Беспилотный электробус в России
В Иннополисе запущен тестовый маршрут протяженностью 3 км для беспилотного электробуса Echie, оснащенного системой автономного управления российской разработки. Маршрут соединяет Университет Иннополис, Иннопарк и Технопарк им. Попова.
Электробус, модифицированный инженерами из стартапа "Автономные робототехнические системы" и Центра беспилотных технологий университета, может перевозить до 10 пассажиров. Он оборудован системами кондиционирования и подогрева.
Для обеспечения безопасности в тестовом режиме присутствует оператор, который может реагировать на нештатные ситуации. Максимальная скорость движения ограничена 10 км/ч, а программа работает в режиме "пропускать всех".
Беспилотник оснащен тремя лидарами, сканирующими пространство на расстоянии до 150 м с обработкой данных алгоритмами компьютерного зрения. Также используются ультразвуковые датчики для "слепой зоны", радар для плохой видимости и камера для распознавания дорожной инфраструктуры. Движение осуществляется по заранее размеченному маршруту HD-карты.
Целью тестирования является накопление 500 км пробега в беспилотном режиме без сбоев и инцидентов в различных условиях. В дальнейших планах - обновление навигационного модуля, внедрение системы диспетчеризации, экономия топлива и отказ от услуг водителей.
Ранее в Иннополисе уже проводились испытания беспилотных такси Яндекса, выполнивших более 40 тысяч поездок к сентябрю 2022 года. В феврале 2024 года правительство РФ одобрило экспериментальный режим для тестирования доставки грузов беспилотными летательными аппаратами весом до 10 кг.
Уфф, звучит конечно классно, жаль только что все эти передовые технологии вряд ли в даже в перспективе на 5-10 лет придут в нашу с вами жизнь. Проблема в том, что Иннополис изначально является благоприятной средой для такого транспорта, в городах же всё иначе, там огромный человеческий фактор водителей, который просто нереально учесть. Лично мне кажется, чтобы ввести беспилотный транспорт, необходимо, чтобы весь транспорт в городской среде как-то регулировался централизованной системой, тогда это будет безопасно и безотказно работать, может даже и проблему пробок решит. Но готовы ли вечно торопящиеся и нарушающие ПДД индивиды мириться с таким равенством.
_____________________________________________________________________________________
Беспилотный ИИ трактор
Что ж, на этом отечественные прорывы в сфере беспилотников не закончились.
Компания Cognitive Pilot, ведущий российский разработчик систем искусственного интеллекта для беспилотной сельхозтехники, представила на выставке "Золотая Нива 2024" первый в мире полностью автономный роботизированный мини-трактор. Это промышленный образец, созданный полностью с нуля и выпущенный на фабрике компании в Томске.
Уникальная особенность трактора - полное отсутствие кабины для оператора. Он оснащен различными датчиками и способен самостоятельно выполнять все основные сельскохозяйственные операции с помощью навесного оборудования: сев, культивацию, боронование, вспашку, опрыскивание и другие работы.
Встроенная система искусственного интеллекта позволяет трактору избегать столкновений, точно следовать заданным траекториям, в том числе при обработке рядковых культур и внесении средств защиты растений с учетом визуального положения растений. Робот также может собирать и анализировать данные для мониторинга состояния растений и почвы.
Программное обеспечение обеспечивает передачу владельцу в реальном времени информации о состоянии техники и выполняемых работах. Компактные размеры и отсутствие сложных узлов, подверженных поломкам, снижают риск технических сбоев и облегчают транспортировку трактора.
Мощность робота составляет 30 л.с., масса - 970 кг, скорость - от 5 до 20 км/ч. Возможность круглосуточной работы и группового использования обеспечивает высокую производительность. Серийное производство планируется начать в 2025 году.
Разработка беспилотного трактора с применением нейросетевых технологий, по словам директора кластера "Сколково" Натальи Чернышевой, позволит решить ряд важных проблем в сельском хозяйстве, в том числе дефицит кадров механизаторов.
Исходя из того, что у нас в стране работодатели жлобятся лишнюю копейку заплатить, то очень сомневаюсь что они захотят потратиться на такую явно не дешёвую машину, пускай даже которая будет себя отрабатывать круглые сутки. В целом то и неплохое решение, только вот наверно его увеличить придётся раз так в 5, чтобы он хоть немного стал по производительности на уровне промышленных машин.
________________________________________________________________________________________
Робо-водоросли против рака
В Калифорнийском университете в Сан-Диего разработали инновационную систему доставки лекарств против рака - микророботы на основе водорослей. Эти микророботы способны активно плавать в легких и доставлять противораковые препараты непосредственно к метастазам.
Микророботы представляют собой клетки зеленой водоросли Chlamydomonas reinhardtii, к которым присоединены наночастицы, загруженные химиотерапевтическим средством доксорубицином. Наночастицы состоят из биоразлагаемого полимера ПЛГА, покрытого мембраной эритроцитов. Мембрана защищает наночастицы от иммунной системы, продлевая их циркуляцию в легких.
В экспериментах на мышах с метастазами меланомы в легких микророботы вводили интратрахеально через трубку. Движение водорослей позволяло эффективно распределить препарат в глубоких тканях легкого. Благодаря этому, а также замедленному выведению микророботов макрофагами, удавалось добиться более высокой концентрации лекарства в опухолях по сравнению со свободным препаратом или наночастицами без водорослей.
Лечение микророботами значительно подавляло рост метастазов и увеличивало медиану выживаемости мышей до 37 дней против 27 дней в контрольных группах. При этом не наблюдалось существенной токсичности для здоровых органов. Учёные считают, что их плавающие микророботы на основе водорослей являются перспективной системой доставки лекарств при метастатическом раке легкого.
Честно говоря, в том виде, в котором метод лечения есть, вряд ли дойдёт до реального применения, так как такая терапия, в прочем как и химиотерапия, очень сильно зависит от иммунитета самого больного. Но сам принцип с технической точки зрения достаточно интересен. Может, если его как-то доработать и получится что-то.
________________________________________________________________________________________
Вечный резонатор
Исследователи из Делфтского технологического университета (TU Delft) и Университета Брауна разработали уникальные нанорезонаторы в виде струн, которые обладают рекордными механическими характеристиками при комнатной температуре. Эти наноструны способны вибрировать на протяжении длительного времени, сохраняя энергию колебаний и минимизируя ее утечку.
Механический коэффициент качества (quality factor) характеризует, насколько долго вибрирующий объект может сохранять энергию колебаний. Разработанные наноструны демонстрируют самые высокие значения этого показателя среди всех известных твердотельных объектов, закрепленных на чипе, при комнатной температуре. Для сравнения, авторы приводят аналогию с качелями, которые могли бы раскачиваться почти 100 лет, не теряя энергию.
Наноструны имеют длину 3 сантиметра и толщину 70 нанометров. Их тонкая и длинная структура, подвешенная на микрочипе, становится возможной благодаря эффектам наномасштаба, где влияние силы тяжести иное, чем в макромире. Такие экстремальные конструкции нереализуемы в обычных масштабах, но они полезны для создания миниатюрных датчиков физических величин, таких как давление, температура, ускорение и магнитные поля.
Ключевым фактором в разработке нанострун стало использование алгоритмов машинного обучения для оптимизации их конструкции путем моделирования, без необходимости изготавливать множество прототипов. Виртуальные эксперименты продемонстрировали исключительное совпадение с реальными результатами, позволяя эффективно проектировать эти сложные структуры.
Способность нанострун эффективно изолировать себя от внешних вибраций и шумов делает их перспективными для применения в качестве высокочувствительных датчиков при комнатной температуре. Это открывает новые возможности в области вибрационных сенсоров и интеграции с существующей микроэлектроникой.
Хочу так же отметить, что если учёным удалось обмануть гравитацию, грубо говоря, отключив её влияние, то от вакуума, я думаю, 100% никуда не деться, и он здесь явно нужен, что делает систему сложнее. Но вопрос решается использованием внутри какой-нибудь запаянной колбы.
________________________________________________________________________________________
Органоид мозга с защитой
Органоиды представляют собой крошечные трехмерные структуры, которые имитируют процессы формирования органов и тканей человеческого тела. Ученым из Детской больницы Цинциннати удалось вырастить первые в мире органоиды, воспроизводящие функциональный гематоэнцефалический барьер (ГЭБ) - особую систему кровеносных сосудов, защищающую головной мозг.
ГЭБ - это плотный слой клеток, выстилающий сосуды и фильтрующий вещества, поступающие в мозг из кровотока. Он пропускает необходимые питательные вещества, но блокирует проникновение потенциально вредных соединений, токсинов и патогенов. Однако та же барьерная функция препятствует доставке в мозг многих лекарственных препаратов.
Полученные органоиды, названные "ассемблоидами", состоят из двух типов структур, имитирующих развитие мозговой ткани и кровеносных сосудов. За месяц эти отдельные органоиды сливаются в единый шарик диаметром около 4 мм. Созревая, ассемблоиды воспроизводят сложные взаимодействия между развивающимися клетками мозга и сосудистой системы.
Важно, что ассемблоиды можно выращивать из стволовых клеток здоровых людей или пациентов с заболеваниями мозга. Это позволяет моделировать нарушения ГЭБ, связанные с генетическими вариантами и патологиями.
Ученые продемонстрировали работоспособность ассемблоидов на примере кавернозной мальформации - редкого заболевания с нарушением целостности ГЭБ и образованием аномальных сосудистых скоплений в мозге. Выращенные из клеток пациентов ассемблоиды точно воспроизвели патологические особенности этого состояния.
Перспективные применения ассемблоидов включают персонализированный подбор препаратов, моделирование неврологических расстройств, ускоренный скрининг кандидатных лекарств на способность преодолевать ГЭБ, тестирование токсичности веществ и разработку иммунотерапии для лечения нейровоспалительных и нейродегенеративных заболеваний. По словам учёных, эта модельная система обещает ускорить изучение и лечение широкого спектра нарушений мозга.
У меня уже было достаточно много выпусков с органоидами, и в целом такая технология обычно применяется для забора материала у пациента, создания копий участков его органов, отработки и подбора наилучшего метода лечения.
________________________________________________________________________________________
Охлаждающая плёнка на окна
Исследователи из Института микроструктурных технологий и Института светотехнологий Карлсруэского технологического института (KIT) разработали тонкую полимерную пленку с микропирамидной поверхностной структурой, где размер пирамид составляет около 10 мкм. Эта пленка предназначена для нанесения на обычное стекло и одновременно решает несколько проблем традиционного прозрачного остекления:
Рассеивает 73% падающего света, создавая равномерное, комфортное освещение без бликов.
Обеспечивает высокую общую прозрачность 95% в видимом диапазоне.
Благодаря микропирамидной структуре имеет высокий коэффициент излучения 0,98 в ИК-диапазоне 8-13 мкм, позволяя эффективно излучать тепло для пассивного охлаждения.
Супергидрофобная поверхность обладает самоочищающимися свойствами во время дождя или выпадения росы.
Пленка изготовлена из доступных полимеров, что делает ее перспективной для массового производства по конкурентной цене. В испытаниях температура внутри помещения со стеклом, покрытым этой пленкой, была на 6°C ниже наружной. Рассеянный свет также увеличил эффективность фотосинтеза растений примерно на 9%.
Сочетая эти свойства, разработанная в KIT полимерная пленка обеспечивает комфортное освещение, энергоэффективность и требует минимального обслуживания, являясь многообещающим решением для "зеленого" строительства.
Конечно, можно подумать, что это может быть обычная плёнка, подобно тем, которые иногда клеят на окна для создания непрозрачности. Но тут всё-таки ключевой момент – это скорее отражение именно инфракрасного излучения, для снижения нагрева внутреннего помещения, при общей проницаемости видимого света. Я бы лично хотел попробовать у себя такую плёнку. Минусы тоже несомненно имеются, во-первых, заклеенное окно нельзя сделать прозрачным, и второе, это сомнительная долговечность самого соединения с окном, всё-таки плёнка клеится с уличной стороны и постоянно подвержена внешним воздействиям.
________________________________________________________________________________________
Коммерческие био-процессоры
Компания Final Spark из Швейцарии разработала Neuroplatform - первую в мире платформу для биологических вычислений. Она использует органоиды человеческого мозга - миниатюрные лабораторные версии органов - вместо кремниевых чипов.
В платформе задействованы многоэлектродные матрицы (МЭМ) с 3х-мерными тканями мозга. Каждая МЭМ содержит 4 органоида, взаимодействующих с 8 электродами. Электроды выполняют двойную функцию - стимулируют ткани и записывают результаты обработки данных через цифро-аналоговые (ЦАП) и аналого-цифровые (АЦП) преобразователи с разрешением 16 бит и частотой 30 кГц.
Для жизнеобеспечения органоидов используется микрофлюидная система, а камеры контролируют их состояние. Разработчики оптимизировали системы МЭМ, чтобы продлить жизнеспособность органоидов до 100 дней.
По утверждению Final Spark, органоиды потребляют в миллион раз меньше энергии по сравнению с кремниевыми аналогами при выполнении вычислений. Технология может значительно снизить энергозатраты на сложные задачи искусственного интеллекта.
Доступ к Neuroplatform предоставлен некоторым исследовательским группам бесплатно, для остальных стоимость составляет $500 в месяц.
Да, конечно, не дешёвое удовольствие, но такой подход мне нравится. Я вообще считаю, что технологии должны биологизироваться, такого слова наверное и нет вовсе, но думаю смысл понятен.
Да и цена со временем станет доступнее, ведь это всё-таки на данный момент больше платформа для прямо специалистов в этой области, для различных исследований, нежели общедоступный инструмент.
________________________________________________________________________________________
Шестой палец на руку
Исследователи из Кембриджского университета разработали "Третий большой палец" - роботизированный протез в виде дополнительного пальца на руке. Устройство призвано расширить моторные возможности человека, облегчая выполнение задач одной рукой.
"Третий палец" крепится на противоположной от большого пальца стороне ладони. Он управляется с помощью датчиков давления под большими пальцами ног. Нажатие правой ногой перемещает протез поперек ладони, левой - вверх к остальным пальцам. Степень перемещения пропорциональна силе нажатия.
В ходе тестирования 596 участников разного возраста и из разных демографических групп выполняли задачи по перекладыванию предметов с использованием "Третьего пальца". Почти все (98%) смогли освоить управление протезом в течение первой минуты использования.
Стоит отметить, что способность пользоваться устройством не зависела от пола или профессиональной сферы участников. Однако дети младше 10 лет и пожилые люди всё же справлялись хуже остальных.
Разработчики отмечают важность инклюзивного дизайна таких технологий для обеспечения их доступности широкому кругу пользователей вне зависимости от возраста, пола, особенностей развития и других факторов.
На данный момент "Третий палец" является прототипом, но ученые планируют продолжить работу над совершенствованием технологии для создания полноценного протеза.
Выглядит это конечно забавно и со стороны кажется, что сложно управлять, но в принципе, если представить управление на себе, то вроде как легко адаптироваться. Но вопрос лишь в том, нужен ли он вообще. Да, вероятно от него будет польза в каких-то специфических задачах, но попробуйте представить себе носить такую штуку постоянно, да ещё надо и обувь наверное носить, чтобы на датчики пальцами ног нажимать. При ходьбе такой палец тоже бесполезен, так как работать не будет. Поэтому пригодится он лишь для людей, у которых есть явные проблемы с моторикой, либо отсутствием полного комплекта пальцев.
________________________________________________________________________________________
Самая тонкая квантовая линза
Учеными из Университета Амстердама и Стэнфордского университета была создана уникальная линза, представляющая собой всего лишь один слой атомов толщиной 0,6 нм. Вместо привычного изогнутого дизайна, новая линза является плоской и использует квантовые эффекты для фокусировки света.
Линза изготовлена из монослоя дисульфида вольфрама (WS2) и состоит из концентрических колец, которые фокусируют свет методом дифракции, а не преломления, как обычные линзы. Размер и расстояние между кольцами определяют фокусное расстояние, в данном случае - 1 мм для красного света.
Ключевой особенностью является то, что эффективность фокусировки линзы зависит от квантовых эффектов в WS2. Когда материал поглощает свет, он переводит электрон на более высокий энергетический уровень. Из-за крайне тонкой структуры электрон и образовавшаяся "дырка" остаются связанными электростатическим притяжением, формируя так называемый экситон. Экситоны быстро исчезают, когда электрон и дырка рекомбинируют, испуская свет определенной длины волны. Именно этот переизлученный свет и обеспечивает эффективность линзы.
Ученые зафиксировали пик эффективности фокусировки на длинах волн, соответствующих свету, испускаемому экситонами. При охлаждении эффективность линзы даже возрастала из-за подавления рассеяния экситонов на фононах.
Уникальность линзы также в том, что в то время как часть света фокусируется, большая часть проходит сквозь материал без изменений. Это открывает новые возможности для использования в очках дополненной реальности, где важно не загораживать обзор, но перенаправить часть света для сбора данных.
Исследователи планируют создавать более сложные многофункциональные оптические покрытия с возможностью электрического управления фокусировкой за счет изменения плотности заряда и показателя преломления в WS2. Работа демонстрирует потенциал квантовой оптики на основе двумерных материалов.
Что ж, я конечно не обладаю нужными знаниями, чтобы сказать где и как это можно будет применять. Скорее всего, в каких-то датчиках, камерах, фотонных процессорах или же вообще в квантовых компьютерах. Но мне кажется, что у данной технологии явно есть перспективы.
