Академик Олег Фиговский
Представляю третью статью цикла, на этот раз посвященную достижениям стран Европы. Европейские фондовые рынки продолжили рост, главным образом благодаря акциям оборонного сектора — об этом пишет Reuters. Инвесторы отреагировали на заявление президента США Дональда Трампа о новых санкциях против России. Дополнительным толчком стал перенесенный срок действия тарифов для Евросоюза. Общеевропейский индекс STOXX 600 вырос на 0,5% на фоне улучшения инвестиционных настроений. Накануне индекс подскочил на 1% после того, как Трамп отложил введение пошлин на европейские товары с 1 июня до 9 июля.
Оборонный индекс поднялся на 1,4% после того, как Трамп анонсировал возможные новые санкции против Москвы из-за обострения конфликта с Украиной. Также выросли акции финансового сектора (+1,1%) и промышленности (+0,95%). Немецкий индекс DAX 40 обновил исторический максимум, британский FTSE 100 вырос на 1%, французский CAC 40 — на 0,1%. Фондовый рынок ЕС поддерживают также ожидания снижения инфляции и повышения потребительских настроений. В то же время непредсказуемость торговой политики Трампа и фискальные вызовы США заставляют инвесторов искать «тихие гавани» за пределами американских активов.
В финском городе Порнайнен запустили песчаную батарею, способную накапливать до 1000 МВт·ч тепла и сохранять его в течение нескольких недель с минимальными потерями. Этого достаточно, чтобы отапливать весь город целую неделю даже в суровую финскую зиму. Система, разработанная компанией Polar Night Energy, использует измельченный камень для хранения тепла, производимого из дешёвой и чистой электроэнергии. Это позволяет сократить выбросы углерода. В Порнайнене, как и во многих других скандинавских городах, есть центральная котельная, которая обеспечивает теплом все здания. Теперь к ней добавилась песчаная батарея, созданная финской компанией Polar Night Energy. Она способна хранить 1000 МВт·ч тепла на протяжении нескольких недель. Этого хватит, чтобы отапливать весь город целую неделю даже зимой. При этом потери тепла при хранении и использовании минимальны — всего от 10% до 15%, а температура на выходе может достигать 400°C.
Система центрального отопления города частично работает на сжигании древесной щепы. По прогнозам Polar Night Energy, благодаря песчаной батарее её потребление сократится примерно на 60%. Кроме того, накопленное в батарее тепло можно использовать для производства электроэнергии, хотя это и приведёт к небольшой потере эффективности. Песчаная батарея — это система, которая использует песок или измельченный камень для накопления тепла. Электричество, чаще всего получаемое из возобновляемых источников, нагревает этот песок. Накопленное тепло затем можно применять для разных целей, например, для обогрева зданий.
Инженеры из Дании и Великобритании создали мягкого пневматического робота, который передвигается, имитируя движения червей. Последовательно сжимая и расширяя с помощью сжатого воздуха расположенные внутри эластичные камеры, робочервь формирует перистальтическую волну вдоль тела. Снаружи он покрыт мягкой полимерной оболочкой с узором из вырезов и складок, которые при движении цепляются за поверхность и не дают проскальзывать назад. Робот может ползать по прямой со скоростью до 11 миллиметров в секунду и совершает повороты для обхода препятствий. Конструкция робота описана в Cyborg and bionic systems.
Инженеры иногда экспериментируют с нестандартными способами передвижения роботов. Например, несколько лет назад разработчики из Гарвардского университета сделали змееподобного робота, тело которого представляло собой цилиндрическую структуру, выполненную с использованием киригами — японской техники складывания и разрезания бумаги. Робот мог двигаться вперед благодаря периодическому удлинению и сокращению, при котором части киригами-структуры зацеплялись за поверхность.
Недавно инженеры под руководством Ахмада Рафсанджани (Ahmad Rafsanjani) из Университета Южной Дании, который также участвовал в создании предыдущего прототипа, решили сделать полноценного робота, способного не только двигаться вперед, но и маневрировать. Так же, как и предыдущий робот, он имеет цилиндрическое тело, которое теперь состоит не из единой структуры, а из двух частей. Внутри находится пневматический привод, состоящий из двух сегментов (переднего и заднего), каждый из которых представляет собой пару надувных камер из мягкого силикона. Они могут работать как сгибатели и разгибатели, изгибая передний или задний сегмент корпуса в нужном направлении. Одновременное надувание обеих камер сегмента приводит к линейному удлинению. Чтобы деформация происходила только в одном направлении, актуаторы армированы кевларовыми нитями, намотанными по двойной спирали.
Снаружи робот покрыт гибкой полимерной киригами-оболочкой. Она изготовлена из слоев майлара и текстиля Dyneema (сверхвысокомолекулярный полиэтилен) и имеет повторяющийся узор из вырезов и складок. Когда внутренний актуатор удлиняется, эти вырезы «всплывают», играя роль чешуек и щетинок настоящих червей. Чешуйки позволяют роботу отталкиваться от поверхности и ползти, не проскальзывая назад. Кроме того, складчатая структура позволяет оболочке изгибаться равномерно без заломов и сминания, что критически важно для выполнения поворотов.
Для движения вперед робот поочередно надувает и сдувает камеры в переднем и заднем сегментах. Как показали эксперименты, наиболее эффективное движение достигается при фазовом сдвиге в четверть периода. В этом случае сначала удлиняется передний сегмент, в то время как задний зацеплен за поверхность благодаря высокому трению, а после подтягивается задний, когда передний уже зацепился. Частота этих циклов определяет скорость движения. Повороты происходят за счет асимметричной активации камер. Например, для поворота на месте система может одновременно надувать правую камеру в переднем сегменте и левую — в заднем. Это создает крутящий момент, разворачивающий робота. Активируя три камеры из четырех в определенной последовательности, разработчики добились более сложных траекторий, таких как широкие повороты или движение боком. Испытания показали, что максимальная скорость робота составляет около 11 миллиметров в секунду и достигается при частоте сокращений сегментов 0,5-1 герц и фазовом сдвиге между сокращениями равном четверти периода. В тесте на маневренность робот успешно прополз по определенному маршруту на арене с препятствиями за 18 минут, используя различные виды походок, поворотов, и обходя препятствия.
Исследователи из Королевского колледжа Лондона разработали пластырь с иглами в тысячу раз тоньше человеческого волоса. Устройство может заменить биопсию, особенно в случаях, когда речь идет о чрезвычайно чувствительных тканях, таких, например, как головной мозг. Поверхность пластыря покрыта десятками миллионов наноигл. Вместо того чтобы удалять ткань, они бережно извлекают липиды, белки и мРНК из живых клеток. Собранные образцы анализируют с помощью искусственного интеллекта и масс-спектрометрии. В результате врачи получают результаты за 20 минут: достаточно быстро, чтобы помочь хирургам прямо во время операции. Обычная биопсия требует удаления фрагментов ткани с помощью скальпеля или иглы: это болезненно, сопряжено с рисками и требует времени. При этом при работе с мозгом, например, повторные биопсии практически невозможны. Новый нанопластырь решает эти проблемы.
В доклинических испытаниях технологию протестировали на образцах опухолей мозга человека и мышей. Потенциально устройство можно интегрировать в повязки, хирургические инструменты и даже контактные линзы для постоянного мониторинга прямо на коже. А производство на тех же фабриках, что и компьютерные чипы, делает массовый выпуск реалистичным. Разработка может изменить жизнь пациентов, которые подвергаются инвазивным процедурам для диагностики таких заболеваний, как рак и болезнь Альцгеймера. «Это может стать началом конца болезненных биопсий», — добавляет доктор Кьяппини. Этот подход обеспечивает многомерную молекулярную информацию из разных типов клеток в одной и той же ткани. Традиционные биопсии просто не могут этого сделать. И поскольку этот процесс не разрушает ткань, мы можем брать образцы одной и той же ткани несколько раз, что раньше было невозможно.
Некоторые природные антимикробные пептиды проявили исключительную противоопухолевую активность, особенно против рака молочной железы и рака легких. В отличие от традиционных химиотерапевтических агентов, природные действуют избирательно и не затрагивают здоровые клетки. Ученые из Германии обнаружили способность антимикробного и противоопухолевого действия в слизи аксолотля, известного своей способностью к регенерации. Защитные механизмы врожденной иммунной системы существуют почти у всех живых организмов, однако у некоторых земноводных пептиды, эти маленькие молекулы, в дополнение к антимикробной эффективности, проявляют противовоспалительные и антиканцерогенные свойства. Так, организмами с очень сильной врожденной иммунной системой, реагирующими на бактерии, обладают некоторые лягушки.
Белок дисульфид-изомераза (PDI), участвующий в формировании других белков в цитоплазме, обладает уникальной способностью перемещаться в ядро клетки и действовать как молекулярный «клей» — восстанавливая разрывы в ДНК. Исследователи считают, что это свойство можно использовать для замедления старения мозга и профилактики заболеваний. «Точно так же, как порез на коже должен заживать, ДНК в наших клетках нуждается в постоянном ремонте», — объясняет нейробиолог Сина Шадфар. Ежедневно клетки подвергаются тысячам микроповреждений из-за внутренних процессов и внешних факторов: загрязнения, радиации, ультрафиолета. С возрастом механизмы восстановления ослабевают, позволяя повреждениям накапливаться. Особенно уязвимы нейроны, поскольку они не могут делиться и обновляться, как другие клетки организма. Повреждения в нервных клетках необратимы и могут привести к их гибели.
Чтобы продемонстрировать роль PDI, его удаляли из клеток человека и мышей, после чего те не могли восстановить генетические повреждения самостоятельно. После добавления белка обратно функция восстановления возвращалась. В опытах на рыбках данио увеличение активности PDI защищало подопытных от возрастных повреждений ДНК. Чтобы доказать роль PDI, ученые удаляли его из клеток человека и мышей, в результате клетки теряли способность восстанавливать ДНК. При повторном введении белка функция восстановления возвращалась. В опытах на рыбках данио повышение активности PDI защищало клетки от возрастных повреждений генетического материала. Сейчас исследователи разрабатывают методы генной терапии с использованием PDI, включая варианты на основе мРНК. Если эффективность подтвердится в испытаниях, технология может стать способом лечения нейродегенеративных заболеваний.
Грибы существуют уже много миллионов лет, и в процессе эволюции они оттачивали и совершенствовали свои навыки выживания на протяжении тысячелетий. Исследователи из Бингемтонского университета изучают клеточную структуру грибов, чтобы понять, как она определяет их механические свойства и что наука может почерпнуть из этого для создания более совершенных материалов. В статье, опубликованной в журнале Advanced Engineering Materials, ученые рассмотрели микроскопические нити, известные как гифы, которые образуют сетевидную структуру в грибах и других организмах. Обвиваясь друг вокруг друга и разветвляясь внутри более крупной структуры, нити гиф контролируют реакцию грибов на различные механические нагрузки.
Два вида грибов, которые были изучены, сильно различались: обычный белый шампиньон (Agaricus bisporus) имеет только один тип гиф и обычно растёт без определённой ориентации, в то время как гриб майтаке (Grifola frondosa) имеет два типа гиф и растёт преимущественно в направлении к солнечному свету и влаге. Исследователи проанализировали структуру клеток грибов с помощью сканирующей электронной микроскопии и протестировали ее, чтобы определить, с какими нагрузками грибы могут справиться. «На первом этапе мы разрабатываем модель конечных элементов — вычислительную среду, которая позволяет проводить испытания и анализ механических свойств на втором этапе», — сказал Мохамед Халил Эльхачими, автор исследования.
«Третий этап — прямое проектирование, то есть у нас есть модель, которая прогнозирует механическое поведение на основе структуры. И последний этап — обратное проектирование, когда мы определяем механические свойства, а модель машинного обучения прогнозирует структуру, которая обладает этими свойствами». Доцент Мир Джалил Разави добавил, что достижения в области искусственного интеллекта за последние несколько лет значительно упростили составление карт распространения грибковых нитей. «Подобный обратный дизайн возможен только с помощью моделей глубокого обучения — например, для вычисления 10 000 нитей, их расположения и ориентации, — сказал Разави. — Это то, что может сделать ИИ, если мы запустим симуляцию для обучения модели».
Следующим шагом в рамках проекта станет совершенствование модели машинного обучения с помощью экспериментов. Команда будет использовать 3D-печать для создания материалов с прогнозируемыми структурами и проведёт ряд тестов, чтобы убедиться, что они ведут себя так, как ожидалось. В будущем полученные результаты могут улучшить различные коммерческие продукты, подвергающиеся нагрузкам, например материалы для строительства или аэрокосмической отрасли. «Мы многому можем научиться у природы, — сказал Разави. — Мы только начинаем проводить такого рода исследования».
Итальянские ученые впервые подняли в воздух реактивного гуманоидного робота — iRonCub3. Во время испытаний машина взлетела на высоту около 50 см и уверенно сохраняла равновесие в полете. Робот весом 70 кг оснащён четырьмя мини-турбинами и создан на базе андроида iCub третьего поколения. Он способен адаптироваться к воздушным потокам и менять положение тела благодаря системам ИИ и новым алгоритмам управления. В будущем такие летающие гуманоиды могут применяться в спасательных операциях, сложных инженерных миссиях и зонах, опасных для человека. iRonCub3 — это дистанционно управляемый андроид, созданный на базе третьего поколения робота iCub. Он оснащён четырьмя реактивными двигателями: по два на руках и ещё два в ранцевом блоке. Такая конструкция позволяет ему зависать в воздухе и оставаться устойчивым даже при сильном ветре или внешних воздействиях.
Робот весит 70 кг и может создавать тягу более 1000 ньютонов. Поскольку турбины выбрасывают выхлопные газы температурой 800°C, для iRonCub3 пришлось разработать новый титановый «позвоночник» и специальные термостойкие покрытия для защиты. Команда потратила два года на создание и тестирование iRonCub3. Главной проблемой стала стабильность робота в полёте. В отличие от обычных дронов, которые симметричны и компактны, iRonCub3 имеет подвижные конечности и вытянутое тело. Из-за этого его аэродинамика постоянно меняется, а центр масс нестабилен. Чтобы решить эту задачу, ученые разработали новые модели управления полетом и системы оценки аэродинамики в реальном времени. Команда Итальянского технологического института сотрудничала с Миланским политехническим институтом для проведения испытаний в аэродинамической трубе, а также со Стэнфордским университетом для применения методов машинного обучения.
Для стабильного полёта iRonCub3 использовались нейронные сети, обученные как на смоделированных, так и на реальных экспериментальных данных. Эти системы интегрированы в управление робота и позволяют ему реагировать на турбулентность воздуха и изменение положения конечностей прямо в полёте. Благодаря ИИ iRonCub3 легко справляется с резкими переходами, например, последовательным включением двигателей или движением корпуса при взлёте. Многочисленные симуляции и тесты позволили доработать системы робота, включая датчики тяги, систему терморегуляции и автоматические планировщики взлёта/посадки. Первые испытания iRonCub3, в ходе которых робот зависал в воздухе, прошли в закрытой лаборатории Итальянского технологического института. В будущем тесты переместятся на специализированную лётную площадку в аэропорту Генуи. Ожидается, что летающие роботы-гуманоиды, подобные iRonCub3, найдут применение в зонах стихийных бедствий, загрязненных средах или там, где миссии требуют одновременного полёта и точных манипуляций.
12-й канал израильского ТВ опубликовал материал о том, как работает система ПВО ЦАХАЛ. У Израиля есть четыре эшелона противовоздушной обороны, и большинство перехватов в текущем противостоянии с Ираном осуществляются с помощью систем Хец-2 и Хец-3. По данным ЦАХАЛ, более 90% ракет были перехвачены, также США перехватили часть ракет с земли и моря. Основная ракета, которой иранцы атакуют Израиль, — «Шихаб-3», обладающая радиусом поражения в десятки метров. Около 400 ракет были выпущены по Израилю за первые четыре дня войны с Ираном, около 30 из них прорвали систему ПВО — менее 10%. Различные системы ПВО Израиля перехватывали ракеты как вне атмосферы, так и внутри нее, при этом были задействованы четыре эшелона защиты.
Первый эшелон (внешний): Хец-3 — перехватывает ракеты за пределами атмосферы на дальности до 2400 км. Применялась с начала войны, включая перехват ракеты, выпущенной из Йемена. Второй эшелон: Хец-2 и THAAD — предназначены для перехвата баллистических ракет в атмосфере на дальности до 1500 км. Эти системы составляют основную массу перехватов. Также задействованы две американские батареи THAAD и эсминцы США с ракетами SM-3 в восточном Средиземноморье. Третий эшелон: Праща Давида — перехватывает ракеты на дальности до 300 км, предназначен в основном для уничтожения маневрирующих и точных ракет. Используется экономно из-за своей высокой стоимости и специфического назначения. Четвертый эшелон: Железный купол — перехватывает короткодействующие ракеты и снаряды до 70 км, в основном против угроз от ХАМАСа и Хезболлы. Также используется для перехвата обломков и БПЛА. Основная угроза: Шихаб-3 -крупная баллистическая ракета длиной 12 метров с боеголовкой около 500 кг. Израиль засекает ее с помощью спутников и радаров, а также с участием летательных аппаратов, которые могут выявлять пуски и передавать предупреждения.
На фоне ограничений, вводимых президентом США Дональдом Трампом в области науки и исследований, Еврокомиссия планирует выделить дополнительно 500 млн евро для привлечения иностранных ученых, в особенности из Соединенных Штатов. Эта сумма будет инвестирована за период с 2025 по 2027 год в рамках новой программы под названием «Choose Europe for Science» («Выберите Европу для науки»), заявила председатель ЕК Урсула фон дер Ляйен (Ursula von der Leyen) в понедельник, 5 мая, в Париже. По ее словам, финансовые стимулы должны сделать ЕС «пунктом притяжения для ученых», а с помощью программы будет осуществляться поддержка «лучших и самых ярких исследователей и ученых из Европы и со всего мира». «В среднесрочной и долгосрочной перспективе мы хотим достичь цели в 3% ВВП на инвестиции в исследования и научные разработки в государствах ЕС», — указала фон дер Ляйен, выступая в университете Сорбонна вместе с президентом Франции Эмманюэлем Макроном.
sotwe.com
При этом право на свободу исследований должно быть закреплено на законодательном уровне, добавила она. Глава Еврокомиссии также назвала изменения в политике США в отношении науки после возвращения Трампа в Белый дом «огромным просчетом». «Роль науки в современном мире ставится под сомнение. Инвестиции в фундаментальные, свободные и открытые исследования ставятся под сомнение», — указала фон дер Ляйен.
В свою очередь Макрон подчеркнул, что Европа должна предоставить американским ученым «убежище» на фоне «угроз» свободной науке в США. «Никто бы не подумал, что эта великая демократия, чья экономическая модель так основана на свободной науке, совершит такуюошибку», — признал он. Французский президент пообещал, что его страна выделит дополнительно 100 млн евро для привлечения иностранных исследователей, чтобы сделать Европу «безопасной гаванью» для науки. «Не может быть прочной демократии без свободной и открытой науки», — отметил он. В середине апреля французское правительство уже открыло платформу для привлечения в страну большего числа иностранных ученых. Таковы новости науки и техники в Европейских странах на сегодня.
Иллюстрация: news-pravda.com
