Inspirirani Supermanovim rendgenskim vidom, znanstvenici Teksaškog fakulteta u Dallasu i njihovi kolege s Nacionalnog sveučilišta u Seulu razvili su i usavršili optički senzor koji bi buduće pametne telefone mogao opremiti rendgenskim vidom. Istraživači su tehnologiju snimanja prvi put demonstrirali prije dvije godine. Njihov najnoviji rad, objavljen u časopisu IEEE Transactions on Terahertz Science and Technology, pokazuje kako su riješili i jedan od najvećih izazova: učiniti tehnologiju dovoljno malom za ručne mobilne uređaje uz poboljšanje kvalitete slike.

"Ova tehnologija je poput Supermanovog rendgenskog vida, samo što mi umjesto X-zraka koristimo valove od 200 gigaherca do 400 gigaherca", kažuu istraživači. Senzor se sastoji od niza od tri senzorska piksela koji emitiraju i primaju visokofrekventne radio valove u milimetarskom pojasu elektromagnetskog spektra. Reflektiraju se od ciljanog objekta, pojačavaju i miješaju s ugrađenim komponentama, omogućujući pregled obrisa objekta na zaslonu. U testovima čip je tako mogao otkriti objekt iza kartona na centimetar udaljenosti. 

"Dizajnirali smo senzor bez leća ili optike kako bi mogao stati u mobilni uređaj. Pikseli koji stvaraju slike otkrivanjem valova reflektiranih od ciljnog objekta, imaju oblik kvadrata od 0,5 mm, otprilike veličine zrnca pijeska", objašnjavaju istraživači. Osim što omogućava gledanje kroz zidove i u unutrašnjost omotnica, ovakav način snimanja mogao bi se dobro iskoristiti u medicini, kažu istraživači koji novu tehnologiju uspoređuju s onom koja se već koristi u putničkim skenerima u zračnim lukama.

Ultrabrzi fotonski čip transformira strojni vid i rubnu inteligenciju

Istraživači Sveučilišta Tsinghua demonstrirali su novi inteligentni fotonski računalni čip koji može obraditi, prenijeti i rekonstruirati slike unutar nanosekundi. To, kažu, otvara vrata izuzetno brzoj obradi slike koja bi mogla koristiti za aplikacije strojnog vida kao što su autonomna vožnja, industrijska inspekcija i robotski vid. Novi čip, nazvan "optičkim paralelnim računalnim nizom" (OPCA) opisan je u časopisu Optica.  

OPCA ima propusnost do stotinu milijardi piksela i vrijeme odziva od samo šest nanosekundi, što je oko šest redova veličine brže od trenutnih metoda. Arhitektura čipa omogućila je istraživačima stvaranje end-to-end optičke neuronske mreže s više valnih duljina za spajanje modulirane svjetlosti na čipu u optički valovod velike propusnosti, gdje se modulirana svjetlost zbraja spektralno. Multispektralni optički izlazi mogu se zatim koristiti za zadatke klasifikacije ili za stvaranje potpuno optičke rekonstrukcije slike.

Čip je korišten i za stvaranje optičke neuronske mreže koja integrira percepciju slike, računanje i rekonstrukciju. 

Pretvaranje pileće masti u električnu energiju

Istraživači korejskog Sveučilišta Yeungnam razvili su novu metodu kojom se pileća mast pretvara u elektrode na bazi ugljika za superkondenzatore koji pohranjuju energiju i napajaju LED-ice. Ovo rješenje, predstavljeno u ACS Applied Materials & Interfaces, jeftino je i ekološki prihvatljivo, a ujedno poboljšava performanse i učinkovitost tehnologija za pohranu energije.

Sastavljene u negativnu elektrodu asimetričnog superkondenzatora, nanočestice ugljika dobivene topljenjem iz pileće masti pokazale su dobar kapacitet i izdržljivost te visoku gustoću energije i snage. Ta su svojstva dodatno poboljšana nakon što su elektrode izrađene od nanočestica ugljika obrađene tiourejom.

Topljivi tekstil od želatine

Istraživači Instituta ATLAS na Kalifornijskom sveučilištu u Boulderu razvili su stroj koji prede tekstilna vlakna izrađena od materijala poput želatine iz održivih izvora. Ova "biovlakna" na opip su poput lanenih vlakana i tope se u vrućoj vodi za nekoliko minuta.

Stroj, predstavljen na CHI konferenciji o ljudskim faktorima u računalnim sustavima u Honoluluu, dovoljno je malen da stane na stol, a njegova izrada košta samo 560 dolara. S ovim strojem, kažu njegovi tvorci, svatko može izraditi vlakna i po želji prilagoditi njihovu čvrstoću, elastičnost ili boju. Koristi plastičnu štrcaljku za zagrijavanje i istiskivanje kapljica tekuće želatinske smjese koju valjci razvlače u dugačka, tanka vlakna, poput pauka koji plete mrežu od svile. Vlakna prolaze kroz kupke s tekućinom u kojoj se u materijal mogu uvesti boje na biološkoj bazi ili drugi aditive poput genipina, ekstrakta iz voća koji vlakna čini jačima.

Bolje performanse robotskih egzoskeleta

Istraživači Državnog sveučilišta Sjeverne Karoline (NC State) demonstrirali su novu metodu koja koristi umjetnu inteligenciju i računalne simulacije za treniranje robotskih egzoskeleta. Korisnici obično moraju provoditi sate trenirajući egzoskelet kako bi tehnologija znala koliko je sile potrebno i kad je treba primijeniti kako bi korisnicima pomogla hodati, trčati ili uspinjati se stepenicama. Nova metoda, opisana u časopisu Nature, omogućava im da odmah koriste egzoskelete. Ovaj rad, kažu istraživači, znanstvenu fantastiku pretvara u stvarnost i dopušta ljudima da troše manje energije dok obavljaju razne zadatke.

Testovi su naime pokazali kako su korisnici egzoskeleta koristili 24,3% manje metaboličke energije kad su hodali, 13,1% manje energije kad su trčali te 15,4% manje energije pri usponu stepenicama. Istraživači sad testiraju učinkovitost nove metode u robotskim egzoskeletima koje koriste starije osobe i osobe s neurološkim stanjima, poput cerebralne paralize, a namjeravaju i istražiti kako će njihova metoda utjecati na učinkovitost robotskih protetskih uređaja za ljude s amputiranim udovima.

Robotski sustav otvorenog koda igra šah s ljudima

Tehnološko sveučilište u Delftu (TU Delft) predstavilo je novi robotski sustav otvorenog koda koji može igrati šah protiv ljudskog korisnika u stvarnom okruženju. Ovaj robot, opisan u radu objavljenom na arXivu, mogao bi se pokazati kao vrijedan izvor za istraživanje interakcije između čovjeka i robota.

Hardver robota uključuje robotsku Franka Emika Panda ruku sa sedam stupnjeva slobode, prilagođenu 3D printanu robotsku hvataljku, ZED2 StereoLabs kameru, tipkovnicu, vanjski mikrofon i zvučnik spojen na računalo te NVIDIA Jetson Nano računalo. Robot ima i nekoliko temeljnih softverskih komponenti: module percepcije, analize i procjene, te planiranja i izvođenja poteza, dok modul interakcije omogućuje robotu komunikaciju s ljudskim protivnicima. Za generiranje odgovora na pitanja korisnika, ovaj se modul oslanja na API OpenAI-jeve konverzacijske platforme ChatGPT.

OpenChessRobot prepoznaje šahovske figure uz pomoć računalnog vida, izvodi poteze i komunicira s ljudskim igračem koristeći glas i robotske geste. Temeljni kod i skupovi podataka koji se koriste za obuku klasifikatora su otvorenog koda i može im se pristupiti na GitHubu.  

Veliki jezični modeli pomažu robotima u navigaciji

Istraživači MIT-a i MIT-IBM Watson AI Laba osmislili su LangNav, navigacijsku metodu koja vizualne prikaze pretvara u dijelove jezika. Umjesto kodiranja vizualnih značajki iz slika okoline robota kao vizualnih prikaza, što je računalno intenzivno, njihova metoda stvara tekstualne naslove koji opisuju robotovu točku gledišta. Veliki jezični model koristi opise za predviđanje radnji koje bi robot trebao poduzeti da ispuni korisnikove jezične upute. Budući da njihova metoda koristi čisto jezične prikaze, mogu koristiti veliki jezični model za učinkovito generiranje ogromne količine sintetičkih podataka o obuci.

Iako ovaj pristup ne nadmašuje tehnike koje koriste vizualne značajke, dobro funkcionira u situacijama u kojima nedostaje dovoljno vizualnih podataka za obuku. Istraživači su otkrili da kombiniranje njihovih jezičnih unosa s vizualnim signalima dovodi do boljih performansi navigacije. A kako bi pojednostavili proces, istraživači su dizajnirali predloške tako da se informacije o promatranju prikazuju modelu u standardnom obliku, kao niz izbora koje robot može napraviti na temelju svog okruženja.

Zmaj kao njegovatelj

Istraživači velškog Sveučilišta Aberystwyth osmislili su i izradili robotskog zmaja za interakciju s ljudima. Ima velike zelene oči i blještavi rep, može pomicati oči i uši, a rep mu svijetli. No, ono najvažnije, ovaj zmaj može pratiti kretanje starije osobe i prikupljati podatke o njihovom stanju te navoditi ljude da se kreću ili komuniciraju s njim.

Zmaj se trenutno nalazi u novom sveučilišnom laboratoriju Smart Home Lab, gdje ga koriste u studiji o tome kako roboti mogu pomoći starijim ljudima da dulje žive neovisno. To je samo jedan u nizu robota suputnika i pomoćnika koji se testiraju za interakciju s ljudima. Krajem lipnja sudjelovao je i na Olimpijadi robota na kojoj je sudjelovalo više od 300 mladih robotičara.

Najtanja žica na svijetu

Istraživači švicarske École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) simulirali su tisuće mogućih jednodimenzionalnih materijala i na kraju otkrili najtanju metalnu žicu. Ovaj jednodimenzionalni materijal sastavljen je izmjenom dva atoma ugljika i jednog atoma bakra. Budu li je u stanju proizvesti, mogla bi se koristiti u budućim smanjenim elektroničkim komponentama.

Konceptualni pristup, osmišljen u EPFL-ovom Laboratoriju za teoriju i simulaciju materijala i opisan časopisu ACS Nano, dio je projekta Nacionalnog centra za kompetenciju u istraživanju MARVEL kojim je stvorena baza podataka o više od 780.000 poznatih trodimenzionalnih kristalnih struktura iz više različitih znanstvenih baza podataka iz cijelog svijeta. Istraživači su se posebno usredotočili na kristale koje zajedno drže van der Waalsove sile. Izradili su i algoritam za sortiranje goleme količine prikupljenih podataka koji je usput otkrio i neke druge obećavajuće jednodimenzionalne materijale. Tako bi, na primjer, polumetal Sb2Te2 mogao pomoći fizičarima u proučavanju ekscitonskih izolatora o kojima se teoretiziralo prije više od 50 godina. 

Kvazikristalna metapovršina

Znanstvenici Pekinškog tehnološkog instituta razvili su ultratanki materijal koji jedinstvena svojstva kvazikristala spaja s tehnikama manipulacije svjetlom. To znači da istovremeno može projicirati holografske slike i stvarati posebne difrakcijske uzorke s deseterostrukom rotacijskom simetrijom kvazikristala. 

Novi dizajn, opisan u časopisu eLight, nudi značajne prednosti u odnosu na konvencionalne metapovršine. Njegova višenamjenska priroda omogućuje jednoj metapovršini da obavlja dva zadatka istovremeno, pojednostavljujući dizajn uređaja, dok raspored kvazikristala omogućuje precizniju kontrolu nad manipulacijom svjetlom. Ova poboljšanja, kažu, utiru put novoj generaciji ultratankih uređaja s uzbudljivim mogućnostima. 

AI prepoznaje emocije sportaša

Koristeći računalno potpomognute neuronske mreže, istraživači Tehnološkog instituta Karlsruhe (KIT) i Sveučilišta Duisburg-Essen (Uni DUE) uspjeli su točno identificirati afektivna stanja iz govora tijela tenisača tijekom igara. Njihova studija, objavljena u časopisu Knowledge-Based Systems, pokazuje da umjetna inteligencija može procijeniti govor tijela i emocije s točnošću sličnom onoj kod ljudi. 

Ne samo da istraživanje pokazuje da bi algoritmi umjetne inteligencije mogli nadmašiti ljudske promatrače u njihovoj sposobnosti prepoznavanja emocija u budućnosti, ono je također otkrilo još jedan zanimljiv aspekt: ​​i ljudi i umjetna inteligencija bolji su u prepoznavanju negativnih emocija. Istraživači smatraju da bi se njihov algoritam mogao koristiti za poboljšanje metoda treninga, timske dinamike i izvedbe te sprečavanje sagorijevanja, a koristi od pouzdanog ranog otkrivanja emocionalnih stanja imala bi, kažu, i primjena algoritma u zdravstvu, obrazovanju te u korisničkoj podršci. 

AI predviđa uspjeh transplantacije organa

U revolucionarnoj studiji, objavljenoj u časopisu Nature Medicine, istraživači Westmead Instituta (WIMR) i Sveučilišta u Sydneyu identificirali su molekularne biomarkere za odbacivanje transplantata koji zajednički svim glavnim transplantiranim organima: srcu, plućima, jetri i bubrezima. Koristeći strojno učenje za predviđanje ishoda transplantacije, izradili su Pan-organ ResOurce for Molecular Allograft Dysfunction (PROMAD), molekularni atlas koji se sastoji od više od 12.000 uzoraka pacijenata iz cijelog svijeta. 

Ovaj atlas omogućit će istraživačima interakciju s podacima o transplantacijama, dosad nedostupnim mnogim istraživačima, ali i razvoj univerzalnog testa krvi koji može predvidjeti vjerojatnost odbacivanja transplantata prije nego što se dogodi, objašnjavaju istraživači. Štoviše, kažu, studija objavljena u časopisu Nature postavlja temelj za primjenu ovih strategija na druge oblike transplantacije pa čak i drugih bolesti.

Staklasti gelovi

Gelovi i staklasti polimeri različite su klase materijala. Staklasti polimeri su tvrdi, kruti i često lomljivi, a koriste se za izradu boca ili prozora aviona. Gelovi poput kontaktnih leća sadrže tekućinu zbog čega su mekani i rastezljivi. No, sad su istraživači Državnog sveučilišta Sjeverne Karoline (NC State) uspjeli izraditi "staklaste gelove", novu klasu materijala koji su vrlo tvrdi i teško ih je razbiti unatoč tome što sadrže više od 50% tekućine. Štoviše, nakon što se materijal razvuče, možete ga vratiti u izvorni oblik primjenom topline. Uz to, površina staklastih gelova vrlo je ljepljiva, što je neuobičajeno za tvrde materijale.

Istraživači su tekuće prekursore staklastih polimera pomiješali s ionskom tekućinom, ulili ih u kalup i izlože ultraljubičastom svjetlu nakon kojeg nastaje staklasti gel. Riječ je o jednostavnom procesu, opisanom u časopisu Nature, koji se može izvesti stvrdnjavanjem u bilo kojoj vrsti kalupa ili 3D ispisom.