InGenium

Если вы хотите поддержать проект и стать первым обладателем печатной версии книги «Космические друзья: настоящие космические миссии братьев наших меньших», переходите по ссылке

https://planeta.ru/campaigns/219520

Я уверена, что вместе мы сможем не только издать книгу, но и вдохновить будущие поколения мечтателей, учёных и исследователей космоса. 
Представьте, мы подарим детям мир, полный чудес и удивительных открытий. А значит Ваша поддержка может изменить будущее. 🫶

Поздравляем всех причастных и им сочувствующих с Днём знаний!

В этот праздничный день торжества знаний мы рады сообщить, что подготовка к «Открытой лабораторной» кипит во всех регионах участниках. Присоединяйтесь и вы!

Массовая акция по проверке научных знаний «Открытая лабораторная» пройдёт по всей России 9 ноября 2024 года. Акция будет приурочена ко «Всемирному дню науки за мир и развитие». Её участники смогут проверить научность своей картины мира в крупнейших городах страны.

Первая «Открытая лабораторная» в России прошла в 2017 году. В 2019 году «Открытая лабораторная» была награждена всероссийской премией «За верность науке» в номинации «Прорыв года». На время пандемии COVID-19 «Открытая лабораторная» взяла паузу. В 2023 году проект получил новый виток в своём развитии. И в этом году «Открытая лабораторная» состоится снова!

Принять участие в «Лабе» — то есть стать «лаборантом» — сможет любой желающий старше 10 лет. Событие пройдет в ведущих университетах, НИИ, музеях, библиотеках, школах и иных публичных пространствах.

Все вещества состоят из молекул? Почему солнце краснеет на закате? Сколько кругосветных путешествий совершают космонавты на МКС? Задача не сложная — за 30 минут надо ответить на 25 подобных вопросов, о том, как сложен, но интересен мир и человек в нём.

Далее опытные «завлабы» — ученые и популяризаторы науки — назовут правильные ответы и подробно разберут каждое задание. Тем самым, каждый участник акции не только сразу узнает свой результат, но и получит много новой, интересной и полезной информации, помогающей скорректировать житейские заблуждения.

Кстати, уже сейчас вы можете проверить свои знания пройдя квиз составленный из вопросов прошлых «Лаб» – https://openlaba.ru/quiz/.

Независимо от результатов подписывайтесь, здесь будет много важной и полезной информации, чтобы вы могли улучшить свой прошлый результат или набрать максимальное количество баллов с первого раза!

Как превращаем углекислый газ в нужные химикаты: прорыв из UCF

Насколько бы круто было, если бы нежелательный углекислый газ можно было превратить в полезные вещи, такие как химикаты или даже топливо? Именно такую технологию создали исследователи из Университета Центральной Флориды. Под руководством ассистента профессора Янга Янга, команда разработала устройство, которое выделяет углекислый газ из воздуха и конвертирует его в полезные ресурсы.

Устройство, с поверхностью из пленки оксида олова и фтористого слоя, захватывает углекислый газ, а затем с помощью электродов преобразует его в угарный газ и муравьиную кислоту. Эти вещества, в свою очередь, являются основными ингредиентами для производства различных химикатов.

"Мы хотим создать лучшую технологию, чтобы наш мир стал чище и лучше", рассказывает Янг Ян. "Избыточный углекислый газ вызывает парниковый эффект и нагревание Земли. Именно это и мотивирует нас разрабатывать новый материал, который захватывает и преобразует его в полезные химикаты."

Интересно, что вдохновение для устройства пришло из природы. "Мы, ученые, всегда учимся у природы", говорит Янг. "Лотос, например, имеет сверхгидрофобную поверхность: вода просто скатывается с его листьев. Мы также знаем, что зеленые растения поглощают углекислый газ и превращают его в кислород через фотосинтез".

На основе этих знаний была разработана поверхность устройства, напоминающая поверхность листа лотоса, которая отталкивает воду и способствует эффективному захвату углекислого газа.

Когда углекислый газ уже захвачен, он проходит через электрод, где происходит электрокаталитическая реакция, превращающая его в разнообразные химикаты, такие как метанол, метан, этилен, этанол и другие.

На одном из этапов исследования, исследователи столкнулись с проблемой избытка воды на поверхности катализаторов. "Если слишком много воды окружает ваши материалы, вы можете вместо этого получить водород, а не нужные химикаты из углекислого газа", объясняет Янг. "Наши материалы отталкивают воду, что позволяет избежать образования водорода и значительно повысить эффективность процесса."

Источник:
DOI: 10.1021/jacs.4c02786

=======================
Поддержите наш проект: подпишитесь на канал, поставьте ваши реакции или напишите комментарий, а также подписывайтесь на страницы нашего проекта на YouTube, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!

Искусственный интеллект на стероидах: процессор на углеродных нанотрубках

Представьте себе суперкомпьютер, который не только умнее, но и гораздо более энергосберегающий, чем предшественники. Ученые из Пекинского университета создали революционный процессор на основе углеродных нанотрубок, который может изменить правила игры в мире искусственного интеллекта.

Tensor Processing Unit (TPU) — специальный чип для ускорения операций, связанных с машинным обучением. Однако традиционные TPU, работающие на базе кремниевых транзисторов, потребляют много энергии. В свете продолжающейся революции ИИ, от ChatGPT до Sora, такие издержки становятся немалой проблемой.

Команда китайских исследователей под руководством Жийонга Чжана шагнула далеко вперед, разработав первый в мире TPU на основе углеродных нанотрубок. Этот новый чип существенно эффективнее своих кремниевых аналогов и представлен в статье в Nature Electronics.

Жийонг Чжан поясняет: "Мы вдохновились быстрым развитием ИИ и TPU от Google. Традиционная кремниевая полупроводниковая технология уже не справляется с обработкой огромных объемов данных. Мы нашли решение в углеродных нанотрубках".

В основе нового чипа — систолическая архитектура. Представьте сеть процессоров, которая ритмично обрабатывает данные, подобно тому, как кровь течет по сосудам. Новая архитектура на углеродных нанотрубках позволяет чипу обрабатывать данные особым способом, значительно уменьшая энергозатраты.

Чип состоит из 3,000 транзисторов на основе углеродных нанотрубок, образующих 3x3 процессорных единиц (PEs). Эти единицы работают параллельно, выполняя сложные операции, такие как умножение матриц и свертка.

Такая архитектура снижает количество операций чтения и записи в компоненты статической оперативной памяти (SRAM), что экономит энергию. "Каждая процессорная единица получает данные от своих "соседей" (сверху и слева), независимо рассчитывает частичный результат и передает данные дальше (вправо и вниз)", объясняет Чжан.

Эта технология обещает ускорить операции свертки в нейронных сетях, делая расчеты быстрее и более энергоэффективными. Углеродные нанотрубки позволяют уйти от традиционных кремниевых камней, открывая путь для создания высокопроизводительных интегральных схем нового поколения.

Источник:
DOI: 10.1038/s41928-024-01211-2

=======================
Поддержите наш проект: подпишитесь на канал, поставьте ваши реакции или напишите комментарий, а также подписывайтесь на страницы нашего проекта на YouTube, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!

Конкурс научно-популярных видео-роликов «Хрустальный пингвинопитек-2024» объявляет о начале приема заявок.
На конкурс принимаются ролики, разоблачающие псевдонаучные мифы. Учредители конкурса - АНТРОПОГЕНЕЗ.РУ, SciTopus, Utopia show и Лаборатория Научных Видео.

Говоря об энтузиастах научно-популярного видео, хочется сказать: а когда им было легко? Возможно, когда-то было, но надо смотреть в будущее. Блогерам приходится приспосабливаться к реалиям, осваивать новые площадки. Неизменным остается одно: аудитория нуждается в качественных роликах о науке. Проблема агрессивного невежества никуда не исчезла и если не мы, то кто? Организаторы конкурса хотели бы помочь тем, кто не опускает руки. Мы точно знаем, что наш конкурс уже дал толчок развитию многих замечательных каналов.

Тематика конкурса не меняется: в фокусе - борьба с лженаучными мифами, страхами и заблуждениями. Оценивать конкурсные работы будут ученые, опытные авторы видео-контента, режиссеры и научные журналисты. Критерии оценки направлены и на научную достоверность, и на привлекательную форму подачи материала.
Двери «Хрустального пингвинопитека» открыты для всех: будь то студент, решивший снять первый ролик на научную тему, или опытный блогер, создающий настоящее кино для миллионной аудитории. А для победителей мы приготовили отличные призы!

Информационную поддержку конкурсу оказывают [Bad Comedian], SciOne, ПостНаука, Космос просто, Химия просто, Михаил Лидин, GEO, Физика Побединского, Proshloe, Redroom, Всё как у зверей, Vert Dider, Популярная наука, DS Astro и др.

Конкурс проводится в 2-х номинациях: «Дебют» и «Мастер».
В каждой номинации будет определен свой победитель. К номинации «Дебют» относятся авторы каналов, имеющих не более 10 тыс. подписчиков и не более 20 роликов на основном канале. А еще есть народная номинация “Фаворит”.

У конкурса 2 жюри.
В Жюри ученых вошли: д.ф.н. Светлана Бурлак, к.б.н. Александр Панчин, д.ф.-м.н. Дмитрий Вибе, врач-терапевт Алексей Водовозов, д.и.н. Кирилл Назаренко, к.б.н. Станислав Дробышевский, д.х.н. Игорь Дмитриев, д.п.н. Владимир Спиридонов, д.б.н. Павел Скучас, к.ф.-м.н. Олег Угольников, к.и.н. Максим Лебедев, к.б.н. Денис Туманов и другие.

В Жюри блогеров и представителей медиа вошли: Иван Затевахин (Диалоги о животных), Андрей Кузнецов (Космос просто), Дмитрий Побединский (Физика от Побединского), Ануар Тлегенов (ANOIR), кинорежиссер Дмитрий Завильгельский, Михаил Лидин (Михаил Лидин), Павел Подкосов (Альпина нон-фикшн), Михаил Родин (Proshloe), Вячеслав Прохоров (ВКонтакте), Ос Арутюнян ("Видели видео", "О животных и не только"), Александр Дементьев (Популярная наука), Кристина Егорова (Деконструкция) и др.

По традиции, у конкурса классные призы! В том числе - Камера Sony ZV-E10 (или аналогичная), стабилизатор Dji ronin RS4 combo, промо в научно-популярных сообществах на 9 млн. подписчиков и даже право выступить на одном из форумов "Ученые против мифов".

Заявки принимаются до 20 сентября 2024 г.
Финал конкурса запланирован на 9 ноября 2024 г.

Подробный анонс конкурса: https://videopitek.ru/videopitek-2024/
https://vk.com/@antropogenez_ru-videopitek2024

Положение о конкурсе, подробные требования к роликам, список призов: https://clck.ru/3CVsAW

Подать заявку на конкурс: https://clck.ru/3CVrzD

Официальный сайт конкурса: https://videopitek.ru/

#хрустальный_пингвинопитек #конкурс_видео

Искусственный интеллект в мире полимеров: как технологии меняют науку о материалах

Представьте мир без нейлона, тефлона или кевлара. Эти полимеры – большие молекулярные соединения – сделали возможным всё, от антипригарных сковородок до бронежилетов. Теперь же учёные из Технологического института Джорджии взялись за поиск следующей большой находки в мире полимеров. И на помощь им приходит искусственный интеллект!

Команда под руководством Рампи Рампрасада использует ИИ для ускорения открытия новых материалов. Они разработали алгоритмы, которые могут предсказывать свойства полимеров и их составы ещё до того, как эти материалы будут созданы физически. Это настоящий прорыв в науке о материалах.

Этим летом два научных журнала серии Nature опубликовали статьи, подчеркивающие значительные достижения и успехи команды. Первая статья в Nature Reviews Materials описывает недавние прорывы в дизайне полимеров для хранения энергии, фильтрационных технологий и перерабатываемых пластиков. Вторая статья в Nature Communications сосредоточена на использовании ИИ для поиска новых полимеров для электростатического хранения энергии.

Рампрасада объясняет: "В первые дни использования ИИ в науке о материалах всё было ориентировано на исследовательский интерес. Теперь мы наконец-то видим реальные успехи в ускоренном открытии полимеров, что трансформирует индустриальные исследования и разработки материалов".

Что же сделал Рампрасад и его команда? Они создали алгоритмы, которые могут мгновенно предсказывать свойства и составы полимеров. Начинается всё с определения целевых свойств для конкретных приложений. Затем модели машинного обучения обучаются на существующих данных о свойствах материалов, чтобы прогнозировать желаемые исходы. Более того, алгоритмы могут генерировать новые полимеры, предсказывая их свойства.

Лучшие кандидаты, соответствующие целевым критериям, проходят реальное тестирование и синтез в лабораториях. Результаты новых экспериментов затем интегрируются с оригинальными данными, что позволяет совершенствовать предсказательные модели в постоянном, итеративном процессе.

Хотя ИИ может значительно ускорить открытие новых полимеров, это также представляет уникальные вызовы. Точность предсказаний ИИ зависит от наличия качественных и разнообразных данных. Кроме того, разработка алгоритмов, генерирующих химически реалистичные и синтезируемые полимеры, – сложная задача.

После предсказаний алгоритмов начинается реальная работа: доказать, что созданные материалы можно сделать в лаборатории, что они работают как ожидается, и что их можно масштабировать для реального использования.

В повседневных исследованиях команда Рампрасада сотрудничает с различными учреждениями, включая Технологический институт Джорджии. Профессор Райан Лайвли, один из соавторов статьи в *Nature Reviews Materials*, отмечает: "Эти инструменты ускоряют нашу работу и позволяют нам быстро исследовать новые идеи. Это и есть обещание ИИ".

Источник:
DOI: 10.1038/s41578-024-00708-8, DOI: 10.1038/s41467-024-50413-x

=======================
Поддержите наш проект: подпишитесь на канал, поставьте ваши реакции или напишите комментарий, а также подписывайтесь на страницы нашего проекта на YouTube, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!

Расставание с мусорными свалками: новый метод переработки полиуретана

Наверное, у каждого из нас когда-то был старый матрас, который надо было выбросить. Но знаешь ли ты, что большая часть таких матрасов и других изделий из полиуретана (PUR) в итоге оказывается на свалках или в печах? Это не только захламляет планету, но и наносит вред экологии, ведь полиуретан делается из нефти.

Хорошая новость пришла от учёных из Орхусского университета. Они придумали новый, умный способ переработки PUR, который не только помогает избавиться от мусора, но и позволяет заново использовать ценные компоненты.

Полиуретан – это, можно сказать, чудо-материал, который используется повсюду: от матрасов и холодильников до автомобилей и ветряных турбин. Но, как и любой другой материал, у него есть свой срок службы. В 2022 году мировой рынок PUR составлял почти 26 миллионов тонн, к 2030 году это число вырастет до 31,3 миллиона тонн!

Во всем мире растёт небольшая, но интересная индустрия, занимающаяся химическим разложением PUR на его исходные компоненты – полиол и изоцианат. Но пока это довольно дорогой и сложный процесс, так как нужно не только разложить материал, но и очистить полученные вещества.

И вот тут на сцену выходят исследователи из Архаусского университета. Они использовали метод кислотного разложения, но пошли дальше и нашли способ разложить и разделить компоненты PUR в одном процессе! Для этого они нагревают PUR пену в реакторе при 220°C с добавлением небольшого количества янтарной кислоты. Затем они используют специальный фильтр, который пропускает полиолы и задерживает остальные компоненты.

В результате до 82% от массы исходного материала можно переработать в два отдельных компонента – диамины и полиолы. Эти полиолы можно использовать для производства нового PUR. А диамины, пройдя простую гидролизную обработку, могут быть использованы для производства изоцианатов.

Метод, предложенный исследователем Стеффаном Квист Кристенсеном и его командой, легко масштабируется. Это значит, что его можно внедрять на заводах, которые используют полиуретановые отходы в производстве. Однако, для того чтобы перерабатывать бытовые отходы, нужны дополнительные разработки.

Помимо этого, есть ещё много вопросов, которые нужно решить для создания круговой экономики в сфере переработки PUR: это сортировка отходов, логистика и разделение PUR на типы. Но исследователи уверены, что их метод – это шаг в правильном направлении.

Авторы метода уже проверили его на различных видах PUR пены и выяснили, что он работает даже для жёсткой пены, используемой в теплоизоляции. Сейчас они тестируют свой метод на других полиуретановых материалах, чтобы понять, как их можно переработать, и ищут способы повторного использования дикарбоновой кислоты, участвующей в процессе.

Источник:
DOI: 10.1039/D4GC00819G

=======================
Поддержите наш проект: подпишитесь на канал, поставьте ваши реакции или напишите комментарий, а также подписывайтесь на страницы нашего проекта на YouTube, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!

От нанотермометров до микророботов: маленькие открытия, меняющие мир. По_мелочам #12 (№2 август 2024 г.)

Думаете, что научные прорывы всегда сопровождаются громкими заголовками и сенсациями? На самом деле, множество малозаметных открытий происходит ежедневно, и именно они незаметно двигают науку вперед! В этом выпуске мы расскажем вам, как технологии, появляющиеся в тени, могут изменить наш мир.

В этот раз вы узнаете о новом методе химического анализа, разработанном учеными из EPFL, который использует искусственный интеллект для преодоления проблем с шумными данными. Один из главных героев - учёные из MIT, которые изобрели крошечную батарею для микророботов, способных доставлять лекарства внутри человеческого тела и обнаруживать утечки в газопроводах.

Не обошлось и без удивительных изобретений из Южной Кореи: инженеры разработали колесо, которое меняет свою форму в реальном времени, адаптируясь к неровностям дороги. А студенты из Йельского университета и MIT вдохновились природой и создали мембранные технологии, способные извлекать редкие металлы из сточных вод и электронных отходов.

Но это ещё не всё! Узнайте, как исследователи из Университета Калифорнии изобрели нанотермометры, которые меняют цвет в зависимости от температуры, и как китайские учёные разобрались в механизм синхронизации ресничек с помощью микророботов.

Приготовьтесь удивляться! Эти невидимые, тихие инновации формируют будущее науки и технологий, двигая человечество к новым вершинам. Погрузитесь в мир миниатюрных инноваций и убедитесь, что истинный прогресс скрывается часто в неприметных деталях!

Быстро и точно: как новый метод микроскопии ускорит исследовательскую работу

Исследователи из Университета Суонси разработали новый метод для микроскопов с нейтральным атомным пучком, который может значительно ускорить процесс получения изображений. Теперь время измерения сократится, а результаты будут более точными и детализированными.

Идея проста. Традиционные нейтральные атомные микроскопы используют сканирование через крохотное отверстие, что требует много времени. Чем меньше отверстие, тем лучше разрешение, но и дольше ожидание. Новый подход команды под руководством профессора Гила Александровица из химического факультета Суонси решил эту проблему радикально.

Вместо обычного пинхола исследователи пропустили пучок атомов через неравномерное магнитное поле, используя ядерную прецессию спина для кодирования положения частиц. Представьте себе, что каждая частица, сталкиваясь с образцом, оставляет уникальный "магнитный отпечаток", который легко прочитать.

Морган Лоу, аспирант из команды Суонси, разработал устройство магнитного кодирования и провёл первые эксперименты, подтвердившие эффективность метода. Сравнение профилей пучков атомов с численным моделированием показало высокую точность и потенциал нового метода.

Профессор Александровиц подчёркивает, что новая техника откроет горизонты для работы с деликатными образцами, такими как биоплёнки бактерий или органические фотоэлементы, которые невозможно исследовать с помощью обычных микроскопов. Новый подход также позволяет улучшить разрешение изображений без увеличения времени измерения и добавляет возможность изучения магнитных свойств образцов.

В будущем исследователи надеются создать полностью работающий прототип микроскопа с магнитным кодированием пучка. Это позволит проверять пределы разрешения и контрастные механизмы новой техники. В долгосрочной перспективе новый тип микроскопа станет доступным для учёных и инженеров, помогая характеризовать топографию и состав чувствительных образцов.

Источник:
DOI: 10.1038/s41467-024-51175-2

=======================
Поддержите наш проект: подпишитесь на канал, поставьте ваши реакции или напишите комментарий, а также подписывайтесь на страницы нашего проекта на YouTube, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!

Искусственный интеллект берётся за науку: будущее исследований уже здесь

Представьте себе: научное исследование, разработанное, проведённое и завершённое не людьми, а искусственным интеллектом. Это не фантастика, а современная реальность, созданная командой исследователей из Sakana AI в Японии совместно с коллегами из Оксфордского университета и Университета Британской Колумбии. Их новая AI-система, получившая название "The AI Scientist", обладает способностью выполнять научные исследования полностью автономно.

Процесс научных исследований, как правило, длительный и требует значительных усилий. Всё начинается с простой идеи и продолжается изучением предыдущих исследований, разработкой плана действий, оценкой потребностей и затрат. Затем проект воплощается в жизнь: проводятся эксперименты, анализируются результаты, пишутся научные статьи. Всё это требует времени, ресурсов и, конечно, человеческого труда, что делает процесс ещё более дорогостоящим.

Исследователи из Sakana AI решили радикально изменить эту парадигму. Они автоматизировали весь процесс, от генерации идей до написания научных статей, с использованием больших языковых моделей (LLMs), что позволяет AI-системе имитировать научный процесс.

На данный момент "The AI Scientist" уже успешно проводит исследования в области искусственного интеллекта, разрабатывая новые методы для улучшения собственных способностей. По словам исследователей, система уже сейчас может создавать научные статьи, которые проходят проверку на уровне академического процесса.

Если эти утверждения подтвердятся, то последствия могут быть колоссальными. Представьте себе, что миллионы рабочих мест в научной сфере окажутся под угрозой, университеты начнут терять студентов, а финансирование исследований резко сократится. Но с другой стороны, автоматизация научных исследований может привести к выдающимся прорывам в таких областях, как исследования рака, разработка лекарств, стратегии по смягчению изменений климата и даже понимание таких загадок, как тёмная материя и сама суть жизни на Земле.

Источник:
DOI: 10.48550/arxiv.2408.06292

=======================
Поддержите наш проект: подпишитесь на канал, поставьте ваши реакции или напишите комментарий, а также подписывайтесь на страницы нашего проекта на YouTube, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!

Прорыв в полупроводниках: алюмо-иттриевый нитрид меняет правила игры

Кремний, будь он ни ладен, многократно вошел в историю науки. Но теперь на сцену выходит новый герой - алюмо-иттриевый нитрид (AlYN), который может перевернуть все представления о полупроводниках. Исследователи из института Фраунгофера IAF под руководством доктора Стефано Леоне совершили настоящий прорыв, создав новый полупроводниковый материал с помощью технологии металлоорганического химического осаждения из газовой фазы (MOCVD).

Почему же AlYN вызывает такой интерес? Дело в его выдающихся свойствах и возможности адаптации к нитриду галлия (GaN). Это открывает дверь для создания высокоэффективной электроники, способной работать на высоких частотах и при большой мощности, что является критически важным для современных информационных и коммуникационных технологий.

Ранее создание AlYN было возможным лишь методом магнетронного распыления, что существенно ограничивало его применение. Но теперь с помощью MOCVD исследователи смогли достичь нового уровня контролируемого роста материала. В 2023 году они впервые осадили слой толщиной 600 нм, содержащий более 30% иттрия, что само по себе является рекордом.

Но на этом они не остановились. Недавно они создали гетероструктуры AlYN/GaN с точной концентрацией иттрия до 16%, что обладает отличными структурными и электрическими свойствами. Эти гетероструктуры имеют потенциал для использования в высокочастотных и высокопроизводительных электронных компонентах, таких как транзисторы с высокой подвижностью электронов (HEMT).

Почему это важно? Дело в том, что AlYN может индуцировать двумерный газ электронов (2DEG) в гетероструктурах, что способствует увеличению электронной подвижности. Это открытие особенно значимо для производства компонентов, требующих высокой производительности и надежности.

Однако, путь к промышленному применению не так прост. Основное препятствие на этом пути - окисление материала, что может негативно сказаться на его характеристиках. В будущем, исследователи планируют разработать стратегии по преодолению этой проблемы, включая использование защитных покрытий и инновационных методов производства.

Дальнейшие исследования свойств AlYN и его слоев откроют путь к созданию энергоэффективных решений для хранения данных, что особенно актуально для центров обработки данных, сталкивающихся с растущими потребностями в вычислительных мощностях для искусственного интеллекта.

Источник:
DOI: 10.1063/5.0203156

=======================
Поддержите наш проект: подпишитесь на канал, поставьте ваши реакции или напишите комментарий, а также подписывайтесь на страницы нашего проекта на YouTube, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!

Большие языковые модели: новые помощники для слежения за ветряными турбинами

Представьте, что найти неисправную турбину в ветряной ферме, состоящей из сотен ветряков, стало проще благодаря искусственному интеллекту. Прямо как найти иголку в стоге сена, но с помощью высокотехнологичного компаса. Инженеры из MIT выяснили, что большие языковые модели (LLMs) могут значительно упростить задачу обнаружения аномалий в данных, поступающих от турбин, без необходимости в сложной настройке.

В своём исследовании команда разработала систему SigLLM, которая преобразует временные ряды данных в текстовые входные данные, пригодные для обработки большими языковыми моделями. Эти модели, изначально предназначенные для обработки языковых данных, могут теперь эффективно обнаруживать аномалии в данных о работе ветряных турбин. Большие языковые модели, такие как GPT-4, оказались способными анализировать последовательные данные и выявлять потенциальные проблемы, что делает их потенциально полезными для предсказания и предотвращения поломок.

Исследователи использовали два подхода: "Промптер" и "Детектор". В первом случае модель получает подготовленные данные и ищет аномалии, во втором - предсказывает следующую величину временного ряда и сравнивает её с фактической. На практике, "Детектор" показал лучшие результаты, хотя и создавал множество ложных срабатываний.

Эти методы уже доказали свою эффективность, и хотя пока они уступают передовым моделям глубокого обучения, потенциал LLM для анализа временных рядов данных впечатляет. В будущем LLM могут не только выявлять аномалии, но и объяснять их происхождение простым языком, что облегчит работу операторам.

Исследователи надеются улучшить модели с помощью дополнительного обучения, хотя это потребует больше ресурсов и времени. "Что нужно для того, чтобы добиться такой же производительности, как у передовых моделей? Это сейчас главный вопрос, на который мы пытаемся ответить," - говорит профессор Веерамчанени.

Источник:
DOI: 10.48550/arxiv.2405.14755

=======================
Поддержите наш проект: подпишитесь на канал, поставьте ваши реакции или напишите комментарий, а также подписывайтесь на страницы нашего проекта на YouTube, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!

Учёные устроили 'мини-дискотеку' с наноалмазом

Представьте себе танцпол, где главный элемент - это крохотный вращающийся алмаз, испускающий разноцветные огоньки. Да, это научное достижение приличествует фантастическим фильмам, но на самом деле, это работа физиков из Университета Пердью! Возглавляемые профессором Тонгцаном Ли, учёные заставили флуоресцентный наноалмаз подвиснуть и вращаться с невероятной скоростью, проводя самое маленькое диско-шоу в мире и открывая двери для исследований в области квантовой механики.

В своих исследованиях команда обнаружила способ удерживать алмаз в вакууме, используя специальную ионную ловушку. Оказалось, что такие алмазы могут помочь делать точные измерения и исследовать загадочную связь между квантовой механикой и гравитацией. "Представьте себе крохотные алмазы, плавающие в вакууме. Внутри этих алмазов находятся спиновые кубиты, которые позволяют нам делать точные измерения и исследовать квантовые явления," - объясняет Ли.

Секреты этого маленького диско-шоу заключены в уникальных световых свойствах алмазов и их вращении со скоростью до 1,2 миллиарда раз в минуту. Исследователи наблюдали, как вращение влияло на спиновые кубиты, вызывая характерный фазовый сдвиг Берри. Это открытие помогает лучше понять мир квантовой физики.

Для создания этих флуоресцентных наноалмазов команда использовала синтез при высоком давлении и температуре. Затем они облучали алмазы высокоэнергетическими электронами, чтобы создать цветовые центры вакансий азота, служащие хостами для электронных спиновых кубитов. Облучение зелёным лазером заставляло алмазы испускать красный свет, который использовался для считывания их спиновых состояний. Дополнительный инфракрасный лазер отслеживал вращение наноалмазов.

В исследовательскую группу входили аспиранты и постдоки из Пердью, а также эксперты из других университетов и лабораторий. Они разработали специализированную систему на основе коммерческого программного обеспечения для 3D-симуляции, создав электростатические ловушки на сапфировых подложках с помощью фотолитографии.

"Мы можем настраивать направление и скорость вращения алмазов, что позволяет контролировать их движение," - делится аспирант Кунхун Шен.

Этот эксперимент может найти применение в различных отраслях, включая сенсоры ускорения и электрических полей. Например, ВВС США уже исследуют оптически левитирующие наночастицы для решения задач навигации и связей.

Тонгцан Ли уверен: "Наши исследования в области левитирующей оптомеханики стали возможными благодаря выдающимся лабораторным условиям и опыту нашей команды. С таким арсеналом технологий и талантов мы можем делать заметные шаги в квантовых исследованиях."

Источник:
DOI: 10.1038/s41467-024-49175-3

=======================
Поддержите наш проект: подпишитесь на канал, поставьте ваши реакции или напишите комментарий, а также подписывайтесь на страницы нашего проекта на YouTube, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!

Мини-революция в сенсорах: как учёные создают навигацию без GPS

Учёные из Сандийских Национальных Лабораторий (Sandia National Laboratories, SNL) в США сделали значительный шаг к созданию сенсора, настолько точного, что он сведет к минимуму нашу зависимость от спутников GPS. Впервые они использовали компоненты кремниевого фотонного микрочипа для выполнения техники квантового сенсинга, называемой атомной интерферометрией. Эта техника позволяет ультраточно измерять ускорения и может стать основой для создания "квантового компаса" — навигационного устройства, работающего без GPS-сигнала.

Новинка представляет собой миниатюрную систему, которая может заменить громоздкие и дорогие лазерные системы размером с холодильник. Исследователи разработали новый фотонный модулятор, который управляет светом на микрочипе и выдерживает сильные вибрации, что делает его идеальной заменой традиционным системам.

"Мы значительно улучшили производительность по сравнению с существующими решениями," — комментирует учёный Ашок Кодиала из SNL.

До этого квантовые навигационные устройства были громоздкими и дорогими. Только один модулятор в полной системе стоил более $10,000. Благодаря миниатюризации и использованию кремниевых фотонных чипов, ученые могут сократить расходы и массово производить такую технику, делая её доступнее.

И это ещё не всё. Технология может найти применение не только в навигации. Она может помочь находить подземные полости или ресурсы благодаря детекции малейших изменений гравитационного поля Земли. А фотонные компоненты, такие как созданный модулятор, могут использоваться в лидарах, квантовых вычислениях и оптических коммуникациях.

"Мы действительно делаем большие успехи в миниатюризации для разных областей," — говорит Кодиала. "Это захватывающе!"

Команда из SNL, объединившая экспертов в квантовой механике и кремниевой фотонике, проделала огромную работу, чтобы приблизить концепцию квантового компаса к реальности. Их достижения показывают, что фундаментальные исследования могут превратиться в практические технологии, меняющие мир.

"Я испытываю страсть к тому, чтобы видеть, как эти технологии находят реальное применение," — делится учёный Питер Швиндт.

Михаил Гел из SNL добавляет: "Отлично видеть, как наши фотонные чипы используются в реальных приложениях."

С такими технологиями будущее навигации и множество других областей обещают быть гораздо более точными и устойчивыми. Мы на пороге новых открытий, и наши компасы уже никогда не будут прежними.

Источник:
DOI: 10.1126/sciadv.ade4454

=======================
Поддержите наш проект: подпишитесь на канал, поставьте ваши реакции или напишите комментарий, а также подписывайтесь на страницы нашего проекта на YouTube, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!

Зеленая энергия из желтых отходов: как ученые делают электроэнергию из серы

В Ванкувере, в Канаде, есть объект, который трудно не заметить — "Большая Желтая Куча Серы". Этот объект напоминает нам о колоссальных объемах элементной серы, получаемых в результате процесса гидрообессеривания при переработке нефти. Но что если эта ярко-желтая гора могла бы стать источником устойчивой энергии? Именно над этим работают ученые из Университета Ханяна.

Используя метод, разработанный группой профессора Пёна из Университета Аризоны, исследователи создали полимер, насыщенный серой (SRP), с содержанием этого элемента более 50%. Этот устойчивый полимер уже нашел применение в производстве инфракрасной оптики, заменив дорогие и хрупкие материалы, такие как германий и сульфид цинка. Теперь же, команда под руководством профессора Джонга Дже (JJ) Вие нашла новое применение для этого материала — трибоэлектрические наногенераторы (TENG), способные превращать механическую энергию в электроэнергию.

Так чем же хороша сера? Во-первых, она дешевле и доступнее других материалов: ежегодно производятся миллионы тонн серы. Во-вторых, благодаря высокой электроотрицательности серы, она становится отличным кандидатом для материалов, генерирующих поверхностные заряды. Ну и, конечно же, использование серы помогает уменьшить количество химических отходов и сделать технологию более устойчивой.

В 2019 и 2021 годах команда профессора Вие уже проводила успешные исследования по созданию TENG из SRP, но эти методы все еще зависели от токсичных химикатов. Новое исследование, опубликованное в Advanced Materials, идет дальше. Ученые использовали MXene, новейший 2D-наноматериал, создавая композит SRP/MXene с сегрегированной структурой. Этот метод снижает содержание MXene до минимального уровня, но при этом увеличивает площадь интерфейса между MXene и матрицей SRP, что значительно повышает производительность TENG.

Результаты превзошли все ожидания: новый TENG показал рекордную пиковую плотность мощности 3.80 Вт/м², что в 8,4 раза выше предыдущих попыток. Такой генератор способен напрямую питать 558 светодиодов и эффективно заряжать конденсаторы, что доказывает его пригодность для практических применений.

Кроме того, композит SRP/MXene обладает исключительной способностью к самовосстановлению, что облегчает его переработку без потери производительности. Это не только улучшает технические характеристики, но и способствует достижению истинной устойчивости в области возобновляемых источников энергии.

Так что, возможно, будущее за новыми источниками энергии из самых неожиданных материалов. "Большая Желтая Куча Серы" может перестать быть просто любопытным объектом и стать важным шагом на пути к зеленой и устойчивой энергии. Наука движется вперед, и кто знает, какие еще удивительные открытия нас ждут?

Источник:
DOI: 10.1002/adma.202404163

=======================
Поддержите наш проект: подпишитесь на канал, поставьте ваши реакции или напишите комментарий, а также подписывайтесь на страницы нашего проекта на YouTube, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!

Генная инженерия и супер древесина: Будущее строительства

Представьте себе дерево, которое растет уже готовым к использованию в строительстве, без использования химикатов или энергоемкой обработки. Звучит как научная фантастика? Но это уже реальность благодаря ученым из Университета Мэриленда, которые генетически модифицировали деревья тополя для производства высокопрочной структурной древесины.

Все мы знаем, что традиционная древесина — это отличный материал, но для создания инженерной древесины, которая может служить заменой стали или бетону, обычно требуется много химии и энергии. В итоге — масса отходов и вредных выбросов. Команда под руководством профессора Ипинга Ци нашла способ обойти эти проблемы, используя всего лишь одну генную модификацию.

Их исследование опубликовано в журнале Matter и демонстрирует инновационный подход: генетическая инженерия комбинируется с инженерией древесины, создавая устойчивый к деградации суперматериал, который может удерживать углерод намного дольше обычной древесины.

Ранее, чтобы придать древесине необходимые структурные свойства, нужно было удалять лигнин, один из основных компонентов древесины. Это делали с помощью химикатов, ферментов или микроволновой технологии. Но эти методы оставляли массу химических отходов и требовали огромного количества энергии.

Команда профессора Ци использовала технологию базового редактирования генов, чтобы отключить ключевой ген 4CL1, благодаря чему содержимое лигнина в новых тополях снизилось на 12.8%. Это сравнимо с результатами химической обработки.

Чтобы остановить экологические катастрофы, вызванные изменением климата, такие устойчивые материалы могут стать ключевым элементом. Генная инженерия позволила создать деревья, которые растут так же быстро, как и обычные, но уже готовы к обработке с минимальными затратами времени и ресурсов.

Для проверки своих гипотез, команда изготовила из модифицированного тополя образцы высокопрочной сжатой древесины, напоминающей ДСП, часто используемой в производстве мебели. Результаты ошеломляют: сжатая генетически модифицированная древесина оказалась плотнее и более чем в 1.5 раза прочнее, чем сжатая натуральная древесина.

Благодаря этой технологии, сжатая генетически модифицированная древесина имеет прочность на растяжение, сравнимую с алюминиевым сплавом 6061, что делает ее серьезным конкурентом традиционным строительным материалам.

Этот прорыв открывает новые возможности для создания экологически чистых строительных материалов, которые помогут в борьбе с изменением климата. Строительные компании могут сэкономить на химикатах и энергии, а планета получит новый устойчивый материал.

Так что, возможно, в будущем мы будем строить дома и мебель из быстрой и устойчивой древесины, созданной благодаря генетическим технологиям. Это отличный пример того, как наука может помочь создать более зеленое и устойчивое будущее.

Источник:
DOI: 10.1016/j.matt.2024.07.003

=======================
Поддержите наш проект: подпишитесь на канал, поставьте ваши реакции или напишите комментарий, а также подписывайтесь на страницы нашего проекта на YouTube, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!

Гибкие светодиоды на перовскитах: светящийся текстиль и будущее носимых дисплеев

Представьте себе светящиеся одежды или тапочки, которые могут показывать сообщения или менять цвет по вашему желанию. Звучит круто? А это уже становится реальностью благодаря исследователям из Гонконгского университета науки и технологий (HKUST). Они разработали полноцветные светодиоды на основе перовскитовых квантовых проводов (PeQWs), которые можно интегрировать в текстиль.

Команда под руководством профессора Фана Чжиюна из школы инженерии HKUST опубликовала свое исследование в журнале *Science Advances*. Эти светодиодные волокна (Fi-LEDs) обещают революционизировать носимую электронику благодаря своей гибкости и отличной яркости.

Перовскиты завоевали популярность как перспективные световые материалы благодаря своим превосходным оптоэлектронным характеристикам. Однако их использование в гибких светодиодах сталкивалось с множеством проблем: неравномерное покрытие, плохая кристаллизация и сложные процессы нанесения электродов.

Чтобы обойти эти препятствия, команда HKUST использовала пористую алюмину (PAM) с ультрамалыми порами, всего около 5 нм, нанесенную на алюминиевые волокна с помощью процесса покрытия "ролл-то-ролл". После этого MHP-прекурсор заполнялся в каналы PAM, а затем подвергался аннеалированию для равномерного испарения растворителя и кристаллизации MHP. Этот метод обеспечил пространственно равномерный рост PeQW и минимизировал образование нежелательных тонких пленок.

Результат? Полноцветные светодиоды из волокон с пиками излучения на 625 нм (красный), 512 нм (зеленый) и 490 нм (голубой). Эти волокна оказались удивительно гибкими и растяжимыми, что делает их идеальными для применения в текстильной светотехнике.

Светящиеся надписи и трехмерные конструкции, такие как надпись "I ♥ HKUST" и "ночной пейзаж" Виктории Харбор, демонстрируют потенциал этих волокон для создания уникальных световых и декоративных решений.

Этот прорыв открыл новые возможности для разработки носимой электроники и дисплеев. Исследователи уже планируют улучшать эффективность и стабильность Fi-LED, а также изучать новые составы перовскитов для более широкого спектра цветов.

Профессор Фан отметил: "Комбинация квантового ограниченного эффекта и пассивация благодаря 3D-пористой структуре алюмины позволили нам достичь выдающейся фотолюминесценции и электролюминесценции. Наш инновационный подход к волоконным светодиодам открывает новые возможности для создания необычных 3D-структурированных источников света, прокладывая путь для передовых носимых дисплеев".

Источник:
DOI: 10.1126/sciadv.adn1095

=======================
Поддержите наш проект: подпишитесь на канал, поставьте ваши реакции или напишите комментарий, а также подписывайтесь на страницы нашего проекта на YouTube, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!

Незаметные Гиганты: органические полупроводники, перовскитные светодиоды, робокожа и другие тихие открытия. По_мелочам #11 (№1 август 2024 г.)

Вы уверены, что настоящие научные прорывы - это только громкие заголовки и сенсации? На самом деле, множество малозаметных, но невероятно важных открытий ежедневно двигают науку вперёд. В этом выпуске мы расскажем вам о незаметных, но жизненно значимых технологиях, которые меняют наш мир.

Новый катализатор для аммиака: решение для очистки сточных вод и производства водорода

Представьте себя ученым, который создал суперкатализатор, способный решать сразу несколько задач: от очистки сточных вод до производства зелёного водорода. Звучит невероятно? Но именно это удалось команде исследователей из Японии и Австралии. Их катализатор NiOOH-Ni обещает революционизировать несколько отраслей. Давайте разберемся, как это работает и чем он так хорош.

Катализаторы - это вещества, которые ускоряют химические реакции, делая их более эффективными. При этом они не расходуются в процессе реакции и могут использоваться многократно. Это делает их незаменимыми в промышленности, экологии и биохимии.

Исследовательская группа из Хоккайдского университета и Технологического университета Сиднея разработала катализатор NiOOH-Ni, комбинируя никель (Ni) с никель-оксигидроксидом. Это не просто новая смесь - это прорыв в управлении и конверсии аммиака, который известен своей коррозионной природой и трудностью в обращении.

Аммиак, особенно в высоких концентрациях, может вызывать серьёзные экологические проблемы, включая ускоренный рост водорослей и уменьшение содержания кислорода в водоемах. Следовательно, его эффективное управление и преобразование жизненно важно. Команда использовала электрохимический процесс для создания своего катализатора: пористую никелевую пену обработали электрическим током в химическом растворе, что привело к образованию частиц никель-оксигидроксида на поверхности пены.

"NiOOH-Ni работает лучше, чем обычная никелевая пена, и путь реакции зависит от величины напряжения," объясняет профессор Чжэнго Хуан, который возглавил исследование. При низких напряжениях катализатор производит нитрит, а при высоких - нитрат. Это означает, что катализатор может использоваться по-разному, в зависимости от потребности. Например, для очистки сточных вод или для производства водорода.

Кроме того, NiOOH-Ni отличается длительной долговечностью и стабильностью, что делает его отличным кандидатом для крупных промышленных применений. Ассистент профессор Андрей Лялин из Хоккайдского университета добавляет: "NiOOH-Ni настолько надёжен, что прекрасно работает даже после многократного использования. Это заставляет нас задуматься о его замене традиционных, дорогих катализаторов, таких как платина."

Источник:
DOI: 10.1002/aenm.202401675

=======================
Поддержите наш проект: подпишитесь на канал, поставьте ваши реакции или напишите комментарий, а также подписывайтесь на страницы нашего проекта на YouTube, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!

Корейские ученые задают новый стандарт для твёрдотельных батарей

В мире, где всё больше устройств питаются от батареек, корейские исследователи сделали шаг, который может кардинально изменить подход к их созданию. Команда из Ульсанского национального института науки и технологий (UNIST) и Корейского института энергетических исследований (KIER) представила первые универсальные принципы проектирования твёрдотельных батарей и даже создала специальный инструмент для их внедрения. По сравнению с этим, наши старые литий-ионные батареи кажутся динозаврами!

Твёрдотельные батареи используют негорючие твёрдые электролиты вместо привычных жидких, что делает их более безопасными и позволяет увеличивать энергетическую плотность. Но вот беда - до сих пор разработка таких батарей была чем-то вроде алхимии, где успех зависел от интуиции и опыта исследователей.

Новая разработка предлагает ясный и строго научный подход. Исследователи определили три ключевых параметра: баланс, перколяцию и нагрузку. Эти параметры позволяют точно настроить пропорции материалов и геометрию ячеек, чтобы получить оптимальную производительность. Результат? Созданная ими батарея показала впечатляющую энергетическую плотность в 310 Втч/кг, обойдя большинство существующих аналогов на рынке.

Балансируем активные материалы и электролиты: новое "порционное правило" устанавливает оптимальное соотношение в 74% активного материала и 26% твёрдого электролита. Не только проходят испытания по выдержке электродов, но и улучшается общее управление плотностями мощности и энергии.

Магия Ещё одного параметра, перколяции, позволяет материалам контактировать, обеспечивая прохождение ионов. Как только частицы "разошлись за рамки" 26% свободного пространства, батарейка попросту перестаёт работать. Третье правило, нагрузочное, устанавливает ограничение на падение напряжения, не превышающее 100 мВ, что определяет оптимальную толщину электрода.

Новаторская платформа "SolidXCell", разработанная на основе этих принципов, позволяет проектировать крайне сложные твёрдотельные батареи интуитивно и системно. И что самое крутое - она бесплатна для исследователей.

Корейские учёные не просто поделились своими открытиями, они идут дальше и создают инженерную фабрику по производству аккумуляторов "Advanced Battery Engineering Foundry" (ABEF). Это будет первая в своем роде лаборатория в Корее, предоставляющая инфраструктуру для прототипирования и анализа всех видов современных батарей.

Источник:
DOI: 10.1038/s41467-024-50075-9

=======================
Поддержите наш проект: подпишитесь на канал, поставьте ваши реакции или напишите комментарий, а также подписывайтесь на страницы нашего проекта на YouTube, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!