Meteorolozi već desetljećima pokušavaju odrediti krajnju granicu do koje je moguće točno predvidjeti vremenske prilike. Znanstvenici Sveučilišta u Miamiju i Kineske akademije znanosti ponudili su novi teorijski odgovor: u idealnim uvjetima, gornji strop predvidljivosti atmosfere iznosi oko 129 dana. Za razliku od klasičnih modela koji prate kako se sitne pogreške u mjerenjima s vremenom uvećavaju, istraživači su sad analizirali protok energije u atmosferi. Prema njihovom energetskom okviru, predstavljenom u časopisu Advances in Atmospheric Sciences, čak i kad bismo imali savršeno početno stanje i fizikalne zakone, informacija o vremenu s vremenom nestaje zbog nepredvidivog utjecaja fotona iz sunčevog zračenja koji postupno prožimaju atmosferske molekule.

Ipak, ova granica ne znači stopostotnu točnost tijekom cijelog razdoblja. Istraživači procjenjuju da bi visoka razina pouzdanosti, kakvu danas imamo za petodnevnu prognozu, u idealnom scenariju vrijedila za do 62 dana unaprijed, dok bi preostalo vrijeme nudilo tek smjernice niske pouzdanosti.

Pametni zubni konac za praćenje stresa

Inženjeri Sveučilišta Tufts razvili su senzor ugrađen u držač za zubni konac koji može mjeriti razinu kortizola, hormona stresa, izravno iz sline. Uređaj funkcionira iskorištavanjem kapilarnih sila. Slina putuje kroz zubni konac u unutrašnjost plastične ručke, gdje nailazi na elektrode s molekularno utisnutim polimerima (eMIP). Ti polimeri posjeduju kemijski "otisak" prilagođen isključivo strukturi kortizola, što im omogućuje precizno i selektivno prepoznavanje te molekule bez potrebe za skupim antitijelima.

Autori rada, objavljenog u časopisu ACS Applied Materials & Interfaces, tvrde kako se srodna tehnologija lako može rekonfigurirati za detekciju drugih biomárkera u slini, poput glukoze, estrogena ili specifičnih indikatora malignih bolesti.

'Zvijezde crnih rupa' u ranom svemiru

Astronomi MIT-a identificirali su posve novu klasu astrofizičkih objekata iz razdoblja kozmičke zore. Riječ je o aktivnoj crnoj rupi koja je u potpunosti učahurena unutar golemog, gustog plinovitog omotača.

Iako objekt vizualno podsjeća na divovsku zvijezdu, spektroskopski podaci s teleskopa James Webb otkrili su da u središtu krije crnu rupu koja energiju crpi iz akrecije okolne tvari, a ne iz nuklearne fuzije. Gusti plinoviti štit blokira i raspršuje zračenje, zbog čega objekt izgleda poput kompaktne, izrazito crvene točke. Ovo otkriće, objavljeno u časopisu Nature, nudi rješenje za misterij "malih crvenih točkica" u ranom svemiru.

Reprogramiranje putanje svjetlosti

Znanstvenici s Caltecha i Laboratorija za meta-optomehaniku Sveučilišta u Tel Avivu razvili su ultra-tanku silicijsku metapovršinu koja može promijeniti smjer i oblik svjetlosne zrake u samo 74 femtosekunde. Ova eksperimentalna tehnologija, opisana u časopisu Nature Nanotechnology, oslanja se na optički Kerrov efekt, fenomen u kojem intenzivna svjetlost kratkotrajno mijenja indeks loma materijala. Budući da je taj efekt prirodno preslab, istraživači su konstruirali su nanostrukture koje privremeno zarobljavaju i pojačavaju interakciju između dolazne svjetlosti i silicija.

Sustav ne koristi mehaničke dijelove niti se oslanja na spora električna pražnjenja, što mu omogućuje trenutačni povratak u početno optičko stanje. Ova razina kontrole mogla bi, vjeruje se, ubrzati razvoj fotoničkih računala i optičkih mreža u kojima bi se podaci obrađivali izravno putem svjetlosnih signala, bez potrebe za pretvorbom u električne impulse.

Rastezljiva antena za stabilnije medicinske senzore

Istraživači Sveučilišta Penn State razvili su mekanu, rastezljivu antenu koja rješava problem gubitka bežičnog signala pri kretanju nosivih zdravstvenih monitora. Dok obično istezanje mijenja rezonantnu frekvenciju i prekida vezu, ovaj dizajn ostaje stabilan čak i kad se rastegne do 45 % u više smjerova. Tajna je u tekućim metalnim česticama ugrađenim u rastezljivi polimer i posebnom prorezu u obliku križa koji kompenzira promjene oblika.

Tehnologija, predstavljena u časopisu Nature Communications, omogućava stabilan Bluetooth prijenos podataka i učinkovito prikupljanje radiofrekvencijske energije za napajanje senzora.

AI smanjio ključne dijelove čipa za 500 puta

Inženjeri s Harvarda i Instituta Max Planck iskoristili su napredne AI algoritme za dizajniranje optičkih komponenti koje su do 500 puta manje od onih koje konstruiraju ljudski inženjeri. Riječ je o multipleksorima, ključnim elementima fotoničkih mikročipova koji upravljaju svjetlosnim signalima umjesto električnim strujama. Ovi čipovi nude znatno veću propusnost podataka i minimalno stvaranje topline, no njihova je integracija do sada bila ograničena veličinom komponenti.

Primjenom računalne optimizacije, AI je stvorio nekonvencionalne, asimetrične geometrije koje potpuno zaobilaze tradicionalna inženjerska pravila. Dobivene komponente dugačke su svega nekoliko mikrometara, čime se oslobađa ogroman prostor za dodatne funkcije na čipu i otvara put prema masovnoj proizvodnji ultra-gustih optičkih procesora, sukus je rada objavljenog u časopisu Nature Communications.

'Kvantni hladnjak' za skaliranje kvantnih čipova

IBM je uspješno spojio i ohladio prve operativne module svog novog modularnog kriogenog sustava, što je ključan infrastrukturni korak prema stabilnim kvantnim računalima. Ovi specijalizirani "kvantni hladnjaci" pravokutnog oblika mogu spustiti temperaturu ispod 15 milikelvina – što je oko 180 puta hladnije od dubokog svemira – stvarajući stabilno okruženje nužno za rad osjetljivih kubita. Za razliku od tradicionalnih cilindričnih kriostata, modularni dizajn omogućuje slaganje ćelija jedne do druge i donosi 12 puta više prostora za ožičenje. 

Primarni cilj ove arhitekture je premostiti prostorna ograničenja i omogućiti ugradnju procesora Nighthawk do kraja godine, s planom dostizanja sustava od 1000 programabilnih kubita do 2027. Dugoročni plan tvrtke je lansiranje IBM Quantum Starling računala do 2029.

Moždani organoidi bilježe i pamte protok vremena

Znanstvenici s Harvarda i Instituta Max Planck uzgojili su ljudske moždane organoide koji su u kulturi opstali dulje od pet godina. Dosadašnji su pokusi uglavnom bili vremenski ograničeni na nekoliko mjeseci, što je onemogućavalo proučavanje kasnijih faza razvoja ljudskog mozga.

Istraživanje, objavljeno u časopisu Nature, otkrilo je da ovi minijaturni mozgovi ne samo da prate iznimno spor tempo sazrijevanja specifičan za ljudsku vrstu, već kroz stabilne promjene u transkripciji i metilaciji DNK doslovno bilježe protok vremena. Štoviše, stanice posjeduju svojevrsno stanično pamćenje; kad su stariji progenitorci izloženi signalima mlade okoline, oni preskaču rane razvojne korake i u samo dva tjedna stvaraju kasne neuronske loze.

AI model dekodira kognitivne procese

Istraživači Sveučilišta Aalto razvili su računalni model koji precizno rekonstruira i objašnjava kognitivne procese tijekom ljudskog čitanja. Za razliku od dosadašnjih sustava koji su samo oponašali pokrete očiju na temelju golemih baza podataka, novi model, predstavljen u časopisu Nature Human Behaviour, koristi učenje s potkrepljenjem kako bi simulirao donošenje odluka u stvarnom vremenu.

Brzi čitatelji s boljim pamćenjem skaču s odlomka na odlomak, dok oni s lošijim pamćenjem češće vraćaju pogled unatrag. Tehnologija bi se, kažu, mogla primijeniti u naprednim sustavima proširene stvarnosti i pametnim naočalama, ali i za automatsku prilagodbu složenih pravnih ili tehničkih tekstova čitateljima s disleksijom.