Важные события в науке. (октябрь 2016)
Дрон превратили в летающий прожектор
Пользователь видеохостинга YouTube, зарегистрированный под ником rctestflight, превратил дрон в летающий прожектор, прикрепив к беспилотнику 1000-ваттный светодиодный модуль. Видео опубликовано на канале автора проекта.
Современные мультикоптеры, как правило, используются для перевозки грузов, для аэросъемки или инспекции различных сооружений и конструкций. Тем не менее, некоторые владельцы иногда используют беспилотники в различных творческих проектах — например, устанавливают на дрон массив ярких светодиодов.
+
В качестве платформы автор проекта использовал октокоптер Freefly Alta 8, изначально спроектированный для киносъемки с воздуха. На него был установлен 1000-ваттный модуль с десятью светодиодами, дополнительные батареи и сервопривод, включающий светодиоды. Благодаря дополнительным батареям при включенном прожекторе октокоптер может летать до 10 минут.
Ранее октокоптер Freefly Alta 8 уже использовался в необычных проектах. В частности, мультикоптер был тягачом для передвижения человека на вейкборде. Этот неофициальный вид спорта представители компании Freefly назвали дронсерфингом.
В ДНК вируса нашли ген яда черной вдовы
Бактериофаги, заражающие внутриклеточных паразитических бактерий вольбахий, содержат в своем геноме крупные фрагменты ДНК, позаимствованные у членистоногих. Среди множества генов, находящихся в этих «украденных кусках» генома, есть и ген латротоксина — яда черной вдовы. Обнаружить это удалось ученым из Университета Вандербильта, которые секвенировали и проанализировали геномы этих вирусов. Работа опубликована в журнале Nature Communications, некоторые дополнительные подробности можно прочитать в пресс-релизе университета.
Необычность бактериофагов WO, о которых идет речь в статье, заключается в том, что они заражают не свободно живущих бактерий, а облигатных (т. е. постоянных) паразитов членистоногих. Вольбахии живут только внутри эукариотических клеток, поэтому, помимо задачи проникнуть в клетку своего собственного хозяина, у бактериофагов WO есть дополнительная цель — проникнуть в клетку хозяина своего хозяина (т. е. в клетку животного).
Обычно бактериофаги очень специфичны в выборе мишени: они заражают только один вид или даже один штамм бактерий. Связана эта избирательность с тем, что проникновение обеспечивается точным соответствием между поверхностными белками хозяина и белками «ножек», которыми вирус крепится к бактерии. Очевидно, что для бактериофагов WO механизмы проникновения должны быть сложнее аналогичных механизмов других бактериофагов, но пока они изучены очень плохо. Новая работа позволяет предположить, что для проникновения в эукариотические клетки вирус использует его собственные гены.
Ученые исследовали бактериофагов WO, которые заражают вольбахий из клеток паразитических ос Nasonia giraulti и мучной моли Ephestia kuehniella. Насекомых выращивали на соответствующей питательной среде, а затем выделяли из их тела вирусные частицы (вирионы) бактериофагов. ДНК, извлеченную из очищенных вирусных частиц, затем секвенировали и собирали в цельную последовательность.
Оказалось, что до половины генома бактериофагов WO разных штаммов содержит ДНК, позаимствованную у эукариотических клеток. Для бактериофагов (которые, как ясно из названия, заражают бактерий) это уникальный, до сих пор не описанный случай. Эта «украденная» у ядерных клеток ДНК формирует четко ограниченные кластеры, которые авторы назвали EAM (eukaryotic association module). Среди генов, обнаруженных в этих кластерах, нашлось большое количество «родственников» белков из яда черной вдовы. Точнее говоря, речь идет о белках с доменами, гомологичными C-концевому домену латротоксина — этот кусок токсина паука присутствует в цитоплазме его некоторых клеток и может обеспечивать их лизис при выработке яда.
Латротоксины характерны только для пауков, и обнаружение их у животных совершенно другого класса членистоногих само по себе весьма необычно. Филогенетический анализ позволяет предположить, что гены с доменами лактротоксинов были когда-то захвачены вирусом у пауков, а затем вместе с вольбахиями «переехали» к новым хозяевам, насекомым. Что именно делают эти белки в вирусном геноме, пока не ясно, однако по косвенным признакам можно предположить, что они сохраняют свою активность (об этом говорит, в частности, нетронутость важных участков этих белков). Вполне возможно, что способность токсинов разрушать клетки используется бактериофагами как раз для получения доступа к вольбахиям. «Есть свидетельства, что бактериофаги производят инсектицидные токсины, но мы пока не уверены, как они используются и когда именно», — пояснил один из авторов работы пресс-службе университета.
Вольбахии являются ярким примером длительного облигатного паразитизма, в результате которого ранее свободно живущие бактерии настолько приспособились к своему хозяину, что потеряли способность жить вне его клеток. Хозяева, в свою очередь, также стали зависимы от паразитов: некоторые насекомые не могут размножаться или даже жить без заражения вольбахиями. Исследования паразитов имеют и практическое, медицинское применение — заражение насекомых вольбахиями в некоторых случаях препятствует передаче вирусов Зика и деньге, так что потенциально этих бактерий можно использовать как биологический метод контроля опасных для человека инфекций.+
В подледном озере в Антарктиде обнаружили неизвестную форму жизни
Опубликовано: 2016-10-06
Российские исследователи обнаружили в подледном озере Восток в Антарктиде неизвестную бактерию. Об этом РИА Новости во вторник, 4 октября, рассказал заведующий лабораторией криоастробиологии Петербургского института ядерной физики имени Б.П. Константинова Сергей Булат.+
По его словам, «в намерзшей на буровой коронке воде была найдена абсолютно неизвестная бактерия». Исследователь отметил, что ее окрестили «w123-10».
Ученый рассказал, что обнаруженная бактерия обладает генетической структурой, на 86 процентов совпадающей с уже известными организмами. С точки зрения генетики, этого достаточно, чтобы признать ее абсолютно уникальной.
Российские ученые и буровики впервые пробились через почти четырехкилометровый ледовый слой к водам озера Восток 5 февраля 2012 года. Тогда были взяты первые пробы воды, в которой обнаружили следы живых организмов.
Однако через год вода подледникового озера поднялась по скважине и замерзла на уровне 363 метра. Скважину пришлось бурить заново с глубины 3 тысячи 406 метров, прокладывая ее параллельно первой.
Физика объяснила уникальность человеческого разума
Китайские ученые выяснили, что длина волны биофотонов (сверхслабого света, который излучают клетки) животных короче, чем у человека. Вероятно, именно это свойство, связанное с передачей и обработкой нейронных сигналов, и объясняет высокие интеллектуальные способности Homo sapiens. Об открытии сообщается в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.+
Конкретные (физические и физиологические) свойства мозга, обеспечивающие превосходство человеческого разума над животным, до сих пор остаются предметом споров. Ни размер головного мозга, ни коэффициент энцефализации не смогли выступить адекватным критерием.
В последнем исследовании китайские нейрофизиологи обратились к недавно открытому механизму связи между нейронами — биофотонам. Они стимулировали клетки в срезах мозга глутаматом (нейромедиатором) и сравнивали длину волны биофотонов разных животных. Оказалось, что по мере эволюционного «прогресса» (от лягушки-быка к мыши, курице, свинье, обезьяне и человеку) длина волны увеличивается. В мозге Homo sapiens она доходит до ближнего инфракрасного диапазона (около 865 нанометров).
Ученые предполагают, что именно это свойство мозга является биофизической основой человеческого разума. Большая длина волны обеспечивает более эффективную и экономящую ресурсы организма коммуникацию между нейронами.
Зафиксирована катастрофичная потеря Землей кислорода
Ученые выяснили, что атмосфера Земли теряет кислород. Уровень необходимого для жизни газа снизился на 0,7 процента за последние 800 тысяч лет. Свои выводы исследователи представили в статье, опубликованной в журнале Science.
До зарождения жизни на Земле в атмосфере нашей планеты кислород отсутствовал. После появления цианобактерий его концентрация начала расти. В течение последних нескольких сотен миллионов лет содержание газов в воздушной оболочке планеты оставалось на стабильном уровне.
Исследователи проверили уровень концентрации кислорода в атмосфере за последние несколько сот тысяч лет, проанализировав ледяные керны — образцы льда, добытые в Гренландии и Антарктиде. В них содержатся пузырьки, которые хранят информацию о составе воздуха в прошлом. Ученые определили соотношения изотопов кислорода и азота и выяснили, что количество необходимого для жизни газа уменьшилось почти на один процент.+
Ученые предлагают несколько объяснений. Во-первых, увеличение скорости эрозии могло усилить окислительные процессы. Во-вторых, если не рассматривать антропогенное изменение климата, то за последние миллионы лет средняя температура гидросферы уменьшилась, в результате чего океаны оказались способны растворить в себе больше кислорода.
.
В Турции нашли статуэтку возрастом 8000 лет
Археологи обнаружили в центральной Турции статуэтку женщины возрастом около 8000 лет. О находке рассказал AFP профессор Стэнфордского университета Иэн Ходдер (Ian Hodder).
Статуэтка была обнаружена в культурном слое крупного неолитического поселения Чатал-Хююк в провинции Конья. К 2009 году в нем было раскопано около двух тысяч фигурок людей и животных, однако нынешняя находка обладает особенной ценностью.
Обнаруженная статуэтка женщины с обвисшей грудью и животом в отличие от подавляющего большинства других фигурок изготовлена не из глины, а из камня. Кроме того, она отличается более тонкой работой и отлично сохранилась. Как следует из сообщения, за всю историю были найдены лишь единичные статуэтки, сохранившие свою целостность.
Как правило, подобные статуэтки считаются изображением богинь плодородия и плодовитости. Однако Ходдер придерживается мнения, что, вероятнее всего, нынешняя находка изображает пожилую женщину с высоким статусом в обществе.
Чатал-Хююк — одно из самых древних известных человеческих поселений, основанное не позднее 7400 года до нашей эры и просуществовавшее почти 2000 лет. В нем жили неолитические фермеры, которые пасли скот и выращивали злаки в окружающей местности. Поселение было обнаружено в 1960-х годах, с тех пор в нем непрерывно ведутся археологические раскопки, достигшие глубины 17 метров. Дома сделаны из необожженного кирпича, крыши имели несущие деревянные балки. Помимо скульптур при раскопках находили множество инструментов, предметов быта, керамической посуды, обсидиановых зеркал, украшений и фрагментов тканей. Кроме того, археологи обнаружили множество фресок, которые считаются наиболее старыми из выполненных на искусственных стенах. Чатал-Хююк занесен в Список мирового наследия ЮНЕСКО.+
Японцы представили мультикоптер с двумя руками
Японская компания Prodrone представила грузовой мультикоптер PD6B-AW-ARM, оборудованный парой манипуляторов. Презентация беспилотника состоялась в рамках выставки InterDrone в Лас-Вегасе.
Грузовые мультикоптеры используются для транспортировки грузов, масса которых может достигать нескольких десятков килограммов. Как правило, транспортировка грузов с помощью беспилотников подразумевает использование боксов со специальными креплениями к раме летательного аппарата, что не позволяет перевозить негабаритные грузы, укладывающиеся в рамки грузоподъемности дрона. +
Представленный в Лас-Вегасе гексакоптер оснащен парой манипуляторов с пятью степенями свободы, которые позволяют беспилотнику захватывать и перевозить различный груз весом до 10 килограммов на одну руку, максимальная грузоподъемность самого летательного аппарата составляет 20 килограммов. Дрон может разгоняться до 60 километров в час и подниматься на высоту до пяти километров, аккумулятора хватает на 30 минут полета.
Ранее специалисты Германского аэрокосмического центра построили беспилотный синхроптер с манипулятором, основной задачей которого станет удаленная диагностика и ремонт других роботов. Другой проект, реализуемый с помощью краудфандинга, предлагал использовать безактуаторную клешню на любительских квадрокоптерах
Лос-Анджелес подпитает крупнейший в мире электрический аккумулятор
Власти Лос-Анджелеса (Калифорния) планируют к 2021 году ввести в строй самую мощную в мире аккумуляторную батарею. Об этом сообщает издание Scientific American.
Батарея будет представлять собой массив из 18 тысяч литий-ионных аккумуляторов, способных отдавать 100 мегаватт в течение четырех часов. Ее возведение планируется в Лонг-Бич к югу от Лос-Анджелеса.
Основным источником энергии для аккумуляторов станут ветряные электростанции, работающие в ночное время. Создатели гигантской батареи —американские компании Southern California Edison и AES.
Аккумулятор способен снизить пиковую нагрузку на газовые электростанции Лос-Анджелеса, приходящуюся на вторую половину дня. В это время, как отмечают инженеры, люди возвращаются домой из офисов и начинают интенсивно пользоваться кондиционерами, кухонной техникой и телевизорами.+
Ученые отмечают, что такой рост потребления электроэнергии обусловлен климатическими изменениями — ростом среднегодовых температур и засухи. В 2050 году в Калифорнии планируется снижение выбросов парниковых газов, приводящих к потеплению, на 80 процентов.
В кишечнике нашли манипулирующие мозгом человека бактерии
В кишечнике человека впервые обнаружены бактерии, которым для выживания необходимы выделяемые мозгом химические вещества. Об этом сообщает New Scientist.
Филип Стрэндвиц (Philip Strandwitz) и его коллеги из Северо-восточного университета (Бостон) выяснили, что недавно открытый вид кишечных бактерий KLE1738 растет и размножается, только если кормить их молекулами ГАМК — гамма-аминомасляной кислоты, важнейшего тормозного нейромедиатора центральной нервной системы человека и других млекопитающих.
ГАМК подавляет сигналы нервных клеток, что снимает возбуждение и оказывает успокаивающее действие. При этом аномально низкий уровень ГАМК в организме связывают с депрессиями и аффективными расстройствами. Таким образом, налицо первое доказательство того, что микрофлора кишечника может влиять на мозг и настроение человека.
В 2011 году другой коллектив исследователей выяснил, что другой тип кишечных бактерий (Lactobacillus rhamnosus) серьезно влияет на активность ГАМК в мозге мышей (хотя и не употребляет это вещество). Однако сейчас Стрэндвиц обнаружил, что при удалении блуждающего нерва этот эффект исчезает. Сейчас биолог пытается обнаружить другие кишечные микробы, также потребляющие (или даже вырабатывающие) ГАМК — чтобы использовать эти знания в разработке новых антидепрессантов.
+
РНК научили синтезировать РНК
Биологи из Инстититута Скриппса в ходе эксперимента по «эволюции-в-пробирке» получили молекулу РНК, которая способна катализировать синтез других РНК. Предполагается, что на заре возникновения жизни появление подобных молекул должно было стать переломной точкой между химической и биологической эволюцией. И, хотя такие РНК-ферменты уже делали в подобных системах, новая молекула обладает существенно большей универсальностью. Работа опубликована Proceedings of the National Academy of Sciences.
РНК, в отличие от ДНК, способна образовывать сложную трехмерную структуру и благодаря этому может выступать в роли фермента — ускорять протекание химических реакций (подробнее об отличиях можно прочитать здесь). РНК-ферменты называются рибозимами (ribonycleotide enzymes), и диапазон реакций, которые они способны катализировать, достаточно широк. Некоторые рибозимы даже специально выращиваются для практического применения в лабораторных тест-системах.
Однако биологов больше интересуют рибозимы, которые можно рассматривать как следы древнего РНК-мира — состояния возникающей жизни до момента появления современной системы синтеза белков. К таким следам относятся, например, РНК-интроны, которые вырезают сами себя из созревающей матричной РНК, РНК-затравки фермента теломеразы, работа которого необходима для синтеза ДНК на концах хромосом, и так далее. Главным свидетельством существования мира РНК является, конечно, рибосома — молекулярная машина, ядро которой составляет именно РНК, катализирующая синтез белков.
Гипотеза мира РНК принимается сейчас большинством специалистов по происхождению жизни и хорошо разработана (свежий обзор работ на эту тему можно прочитать здесь). Однако ключевой для этой гипотезы остается проблема возникновения рибозимов-полимераз, которые могли бы обеспечивать репликацию РНК. Без таких молекул (или ансамблей молекул) невозможно представить возникновение дарвиновской эволюции. Эксперименты по созданию таких молекул в лаборатории продолжаются более 20 лет, и на данный момент ученым удалось достичь скромных успехов.
Проводятся подобные эксперименты по следующей схеме. Исследователи берут некую исходную РНК-молекулу или просто случайную РНК-цепочку и амплифицируют ее в пробирке — то есть создают множество копий исходной РНК, в том числе со случайными мутациями. Затем проводится отбор молекул — например, на их способность катализировать присоединение нуклеотида к затравке. Отбираются только лучшие молекулы, которые затем снова амплифицируются и проходят следующий цикл отбора.
Такой метод ускоренной эволюции на сегодняшний день позволил биологам создать несколько молекул, которые более-менее удачно катализируют полимеризацию десятков РНК-нуклеотидов на РНК-матрице. Недавно группе из Кембриджа удалось создать рибозим, который может катализировать полимеризацию до двух сотен нуклеотидов — это уже цифра, превышающая длину большинства самих рибозимов. Однако до сих пор все полученные рибозимы-полимеразы очень капризны по отношению к природе синтезируемой РНК. Так, в кембриджской работе с рекордной длиной речь шла о специальной, удобной для этого рибозима матрице, а не о репликации рибозимом самого себя — такая молекула считается «Святым Граалем» в данной области и до сих пор никем не получена.
Капризность рибозимов-полимераз не случайна, а имеет фундаментальную природу. Дело в том, что хорошая с точки зрения полимеразы матрица должна иметь линейную структуру и не формировать узлов и петель вторичной структуры. С другой стороны, если РНК не образует узлов и петель, ей «нечем будет работать», то есть она не сможет выполнять какую-либо значимую функцию. В попытке преодолеть это противоречие авторы новой работы разработали новый механизм отбора полимераз, который максимизирует не длину синтезируемого продукта, а его функциональную способность — например, способность связывать какое-то вещество.
Как оказалось, новая молекула (она получила название 24-3) в среднем в сто раз быстрее синтезирует нуклеотиды, чем исходный вариант и, что важнее, ей практически безразличен нуклеотидный состав матрицы. Точность синтеза при этом оказалась несколько ниже исходной (около 92 процентов — точность самых «плохих» природных полимераз составляет около 99 процентов). С помощью новой молекулы авторы провели синтез природной фенилаланиновой транспортной РНК и даже сделали РНК-вариант полимеразной цепной реакции, ПЦР. В ходе ПЦР матрица многократно амплифицируется в ходе нескольких этапов синтеза. Следует отметить, что для РНК-ПЦР ученые использовали очень короткую и простую матрицу. Сама себя рибозим-полимераза синтезировать не смогла.
Проблема возникновение рибозим-полимераз и автономных репликаторов вообще остается одной из самых трудных в области исследования происхождения жизни. Дело в том, что для возникновения дарвиновской эволюции недостаточно появления просто точных полимераз, они должны быть при этом еще и компактными — иначе непонятно, как объяснить их случайное возникновение. Если говорить правильнее, речь идет о соотношении между точностью репликатора и объемом наследственной информации — эти величины связаны так называемым порогом Эйгена. Дарвиновская эволюция становится возможна только выше порога Эйгена, ниже которого мутационная катастрофа и вымирание неизбежны. +
Найдено безболезненное средство против камней в почках
Американские исследователи из Университета в Хьюстоне выяснили, что натуральный растительный экстракт способен растворить оксалат кальция — компонент камней в почках человека. О своем открытии ученые рассказали в статье, опубликованной в журнале Nature.
Химики определили, что соединение, называемое гидроксицитратом, является эффективным ингибитором роста кристаллов оксалата кальция и при определенных условиях способно растворить их. Обычно людям, склонным к мочекаменной болезни, рекомендуют принимать цитрат в форме биодобавки, однако у некоторых пациентов возникают серьезные побочные эффекты. Исследователи с помощью атомно-силовой микроскопии изучили взаимодействие между кристаллами как цитрата, так и гидроксицитрата и оксалата кальция.
Ученые прибегли к теории функционала плотности — методу расчета электронной структуры систем, состоящих из многих частиц. С его помощью они определили, как гидроксицитрат воздействует на кальций. Оказалось, что он формирует сильную связь с кристаллическими поверхностями, вызывая высвобождение атомов кальция и приводя к растворению кристалла.
Исследователи провели эксперименты на семи пациентах, которые принимали биодобавки в течение трех дней. Результаты показали, что гидроксицитрат легко выводится с мочой, что является условием действенной работы препарата. Однако химики подчеркивают, что для создания полноценного лекарственного комплекса необходимы дополнительные испытания на безопасность, необходимую дозировку и эффективность.+
В Австралии заявили о победе над СПИДом
В Австралии закончилась эпидемия СПИДа, а к 2020 году страна может почти полностью исключить случаи заражения ВИЧ. Об этом медики сообщили в бюллетене, опубликованном в преддверии XXI Международной конференции по СПИДу, которая откроется в воскресенье, 17 июля 2016 года, в Дурбане (ЮАР). Кратко об этом рассказывает издание Science News.
В настоящее время в Австралии, как отмечается в бюллетене, ежегодно регистрируется около тысячи новых ВИЧ-больных. Это, согласно Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), является пороговым параметром, фиксирующим прекращение в стране эпидемии ВИЧ-инфекции. В свою очередь, как отмечают медики, снижение случаев передачи ВИЧ вместе с эффективной противовирусной терапией приведет к 2020 году исключению смертности от СПИДа в Австралии.
Успехи в предупреждении распространения ВИЧ в Австралии ученые связывают с доконтактными профилактическими мерами и эффективной противовирусной терапией. Первое включает в себя работу с группами риска (гомосексуалами, наркоманами и секс-работниками), а также введение специальных образовательных программ в школах, ВУЗах и медицинских учреждениях. Второе — своевременную и современную противовирусную терапию.
Австралийские ученые отмечают, что полное исчезновение ВИЧ в стране невозможно, поскольку всегда остается риск внесения вируса гражданами государств с высокими уровнями заболеваемости. Остановка распространения ВИЧ сделает Австралию, наряду с Данией, одним из мировых лидеров по борьбе с этим заболеванием.
К 2014 году, по данным ВОЗ, около 37 миллиона человек в мире были инфицированы ВИЧ, а 34 миллиона умерли от причин, связанных с заболеванием. К этому же времени от вируса ежегодно погибало около 1,5 миллиона человек и около 2,2 миллиона становились носителями вируса. Противовирусную терапию получают менее половины заболевших.
В 2014 году в России зарегистрировали свыше 92 тысяч новых случаев ВИЧ, что на 12 процентов больше чем в 2013 году. В октябре 2015 года министр здравоохранения Вероника Скворцова заявила, что к 2020 году эпидемия ВИЧ в России может выйти из-под контроля. В январе 2016 года число ВИЧ-инфицированных в России превысило миллион человек, что сопоставимо с числом заболевших в остальной части Европы, и указывает на возможность развития пандемии.+
Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) вызывает медленно развивающее заболевание, поражающее иммунную систему, в результате чего организм оказывается неспособным защититься от безвредных для здорового индивида инфекций. Заболевание не поддается полному излечению, однако современная противовирусная терапия позволяет свести к минимуму развитие ВИЧ-инфекции, конечной и необратимой стадией которой является СПИД.
Представлена сочетающая ветряную и солнечную энергию российская установка
Российские изобретатели Валерий Перевалов и Леонид Примак провели на международном Конгрессе REENCON-ХХІ «Возобновляемая энергетика XXI век: энергетическая и экономическая эффективность» презентацию разработки «П2-ротор», которая объединяет ветроротор и солнечную панель и использует их совместную работу для повышения уровня эффективности всей установки в целом.
Работы над проектом «П2-ротор» начались с 1996 году. С тех пор удалось изготовить опытную установку-демонстратор технологии.
Кроме того, был достигнут КПД на уровне лучших мировых образцов — 44 процента и определены пути дальнейшего совершенствования и модификации конструкции для различных условий эксплуатации.
В перспективе КПД установки достигнет 55-60 процентов При этом удельная себестоимость одного киловатта номинальной мощности 50 тысяч рублей. При достижении расчетного ресурса, 10 лет, цена 1 кВт/час составит не более 1,5 рублей.
Конгресс REENCON-ХХІ «Возобновляемая энергетика XXI век: энергетическая и экономическая эффективность» был создан по инициативе Российской Академии наук, НИУ «Высшая школа экономики» и Международного центра устойчивого энергетического развития под эгидой ЮНЕСКО. В 2016 году к организаторам присоединился Фонд «Сколково» и Департамент природопользования и охраны окружающей среды города Москвы.+
США совершили революцию в области термоядерного синтеза
Физикам из Массачусетского технологического института, работавшим на токамаке Alcator C-Mod, удалось добиться самого высокого давления плазмы за всю историю наблюдения. О результатах работы исследователи сообщили на саммите Международного агентства по атомной энергии в Японии. Кратко об этом рассказывается на сайте Gizmodo.
Токамак представляет собой тороидальную камеру, которая предназначена для достижения условий, необходимых для термоядерного управляемого синтеза. Последний отличается от традиционной ядерной энергетики тем, что при нем происходит синтез тяжелых атомных ядер из легких. Однако уже в течение 50 лет физики не могут провести термоядерный синтез, пригодный для получения энергии.
Внутри токамака атомы удерживаются тороидальным магнитным полем. Они нагреваются примерно до ста миллионов градусов, превращаясь в плазму («горячий суп» из протонов и электронов). Когда частицы сталкиваются, сливаясь в тяжелые атомы, выделяется значительное количество энергии. Чтобы получать ее в больших количествах, плазма должна находиться в устойчивом состоянии.+
Ученые использовали чрезвычайно мощные магнитные поля, чтобы уплотнить «суп» из атомов. В результате давление внутри плазмы достигло беспрецедентных двух атмосфер. Хотя этого недостаточно для ее устойчивости, рекорд, по мнению специалистов, является шагом на пути к энергетически выгодным реакторам.
Хотя Alcator C-Mod был разобран вскоре после эксперимента, Международный термоядерный экспериментальный реактор (ITER) во Франции будет использоваться для дальнейших исследований.
Создан самый маленький в мире транзистор
Американские физики создали самый маленький в мире транзистор. Электронный компонент микросхем имеет длину затвора порядка одного нанометра. Посвященное этому исследование опубликовано в журнале Science.
Уменьшение длины затвора было достигнуто благодаря использованию в транзисторе сульфида молибдена. Этот материал имеет, по сравнению с кремнием, более низкую диэлектрическую проницаемость, благодаря чему управление напряжением на устройстве может достигаться затвором меньших размеров — углеродной нанотрубкой диаметром один нанометр.
Исследование ученых показало возможность обойти закон Мура, накладывающий ограничение на физические размеры электронных компонентов, при помощи использования специально подобранных материалов и архитектуры. В настоящее время, согласно этому закону, невозможны кремниевые транзисторы с длиной затвора меньше пяти нанометров.
Между тем ученые не предпринимали попыток компоновки транзисторов на чипе и не приступали к решению проблемы паразитных токов.
В настоящее время самыми прогрессивными считаются кремниевые микросхемы, созданные по 14-нанометровому технологическому процессу. Ведущие чипмейкеры, в частности Intel, Qualcomm и MediaTek, работают над электронными компонентами следующего, 10-нанометрового, поколения.+
Google сделал рекордно точную систему машинного перевода на основе нейросетей
Специалисты по искусственному интеллекту из Google представили новую систему машинного перевода, которая основана на принципах глубинного обучения. По формальным оценкам и по мнению опрошенных добровольцев, точность перевода системой существенно выше, чем у существующих аналогов, хотя и не достигает пока точности живых переводчиков. Описание системы выложено в виде препринта в базе arXive.org.
Точный машинный перевод с одного языка на другой является одной из классических задач в области искусственного интеллекта. Пока существующие системы не способны конкурировать с живыми переводчиками, однако быстро их догоняют. За последние годы точность перевода существенно выросла за счет применения продвинутых методов машинного обучения, развития параллельного вычисления на графических процессорах и появления большого количества баз данных с текстами на разных языках, которые могут служить в качестве обучающей выборки.
Популярные системы машинного перевода можно грубо разделить на традиционные, основанные на переводе отдельных фраз, и на более новые, основанные на нейронных сетях, учитывающих не только типичное значение фразы, но и ее контекст. Нейронные сети, которые используются в этом последнем случае, чаще всего относятся к классу рекуррентных, их основным отличием является то, что их ответ зависит не только от поступающих на вход данных, но и от предыдущего состояния сети. Это позволяет системам «помнить» о том, что они «видели» раньше, и учитывать это при выборе того или иного ответа. Грубо говоря, именно это позволяет системе понимать, что при переводе фразы «тугой лук» второе слово не следует трактовать как onion — на это намекает первое слово исходной фразы, которое должно изменить состояние нейросети. При этом программисты не обязаны заранее указывать или даже знать правила сочетаемости слов друг с другом, этому нейросеть учится самостоятельно на базе готовых текстов.
Следует отметить, что элементарными единицами данных в нейросети GMNT, в отличие от аналогов, являются не слова, а их фрагменты (wordpieces), которых в данной работе используется 32 тысячи штук. По словам создателей, это позволяет добиться компромисса между универсальностью и точностью с одной стороны, и скоростью вычислений и обучения — с другой. Дело в том, что рекуррентные нейросети могут работать не только на уровне слов, но и на уровне букв. Так работают, например, нейросети в развлекательных проектах, где идет генерация текстов или музыки «в стиле» некоторого образца. В области машинного обучения это, теоретически, может позволить добиться перевода даже таких понятий, которых нет в обычных словарях (позволит делать транслитерацию, «кальку» с одного языка на другой и т.д.). Однако работа на уровне букв в случае машинного перевода технически существенно сложнее из-за вычислительных проблем и необходимости длительного обучения. В свою очередь, работа на уровне целых слов приводит к проблемам с суффиксами, окончаниями и прочими флексиями, что для перевода очень нежелательно. +
Другие пары дали сравнимые результаты, однако в каждом из них «человеческие» переводы пока все-таки немного точнее, чем нейросетевые. Следует, однако, отметить, что авторы в своей работе не пытались добиться максимально точного результата, а скорее стремились к балансу между правильностью перевода и вычислительной сложностью. Для этого использовалось множество эвристик, которые упрощают и ускоряют работу системы, но могут вести к ошибкам. Поэтому увеличение времени обучения и доступность вычислительных ресурсов могут еще больше увеличить точность перевода даже без существенной переработки архитектуры новой системы.
Ранее нейросети (другого типа) уже использовались в системе Google Translate. Однако тогда их роль в перевода ограничивалась лишь распознаванием текста на изображении. Сам перевод надписей «на ходу» проводился традиционным путем. Подобные системы перевода дополненной реальности создают несколько компаний, в некоторых случаях они даже обходятся без подключения к интернету.
Google сформулировала пять принципов безопасности робототехники
Компании Google и OpenAI совместно с Калифорнийским университетом в Беркли и Стэнфордским университетом сформулировали пять практических проблем, которые необходимо учитывать разработчикам искусственного интеллекта. Препринт их статьи доступен на ресурсе arXiv.org.
Как пишет сотрудник Google и один из авторов публикации Крис Ола (Chris Olah) в корпоративном блоге, хотя связанные с ИИ риски привлекают большое общественное внимание, дискуссии по их поводу обычно слишком гипотетические и спекулятивные. Статья призвана конкретизировать потенциальные опасности, которые необходимо учитывать при разработках в этом направлении.
Среди проблем, которые должны учитывать разработчики систем ИИ для практического применения, авторы работы выделяют следующие:
Среди возможных путей решения исследователи называют использование симуляций в обучении, ограничение пространства деятельности роботов и человеческий надзор, однако ни один из них не представляет окончательного решения проблемы. По мнению специалистов Google, обеспечить заданную работу систем машинного обучения могут только ответственные, открытые и междисциплинарные усилия разработчиков.+
Американцы испытали космический дирижабль
Американская компания JP Aerosapce провела первые испытания прототипа космического дирижабля, летательного аппарата легче воздуха, который будет использоваться в качестве одной из ступеней системы доставки полезной нагрузки на орбиту. Как пишет Aviation Week, испытания прошли успешно, причем по некоторым параметрам аппарат превзошел расчетные показатели.+
Запуск различной полезной нагрузки на орбиту сегодня производится при помощи ракет-носителей. Эти аппараты состоят из нескольких ступеней, и требуют долгой подготовки к запуску. При этом доставка груза в космос при помощи ракет довольно дорога, преимущественно из-за высокой стоимости одноразовых ступеней носителей.
Разрабатываемая компанией JP Aerospace система позволит существенно упростить и удешевить запуск полезной нагрузки в космос. Во время испытаний космического дирижабля, получившего название Ascender 36, аппарат смог подняться на высоту 4,1 тысячи метров, а его скороподъемность составила 177 метров в минуту. Расчетные такие показатели для первого полета были немного меньше.
Ascender 36 является уменьшенным демонстратором технологий. V-образный корпус аппарата представляет собой газовый объем с композитным внутренним каркасом. Объем внутри поделен на несколько секций, заполненных гелием. Перекачивая гелий из секции в секцию оператор аппарат может изменять траекторию его полета, поднимая или опуская носовую часть.
Полноценный аппарат Ascender, по оценке JP Aerospace, сможет подниматься на высоту 42,7 тысячи метров. Он станет первой ступенью системы, которую американская компания назвала Airship to Orbit. Поднявшись на заданную высоту Ascender с полезной нагрузкой на борту будет пристыковываться ко второй ступени — надувной суборбитальной станции Dark Sky Station.
Станция будет оснащена стартовой платформой для космического летательного аппарата Orbital Ascender. Взлетать с платформы этот аппарат будет так же, как и дирижабль. Достигнув высоты 60,9 тысячи метров судно будет включать гибридный электрохимический двигатель. За счет тяги силовой установки Orbital Ascender сможет разгоняться до орбитальной скорости более 20 чисел Маха (6,8 километра в секунду).
Разработка проекта Airship to Orbit ведется с 1999 года. Когда именно планируется завершить проект, неизвестно. Компании предстоит найти решение множества технических проблем. В частности, для третьей ступени системы потребуется найти легкие, но очень прочные и очень термоустойчивые материалы, способные выдержать нагрев во время разгона до орбитальной скорости.
Сегодня активно ведутся исследования в области создания летательных аппаратов легче воздуха, способных подниматься на большую высоту. В 2009 году был запущен исследовательский беспилотный шар BU60-1, разработанный Агентством аэрокосмических исследований Японии. Он установил рекорд высоты среди аппаратов такого класса, сумев подняться на 53 тысячи метров.
http://texnomaniya.ru/other-interesting-news/
Информацию подготовил академик, профессор С.К. Якубович.
Иллюстрация:
