Medicina grabi naprijed velikim koracima. Novi alat australskog Sveučilišta New South Wales koji se može pokrenuti na standardnom prijenosnom računalu koristi umjetnu inteligenciju kako bi temeljne znakove Parkinsonove bolesti otkrio godinama prije nego što se pojave prvi simptomi poput drhtanja i usporenih pokreta.

Alat zvan CRANK-MS koristi neuronsku mrežu i generira znanje iz spektrometrije. Koristeći uvježbane slojeve čvorova po uzoru na ljudski mozak, on traži specifične kemijske spojeve (metabolite) u krvi i otkriva obrasce koji mogu potencijalno predvidjeti prisutnost bolesti ili zaštititi od nje. Istraživanje je objavljeno u ACS Central Science, a pristup alatu dostupan je i drugim znanstvenicima, što znači da bi se ubuduće još više bolesti moglo otkriti putem uzoraka krvi.

Fotonski čipovi za manji energetski apetit 

Procesori koji koriste svjetlost umjesto električne energije mogli bi se koristiti kao brži i energetski učinkovitiji način implementacije umjetne inteligencije. Dosad su korišteni samo za pokretanje već uvježbanih modela, ali novo istraživanje Sveučilišta Stanford, objavljeno u magazinu Science, pokazalo je  sposobnost uvježbavanja UI na optičkom čipu.

Stanfordovi inženjeri koriste "fotonsku mrežu" s nizom programabilnih optičkih komponenti koje kontroliraju kako se svjetlosni signali dijele po čipu. On ima izvore i detektore svjetlosti na oba kraja, što signalima omogućava da prolaze naprijed i natrag kroz mrežu. Sadrži i male "slavine" na svakom čvoru u mreži koje malu količinu svjetlosnog signala preusmjeravaju na infracrvenu kameru koja mjeri intenzitet svjetla. Zajedno, ove promjene omogućuju implementaciju algoritma optičkog povratnog širenja. Istraživači su pokazali da mogu uvježbati jednostavnu neuronsku mrežu da označava točke na grafikonu na temelju njihovog položaja s točnošću do 98 posto, što je usporedivo s konvencionalnim pristupima.

Materijal koji uništava superbakterije

Znanstvenici su razvili novi premaz za uništavanje bakterija i virusa koji bi mogao pomoći u rješavanju rastućeg problema bolničkih superbakterija otpornih na lijekove. Istraživači Sveučilišta u Nottinghamu iskoristili su uobičajeni antiseptik klorheksidin i njime obložili polimer akrilonitril butadien stirena (ABS).

Ovaj materijal uklanja klice odgovorne za niz infekcija i bolesti, uključujući kovid i Staphylococcus aureus (MRSA) otporan na meticilin, ozbiljnu infekciju koja se obično dobiva u bolnicama i mogao bi se koristiti kao učinkovit antimikrobni premaz na nizu plastičnih proizvoda koji se koriste u medicinskim ustanovama, od intravenoznih vrećica i implantabilnih uređaja do kreveta i WC sjedala.

Novi premazni materijal, opisan u časopisu Nano Select,  djeluje vrlo brzo, ubijajući bakterije u roku od 30 minuta, a pritom se ne širi u okoliš niti se ispire s površine nakon dodirivanja. 

Revolucionarna kisik-ionska baterija

Istraživači Tehnološkog sveučilišta u Beču (TU Wien) razvili su revolucionarnu kisik-ionsku bateriju koja se može pohvaliti iznimnom izdržljivošću, eliminira potrebu za rijetkim elementima i rješava problem opasnosti od požara. Istraživači su se pritom okrenuli keramičkim materijalima koji apsorbiraju i otpuštaju dvostruko negativno nabijene ione kisika. Kad se primijeni električni napon, ioni kisika migriraju s jednog keramičkog materijala na drugi, nakon čega se mogu natjerati da ponovno migriraju natrag, stvarajući tako električnu struju.

Kisik-ionska baterija, opisana u Advanced Energy Materials, može se regenerirati bez problema: ako se kisik izgubi zbog nuspojava, gubitak se može jednostavno nadoknaditi kisikom iz okolnog zraka. Novi koncept nije namijenjen pametnim telefonima ili električnim automobilima, jer kisik-ionska baterija postiže samo oko trećinu gustoće energije na koju smo navikli od litij-ionskih baterija i radi na temperaturama između 200 i 400 Celzijevih stupnjeva. No, ova je tehnologija, kažu, iznimno zanimljiva za skladištenje energije sunca ili vjetra. 

Robot nalazi izgubljene stvari

Roboti bi se uskoro mogli koristiti za pomoć osobama s demencijom da lociraju svoje lijekove, naočale, telefone i druge zagubljene stvari. Inženjeri kanadskog Sveučilišta Waterloo otkrili su naime novi način programiranja robota da pomažu određenim skupinama ljudi ovisno o njihovim potrebama; oni su pomoću umjetne inteligencije stvorili novu vrstu umjetne memorije.

Kamerom opremljen mobilni robot Fetch, predstavljen na nedavnoj ACM/IEEE međunarodnoj konferenciji o interakcijama ljudi i robota, dorađen je i pomoću algoritma za otkrivanje objekata programiran da detektira, prati i vodi memorijske zapise putem pohranjenog videa. Grafičko sučelje korisnicima omogućuje odabir objekata koje žele pratiti i po potrebi potražiti pomoću aplikacije za pametni telefon ili računalo. Robot onda pokazuje gdje je posljednji put vidio traženi objekt i to vrlo velikom preciznošću. 

3D ispis keramike u zraku

Kineski znanstvenici Sveučilišta Jiangnan osmislili su novi način ​​3D ispisa keramike, piše South China Morning Post. Nova tehnika omogućava tiskanje keramike u zraku, bez potpornih struktura. Ova metoda omogućava izradu oblika koje dosad nije bilo moguće izvesti tehnikama 3D ispisa.

Istraživači su razvili novu tiskarsku pastu i osmislili tehniku brzog ​​stvrdnjavanja materijala pomoću koje su mogli gotovo trenutačno skrutiti višeslojne filamente promjera od 0,41 mm do 3,5 mm i konstruirati različite keramičke strukture poput konzola i torzijskih opruga.

Nova pasta, opisana u časopisu Nature Communications, fotoosjetljiva je keramička smjesa koja jača i brzo se stvrdnjava kada je izložena bliskom infracrvenom (NIR) svjetlu koje se pokazalo učinkovitijim od UV svjetla. Kineskim istraživačima uspjelo je tiskati i mješovitu keramiku koristeći aditive kao što su željezno crveno, krom zeleno ili itrijem stabilizirani cirkonij, što je pomoglo u ujednačavanju temperatura keramike različitih svojstava.

Rukavica za poticanje kreativnosti u snu

Postoji li nešto u snovima što potiče kreativnost, zanimalo je istraživače MIT-a koji su se u potrazi za odgovorom poslužili elektroničkom rukavicom za vođenje snova. Dormio je uređaj nalik rukavici, opremljen senzorima koji mjere otkucaje srca i promjene tonusa mišića kako bi pratili faze sna. Računalo povezano s uređajem prenosi audio signale kako bi spavače nadahnulo da sanjaju o određenim temama; riječ je o procesu koji se naziva "ciljana inkubacija snova".

Istraživači su dobrovoljcima u raznim fazama sna nalagali da razmišljaju o određenim predmetima i koristili računalni program za mjerenje "semantičke udaljenosti" kako bi odredili njihovu kreativnost. Rezultati, objavljeni u časopisu Nature, pokazali da kreativnost potiču snovi o specifičnoj temi.

Ionogel inspiriran toplim mlijekom

Od čičak traka preko sonara do solarnih ćelija, mnogi revolucionarni izumi inspirirani su  prirodom. Istraživači Instituta za materijale Sveučilišta Texas u Austinu inspiraciju su pronašli u "kožici" sačinjenoj od denaturiranih proteina i masti koja se stvara na zagrijanom mlijeku i tako stvorili fleksibilni gel koji bi mogao pokrenuti inovacije u senzorima, baterijama i robotici.

Ove gel membrane, opisane u časopisu Nature Synthesis, slične su hidrogelovima, obje su polimerne mreže okružene tekućinama. Dok je voda tekući element u hidrogelovima, novorazvijene membrane sadrže ionsku tekućinu, otuda im i naziv ionogelovi. Njihova je struktura fleksibilna, ioni imaju više prostora za kretanje, što ih čini visoko vodljivim i vrlo osjetljivim pa se sad istražuje mogućnost da se iskoriste i kao elektroliti u čvrstim baterijama.

Kuća od pelena

Pijesak u betonu i žbuci koji se koristi za izradu jednokatnice mogao bi se zamijeniti isjeckanim korištenim jednokratnim pelenama bez značajnog smanjenja njihove čvrstoće, pokazala je studija japanskog Sveučilišta Kitakyushu. Jednokratne pelene obično se proizvode od drvene pulpe, pamuka, viskoznog rajona i plastike kao što su poliester, polietilen i polipropilen i nakon korištenja odlažu u odlagalište ili spaljuju. No ako se oprani, osušeni i usitnjeni ostaci jednokratnih pelena pomiješaju s cementom, pijeskom, šljunkom i vodom te suše 28 dana, neželjeni otpad pretvara se u građevinski materijal.

Ispitivanja pokazuju da otpad od pelena može zamijeniti do deset posto pijeska potrebnog za beton koji se koristi za oblikovanje stupova i greda u trokatnici. Taj se udio povećava na 27 posto pijeska potrebnog za podizanje prizemnice. Jednokratnim pelenama može se zamijeniti i do 40 posto pijeska potrebnog za mort u pregradnim zidovima te devet posto pijeska u mortu za podove i popločavanje vrtova, navode autori studije objavljene u Scientific Reports.

Rastezljivi OLED zasloni

Zasloni na većini vrhunskih pametnih telefona, kao i sve većem broju televizora, koriste OLED tehnologiju koja između vodiča stavlja male organske molekule. Kada se uključi električna struja, male molekule emitiraju jarku svjetlost. Tehnologija je energetski učinkovitija od starijih LED i LCD zaslona i hvaljena je zbog oštrih slika. Međutim, molekularni građevni blokovi OLED-a imaju čvrste kemijske veze i krute strukture.

No, sad su istraživači Pritzkerove škole molekularnog inženjeringa (PME) na Sveučilištu u Chicagu dizajnirali materijal koji se može savijati i rastezati više nego dvostruko od izvorne duljine, a da i dalje emitira fluorescentni uzorak. Materijal, opisan u znanstvenom časopisu Nature Materials, ima širok raspon primjena, od nosive elektronike i zdravstvenih senzora do sklopivih računalnih ekrana.

Istraživači su razvili atomske modele novih polimera i s njima simulirali što se događa molekulama kada ih razvlačite i savijate. Ključna značajka u njihovom dizajnu bila je upotreba "termički aktivirane odgođene fluorescencije", koja je materijalima omogućila pretvaranje električne energije u svjetlost, na vrlo učinkovit način. Tako su dobili materijal čije su performanse jednake komercijalnim OLED tehnologijama.

Osim za prikaz informacija, savitljivi materijali koji emitiraju svjetlost mogu se integrirati i u nosive senzore koji zahtijevaju svjetlost i mjere oksigenaciju krvi i otkucaje srca. Mogli bi se, kažu, integrirati i u implantabilne uređaje, poput onih koji koriste svjetlost za kontrolu aktivnosti neurona u mozgu. Ova vrsta optogenetike trenutno se koristi samo u eksperimentima na životinjama kako bi se bolje razumjeli mozak i moždane bolesti.

Kapsula umjesto endoskopije

Istraživača s UC Davies utiru put istraživanju mikrobioma ljudskih crijeva na nov način, bez neugodne endoskopije. Oni su naime razvili kapsulu koja može duboko zaroniti u naš probavni sustav i prikupiti važne informacije o procesu probave. Kapsula CapScan primjenjuje se oralno i putuje od gornjeg dijela crijeva do debelog crijeva, skupljajući male količine biotekućina i mikroorganizama. Obložena je pH-osjetljivim materijalom koji pomaže u odaberu dijela probavnog trakta koji se želi uzorkovati.

Kapsula, opisana u časopisu Nature, raspoznaje različitu prehranu, unos alkohola ili konzumaciju voća te omogućava analizu sadržaja poput bakterija, virusa, proteina domaćina i metabolizam u gornjem dijelu crijeva. 

Meka neurotehnologija

Istraživači švicarskog EPFL Neuro X instituta razvili su minimalno invazivni, mekani niz kortikalnih elektroda inspiriran robotima koji se može umetnuti kroz malu rupu u lubanji. Niz ima šest spiralnih krakova kako bi se povećala površina, a rezultati uspješnog testiranja na svinji objavljeni su u časopisu Science Robotics.

Od oblika njegovih spiralnih krakova, do postavljanja svakog kraka na vrhu vrlo osjetljivog moždanog tkiva, svaki aspekt ove nove, razmjestive elektrode je genijalan inženjering. Prototip se sastoji od niza elektroda koji prolazi kroz rupu promjera 2 cm, ali kada se postavi, proteže se preko površine promjera 4 cm. Ima 6 krakova spiralnog oblika, kako bi se povećala površina niza elektroda, a time i broj elektroda u kontaktu s korteksom.

Meku neurotehnologiju sada će skalirati EPFL spin-off Neurosoft Bioelectronics koji je za razvoj sustava nedavno dobio 2,5 milijuna švicarskih franaka od tamošnjeg akceleratora Swiss Accelerator od Innosuisse.