežu.