Содержание
Топ-9 научных открытий 2021 года
Преподавателям
2021 год был объявлен в России Годом науки и технологий. Мы собрали 9 важных и интересных научных открытий уходящего года в нашей стране и в мире.
РНК-вакцины
Разработка РНК-вакцины — прорывное изобретение в медицине за последние 20 лет. По этой технологии созданы Pfizer и Moderna против коронавируса.
В будущем этот тип вакцин смогут использовать для борьбы с другими тяжелыми заболеваниями, такими как рак, ВИЧ, сердечная недостаточность.
«мРНК-технологии произведут революцию в мире вакцин», — считает Альберт Бурла, генеральный директор Pfizer, в статье для журнала «Гарвард Бизнес Ревью Россия».
Первая вакцина от малярии
В 2021 году ученые представили первую вакцину против малярии под названием Mosquirix. Над ее созданием работали с 1980-х годов.
Ежегодно малярией заражаются более 200 миллионов людей, полмиллиона умирают, половина из них — дети до пяти лет.
Хотя Mosquirix и не дает 100%-ной защиты от заражения, риск заболеть после ее применения снижается на 40%.
Журнал Time включил вакцину против малярии в список «100 самых лучших изобретений 2021 года».
Лекарство против эпилепсии
Первый за 10 лет российский препарат от эпилепсии — еще одно знаковое медицинское открытие года. Его совершили ученые из Института биохимической физики им. Н. М. Эмануэля РАН.
В 2021 году лекарство, которое необходимо миллиону россиян, поступило в аптеки. В общей сложности от разработки молекулы до внедрения препарата в оборот ушло 23 года.
Гамма-обсерватория TAIGA
Комплекс установок для исследования источников астрофизического электромагнитного излучения с огромной энергией создала международная группа специалистов во главе с Иркутским государственным университетом, ИГУ.
Гамма-обсерватория построена на полигоне ИГУ в Тункинской долине в Бурятии. Установка необходима для изучения Вселенной и фундаментальных законов природы.
Фото:
isu.ru
Нейтринный телескоп Baikal-GVD
В 2021 году на Байкале начал работать нейтринный телескоп, который создан под руководством ученых Объединенного института ядерных исследований и Института ядерных исследований РАН.
Установка регистрирует частицы нейтрино, которые приходят из космоса. С помощью байкальского глубоководного телескопа специалисты будут изучать фундаментальные вопросы образования галактик.
Виртуальная реальность
Технологии виртуальной реальности стремительно охватывают все больше отраслей: от здравоохранения до продаж и производства.
В 2021 году компания Microsoft провела уникальную 24-часовую онлайн-трансляцию 12 хирургических операций с использованием гарнитуры смешанной реальности.
15 экспертов из 13 стран ассистировали коллегам во время операций без личного присутствия — с помощью специальных очков. Всю дополнительную информацию хирурги видели с помощью голограмм поверх реального изображения.
IKEA использует VR-гарнитуры, чтобы покупатели могли посмотреть, как будет выглядеть их квартира с выбранной мебелью.
С помощью технологии виртуально меряют одежду, обучают сотрудников технике безопасности, моделируют дизайн новых автомобилей.
Исследование структуры белков
В этом году изучение белковых структур вышло на новый уровень. Это стало возможным благодаря развитию программного обеспечения под управлением искусственного интеллекта. Журнал Science назвал это достижение главным прорывом 2021 года в области науки.
ДНК древностей
Еще одно важное открытие в науке касается археологических раскопок.
Ученые теперь могут извлекать ядерную ДНК из грунта и ископаемых материалов возрастом более миллиона лет. Это дает специалистам возможность подробнее исследовать информацию о вымерших биологических видах.
Самая точная карта Земли
На современных плоских картах Земли искажены размеры некоторых территорий.
Объекты, которые расположены ближе к полюсам, кажутся большими, чем те, что находятся на экваторе. Это происходит из-за того, что шарообразную планету воссоздают на плоской поверхности. Такой способ изображения основан на карте мира, которую создал картограф и географ Герард Меркатор еще в XVI веке.
В 2021 году американские астрофизики Дж. Ричард Готт, Дэвид Голдберг и Роберт Вандербей создали плоскую карту планеты, которая «похожа на земной шар больше других». Она круглая и двусторонняя, по виду напоминает грампластинку, по краю которой проходит экватор.
В продолжение темы достижений: обзор побед российских студентов на международных чемпионатах в 2021 году.
Понравился ли Вам материал?
Преподавателям
Как открыть доступ к книжным памятникам в библиотеке вуза? 3 способа
Собрали несколько способов организации доступа к особо ценным книгам и объектам культурного наследия. Все предложенные способы можно реализовать в университетских библиотеках.
Библиотекам
Библиотечный фандрайзинг: значение, виды и методы реализации
Практический фандрейзинг в библиотеке: что это такое, его значение и применение. Виды и методы фандрейзинга.
Студентам
Нетворкинг: 4 эффективных способа для студента найти полезные знакомства
Широкий круг общения всегда имел большую ценность, особенно в тех случаях, когда необходима помощь для решения различных проблем. Грамотное формирование своего окружения — стиль жизни и образ мышления, которые приводят к желаемым результатам. В этой статье мы расскажем, что такое нетворкинг и в каких сферах его может применить современный студент.
Самые интересные научные открытия марта
По материалам Slashgear
В наше непростое время как никогда нужны хорошие новости. Небольшая подборка новостей из мира науки и технологий – лучшее доказательство того, что еще не весь мир сошел с ума. Кто-то продолжает помогать больным людям, изучать Вселенную и извлекать на поверхность вековые тайны.
А британские ученые… британские ученые как обычно.
Подводные роботы обнаружили следы кораблекрушения 100-летней давности
В 1915 году корабль «Эндьюранс», участвовавший в трансантарктической экспедиции, затонул в темных водах моря Уэдделла. К счастью, экипаж, который состоял из 28 человек и трое суток боролся за жизнь корабля, затертого во льдах, был эвакуирован и выжил. А сам «Эндьюранс», несмотря на то, что место его затопления было примерно известно, оставался ненайденным более 100 лет.
Отыскать корабль было невероятно сложно, в частности, из-за далеких от идеальных условий антарктических вод. Морской лед покрывает обширные участки холодного океана, что не позволяет использовать традиционные методы исследования. И случай «Эндьюранса» — как раз тот, когда пришлось ждать, пока технологии разовьются настолько, что справятся с этой задачей.
Экспедиция, получившая название Endurance22, отправилась в предполагаемое место затопления корабля и отправила на поиски автономных подводных роботов под названием Sabertooths («Саблезубые Тигры»), которые рыскали по дну океана с помощью лазерного сканера и гидролокатора, а также были оснащены камерами, чтобы задокументировать все найденное.
Как только место затопления было обнаружено, «Тигры» использовали свои сканеры для создания 3D-модели корабля и близлежащих обломков (согласно информации от Endurance22).
Поверхность Меркурия покрыта алмазной пылью
Некогда Меркурий представлял собой гораздо менее гостеприимное место, да и сейчас условия на планете далеки от комфортных из-за резкой разницы температур между дневной и ночной сторонами. Вряд ли кому-то захотелось бы там жить, а вот охотников за сокровищами планета, кажется, могла бы привлечь.
Как объяснил Кевин Кэннон на 53-й Научной конференции по Луне и планетам, недавнее моделирование влияния различных воздействий на поверхность Меркурия за последние четыре миллиарда лет показало, что поверхность планеты может быть покрыта микроскопическими алмазами.
В начале формирования Меркурия он был покрыт магматическим океаном. Графит образовался внутри магмы и в конечном итоге поднялся на поверхность, создав плавающую графитовую корку, как предполагают, толщиной в сотни метров.
Первый миллиард лет после образования Солнечной системы происходили столкновения с астероидами, каждое из которых могло мгновенно превратить этот графит в алмаз.
В отличие от земных бриллиантов, это не те большие чистые драгоценные камни, которые мы привыкли видеть в украшениях. Предположительно это микроскопическая алмазная пыль, рассеянная по поверхности планеты. Будущие экспедиции на планету могли бы рассказать нам больше о составе поверхности, но если предположения окажутся верными, Меркурий может содержать запасы алмазов, в шестнадцать раз превышающие запасы Земли.
Астероид засекли за два часа до падения
Продолжая тему астероидов, один из них столкнулся с Землей 11 марта 2022 года. К счастью для всех нас, ему не под силу было убить планету, подобно тем собратьям, которых показывают в фильмах, или тому, на чьей совести гибель динозавров. 2020 EB5 был всего около 2 м в диаметре и сгорел в атмосфере у берегов Гренландии.
Случай с 2020 EB5 — это лишь пятый раз, когда астрономы обнаружили астероид до того, как он упал на планету.
Объекты такого размера не так уж редки в Солнечной системе, и они довольно регулярно сталкиваются с Землей. Из-за небольшого размера их чрезвычайно трудно обнаружить заранее как потому, что область поиска простирается бесконечно во всех направлениях, так и потому, что они сравнительно малы.
Более крупные астероиды при попадании на планету могут вызвать серьезные последствия для человечества и остальной жизни на Земле, поэтому НАСА очень серьезно относится к миссии по их обнаружению и отслеживанию. Центру изучения объектов, сближающихся с Землей, в Лаборатории реактивного движения НАСА поручено следить за небом на предмет обнаружения любых угроз из космоса, и он участвовал в отслеживании EB5 2020 года после его первоначального открытия астрономами в обсерватории Пискештетё в Венгрии.
Если что-то большего размера когда-нибудь будет угрожать Земле, будем надеяться, что предупреждение мы получим пораньше, чем за два часа.
Черви распознают рак
Показатели выживаемости при раковых заболеваниях резко улучшаются, если болезнь была обнаружена на ранней стадии, поэтому врачи и ученые постоянно ищут наиболее эффективные методы исследований.
И вот идеальный набор инструментов для диагностики пополнился еще одним — это небольшой контейнер, наполненный червями, а именно нематодами C. elegans.
Медицинские технологии, методы диагностики и лечение значительно усовершенствовались за последние несколько десятилетий, но, как и в большинстве случаев, все, что мы можем сделать, природа делает лучше нас. Нематоды — относительно простые существа, настолько простые, что они являются предпочтительной моделью для всех видов исследований (согласно Национальному центру биотехнологической информации), но у них развитое обоняние, которое они используют для навигации. По-видимому, оно идеально точно работает при обнаружении определенных видов рака.
Исследователи, работающие в сотрудничестве с Национальным исследовательским фондом Кореи, использовали червей для обнаружения культивируемых клеток рака легких. Их устройство, которое они называют «червяк-на-чипе», состоит из небольшого прямоугольного куска эластомера с камерой, вырезанной внутри.
Черви размещены посередине и имеют возможность путешествовать по одному из двух путей. На одном конце здоровые клетки, на другом — раковые. Исследователи обнаружили, что черви продвигались к раковому образцу примерно в 70% случаев.
Необходимы дополнительные исследования, но в будущем «червяк-на-чипе» может обеспечить быструю и точную предварительную диагностику.
Больной БАС заговорил с использованием нейрокомпьютерного интерфейса
Недавно ученые применили нейрокомпьютерный интерфейс, чтобы восстановить минимальную коммуникацию с пациентом, болеющим боковым амиотрофическим склерозом, который в результате болезни лишился возможности управлять своими мышцами.
Ученые работают над рядом устройств, предназначенных для использования сохранившихся умственных или физических способностей пациента и преобразования их в общение, они восстанавливают голос людям, которые потеряли свой собственный. Физик Стивен Хокинг, у которого был БАС, сохранил способность слегка двигать мышцей щеки и использовал ее, чтобы управлять компьютером, строить предложения и даже писать книги.
Однако у многих пациентов с БАС не сохраняется возможность использования мышц, поэтому ученым пришлось найти другое решение.
Согласно статье, опубликованной в журнале Nature Communications, массивы электродов были имплантированы в мозг пациента, и система была обучена распознавать активность близлежащих нервов. Пациент управлял компьютером, активируя эти нервы, пытаясь двигать глазами, чтобы отвечать на вопросы «да» или «нет» и постепенно составлять предложения.
Процесс шел медленно, порядка одного знака в минуту, но пациент мог формулировать простые просьбы и выражать привязанность к своей семье. До того момента, как подобные интерфейсы станут широко доступны, предстоит пройти долгий путь, но возможность снова выразить любовь своей семье — это безоговорочная победа.
Сегодняшние отходы космонавтов – завтрашнее топливо на Марсе
Доставить что-либо в космос технически сложно и безумно дорого. Даже с учетом недавних достижений, таких как многоразовые ракетоносители, каждый килограмм, отправляемый за пределы планеты, обходится в тысячи долларов.
Вот почему астронавты, направляющиеся на космическую станцию, не берут с собой много воды. Станция разработана с возможностью восстановления почти всей воды на борту, ее фильтрации и повторного использования. Эта идея заложена и на следующем этапе исследования космоса человеком. Миссия на Марс может длиться примерно два года (согласно NASA), и каждый килограмм воды или топлива, который вы должны взять с собой, усложняет ее выполнение. По этой причине Европейское космическое агентство (ESA) сотрудничает с технологической фирмой Tekniker в разработке нового реактора для превращения отходов жизнедеятельности космонавтов в топливо. Система будет собирать углекислый газ из марсианской атмосферы и объединять его с серой водой — сточными водами, которые производят космонавты — для синтеза метана и других углеводородов.
Важно отметить, что система также будет очищать воду и возвращать ее космонавтам, поэтому будущие космонавты получат двойную отдачу от своих биологических инвестиций.
С любой командой, направляющейся на Красную планету, можно будет отправлять меньше воды, и они получат дополнительное топливо за свои «вложения».
Об опасностях думскроллинга (с приветом от британских ученых)
Многие из нас испытывали ощущение, что чем больше времени мы проводим в соцсетях, тем менее счастливыми себя ощущаем. Теперь это подтверждает и наука.
В недавнем исследовании Оксфордского института интернета изучалось эмоциональное здоровье 80 000 добровольцев разного возраста и пола, чтобы понять, как использование социальных сетей влияет на их уровень счастья.
Неудивительно, что было обнаружено, что более длительные периоды времени, потраченные на скроллинг соцсетей, коррелируют с более низким уровнем счастья. Как пояснили в Оксфордском университете, возрастные диапазоны, в которых разные демографические группы испытали самые сильные негативные последствия, различались, но общее влияние было очевидным. Использование социальных сетей, особенно избыточное, показывает четкую связь с негативными эмоциональными реакциями.
Пока неясно, какой именно механизм стоит за эмоциональным откликом. Что это, сравнение собственной жизни со срежиссированными яркими роликами или просто тоска, которая наступает от бесконечного скроллинга и от негатива, который наполняет соцсети, точно неизвестно. В любом случае результат одинаков. Если вам плохо, нажмите на крестик в правом верхнем углу.
«Хаббл» заглянул в прошлое дальше, чем когда-либо
Самая старая звезда, которую когда-либо смог увидеть космический телескоп «Хаббл», горела в ночном небе примерно четыре миллиарда лет спустя после рождения Вселенной. По крайней мере, так было до марта 2022 года, когда благодаря сочетанию невероятных возможностей «Хаббла» и посланной Вселенной удачи этот рекорд был побит.
Как пояснили в НАСА, «Хаббл» направил свой «глаз» на большое галактическое скопление, известное как WHL0137-08, и получил больше, чем рассчитывал. Скопление настолько огромно и имеет такую большую массу, что искривляет пространство и время вокруг себя, заставляя свет отклоняться, как если бы он проходил через увеличительное стекло.
Это хорошо известное астрономам явление называется гравитационным линзированием. По сути, этот эффект линзы позволил захватить звезду, которая, по общему мнению, находится за пределами видимого диапазона «Хаббла», и притянул ее на несколько миллиардов световых лет ближе. Чтобы было ясно, звезда, которую астрономы прозвали Эарендиль, на самом деле не двигалась и, по всей вероятности, мертва и исчезла, но ее свет все еще мчится к нам, а благодаря счастливому космическому совпадению мы смогли его увидеть.
Космический телескоп Джеймса Уэбба, запущенный в Рождество 2021 года, почти закончил установку в точке Лагранжа L2, и астрономы планируют навести его на звезду, чтобы узнать о ней больше.
4 главных научных открытия 2020 года для отрасли ИКТ: выбор CNews
Цифровизация
|
Поделиться
Несмотря на пандемию, которая отвлекла на себя громадные ресурсы, в том числе и исследовательские, не останавливалась научная работа и в отраслях, не связанных напрямую с «проблемой года» — поиском вакцины от коронавируса.
Некоторые из открытий, сделанных в 2020 г., могут существенно повлиять на развитие рынка инфокоммуникационных технологий, если не в ближайшее время, то в обозримом будущем. Как и в прошлом году, CNews рассказывает о наиболее интересных научных работах с точки зрения ИТ-рынка.
1. Сверхпроводимость снова бьет рекорды
В нашем обзоре научных достижений прошлого года среди главных была отмечена работа по высокотемпературной сверхпроводимости (ВСП). Достижение сверхпроводимости при сколько-то «нормальных» условиях позволит снизить энергопотребление и тепловыделение компьютеров, как классических, так и квантовых. Поэтому за исследованиями в этой области с большим интересом следят и в мире ИТ. В мае 2019-го международная группа ученых (в числе участников были и российские специалисты), обнаружила сверхпроводимость при температуре −23°С. Этот результат был примерно на 50 градусов выше, чем было зафиксировано ранее, но проблема состояла в том, что необходимо было создать давление в 1,7 млн атмосфер.
В этом году физики синтезировали первый в мире сверхпроводник на основе сероводорода и метана, который сохраняет сверхпроводимость при «почти комнатной» температуре в 15°С, что на 38 градусов выше рекорда прошлого года. Проблема только в том, что описываемый эффект сверхпроводимости наблюдался при давлении в 2,6 млн атмосфер. Что почти на миллион атмосфер выше прошлогоднего «повышенного давления».
Пока за повышение температуры, при которой наблюдается сверхпроводимость, приходится «платить» увеличением давления. Но есть надежда на изменение ситуации. Фото: ru.depositphotos.com
Ажиотажа новые результаты не вызвали, но следует отметить, что «старые» теории высокотемпературной сверхпроводимости не объясняли новых эффектов и исследователям пришлось довольно долго действовать наугад. Сейчас же появляются новые теории ВСП, понадобится какое-то время для их проверки. Но если у исследователей появится работающая теория, то появится и шанс разорвать порочную зависимость «выше температура — выше давление».
2. Литий-ионным аккумуляторам находят замену
Аккумуляторные батареи нужны всем, их производство — это громадный рынок, объем которого оценивается в районе в $400 млрд. Поэтому неудивительно, что многие десятки компаний и лабораторий заняты созданием новых типов аккумуляторов, стремясь в первую очередь повысить их энергоемкость, срок службы, ускорить зарядку, заменить дорогие компоненты батареи на более дешевые и т. д.
Сейчас самые популярные аккумуляторы — литий-ионные. Они так важны для мировой экономики, что в 2019 г. Нобелевский комитет вручил премию по химии за их создание Джону Гуденафу (John Goodenough), Стэнли Уиттингему (Stanley Whittingham) и Акире Йошино (Akira Yoshino).
Мировое производство литий-ионных аккумуляторов в настоящее время составляет около 160 ГВт*ч в год, и оно очень быстро наращивается. Немецкий эксперт Роланд Зенн (Roland Zenn) опубликовал карту с указанием работающих и строящихся «батарейных» фабрик.
Когда эти заводы войдут в строй, они будут выпускать за год аккумуляторы суммарной емкостью 430 ГВт*ч, этого хватит для 4,8–5 млн автомобилей (сейчас в год выпускается около 2,3 млн). Аналогичные планы есть и в Америке, и в странах Азии.
Действующие европейские фабрики по производству литий-ионных аккумуляторов и планы по созданию новых
Источник: Roland Zenn, 2020
Однако производство ионно-литиевых устройств зависит от таких материалов, как кобальт и никель, запасы которых ограничены (как и самого лития), эти батареи имеют тенденцию воспламеняться. Поэтому их совершенствование — не единственный вариант развития индустрии. Сейчас многие ученые работают над созданием литий-металлических аккумуляторов, эти элементы питания будут иметь удельную энергию элемента больше на 35%, что позволит создавать аккумуляторные батареи, которые могут обеспечить 350 или 400 ватт-часов на килограмм и 1000 ватт-часов на литр. Текущие литий-ионные аккумуляторы имеют удельную энергию около 150 Вт*ч/кг и плотность энергии ближе к 250 Вт*ч/л.
Так, Samsung разработала литий-металлический аккумулятор, который может иметь жидкий электролит и позволяет запасти почти вдвое больше энергии. А Tesla запатентовала в прошлом году литий-металлические батареи без использования анодов.
Еще одно перспективное направление разрабатывают российские ученые из Института общей и неорганической химии совместно с коллегами из Израиля и Австралии. Они получили материал на основе восстановленного оксида графена и сульфида сурьмы и протестировали его в качестве анода калий-ионного аккумулятора — перспективного аналога литий-ионных. Удельная емкость нового материала — более 650 мАч/г, что намного выше, чем у других экспериментальных образцов (сульфидов фосфора, кобальта, олова, сурьмы). К тому же калий намного более распространен, чем литий, мировых запасов которого на грядущую «революцию электромобилей» может и не хватить.
Пока это еще перспективная разработка, однако в данном направлении у России есть шанс оказаться в числе лидеров.
Если, конечно, проблема и ее решение попадутся на глаза высшему руководству страны, и оно включит их в какую-нибудь нацпрограмму.
3. Ученые предлагают новые материалы и новые структуры на замену кремнию
Технологическая норма (ТН) при проектировании и производстве интегральных схем — это минимальный размер транзистора или ширины зазора между элементами (линиями), соединяющими транзисторы. С этим понятием тесно связан Первый закон Гордона Мура — «число транзисторов в интегральных микросхемах удваивается за срок от 18 до 24 месяцев», то есть расстояние между транзисторами и их собственные размеры должны пропорционально уменьшаться, должна уменьшаться ТН, по которой они изготавливаются.
Международный салон изобретателей: станет ли Новосибирск новым центром притяжения инноваторов?
Инновации для промышленности
Пять десятилетий подряд закон Мура выполнялся, однако ничего вечного не бывает.
На пути закона встали физические ограничения. Пока их удается обойти, например, TSMC объявила о разработке схемы производства чипов по 2-нанометровому техпроцессу уже в 2023–2024 гг. А 3-нанометровый процесс будет налажен уже во второй половине 2022 г.
TSMC обошла всех в «гонке за нанометрами»
На 3 нанометра собиралась перейти и Samsung, причем уже в 2021 г. Но она вынуждена была поменять планы из-за пандемии, и теперь выход 3-нанометровой продукции отложен минимум до 2022 г.
Как в случае с аккумуляторами, кроме совершенствования «главной» технологии ученые пытаются найти и новые пути, которые часто объединяют термином «посткремниевая электроника».
Так, ученые из новосибирского Академгородка разработали уникальные нанопереключатели, основу которых составляют монокристаллы двуокиси ванадия. Для этих элементов характерно резко и обратимо менять собственное сопротивление, при этом они долговечны и энергоэффективны. Как отмечают разработчики, к преимуществам этой разработки также стоит отнести относительную дешевизну, которая достигается за счет ее внедрения в хорошо развитую кремниевую технологию.
Как «Тинькофф» проводит встречи и обучает 20 000 сотрудников ежемесячно
Импортозамещение ВКС
На данный момент плотность расположения нанопереключателей — 1 млн на 1 кв. см., в перспективе эту величину можно довести до 1 млрд на 1 кв. см. За счет этого можно будет создавать нейроморфные компьютеры. Если, конечно, удастся создать технологию выпуска микросхем на этих переключателях.
Ученые другого российского научного центра, Дальневосточного федерального университета, вместе с зарубежными коллегами предложили новый способ создания скирмионов (магнитных квазичастиц) и скирмионных решеток, с помощью которых можно кодировать, передавать, обрабатывать информацию и создавать топологические изображения с разрешением менее 100 нанометров.
Скирмионные структуры выглядят завораживающе. Вдобавок, как выяснили в Лаборатории Эймса (США), они еще и могут делиться, подобно живым клеткам
Скирмионы — это магнитные структуры, которые при определенных условиях зарождаются в тонкопленочных магнитных материалах с толщиной слоев от одного до нескольких нанометров.
Ученые сформировали плотноупакованные стабильные массивы скирмионов, воздействуя на тонкопленочную магнитную структуру локальным магнитным полем и впервые реализовали топологическую нанолитографию, получив наноразмерные топологические изображения, в которых каждый отдельный скирмион играет роль пикселя, как в цифровой фотографии. Скирмионы можно использовать для создания нейроморфных чипов в качестве базовых элементов, имитирующих потенциал действия биологических нейронов. Есть перспективы применения их в криптографии.
Однако пока запись информации посредством приложения локальных точечных магнитных полей происходит очень медленно и не подходит для промышленного внедрения.
4. »Шероховатые» рутениевые электроды обеспечивают до 50 млн циклов перезаписи
В устройствах массовой памяти сейчас идет борьба между жесткими дисками и полупроводниковыми SSD-накопителями. Последние обеспечивают очень быстрое считывание и запись данных, но имеют и существенный недостаток — ограниченное число циклов перезаписи ячеек памяти.
С этим борются программно, стараясь более-менее равномерно распределять операции записи по такому диску. Считается, что SSD-диски нужно менять раз в пять лет.
Поэтому сейчас много исследований направлено на поиск новых типов флеш-памяти, с более высоким числом циклов перезаписи. Одна из таких работ выполнена в лаборатории атомно-слоевого осаждения МФТИ совместно с коллегами из Кореи. Суть работы в том, что некоторые вещества при подаче на них электрического напряжения могут переключаться из диэлектрического состояния в проводящее и обратно. Ячейки, использующие этот эффект, отличаются низким энергопотреблением и долговечностью.
Такие ячейка представляет собой слоистую структуру между двумя электродами, на которые подается переключающее напряжение. Их свойства зависят не только от вещества между электродами, но и от состава и формы самих электродов. Сегодня один электрод делают в основном из нитрида титана, а второй — из платины. Однако технологически более эффективными оказались электроды из рутения, который, в отличие от платины, совместим с полупроводниковыми структурами, используемыми в микросхемах, кроме того, рутениевые электроды также можно получать методом атомно-слоевого осаждения, благодаря чему есть возможность изготавливать трехмерные вертикальные структуры памяти.
Как выясняется, порой неидеальное лучше не только в жизни, но и в технике
Выбрав материал, сотрудники лаборатории изучили влияние дефектов поверхности одного из электродов на свойства ячейки резистивной памяти. Оказалось, что при увеличении толщины электрода шероховатость его поверхности резко возрастает, но при этом параметры ячейки памяти заметно улучшаются.
В итоге исследований были получены ячейки «оптимальной шероховатости», выдерживающие до 50 миллионов циклов перезаписи, а это кардинальное улучшение надежности резистивной памяти.
Эдуард Пройдаков
Пять научных открытий, которые могут изменить мир
- Валерия Перассо
- Корреспондент Би-би-си по социальным проблемам
Подпишитесь на нашу рассылку ”Контекст”: она поможет вам разобраться в событиях.
Автор фото, Surrey Space Centre
Подпись к фото,
В космическое пространство забрасывается сеть, наподобие рыболовецкой
Каждый год Королевское научное общество сообщает о новейших достижениях науки и техники, которые в скором времени могут найти широкое применение.
Мы представляем вам пять наиболее интересных из списка 2016 года, которые вот-вот покинут лабораторные стены и начнут испытываться в реальных условиях.
1. Космический пылесос
Пустые оболочки ракет, умершие спутники, куски стекла и крохотные кусочки краски — все это летает в космическом пространстве и составляет примерно 7 тыс. тонн космического мусора — именно столько человечество успело намусорить за период освоения космоса.
Большая часть когда-либо запущенных в космос объектов так там и вращаются и представляют реальную угрозу работающим спутникам, которые, помимо всего прочего, жизненно необходимы для обеспечения интернет- и мобильной связи.
Международная космическая станция, например, должна регулярно подправлять свое месторасположение, чтобы избежать столкновения с подобным мусором.
Автор фото, Surrey Space Centre
Подпись к фото,
Этот серебристый парус начнут использовать для ловли космического мусора уже в начале будущего года
Однако теперь на помощь придет миссия RemoveDebris («Убрать мусор»), которая будет в буквальном смысле ловить и затягивать мусор и начнет проходить испытания в начале 2017 года.
Пропустить Подкаст и продолжить чтение.
Подкаст
Что это было?
Мы быстро, просто и понятно объясняем, что случилось, почему это важно и что будет дальше.
эпизоды
Конец истории Подкаст
«Это не научная фантастика, это реальная проблема, — объясняет в интервью Би-би-си руководитель проекта профессор Джейсон Форшоу из космического центра университета Суррея. — Весь космический мусор в конце концов упадет на Землю благодаря силе притяжения, однако какая-то его часть летает на высоте 1000 км, и на это уйдет примерно тысяча лет. Но мы не можем столько ждать, у нас есть всего лет 10-20 до того, как это перерастет в серьезную проблему».
Принцип сбора космического мусора очень прост: в космическое пространство забрасывается сеть, наподобие рыболовецкой. Как только она наполнится мусором, специальный космический корабль-тягач потянет ее на Землю.
При вхождении в атмосферу мелкий мусор сгорит, а крупные куски будут доведены до Тихого Океана и сброшены туда.
Другая система задействует серебряный парус, который внешне напоминает воздушный змей.
Он сделан из ультратонкой пленки и действует по принципу обычного паруса, но в действие его будут приводить протоны солнечного света, а не ветер. Парус будет утягивать мусор с орбиты, ускоряя тем самым его возращение на Землю.
2. «Комариные дневники»
Подпись к фото,
Почти половина всего населения Земли рискует заболеть малярией
Борьба с малярийным комаром anopheles занимает ученых уже не один десяток лет, поскольку именно это насекомое является переносчиком малярии — болезни, уносящей ежегодно 438 тыс. жизней.
А в последние годы возникла новая проблема: повышенная резистентность малярийных комаров к имеющимся инсектицидам, поскольку процесс естественного отбора заставляет комаров выживать и делает их более устойчивыми.
Резистентность комаров к препаратам по их уничтожению зафиксирована в 60 странах и достигла угрожающих размеров в Западной и Восточной Африке.
Поэтому самое главное в этой борьбе — понять поведение комара.
Автор фото, Josie Parker Liverpool School of Tropical Medicine
Подпись к фото,
Цветные линии показывают траектории движения комаров над сеткой
«Мы используем инфракрасные камеры для слежения за тем, как комары облетают надкроватную сетку. Впервые нам удалось заснять их действия в таком объеме», — рассказала Би-би-си Джози Паркер, научная сотрудница Института тропической медицины в Ливерпуле.
Проект «Комариные дневники» исследует, в течение какого времени комары облетают надкроватную сетку и каким образом инсектицид, содержащийся на ткани, не дает комарам укусить спящего человека.
«Чтобы инсектицид заработал, надо, чтобы комар дотронулся до сетки, при этом очень короткого контакта недостаточно.
Наша задача — определить, как долго комару нужно пробыть на сетке, чтобы погибнуть», — говорит Паркер.
Это исследование поможет в разработке новых, более эффективных тканей, сеток и препаратов.
«Сетки представляют собой физический барьер, но если они не уничтожают комара, то тогда он будет летать где-то поблизости и укусит, когда человек проснется», — говорит Паркер.
3. Секреты 4D рентгеновского синхотрона
Автор фото, Diamond Light Source
Подпись к фото,
Синхотрон позволяет ученым заглянуть в суть материалов
Это сложная машина позволяет ученым заглянуть в суть материалов, будь то магма — чтобы узнать о крупномасштабных вулканических извержениях, или кристаллы льда — чтобы понять, почему одно мороженое вкуснее другого.
«Мы применяем технологию рентгеновской компьютерной томографии, которая использует ярчайший свет такой мощности, что он позволяет увидеть внутреннюю структуру вещей в трехмерном измерении.
Мы можем заглянуть в любой объект, сфера применения этого огромна», — рассказывает Камел Мади из Манчестерского университета.
Луч синхотрона в 10 млрд раз ярче солнечного, он входит в структуру материала, не нанося ему внешних повреждений.
Камера на другом конце фиксирует полученную лучом информацию, делая снимки высокого разрешения.
«Четвертым измерением» здесь выступает время: ученые, изменяя условия среды, например, температуру и давление, создают условия, в которые попадают вещества в естественных условиях, и наблюдают за происходящими с ними изменениями.
«Мы можем понять, как изменяется структура материалов, когда мы их производим, поэтому в этом аппарате содержится разгадка того, как улучшить производство некоторых предметов, например, реактивных двигателей или литиевых батарей», — говорит Мади.
Эта же технология может оказать большую помощь в понимании того, как имплантаты реагируют на контакт с тканью тела человека.
В частности, ученые исследуют, как такое заболевание, как артрит, воздействует на хрящи, и что можно сделать, чтобы улучшить качество жизни больных артритом.
4. Заставить пауков работать
Подпись к фото,
Ученые хотят понять, как получается, что паутина настолько эластична и прочна
Паутинный шёлк, из которого плетется паутина — это ключ к следующему поколению совместимых с живыми тканями (человеческого организма) экоустойчивых материалов.
«Паутинный шёлк существует уже 300 млн лет, при этом пауки используют минимум материала для достижения максимального эффекта», — говорит биолог Бет Мортимер из Оксфордской группы по изучению шёлка в Оксфордском университете.
Для создания паутины, куда ловится живая добыча, пауки используют белок, и теперь ученые пытаются расшифровать на молекулярном уровне структуру их шёлка и то, как это может пригодиться для наших с вами повседневных нужд.
В природе существует немного материалов, способных сравниться по прочности с паутинным шёлком, а если совместить его с каучуком, то можно получить суперпрочную ткань.
Автор фото, Oxford Silk Group
Подпись к фото,
Увеличеная во много раз спираль паутины, покрытая клейким составом, помогающим ловить жертву
«Процесс производства шёлка в тысячу раз более энергосберегающий, чем синтетические полимеры, такие как пластик, например. Так что теперь задача состоит в том, чтобы сделать этот процесс рентабельным с экономической точки зрения», — поясняет Мортимер.
Присутствие крошечных капель клеящего вещества, которое делает паутину такой липкой и тягучей, навело ученых на мысль о том, как произвести схожий материал.
К тому же шёлк биосовместим: уже вовсю идут клинические испытания того, как шёлк можно использовать в имплантатах хрящей коленного сустава.
У паутины есть еще одно интересное свойство: когда пойманная добыча пытается выбраться, паутина резонирует и посылает пауку сигнал — это можно использовать для создания музыкальных инструментов с особой вибрацией.
5.
Костная революция
Автор фото, Nanokick Technoligies
Подпись к фото,
Биореактор, где стволовые клетки превращаются в клетки костной ткани
Ученые разработали технологию по выращиванию искусственных костей в лабораторных условиях без использования химических препаратов или медикаментов, а лишь с помощью волновых колебаний.
Они называют этот процесс «нанотолчками», а выглядит он так: из костного мозга извлекают стволовые клетки и «толкают» их с помощью высоких частот, чтобы они начали превращаться в клетки костной ткани.
Новая костная ткань выращивается из собственных клеток пациента без химических препаратов или митогенов (белков роста), которые имеют нежелательные побочные эффекты.
Таким образом отторжения ткани не произойдет, к тому же этот метод не требует болезненной операции для изъятия образцов костной ткани из других частей тела пациента.
Эти «нанотолчки» производятся тысячу раз в секунду, толкая клетку на расстояние 20 нанометров.
«Мы биомимикрируем саму кость, которая вибрирует естественным образом тысячу раз в секунду», — поясняет профессор Мэтью Далби, занимающийся этими исследованиями в Университете Глазго.
С помощью этой технологии можно залечить травму кости или нарастить существующую костную ткань. В дальнейшем это может привести к тому, что переломы можно будет лечить без операции, а просто посредством «нанотолчков», а также, возможно, замедлить рост определенных видов рака.
Костная ткань является одной из самых пересаживаемых после крови, а, учитывая стареющее население, страдающее от остеопороза и переломов бедра, эта технология может быть чрезвычайно востребована.
Ученые планируют в ближайшие три года начать пересаживать пациентам кости, выращенные в лабораторных условиях с помощью «нанотолчков», а широкое применение этот вид терапии может получить в ближайшие 10 лет.
Автор фото, University of Glasgow
Подпись к фото,
После того как стволовые клетки получают «нанотолчок», они начинают превращаться в клетки костной ткани
Наука — последние новости науки и техники в Казахстане и мире
- Главная
Технологии
Наука
Наука — различные виды деятельности человека, которые помогают систематизировать накопленные знания.
Главные ее задачи:
- собирать факты;
- выдвигать и доказывать теории;
- разрабатывать новые технологии и совершенствовать уже существующие.
Ученые — люди, деятельность которых связана с наукой. Для этого они получают ученые степени. Чтобы квалификация ученых была признанной в узких кругах, публикуются различные материалы, проводятся исследования, защищаются диссертации. Также немаловажной считается работа педагогом.
Существует много направлений научной деятельности. Новости о них вызывают немало интереса у людей. Наиболее популярными являются:
- математика;
- медицина;
- биоинформатика и исследования в этой области;
- технологии информационного плана;
- гуманитарные и социальные эксперименты;
- металлургия;
- естественные науки.
Казахстанские ученые достигли довольно высоких результатов в последние годы. К примеру, новость о том, что в физико-математической сфере разработали особую систему, способную дать прогноз загрязнениям атмосферы в любом промышленном городе, нашла отклик у многих жителей страны.
Медицина также старается не отставать. Ученые проводят исследования старения, чтобы понять, как продлить жизнь человека. Для подобных экспериментов нужно время, но уже сейчас есть немало интересных открытий. Для экономики Казахстана особое значение имеет разработанная методика по прогнозу урожайности различных культур. Теперь можно запланировать урожай и вовремя предупредить возможные проблемы.
Последние технологии в мире науки интересуют не только ученых, но и простых людей. Читайте только свежие и актуальные новости на Тенгриньюс.кз. Каждый день лента пополняется новыми материалами и проверенной информацией.
Ученые создали первую в мире клонированную волчицу
Ученые создали первую в мире клонированную волчицу
Марсоход обнаружил потенциальный источник жизни на Красной планете
Марсоход обнаружил потенциальный источник жизни на Красной планете
Переход на возобновляемые источники энергии может сэкономить триллионы долларов — исследование
Переход на возобновляемые источники энергии может сэкономить триллионы долларов — исследование
Фестиваль науки, искусства и технологий пройдет в Нур-Султане
Фестиваль науки, искусства и технологий пройдет в Нур-Султане
Названы главные страны — источники мусора в Тихом океане
Названы главные страны — источники мусора в Тихом океане
Загрязнение воздуха от авто больше сказывается на здоровье женщин, чем мужчин — ученые
Загрязнение воздуха от авто больше сказывается на здоровье женщин, чем мужчин — ученые
Самый древний динозавр Африки обнаружен в Зимбабве
Самый древний динозавр Африки обнаружен в Зимбабве
Как вдохновить детей на учебу? Отвечают министр, общественник и учитель
Как вдохновить детей на учебу? Отвечают министр, общественник и учитель
Ученые обнаружили новый вид птиц в Южной Америке
Ученые обнаружили новый вид птиц в Южной Америке
Ученые выяснили новые особенности двойников
Ученые выяснили новые особенности двойников
Ученые выяснили, что собаки способны плакать от счастья
Ученые выяснили, что собаки способны плакать от счастья
Астрономы впервые обнаружили фотонное кольцо черной дыры
Астрономы впервые обнаружили фотонное кольцо черной дыры
Определена масса крупнейшей звезды во Вселенной
Определена масса крупнейшей звезды во Вселенной
Ученые предложили метод получения кислорода на Марсе
Ученые предложили метод получения кислорода на Марсе
Спрогнозированы последствия ядерной войны между Россией и США
Спрогнозированы последствия ядерной войны между Россией и США
Новый вид динозавров обнаружили в Аргентине
Новый вид динозавров обнаружили в Аргентине
Необычную сакскую гробницу обнаружили на востоке Казахстана
Необычную сакскую гробницу обнаружили на востоке Казахстана
Ледники Антарктиды сбрасывают айсберги быстрее, чем ожидалось — исследование
Ледники Антарктиды сбрасывают айсберги быстрее, чем ожидалось — исследование
Ученые раскрыли тайну образования континентов Земли
Ученые раскрыли тайну образования континентов Земли
Археологи показали кухонный шкаф, который не открывался две тысячи лет
Археологи показали кухонный шкаф, который не открывался две тысячи лет
Какие научные открытия сделаны в России за последние 20 лет?
Источник: sib-science.
info
8 февраля научное сообщество отметило свой профессиональный праздник — День российской науки. «АиФ» задался вопросом: а совершаются ли сейчас открытия в российской науке и какие? Мы попросили прокомментировать наиболее значимые достижения отечественных ученых за последние 20 лет научного сотрудника Центра энергоэффективности НИТУ «МИСиС» , кандидата физ.-мат. наук Андрея Воронина. К слову, некоторые из этих открытий совершались в стенах этого университета.
2002 г. Доказательство гипотезы Пуанкаре.
Задачка эта, касающаяся свойств геометрических объектов, была сформулирована Пуанкаре еще в 1904 г. Ее решил российский математик Григорий Перельман. А известен он стал всему миру даже не решением, а тем, что отказался от премии в миллион долларов, установленной Математическим институтом Клэя за решение этой одной из семи «задач тысячелетия».
2003 г. Присуждение ученому из России Алексею Абрикосову Нобелевской премии за открытие сверхпроводников.
Абрикосов долгое время руководил кафедрой теоретической физики МИСиС. В начале 1990-х ученый эмигрировал в США. Еще работая в СССР, он открыл явление сверхпроводимости. Для реализации эффекта сейчас требуются очень низкие температуры. Это значит, что можно было бы построить одну сверхмощную электростанцию, а дальше через сверхпроводники на любое расстояние передавать энергию без потерь. Это был бы колоссальный прорыв для человечества.
2004 г. Открытие графена.
Ученые из России Андрей Гейм и Константин Новоселов, занимаясь исследованиями в Университете Манчестера, открыли новый материал толщиной в один атом и стали в 2010 г. лауреатами Нобелевской премии. Гейм и Новоселов получили его, просто отделив скотчем слой графита. Оказалось, что в нем очень необычно ведут себя электроны, поэтому такие монослои углерода можно применять в электронике будущего. К примеру, графен в МИСиС применяется в разработке современных сверхпрочных дорожных покрытий.
2006 г. Создание сверхмощного лазера.
Известно, что с помощью нелинейных оптических кристаллов можно управлять световым лучом, многократно увеличивая его силу. В Институте прикладной физики РАН в Нижнем Новгороде удалось создать такую лазерную установку, выдающую огромную мощность локально. Один импульс лазера в сотни раз превосходит мощность всех электростанций Земли. С помощью этого лазера можно изучать процессы в сверхкритических состояниях (подобные тем, что происходят в ядре Солнца).
2000-2010 г. Синтез сверхтяжелых элементов.
Их семейство было открыто в Объединенном институте ядерных исследований (ОИЯИ) в Дубне. Элементы продолжили Периодическую таблицу Менделеева и получили атомные номера — 114, 115, 116, 117 и 118. В этом направлении наши физики самые передовые в мире. А работают в этой области такие культовые личности, как академик Юрий Оганесян, в честь которого был назван последний элемент — оганесон-118.
Открытие этих элементов — шаг к пониманию устройства мира, чем, собственно, и занимается фундаментальная физика как наука.
2008 г. Открытие нового подвида людей.
Российские археологи под руководством Анатолия Деревянко обнаружили в горах
Алтая останки костей и зубов первобытных людей, которые жили там 40 тыс. лет назад. Поскольку находка случилась в Денисовой пещере, то неизвестная ранее ветвь человечества получила название денисовцы. Исследования в Институте Макса Планка в Лейпциге подтвердили, что, судя по ДНК, неандертальцы и денисовцы имели общего предка.
2015 г. Обнаружение гравитационных волн.
Их предсказал еще Эйнштейн почти 100 лет назад. Но обнаружены они были только в 2015 г. с помощью детектора ЛИГО (лазерно-интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория). Причем именно советские ученые в свое время предложили, как сделать такой прибор. Гравитационные волны представляют собой искажение пространства и времени.
Причина — столкновение двух черных дыр в миллиарде световых лет от Земли.
2017 г. Разработка и регистрация лекарства от смертельной лихорадки Эбола, превосходящего мировые аналоги.
Вспышка инфекции случилась в Африке в 2013 г. и переросла в эпидемию по всему миру. Несмотря на то что в России этой болезни нет, наши ученые умудрились разработать эффективные препараты. Это значит, в РФ сохранилась реально работающая медицинская школа, которая позволяет бороться с вирусными угрозами любого уровня.
2017 г. Создание методов квантовой криптографии ( шифрования информации).
Это совместный проект МИСиС и Российского квантового центра. В сентябре 2019 г. устройство продемонстрировали президенту Путину, наладив с ним квантовую видеосвязь, которую невозможно подслушать. Квантовая криптография основана на законах фундаментальной физики. Как только кто-то захочет взломать защиту, система сразу распознает это и отключится, потому что информация передается на поляризованных фотонах.
Измерить поляризацию фотонов злоумышленник не может в принципе, таковы законы природы. Сейчас в технологии инвестируют крупные банки. 2019 г. Запуск космического радиотелескопа «Спектр-РГ».
Построен в НПО им. Лавочкина для изучения процессов во Вселенной. Известный телескоп «Хаббл» — разработка НАСА. А «Радиоастрон» — чисто российская уникальная установка. Второго такого в мире нет. И это несомненный успех нашего приборостроения и космической отрасли. Обсерватория уникальна тем, что позволяет изучать звезды, скопления галактик, миллиарды черных дыр и т. д. с беспрецедентным разрешением. Прототип «Спектра-РГ» был запущен на орбиту в 2011 г. и проработал до января 2019-го. Новый спутник введен в строй в июле 2019 г.
десяти научных открытий 2021 года, которые могут привести к новым изобретениям | Инновация
Рэйчел Лалленсак
Бывший помощник главного редактора отдела науки и инноваций
В науке вдохновение может прийти откуда угодно.
Исследователь может задаться вопросом о толчке, производимом крыльями бабочки, когда они порхают по лугу. Может быть, наблюдение за белками, лазящими по деревьям в кампусе, как паркуристы, пробуждает любопытство к тому, что происходит в их пушистых маленьких мозгах, когда они решают прыгать с ветки на ветку.
Другие, конечно, черпают свою искру из менее вероятных источников: исследуют кишечник акулы или изучают ходьбу микроскопических водяных медведей.
Эти и другие сценарии вдохновили ученых более внимательно изучить мир природы в этом году, но их влияние на этом не остановится. Открытия в природе часто вдохновляют на новые разработки в области фильтрации воды, солнечных батарей, строительных материалов и множества роботов.
Вот десять открытий 2021 года, которые однажды могут привести к новым изобретениям.
Кишки акул функционируют как клапаны Теслы
Компьютерная томография спирального кишечника тихоокеанской акулы-собаки ( Squalus suckleyi ).
Орган начинается слева и заканчивается справа.
Саманта Ли/Калифорнийский государственный университет, Домингес-Хиллз
В 1920 году сербско-американский изобретатель Никола Тесла разработал устройство без каких-либо движущихся частей, которое позволяет жидкости двигаться в одном направлении, предотвращая обратный поток. Эти клапанные каналы, как их называл сам Тесла, состоят из ряда фиксированных петель в форме слезы, которые позволяют жидкости легко проходить через устройство, но замедляют и блокируют любые возвращающиеся жидкости. Он сделал клапаны как часть нового парового двигателя, над которым работал, но через несколько месяцев объявил о банкротстве, оставив патент забытым на десятилетия.
Кишечник служит той же цели: поглощает питательные вещества из пищи и вымывает отходы, которые, конечно же, не должны выходить так, как попали.
В животном мире кишечник бывает разных форм и размеров. Большинство существ, включая людей, имеют трубчатый кишечник, который требует сокращения мышц, чтобы протолкнуть пищу.
Но кишечник акулы медленно перемещает переваренную пищу по пружинным спиралям или гнездовым воронкам, в зависимости от вида, чтобы израсходовать все до последней калории и избавиться от остальных.
В этом году исследователи обнаружили, что эти спиралевидные органы также напоминают по конструкции и функционированию клапаны Теслы. Изгибы, повороты и воронки облегчают движение жидкости вперед, что может быть энергосберегающей формой пищеварения.
«У акул есть все эти небольшие изменения в конструкции клапана Теслы, которые могут сделать их более эффективными», — сказала автор исследования Саманта Ли, зоофизиолог из Калифорнийского государственного университета в Домингес-Хиллз, New Scientist в июле.
Изучение этих природных чудес инженерной мысли может улучшить системы фильтрации сточных вод для удаления микропластика. «Мы планируем провести работу в следующем году, чтобы определить, насколько эффективны различные морфологии при фильтрации частиц разного размера», — сообщает Ли Smithsonian по электронной почте.
«В зависимости от результатов мы могли бы «настроить» конструкцию спирального кишечника, чтобы сделать фильтры, максимально эффективные для фильтрации микропластика из ливневых [или] сточных вод».
Белки могут преподать роботам урок ловкости и восстановления
При перемещении по верхушкам деревьев белки рискуют прыгнуть на большое расстояние, если есть крепкая ветка, на которую можно приземлиться. Но даже если их следующая остановка окажется ненадежной, навыки восстановления на уровне экспертов, возможно, развившиеся в результате прошлых ошибок, почти всегда помогают им приземлиться.
Эти два урока от наших пушистых друзей могут быть полезны при разработке того, как гибкие роботы анализируют цель, к которой нужно прыгнуть, и как они компенсируют пропущенные отметки, согласно исследованию, опубликованному в августе.
«Подобно белкам, следующее поколение быстрых и ловких роботов способно использовать определенные аспекты окружающего мира, которые напрямую дополняют их собственные возможности», — говорит автор исследования Натаниэль Хант, инженер-биомеханик из Университета Небраски.
по электронной почте. «Датчики и восприятие могут быть спроектированы так, чтобы напрямую идентифицировать только важную информацию, которая поддерживает решения и управление движением, игнорируя при этом огромное количество нерелевантной информации».
Чтобы узнать больше о том, как белки успешно перемещаются с ветки на ветку, ученые испытали диких белок-лисиц на полосе препятствий в эвкалиптовой роще на территории кампуса Калифорнийского университета в Беркли. Команда проанализировала, как белки меняли свои прыжки в зависимости от гибкости ветки, выбирая время для старта немного раньше, и как они готовились к изменению расстояния и высоты, скручиваясь в воздухе, чтобы найти что-то, от чего можно отскочить, чтобы придать импульс. Пройдя несколько сложных прыжков, они в конце концов с легкостью справились с трюком.
Инженеры, разрабатывающие роботов для «осмотра и обслуживания, работы по дому и даже исследования», могут кое-чему научиться у этих пушистых грызунов, объясняет Хант.
«Поскольку роботы покидают лаборатории и начинают выполнять работу в реальном мире, им каким-то образом приходится сталкиваться со сложностью взаимодействия с различными поверхностями и объектами, различными материалами, твердыми или мягкими, гладкими или шероховатыми, и они должны реагировать соответствующим образом, когда они натыкаются на что-то, теряют сцепление с дорогой или происходят другие неожиданные вещи», — говорит он.
Жуки-падальщики ходят вверх ногами под поверхностью воды
Жук снуют под поверхностью, как будто ходит по нижней стороне стеклянного стола.
Джон Гулд и Хосе Вальдес/Этология
Благодаря поверхностному натяжению пауки, муравьи, улитки и ящерицы могут ходить по воде, но жуки-водопады проделывают более хитрый подвиг. Эти насекомые переворачиваются вверх ногами и бегают прямо под поверхностью воды, словно цепляясь за нижнюю часть стеклянного стола.
«В тот момент, когда я понял, что жук движется по нижней части поверхности воды, я понял, что нашел что-то действительно странное», — говорит биолог-бихевиорист Джон Гулд, согласно Live Science .
В ходе первого исследования, посвященного подробному анализу этого навыка, ученые сняли технику перевернутого ползания насекомых. Эти жуки, как известно, улавливают пузырьки воздуха своими волосками на ногах, чтобы насыщать их кислородом, но видеозапись показывает, что такое поведение также может удерживать их на плаву и прижимать к поверхности. Пузырь, вероятно, дает жуку достаточную поддержку, чтобы оказывать некоторое давление на границу вода-воздух, не прорываясь через нее. Гулд рассказывает, что шаги жука даже поднимают «крошечные холмы» воды вдоль поверхности.0020 Новости науки .
У ученых все еще есть много вопросов о физиологии самого жука, например, как анатомия его лапы влияет на этот навык или водонепроницаемы ли различные части его тела. Изучение талантов жука-падальщика может вдохновить крошечных, перевернутых водных роботов, занимающихся серфингом, говорит Гулд по электронной почте.
Уже существуют некоторые микророботы, способные скользить по воде, и инженеры также создают ботов, которые могут перемещаться между наземной и водной средами.
Однако современные модели требуют «нескольких стилей передвижения или запрещают передвижение в одной среде ради другой», — говорит Гулд. Робот-жук может устранить потребность в гибридных моделях, потому что устройство будет ходить по земле так же, как под водой. «Мы считаем, что это может еще больше расширить возможности роботизированных локомотивов для военных или поисково-спасательных целей», — добавляет он.
Изучаемый жук мог не только двигаться под поверхностью, но и оставаться неподвижным в одном месте. Водный клей или структурный дизайн, вдохновленный жуками, также может быть решением для удержания объектов на поверхности воды для измерения вибрации, измерения температуры или сбора других данных.
«Возможно синтезировать материалы, которые смогут использовать это умение и пассивно оставаться на поверхности воды без затрат энергии», — говорит Гулд. «Устройства, изготовленные из этих материалов, могут оставаться на поверхности воды, оставаясь при этом полностью погруженными в воду и не прокалывая и не разрушая поверхность воды, в отличие от других устройств, для которых требуется плавсредство, которое находится над водой».
Противораковый геккон и его 900 детенышей могут вдохновить на создание новых методов лечения меланомы
Лимонные морозные гекконы известны своим солнечным оттенком кожи и предрасположенностью к раковым опухолям.
Л. Гуо и др./PLOS Genetics 2021/Стив Сайкс
На аукционе в 2015 году заводчик рептилий Стив Сайкс купил редкую пару гекконов «лимонного мороза» за 10 000 долларов. Но когда он начал разводить самца геккона, мистера Фрости, он заметил, что у многих потомков на коже росли маленькие белые опухоли. Почти у 80 процентов гекконов лимонного мороза — типа генетической морфы, выведенной из-за их солнечной окраски — разовьется этот рак кожи, который возникает из клеток, вырабатывающих пигмент, называемых иридофорами.
Генетик из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе Лонгхуа Го случайно связался с Сайксом, чтобы изучить морфы гекконов, и решил разобраться в генетической тайне гекконов лимонного мороза. Гуо и его команда обнаружили ген под названием SPINT1, который связан с раком кожи у людей, а также отвечает как за золотистое свечение гекконов, так и за их опухоли.
Дальнейшее изучение SPINT1 может помочь ученым лучше понять, как развиваются определенные виды рака у людей, и, возможно, привести к новым способам лечения этого заболевания.
Го хотел бы «попробовать культивировать раковые иридофоры, чтобы разработать новую клеточную линию для исследования путей развития опухоли, а также потенциальных методов лечения», согласно The Scientist .
Говоря с Scientific American в июне, Лара Урбан, исследователь генома из Университета Отаго в Новой Зеландии, которая не участвовала в исследовании, говорит, что изучение экспрессии гена у гекконов, у которых никогда не развивается рак, может быть одним из путей для будущего изучения.
«Я действительно думаю, что это окажет влияние на исследования рака, поскольку теперь мы немного лучше понимаем консервативность этого [генетического пути SPINT1], — говорит Урбан. «Это также будет потенциальный новый модельный организм для изучения развития рака кожи и внесения вклада в фактическую терапевтическую разработку».
Ученые впервые наблюдают, как крылья бабочки отрастают чешуей
Эти изображения показывают свет, отражающийся от чешуи крыла. На правом изображении рифленые канавки показаны более подробно.
А. Дугал и др. др./PNAS через Массачусетский технологический институт
Согласно исследованию, опубликованному в этом месяце в журнале PNAS, впервые в истории исследователи из Массачусетского технологического института заглянули в куколку, когда формировались красочные чешуйки на крыле бабочки, и сделали непрерывные изображения этого процесса. Изучение этого процесса может однажды вдохновить на создание многофункциональных материалов ярких цветов, которые также обеспечивают контроль температуры и водонепроницаемость, говорит автор исследования Матиас Колле, инженер-механик из Массачусетского технологического института.
«Мы считаем, что способность видеть и понимать процессы и рычаги управления, лежащие в основе способности бабочек адаптировать структуру материала и характеристики, поможет нам устойчиво преобразовать их в стратегии для формирования следующего поколения передовых функциональных материалов, — говорит он Smithsonian по электронной почте.
Сначала команда выращивала расписных гусениц ( Vanessa cardui ) до тех пор, пока они не вступили в метаморфоз и не развили куколку. Затем они осторожно удалили часть внешней оболочки и наложили на отверстие прозрачное покровное стекло с помощью биоклея. Имея окно в трансформацию, команда использовала спекл-корреляционную фазовую микроскопию отражения, чтобы поближе рассмотреть. Вместо использования широкого луча света, который может быть фототоксичен для хрупкого крыла, спекл-корреляционная отражательная микроскопия выделяет небольшие точки света в определенных местах, создавая поле освещения, подобное светлячкам на лугу в сумерках.
В течение нескольких дней клетки выстроились в ряды чешуек в чередующемся порядке над и под крылом, как черепица на крыше. Затем на каждой чешуе образовались бороздки нанометровой высоты. Исследователи подозревают, что эти гребни помогают бабочкам сбрасывать воду, как микроскопические водосточные желоба, а также накапливать тепло, чтобы оставаться сухими.
«Мы думаем, что эта работа может привести к новым изобретениям, потому что чешуя бабочки — отличный биологический пример материального решения с множеством желанных функций, реализуемых одной и той же структурой», — говорит Колле. «Эти функции включают контроль внешнего вида и цвета, терморегуляцию, характеристики смачивания и динамику полета».
Поскольку каждая чешуя состоит из хитина, «второго по распространенности биополимера на Земле после целлюлозы», — говорит Колле, — новый материал, вдохновленный крыльями бабочки, также может быть биоразлагаемым и легко заменяемым или обновляющимся. Он предполагает, возможно, распыляемую версию чешуи, которую можно было бы использовать на зданиях, транспортных средствах или одежде, чтобы обеспечить гидроизоляцию и добавить немного цвета.
«В любом случае, представьте, как это было бы круто, если бы у нас был барабан, в котором мы выращиваем клетки, образующие чешуйки, а затем распыляем их на поверхность и даем триггер, который заставляет клетки растить чешуйки желаемого цвета, текстуры и смачиваемости», — говорит Колле.
Толстохвостые карликовые лемуры впервые впадают в спячку в неволе
Толстохвостый лемур свернулся калачиком в флисовом гамаке в Центре лемуров Герцога.
Дэвид Харинг / Центр лемуров Университета Дьюка
Толстохвостые карликовые лемуры — наши ближайшие родственники приматы, которые впадают в спячку в дикой природе. Впервые исследователи смогли воссоздать условия, необходимые для того, чтобы уговорить лемуров впасть в спячку, в Центре лемуров Университета Дьюка, что дало им место в первом ряду, чтобы узнать об этом уникальном метаболическом процессе и о том, что он может рассказать нам о людях. Специалист по поведению приматов Марина Бланко и ее команда сообщили о своих выводах в марте в журнале 9.0020 Научные отчеты .
Чтобы создать настроение для хорошего сна, исследователи сделали импровизированное дупло, чтобы лемуры могли поселиться в своем вольере. Они выставили тварей на 9,5 часов света вместо летних 11 часов, чтобы имитировать укороченный зимний световой день. Они также снизили температуру корпуса до 50 градусов по Фаренгейту.
В течение четырех месяцев у сонных лемуров был притупленный метаболизм, более низкая температура тела и гораздо более легкий аппетит. Их пульс замедлился до восьми ударов в минуту. Когда они снова взошли весной, они тут же пришли в норму.
«Важно отметить, что снижение метаболизма у гибернаторов контролируется, а это означает, что они могут переносить эти крайности без вредных последствий», — говорит Бланко по электронной почте. Несмотря на то, что они месяцами не двигаются и не едят, эти животные сохраняют мышечную массу и функции органов.
Изучение того, как другой примат впадает в спячку, может улучшить наши нынешние методы замедления процессов в организме во время операций по спасению жизни или, возможно, даже во время длительных космических путешествий, поясняется в пресс-релизе Duke.
«Успешный космический полет [к дальним пунктам назначения] потребует месяцев или лет бездействия в пути», — объясняет Бланко. «Ближе всего к необходимой анабиозу было бы вызвать состояния, подобные гибернации, у астронавтов».
Ученые расшифровали «хлопок» крыльев бабочки
Серебряная рябчатая бабочка взлетает с фиолетового цветка аллиума в замедленной съемке.
Лундский университет через YouTube
Форма бабочки отличается от любого другого летающего животного, что делает анализ их полета еще более захватывающим и вдохновляющим для ученых. Исследование, опубликованное в январе 2021 года, показало, что бабочки используют эффективный метод хлопков и хлопков для создания тяги.
Сначала пара биологов из Лундского университета, Кристоффер Йоханссон и Пер Хеннингссон, провели аэродинамический анализ свободно летающих бабочек. Из этих наблюдений они обнаружили, что ширококрылые насекомые хлопают крыльями при взмахах вверх, но крылья не сжимаются вместе, как пара рук во время аплодисментов. Вместо этого крылья бабочки изгибаются, что, как подозревают исследователи, может сковывать воздух между ними, чтобы усилить их движение вниз.
Чтобы проверить свои подозрения, ученые сравнили машущие способности двух роботов-хлопушек: одного с жесткими крыльями и одного с гибкими крыльями. Они обнаружили, что гибкость увеличивает эффективность крыла на 28 процентов и увеличивает силу закрылков на 22 процента.
В природе взмах крыльев бабочки, вероятно, дает им дополнительный толчок, необходимый им для спасения от хищников. Вернувшись в лабораторию, пара надеется, что их наблюдения вдохновят на создание новых летающих и плавающих роботов.
«Уже сегодня есть хлопающие дроны, которые хлопают крыльями вместе, такие как DelFly, но они не используют хлопок для движения, а вместо этого в основном создают силу от взмахов», — говорит Йоханссон по электронной почте.
Создание гибких машущих роботов может стать низкоэнергетическим способом увеличения тяги. Точно так же добавление гибкости может быть благом для подводной робототехники в стесненных условиях — возможно, для подводной археологии.
«Дрон, предназначенный для медленного и точного маневрирования с помощью гребных плавников, может повысить производительность за счет ударов плавниками по телу», — говорит он. «Гибкие плавники могли бы затем создать чашеобразную форму плавника, подобную той, что мы видели в крыльях бабочки, улучшая направленность создаваемой струи и эффективность создания тяги».
Тихоходки ходят, как насекомые
Крошечные водяные медведи ходят, как насекомые, в 500 000 раз больше их самих.
Лиссет Дюран/Рокфеллеровский университет
Насколько вдохновляют тихоходки? Давайте посчитаем пути.
Во-первых, они похожи на крошечных, восьминогих, коренастых медведей — отсюда и их прозвище водяные медведи. Эти почти микроскопические водные экстремофилы могут выжить в самых негостеприимных местах на Земле, в том числе в условиях абсолютного нуля температур, кипящих гидротермальных жерл, космического вакуума и давления, в шесть раз более разрушительного, чем океанские глубины, согласно National Geographic . .
В то время как другие существа с мягким телом мечутся, ползают и извиваются, как черви, тихоходки — единственные животные с мягким телом, которые могут ходить. В исследовании, опубликованном в журнале PNAS в августе исследователи часами смотрели кадры, на которых водяные медведи ходят по разным поверхностям, от стекла до геля.
Команда обнаружила, что тихоходки ходят, как насекомые, в 500 000 раз больше их самих. Хотя они перемещаются в среднем только на половину своей и без того крошечной длины тела (0,5 миллиметра) в секунду, они могут перемещаться на две длины тела за одно и то же время на максимальной скорости. Какими бы медленными они ни были, похоже, они регулируют свои шаги в зависимости от местности, по которой они перемещаются.
Поскольку их походка привела их к дальним уголкам Земли, изучение их походки может вдохновить на создание новых форм передвижения для микророботов.
«У них есть несколько простых и очень эффективных способов координации движений своих восьми ног, и они делают это с минимальными умственными способностями, используя некоторые простые правила, которые поразительно похожи на те, которые используются у некоторых гораздо более крупных видов насекомых», — говорит автор исследования. Дэниел Коэн, инженер-механик из Принстонского университета. «Это отлично подходит для вдохновения, потому что показывает, что крошечным роботам, у которых вычислительная мощность и вес являются ограничениями, не нужно много, чтобы хорошо ходить».
Наноботы, вдохновленные тихоходками, могут быть введены в поврежденную ткань для ее восстановления или в артерию для удаления бляшек — примерно как усохший экипаж подводной лодки в научно-фантастическом фильме 1966 года Фантастическое путешествие .
«И совершенно научно-фантастический подход: водяные медведи показывают нам, на что способны такие размеры, когда вы выглядите так же, как они. Это своего рода «минимальная модель» того, что вы можете делать с ногами», — объясняет Коэн. «Возможно, когда-нибудь мы сможем создать наших собственных многоклеточных «биоботов», созданных из живых клеток и вдохновленных водяными медведями».
Слизевики хранят «воспоминания», даже не имея мозга
Тип слизевика, Physarum polycephalum , движется к частицам пищи во время теста на стимуляцию питательными веществами.
Мирна Крамара и Карен Алим
Хотя иногда они могут напоминать грибы, слизевики представляют собой шаровидные, обитающие в почве амебы, которые бывают разных странных форм и ярких цветов. Несмотря на отсутствие мозга или нервной системы, слизевики могут перемещаться по лабиринту или вспоминать местонахождение пищи.
Подобно липким фракталам, одноклеточные организмы высвобождают трубчатые усики, которые также переносят жидкость и питательные вещества по всему их растянутому сетчатому плану тела для исследования новых сред. В исследовании, опубликованном в феврале в журнале PNAS , исследователи обнаружили, что они записывают важные детали своего окружения, изменяя диаметр этих вытянутых трубок.
Когда ученые изучали солнечно-желтую слизевику под названием Physarum polycephalum под микроскопом они заметили, что трубки становились толще, когда они встречали пищу, и тоньше, когда не находили ее. Вероятно, эти изменения вызываются каким-то химическим сигналом.
«Учитывая высокодинамическую реорганизацию сети P. polycephalum , сохранение этого отпечатка породило идею о том, что сама сетевая архитектура может служить памятью о прошлом», — говорит автор исследования Карен Алим, биофизик из Технического университета. Мюнхен, говорится в сообщении.
Эта сеть имитирует то, как наш мозг хранит память с помощью синаптической пластичности, то есть синапсы становятся сильнее или слабее в зависимости от использования. Точно так же трубки слизевиков, которые находят пищу, растут, а тупики отмирают.
Используя полимеры на основе белка, гели или другие биологические материалы, исследователи могут адаптировать этот тип хранения памяти и химических сигналов в искусственном интеллекте без необходимости в электронике, объясняет Алим, что может быть благом для мягких робототехники, у которых нет таких аппаратное обеспечение. По ее словам, если остальная часть бота будет сделана из биоматериала, систему, основанную на слизевиках, можно будет использовать в ситуациях, когда токсичность вызывает беспокойство, например, для медицинских целей или обработки воды.
«Здесь потоки жидкости — это захватывающий метод как для управления мобильностью, так и для кодирования принятия решений, необходимых для автономного поведения», — объясняет Алим по электронной почте. «Создание роботов из чувствительного материала, который расширяется в ответ на концентрацию сигнальных молекул, будет здесь прямой реализацией механизма памяти, который мы наблюдали в Physarum».
Благодаря мылоподобному белку клетки человека могут защищаться от бактерий
Наша иммунная система имеет специализированных клеточных солдат, таких как Т-клетки и В-клетки, готовых бороться с бактериальными вторжениями. Однако неиммунные клетки не совсем беззащитны. Исследование, опубликованное в журнале Science в июле, показало, что некоторые белки буквально обладают детергентной способностью уничтожать бактерии, как жирное пятно. Дальнейшее изучение этих белков может вдохновить на создание совершенно нового вида антибиотика.
«Это тот случай, когда люди производят свой собственный антибиотик в виде белка, который действует как моющее средство», — говорит в своем заявлении автор исследования Джон МакМикинг, иммунобиолог из Йельского университета. «Мы можем извлечь из этого уроки».
Сначала команда заразила неиммунные клетки Salmonella , палочковидными бактериями, поражающими кишечник. Затем они проверили гены клетки на наличие защитных белков и нашли совпадение: APOL3. Часть этого белка связывается с водой, а часть — с жирами — точно так же, как стиральный порошок. APOL3 с точностью атакует жирные липиды, выстилающие внутреннюю бактериальную мембрану, никогда не принимая клеточную мембрану человека за захватчика.
Поскольку резистентность к антибиотикам резко возрастает, необходим альтернативный вариант. Патогены могут иметь свои собственные белки, которые мешают контратакам APOL3, но исследователи могут разработать новый антибиотик, нацеленный на эти надоедливые белки, чтобы APOL3 мог делать свое дело. Коэн также предлагает разработать небольшие молекулы, имитирующие действия APOL3, используя так называемую направленную на хозяина терапию, которая создает суровые условия для патогена, а не обезоруживает его напрямую.
Но сначала ученые должны понять широкий спектр инфекций, контролируемых APOL3 и другими белками иммунной защиты. «Это будет стимулировать исследовательские усилия по борьбе с важными бактериальными, вирусными и паразитарными патогенами человека, особенно если устойчивость этих микробов к антибиотикам уже преобладает, и нам нужны новые лекарства», — говорит МакМикинг по электронной почте.
«Изобретения, которые имитируют активность белка-хозяина, все еще относительно мало изучены», — объясняет МакМикинг. «Это может быть благодатной почвой, поскольку наша иммунная защита в значительной степени безразлична к тому, чувствительны или устойчивы патогены в настоящее время к известным антибиотикам».
Рекомендуемые видео
10 научных открытий 2021 года, о которых вам нужно знать Но пандемия — это не все, с чем столкнулась наука в 2021 году.
В этом году было много интересных и важных научных прорывов, о многих из которых мы еще услышим в ближайшие годы.
Вступая в новый год на фоне растущего числа случаев заражения Омикроном, давайте сделаем шаг назад и посмотрим, как далеко мы продвинулись в области науки с этими 10 научными новостями и научными прорывами 2021 года:
1. Вакцина против Covid-19
Разработка вакцин против Covid-19 на самом деле является частью научных новостей 2020 года, но они были выпущены в 2021 году.
Вакцины Pfizer и Moderna Covid-19 были развернуты для экстренного использования у взрослых в рекордно короткие сроки в декабре прошлого года, а в феврале 2021 года последовала однократная вакцина Johnson & Johnson.
Вакцина Covid-19 теперь доступна для детей в возрасте пяти лет.
Самым быстрым периодом от разработки до развертывания вакцины до этого была вакцина против эпидемического паротита в 1960-х, и на это ушло четыре года.
2. Вакцина против малярии для детей
Малярия по-прежнему остается одной из самых опасных болезней на планете, от которой ежегодно умирает около полумиллиона человек. Более половины из них — дети в возрасте до пяти лет.
Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) в октябре одобрила первую в мире вакцину против малярии для детей, которая также является первой вакциной против любого паразитарного заболевания.
Mosquirix — торговая марка препарата — стоила более 750 миллионов долларов США на разработку и тестирование с 1987.
Новая вакцина борется с самым смертоносным из пяти возбудителей малярии и вводится в виде серии из четырех инъекций. Этот научный прорыв может предотвратить около 5,3 миллиона случаев малярии ежегодно.
3. Запуск телескопа Джеймса Уэбба
Космический телескоп Джеймса Уэбба (Фото: NASA/AP)
Космический телескоп Джеймса Уэбба, крупнейший и самый мощный из когда-либо созданных космических телескопов, запущен в декабре.
Он преодолеет около 1 миллиона миль за 30 дней до стабильного места в космосе, а затем еще шесть месяцев потребуется, чтобы развернуть свои инструменты, отрегулировать и откалибровать.
Работа по созданию телескопа была начата в 1996 году НАСА, Канадским космическим агентством и Европейским космическим агентством и стоила около 500 миллионов долларов США. Запуск несколько раз откладывался.
В течение следующих нескольких десятилетий он будет отслеживать орбиту Земли вокруг Солнца. Ранее невидимые части Вселенной теперь можно было бы наблюдать, и они могли бы делать то, что космический телескоп Хаббла не может.
Вскоре люди смогут увидеть возможные признаки жизни на другой планете, наблюдать за рождением звезд и узнать, как образовались ранние галактики.
4. Новые находки на Марсе
Посадочный модуль NASA Perseverance (Фото: mars.nasa.gov)
Три миссии прибыли на Марс в феврале 2021 года, воспользовавшись выравниванием орбиты Земля-Марс, что происходит раз в каждый 26 месяцев.
Орбитальный аппарат «Надежда» Объединенных Арабских Эмиратов предназначен для изучения прошлого и настоящего климата Марса с орбиты путем наблюдения за ежедневными, ежемесячными и ежегодными изменениями Красной планеты.
Китайское национальное космическое агентство (CNSA) Tianwen-1 обследовало поверхность Марса с орбиты, а затем посадило марсоход Zhurong на большой равнине Утопия на Марсе. Цель состояла в том, чтобы проверить способность Китая передвигаться по поверхности Марса.
Посадочный модуль НАСА Perseverance, который основан на конструкции Curiosity, но оснащен набором инструментов для бурения и хранения образцов горных пород, проведет следующие несколько лет, путешествуя по кратеру Джезеро.
Он соберет до 43 образцов горных пород, которые будут отправлены обратно в тайники в миссии «Возвращение образцов», которая все еще находится в стадии планирования.
Одним из самых больших научных открытий на Марсе является испытание, чтобы увидеть, сможем ли мы пролететь сквозь марсианскую атмосферу.
Вертолет Ingenuity, который появился вместе с Perseverance в качестве миссии по демонстрации технологий, представляет собой небольшой вертолет, похожий на дрон. На данный момент пройдено более 2 км.
В путешествии Настойчивости помогает Вертолет Изобретательности, который ведет разведку впереди и выделяет потенциальные опасности или интересные объекты с помощью оборудованной камеры.
В этом году на Марсе ОАЭ научились выходить на орбиту, Китай научился приземляться, а НАСА научилось летать.
5. Ближе, чем когда-либо, к поиску ET
(скриншот из фильма «ET»)
Кембриджские исследователи в статье, опубликованной в августе, предположили существование мира, относящегося к категории гикейских планет, на которых могла бы существовать жизнь.
Мир, о котором они говорили, примерно в 2,6 раза больше Земли, с богатой водородом атмосферой, горячей и покрытой океанами. Люди не смогли бы выжить в таком мире, но другие существа смогли бы.
Поскольку легче обнаружить биосигнатуры с гикейских планет (таких как метилхлорид и диметилсульфид), чем с земноподобных планет (таких как кислород, метан и т. д.), возможно обнаружить и подтвердить внеземную жизнь в следующие две или три слезы.
Многие экзопланеты, о которых мы уже знаем, принадлежат к классу гикейских планет.
6. Редактирование генов CRISPR, введенное в кровь
Концепция редактирования генов быстро набирает обороты, и в июне 2021 года редактор генов CRISPR Cas-9 был введен непосредственно в кровоток пациенту с редким наследственным заболеванием.
Обычно клетки извлекаются у пациента, и CISPR работает с ними в лабораторных условиях, прежде чем отредактированные гены возвращаются в организм.
Это трудоемкий и дорогостоящий процесс, и часто после этого пациентам часто приходится проходить химиотерапию.
Этот случай, касающийся ранее неизлечимого состояния транстиретинового амилоидоза, был быстрым и успешным, и лечение даже привело к снижению деструктивных белков, которые накапливаются в тканях и органах человека с этим заболеванием.
7. Новые виды древних людей
Homo longi или «человек-дракон» (Фото: AFP)
Девяносто лет назад окаменелость черепа была обнаружена в Китае, а затем спрятана семьей, пока фермер не передал ее университетскому музею в 2018 году. объявили его новым видом древних людей.
У черепа был большой череп, который мог вместить большой мозг, толстые брови и почти квадратные глазницы, что отличало его от других видов Homo.
Homo longi или «человек-дракон», как был назван этот новый вид, ранее предполагалось, что это человек более позднего плейстоцена, присоединившийся к Homo sapiens и неандертальцам.
Тем не менее, до сих пор продолжаются споры о том, следует ли называть его новым видом, и нам нужно подождать, пока окаменелости руды заполнят пробелы в ранней истории человечества.
Связанный с этим научный прорыв 2021 года связан с неандертальцами-палеонтологами из Мадрида, которые создали 3D-модели структур уха неандертальцев, заявив, что они, возможно, обладали способностью говорить и слышать, как Homo sapiens, современный человеческий вид.
Наши представления о ранних видах человека, безусловно, менялись по мере того, как мы открывали новые данные,
8. Самый мощный квантовый процессор на сегодняшний день
127-кубитный Eagle IBM (Фото: newsroom.ibm.com)
Квантовые компьютеры могут за считанные секунды сделать то, на что лучшим современным суперкомпьютерам потребовалось бы несколько дней или недель.
Квантовый компьютер использует законы квантовой физики для невероятных вычислительных возможностей, которые могут революционизировать метеорологию, кибербезопасность, производство, национальную оборону и многое другое.
В ноябре 2021 года IBM выпустила свой 127-кубитный Eagle. Это самый мощный квантовый процессор.
Позже компания Quantinuum запустила облачную платформу кибербезопасности под названием Quantum Origin, первый в мире коммерческий продукт, основанный на квантовых вычислениях.
Теперь квантовые вычисления будут быстро развиваться.
9. Люди влияют на эволюцию животных
Безбивневые слоны (Фото: AP)
Люди прямо или косвенно влияют на эволюцию животных. Исследования показали резкое увеличение количества безбивневых африканских слонов после многих лет браконьерской деятельности.
Это связано с тем, что браконьеры убили так много слонов с гигантскими бивнями во время гражданской войны в Мозамбике с 1977 по 1992 год, что именно самки без огромных бивней чаще передавали свои гены.
До войны около 20 процентов слонов не имели бивней, а сейчас около половины самок слонов лишены бивней.
Помимо убийства животных, одним из косвенных способов воздействия на эволюцию животных благодаря людям является то, как они справляются с повышением температуры, вызванным глобальным потеплением.
Исследование, опубликованное в журнале «Тенденции в экологии и эволюции», показало, что у летучих мышей вырастают большие крылья, а у кроликов — более длинные уши. И то, и другое, вероятно, рассеивает больше тепла в окружающий воздух.
Science Advances опубликовали больше доказательств по этому поводу. Скорее всего, в результате повышения температуры и изменения характера осадков 77 видов птиц из отдаленного участка тропических лесов Амазонки стали меньше весить и иметь более длинные крылья в течение 40 лет.
10. Разработано искусственное сердце из титана
Искусственное сердце из титана BiVACOR (фото: bivacor.com)
Ученые пытаются построить искусственное сердце уже более 50 лет. Сердечно-сосудистые заболевания (ССЗ) ежегодно уносят около 17,9 миллионов жизней во всем мире и являются основной причиной смерти во всем мире.
Австралийская исследовательская группа создала BiVACOR, титановое сердце, в котором используется технология вращающихся дисков.
Оно работает не так, как человеческое сердце, но пытается превзойти эволюцию, создав более совершенный механизм для перекачивания крови по человеческому телу. Он имеет круглый насос, подвешенный между магнитами в искусственном сердце из титана.
Полное испытание на людях еще предстоит провести. До сих пор он только временно тестировался на пациентах с пересаженным сердцем и подвергался испытаниям на животных.
Читать: Ученые обнаружили новую челюстную мышцу после вскрытия 12 голов человеческих трупов
Читать: 30 невероятных фактов о человеческом теле
Встроить
Поделиться
Новые научные открытия, сделанные в 2020 году
от VOA
В настоящее время нет доступных медиа-источников
0:00
0:06:55
0:00
В 2020 году многие ведущие ученые мира сосредоточили свое внимание на новом коронавирусе. Их усилия предоставили ценную информацию о вирусе и привели к созданию новых вакцин для борьбы с ним.
Но в 2020 году были и другие крупные научные разработки. Вот краткий обзор некоторых известных научных историй, которые мы освещали в прошлом году.
В эту среду, 6 ноября 2019 г., изображение, пластик и другой мусор плавает в коллекторе нового устройства, которое использует завесу из крошечных пузырьков воздуха для улавливания пластика, плавающего в каналах столицы, в Амстердаме, Нидерланды.
Бактерии, питающиеся пластиком
Европейские исследователи выявили новую бактерию, которая питается полиуретаном, видом пластика, который трудно перерабатывать или уничтожать.
Команда из немецкого Центра экологических исследований им. Гельмгольца заявила, что открытие может помочь уменьшить поток трудно перерабатываемых пластиков, заполняющих мировые свалки и загрязняющих океаны.
Многие продукты на основе полиуретана могут выделять опасные химические вещества в окружающую среду. Но исследователи обнаружили, что бактерия может производить ферментов для расщепления материала.
На этой фотографии, сделанной в воскресенье, 27 октября 2019 года, виден бассейн, который раньше был источником воды, в национальном парке Мана-Пулс, Зимбабве. (AP Photo/Цвангирайи Мукважи)
«Непригодная» жара к 2070 году
Исследователи из США, Китая и Европы предупредили, что всего через 50 лет 3,5 миллиарда человек могут столкнуться с «почти непригодной для жизни» жарой.
Исследование предполагает, что экстремальная жара может быть вызвана повышением температуры в мире, связанным с изменением климата, вызванным деятельностью человека. Точное число людей, которым грозит опасность, будет зависеть от того, удастся ли снизить уровень загрязняющих веществ и насколько быстро будет расти население мира.
При наихудших прогнозах роста населения и углеродного загрязнения исследование оценивает, что к 2070 году около 3,5 миллиардов человек могут жить в чрезвычайно жарких районах. Это будет одна треть прогнозируемого населения мира.
Специальный радар на вершине горы под названием Doppler on Wheels измеряет осадки в новом исследовании засева облаков, проводимом несколькими институтами. (Фото предоставлено Джошуа Айкинсом)
Засев облаков для получения снега
Ученые говорят, что они использовали новые методы измерения, чтобы подтвердить, что засев облаков может привести к снегопаду при правильных условиях. Засев облаков включает в себя введение в облака различных веществ для получения дождя, снега или льда, которые падают на землю.
Американские исследователи объявили, что они использовали радар и другие инструменты для измерения уровня снегопадов во время экспериментов, проведенных в штате Айдахо.
Исследователи заявили, что в некоторых случаях операции по засеванию облаков значительно увеличили количество снегопадов в целевых районах.
В некоторых случаях засев вызвал новый снегопад там, где не было естественного снега. Одна операция засева облаков привела к выпадению осадков , что привело к снегопаду в течение примерно 67 минут.
Комета Neowise или C/2020 F3 видна перед восходом солнца над Балатонмариафурдо, Венгрия, во вторник, 14 июля 2020 г. Она прошла ближе всего к Солнцу 3 июля, а ее максимальное сближение с Землей произойдет 23 июля. (Gyorgy Varga/MTI через точку доступа)
Комета Neowise
Комета Neowise стала отличным световым шоу для людей по всему миру.
Кометы — объекты Солнечной системы, состоящие из льда, камня и пыли. По оценкам ученых, диаметр Neowise составлял около 5 километров. Это была самая яркая комета, появившаяся над Северным полушарием за последние 25 лет.
Пользователи социальных сетей во многих странах опубликовали снимки кометы, освещающей небо над их головами.
Карта SDSS показана в виде радуги цветов, расположенных в пределах наблюдаемой Вселенной (внешняя сфера, показывающая флуктуации космического микроволнового фона). (Ананд Райчур (EPFL), Эшли Росс (Университет штата Огайо) и сотрудничество SDSS)
Трехмерная карта Вселенной
Ученые выпустили самую большую трехмерную или трехмерную карту Вселенной из когда-либо созданных.
20-летний проект направлен на составление карты Вселенной с использованием данных, собранных телескопом в американском штате Нью-Мексико. Исследователи заявили, что трехмерная карта произвела измерения более двух миллионов галактик, и квазаров. Квазары определяются как «яркие галактики, освещенные материалом, падающим на центральную сверхмассивную черную дыру».
Окаменелость многоножки Kampecaris obanensis возрастом 425 миллионов лет, обнаруженная в Шотландии, показана на этой недатированной фотографии, опубликованной агентством Reuters 27 мая 2020 года. Британская геологическая служба/Раздаточный материал через REUTERS
Самое старое известное животное в мире
В мае ученые заявили, что обнаружили то, что считается самым старым известным наземным животным. Останки многоножки , похожей на , были найдены в Шотландии.
Исследователи сказали маленький, 9Возраст 0017 ископаемого существа оценивается примерно в 425 миллионов лет. Возможно, это помогло проложить путь многим животным, которые позже будут жить на суше.
Хотя это существо является самым ранним наземным животным, известным по ископаемым, считается, что почвенные черви жили до них — возможно, 450 миллионов лет назад.
Это изображение представляет собой научный эксперимент, проведенный немецкими исследователями, которые утверждают, что им удалось измерить самую маленькую единицу времени из когда-либо зарегистрированных. (Фото: Свен Грундманн, Франкфуртский университет им. Гёте)
«Зептосекунда» измерена впервые
Немецкие ученые объявили, что они измерили наименьшую единицу времени из когда-либо зарегистрированных — зептосекунду. Зептосекунда — это одна триллионная миллиардной доли секунды.
Исследователи сделали это открытие, изучая, сколько времени требуется фотону — частице света — чтобы пересечь молекулу водорода. Они сказали, что фотон пересек молекулу примерно за 247 зептосекунд. «Это самый короткий временной интервал , который был успешно измерен на сегодняшний день», — говорится в заявлении команды.
Я Брайан Линн.
Брайан Линн написал эту историю для VOA Learning English. Эшли Томпсон была редактором. Ждем вашего ответа. Напишите нам в разделе комментариев, и посетите нашу страницу Facebook .
Викторина — Новые научные открытия, сделанные в 2020 году
Начать викторину, чтобы узнать
Начать викторину
_________________________________________________________
Слова в этой истории
перерабатывать – v. повторно использовать то, что уже использовалось ранее часто другим способом
фермент – н. химическое вещество, вырабатываемое живыми клетками, которое вызывает определенные химические реакции в животных и растениях
осаждение – н. дождь или снег, падающие на землю
трехмерный – прил. имеет длину, глубину и ширину
галактика – н. большая группа звезд из одной вселенной
многоножка – n. маленькое существо, похожее на насекомое, с длинным тонким телом и множеством ног
окаменелое – прил. превратился в ископаемое. Окаменелость – это нечто (например, лист, скелет или след), происходящее от растения или животного, жившего в древние времена
единица – сущ. отдельная вещь или отдельная часть чего-то большего
временной интервал – н. период времени, в течение которого что-то происходит, или период между двумя событиями
10 научных открытий в 2021 году
В прошлом году я составил этот список в ту ночь, когда вакцина Pfizer/BioNTech от COVID-19 стала первой одобренной вакциной против атипичной пневмонии. -КоВ-2. Чувствуя себя взволнованным и оптимистичным, я написал: «Ученые проделали свою работу, чтобы выяснить, какие методы лечения будут работать, а какие нет. И теперь, благодаря им, наконец-то появилось ощущение света в конце туннеля коронавируса». Год спустя, по множеству причин, это, к сожалению, не так. Тем не менее, в 2021 году произошло неохотное возвращение к «нормальной» жизни, по крайней мере, в большей степени, чем в предыдущем году, наполненном карантином. Ученые, подобные вам, вернулись в лабораторию, продолжили борьбу с SARS-CoV-2 и углубились во многие другие вопросы. Давайте взглянем на некоторые из самых интересных научных открытий этого года.
1. Первая в мире трансплантация двух рук и плеч
Исландец, потерявший обе руки в результате несчастного случая на производстве 23 года назад, в январе стал первым в мире реципиентом двойной трансплантации руки и плеча. В то время врачи сказали, что это «изменит жизнь», если пациент, Феликс Гретарссон, восстановит способность активно сгибать локоть. Нервы вырастают в среднем примерно на 1 мм в день, то есть примерно через год нервы Гретарссона будут достигать локтя, а через два года могут достигать его рук. Менее чем через 6 месяцев после операции Гретарссон уже мог сгибать бицепс и сообщал о некоторых нервных ощущениях в предплечьях.
2. Исследователи секвенируют самую старую в мире ДНК мамонта возрастом 1 миллион лет от 0,7 до 1,2 млн лет в вечной мерзлоте Сибири. Анализ показал, что самый старый образец, которому было около 1,2 миллиона лет, принадлежал к ранее неизвестной генетической линии мамонтов, теперь известной как крестовский мамонт. Результаты показывают, что крестовский мамонт отделился от других сибирских мамонтов более 2 миллионов лет назад.
«Сейчас один из главных вопросов заключается в том, как далеко мы можем отправиться в прошлое, — сказал Андерс Гётерстрем, профессор молекулярной археологии и руководитель исследовательского центра Палеогенетического центра Стокгольмского университета. — Мы еще не достигли предела. было бы то, что мы могли бы восстановить ДНК, которой два миллиона лет, и, возможно, даже до 2,6 миллиона лет».
3. Необратимые изменения климата
Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК) выпустила первую часть своего Шестого оценочного доклада, в котором обобщается состояние физических наук в области изменения климата на основе более чем 14 000 статей и приходит к выводу, что последствия антропогенного изменения климата в настоящее время «широко распространены, быстро и усиливаются». В целом Шестой оценочный отчет указывает на более быстрое нагревание Земли, при этом каждый регион сталкивается с изменениями, помимо температуры, в том числе такими, которые на данный момент считаются необратимыми.
«Многие изменения климата, наблюдаемые в течение тысяч, если не сотен тысяч лет, беспрецедентны, а некоторые уже начавшиеся изменения, такие как продолжающееся повышение уровня моря, необратимы в течение сотен и тысяч лет, », — говорится в отчете.
Всего за месяц до публикации доклада МГЭИК исследователи из Швеции, Норвегии и Германии опубликовали исследование, в котором утверждается, что текущий уровень глобального загрязнения пластиком приближается к необратимой критической точке. В исследовании приводится ряд гипотетических примеров угроз загрязнения пластиком, в том числе усугубление изменения климата из-за нарушения глобального углеродного насоса, утрата биоразнообразия в океане, где загрязнение пластиком действует как дополнительный фактор стресса для перелова рыбы, продолжающаяся потеря среды обитания, вызванная изменениями в температура воды, снабжение питательными веществами и химическое воздействие.
4. Первая в мире вакцина против малярии одобрена ВОЗ
На основе продолжающейся с 2019 г. детей в странах Африки к югу от Сахары и других регионах с умеренным или высоким уровнем передачи малярии. Вакцина, разработанная GSK, имеет ограниченную эффективность, предотвращая 39% случаев малярии и 29% тяжелых случаев малярии среди маленьких детей в Африке за четыре года испытаний. Тем не менее, если все дети в странах с высоким уровнем заболеваемости малярией будут получать полную серию доз, модельные исследования показывают, что вакцина может предотвратить смертность 23 000 детей в год. В 2019 году, 409 000 человек умерли от малярии, и более 270 000 из этих жертв были детьми в возрасте до пяти лет.
5. Суперкомпьютеры перехитрили устойчивость к антибиотикам
Около 700 000 человек ежегодно умирают из-за устойчивых к антибиотикам бактерий, и, по прогнозам, это число возрастет до миллионов. Некоторые исследования предсказывают, что без эффективных антибиотиков ожидаемая продолжительность жизни сократится на 20 лет. Исследователи из Университета Портсмута недавно совершили гигантский скачок в борьбе с этой угрозой общественному здравоохранению — они первыми использовали многостороннюю компьютерную стратегию для создания нового антибиотика из существующего, который бактерии перехитрили. Их лучший кандидат в лекарства, который еще не прошел клинические испытания, в 56 раз более активен в отношении протестированных бактериальных штаммов, чем два антибиотика из списка основных лекарственных средств Всемирной организации здравоохранения, эритромицин и кларитромицин.
6. Клетки человека могут записывать последовательности РНК в ДНК биологии и может иметь широкое значение, затрагивающее многие области биологии. В серии экспериментов исследователи протестировали тета-полимеразу против обратной транскриптазы ВИЧ, которая является одной из наиболее изученных в своем роде. Они показали, что тета-полимераза способна преобразовывать РНК-сообщения в ДНК, что она делала так же, как и обратная транскриптаза ВИЧ, и что на самом деле она выполняла эту работу лучше, чем дублирование ДНК в ДНК. Тета-полимераза была более эффективной и вносила меньше ошибок при использовании матрицы РНК для записи новых сообщений ДНК, чем при дублировании ДНК в ДНК, что позволяет предположить, что эта функция может быть ее основной целью в клетке.
7. Э.Т. Телефон домой?
Впервые правительство США выпустило отчет об инопланетянах или возможности внеземной жизни. Изучив 144 наблюдения за самолетами или другими устройствами, явно летящими с таинственной скоростью или по загадочным траекториям, следователи не обнаружили внеземных связей. Но они подчеркнули необходимость лучшего сбора данных. К этому моменту Ави Леб из Гарварда запустил проект «Галилео», чтобы «сделать поиск внеземных технологических сигнатур из случайных или анекдотических наблюдений и легенд в основное русло прозрачных, проверенных и систематических научных исследований». Исследовательская группа будет стремиться определить природу неопознанных явлений в воздухе и других межзвездных объектов, используя стандартный научный метод, основанный на анализе открытых научных данных, собранных с помощью оптимизированных инструментов.
8. Зеленый кофе и крахмал
Ученые VTT в Финляндии успешно произвели партии кофе, которые пахнут и имеют вкус, как настоящий, используя культуры клеток кофе и биореакторы. Стартапы Compound Foods и Atomo также работают над более экологичным производством кофе. Эти синтетические версии кофе потребляют меньше воды, производят меньше выбросов углерода, требуют меньше труда и, что наиболее важно, не вызывают вырубки лесов. Примерно в то же время ученые в Китае опубликовали исследование новой технологии, которая может превращать CO в 9.0670 2 в крахмал высокоэффективным способом. Устойчивое производство, необходимое для многих продуктов и наиболее распространенных углеводов в рационе человека, может сократить использование земли, пестицидов и воды, а также выбросы парниковых газов, одновременно повышая продовольственную безопасность.
9. Первый образец с другой планеты
Марсоход NASA Perseverance успешно завершил сбор первого образца марсианской породы, ядра из кратера Джезеро, толщиной чуть больше карандаша. Процесс отбора проб начался, когда роторно-ударная дрель на конце робота-манипулятора Perseverance врезалась в плоский марсианский камень размером с портфель по прозвищу «Рошет». После завершения процесса отбора керна рука перемещала бур, долото и пробоотборную трубку, чтобы инструмент камеры Mastcam-Z марсохода мог отобразить содержимое все еще незапечатанной трубки и передать результаты обратно на Землю. После того, как диспетчеры миссии подтвердили наличие породы в трубе, они отправили команду на завершение обработки образца. Затем компания Perseverance переместила пробную трубку с серийным номером 266 и ее марсианский груз внутрь марсохода, чтобы измерить и получить изображение каменного ядра. Затем он герметично запечатал контейнер, сделал еще одно изображение и убрал пробирку на хранение. Эти образцы станут первым набором научно идентифицированных и отобранных материалов, возвращенных на Землю с другой планеты.
10. Долгосрочные исследования COVID-19, включая долгосрочные исследования COVID
Собаки уже давно используются для обнаружения наркотиков и бомб, так почему бы не обратиться к ним снова в трудную минуту, вызванную пандемией? И Международный университет Флориды, и Пенсильванский университет запустили успешные программы по обучению собак обнаруживать запах COVID-19 на людях. Исследователи ПФР продемонстрировали, что собаки достигли более 90-процентной точности с низким уровнем ложных срабатываний, в то время как исследователи из Пенсильвании показали, что собаки могут даже обнаруживать бессимптомных пациентов и тех, кто уже очистил свой организм от вируса. Кроме того, начинающие компании InsectSense и Wageningen Bioveterinary Research успешно обучили пчел вытягивать язык, когда они чувствуют запах коронавируса. Пчелы, как и собаки, могут научиться обнаруживать летучие вещества и запахи, но всего за несколько минут обучения. Исследование проводилось с более чем 150 пчелами с различными настройками обучения, чтобы определить наиболее оптимальный протокол обучения.
Подпишитесь на нашу электронную рассылку новостей
Будьте в курсе последних новостей, статей и продуктов для лаборатории. Кроме того, получайте специальные предложения от Лабораторного оборудования — все это будет доставлено прямо на ваш почтовый ящик! Войти Сейчас!
Подробнее Новости
12 самых крутых научных открытий апреля 2022 г.
— учёные, исследователи и инженеры усердно работали над расшифровкой кодов реальности? В апреле человечество коллективно записало звуки одной бактерии с помощью графеновых барабанов, выяснило, почему лучники такие хорошие снайперы, построило тепловую машину, которая превосходит стандартные паровые двигатели, и обнаружило сохранившуюся ногу динозавра, которая может быть из того дня, когда астероид действительно погиб. закончилось правление динозавров.
Это лишь небольшая часть великой научной работы, представленной миру за последний месяц, и за это время происходит гораздо больше. Как бы мы ни старались, это тяжелая работа — следить за тем, как мир — и вселенная — постоянно меняется вокруг нас. Как только мы обдумываем последние новости, нас ждут новые открытия. Имея это в виду, мы собрали двенадцать самых крутых историй из мира науки, произошедших в апреле 2022 года, и собрали их все в одном месте.
Вы не можете знать все, но эти истории должны дать вам несколько новых забавных фактов, о которых можно поговорить у кулера с водой.
На Плутоне есть ледяные вулканы
NASA/JHUAPL/SwRI
В 2015 году миссия NASA New Horizons совершила облет всеми любимой карликовой планеты Плутона. Он сделал самые подробные снимки поверхности ледяного мира, которые человечество когда-либо видело, и ученые провели последние несколько лет, изучая данные, чтобы выяснить, что заставляет Плутон тикать.
В районе к юго-западу от Sputnik Planitia исследователи обнаружили ряд куполообразных структур, которые можно объяснить вулканической активностью, извергающей материал на поверхность Плутона. Единственная загвоздка в том, что эти вулканы ледяные.
На Земле вулканы известны тем, что извергают жидкие камни и газ из-под поверхности на землю и в воздух. Плутон, расположенный ближе к краю Солнечной системы, является домом для совершенно другого типа тектонической активности. Чтобы ледяные вулканы существовали на Плутоне, тепло из недр карликовой планеты должно растопить льды и вытолкнуть их на поверхность, что позволяет предположить, что Плутон был геологически живым.
Обнаружение любой геологической активности на Плутоне добавляет захватывающее измерение в мир, который когда-то считался холодным мертвым камнем. Более того, анализ ударных кратеров в этом районе свидетельствует о том, что активность возникла относительно недавно.
Чем больше мы узнаем о Плутоне, тем яснее становится, что он представляет собой инопланетный мир прямо на нашем собственном звездном дворе.
Причина коротких рук тираннозавра
Юри Photolife/Shutterstock
Тираннозавр, вероятно, самый известный из когда-либо существовавших динозавров. Каким бы свирепым он, вероятно, ни был, его маленькие короткие ручки всегда казались несовместимыми с гигантским телом, идеально приспособленным для того, чтобы вгрызаться в тела хищных животных.
Ученые десятилетиями обсуждали причину и назначение рук тираннозавра и так и не смогли прийти к приемлемому ответу. Предыдущие гипотезы предполагали, что их руки могли использоваться в качестве нагрудных зажимов во время спаривания или для отталкивания от земли в случае падения. Беда в том, что каждое из этих действий лучше выполнялось бы большими конечностями. Никакое функциональное объяснение не объясняло, почему они эволюционировали, чтобы иметь такие хилые маленькие захватчики.
Однако недавняя статья предполагает, что мы, возможно, неправильно думали о руках тираннозавра. Новая гипотеза основывается на идее о том, что целью было стать меньше.
Имеются свидетельства того, что группы тираннозавров участвовали в совместном кормлении, мало чем отличаясь от некоторых современных рептилий, и их руки могли быть мишенью — преднамеренно или непреднамеренно — для челюстей другого рекса. Со временем любая польза от их рук перевешивалась риском быть откушенным сверстником. Руки тираннозавра сморщились, потому что было эволюционным преимуществом держать их подальше от дороги.
Рождение газового гиганта
НАСА
К тому времени, когда эволюция дошла до создания людей, а люди дошли до создания телескопов, планеты в нашей Солнечной системе были хорошо сформированы и созрели. Когда мы сделали наши первые наблюдения в космосе и увидели, что существуют другие миры, такие как Юпитер и Сатурн, мы могли видеть их только такими, какие они есть сейчас. Точнее, мы могли видеть их такими, какими они были примерно час назад, со скоростью света, какова она есть (согласно The Sky Live).
Выяснение того, как образовались газовые гиганты и другие планеты, требовало определенного количества предположений и внимания к системам, более удаленным как по расстоянию, так и по времени. Недавнее исследование, опубликованное в журнале Nature Astronomy, внимательно изучило систему под названием AB Aurigae, находящуюся на расстоянии 505 световых лет от Земли.
Звезда в центре этой системы молода, ее возраст оценивается всего в 2 миллиона лет (опять же, принимая во внимание, что мы неизбежно заглядываем в прошлое на полмиллиарда лет) и находится в своей планетарной детсадовской фазе. Среди формирующихся планет находится газовый гигант размером примерно в девять раз больше Юпитера, который находится в процессе формирования.
Обнаружение этой планеты в процессе формирования дает астрономам уникальное представление о том, как создаются газовые гиганты.
Борьба с трицератопсом
Д’Анастазио, Р., Килли, Дж., Баккиа, Ф. и др. / Scientific Reports
Трицератопсы известны своими большими рогами, выступающими из их морд, и впечатляющими гребнями, возвышающимися над их мордами, как ореолы. головы. Ископаемые останки трицератопсов часто имеют отверстия в гребнях, называемые фенестра, которые веками интересовали палеонтологов.
Предполагалось, что дыры в их гребнях могут быть вызваны несколькими причинами. В зависимости от их характеристик, они могут быть естественными образованиями или результатом возрастной потери костной массы. Другая гипотеза связана с травмами, полученными во время сражений с другими трицератопсами.
В новом исследовании, опубликованном в журнале Scientific Reports , тщательно исследуются останки трицератопса, известного как Большой Джон, у которого на правой стороне гребня есть окно в форме замочной скважины. Анализ оконного проема выявил рост новой кости, предполагая, что отверстие было результатом травмы, которая находилась в процессе заживления.
Чтобы проверить идею, ученые сделали модель рога трицератопса и воссоздали травму. Они обнаружили, что размер и форма дыры соответствовали атаке сзади, которая пробила гребень, прежде чем сползти вниз.
Хотя мы склонны думать, что травоядные животные в основном миролюбивы, похоже, что трицератопсы не гнушались наносить удары друг другу в спину, когда того требовала ситуация.
Марс имеет две скорости звука
НАСА
Мы склонны считать скорость звука постоянной, но даже на Земле это не так. Звук проходит через разные среды с разной скоростью, так что скорость звука меняется в зависимости от высоты в зависимости от атмосферных условий.
Глядя на другие планеты, скорость звука обязательно должна быть другой из-за плотности и состава инопланетных атмосфер. Единственное место, где мы можем проверить эту гипотезу, — это поверхность Марса, куда мы доставили значительное количество зондов и марсоходов.
Недавно ученые, работающие с марсоходом Perseverance, использовали бортовые микрофоны для измерения скорости звука на Марсе. Как и ожидалось, скорость звука была меньше, примерно 240 метров в секунду, по сравнению с 343 метрами в секунду на Земле (по данным Лаборатории реактивного движения) из-за тонкой атмосферы Марса, богатой углекислым газом.
Удивительно, но ученые обнаружили две различные скорости звука, зависящие от частоты бегущих звуковых волн. В то время как низкочастотные волны распространяются со скоростью 240 метров в секунду, более высокие частоты распространяются немного быстрее, примерно 250 метров в секунду.
Более того, поскольку атмосфера очень тонкая — менее одного процента от объема атмосферы Земли (согласно ЕКА) — звук распространяется только на короткие расстояния.
Странные колебания температуры Нептуна
НАСА
Нептун, самая дальняя планета Солнечной системы (примите во внимание астрономический союз, мы тоже любим Плутон), наклонена так же, как Земля, а это означает, что она испытывает сезонные изменения, когда медленно вращается вокруг солнце.
В отличие от Земли, эти времена года могут длиться невероятно долго. Один оборот вокруг Солнца занимает примерно 165 земных лет, а это означает, что каждый сезон может длиться десятилетиями. Недавние наблюдения за десятилетиями данных с Нептуна в течение его летнего сезона выявили нечто неожиданное в отношении глобальных температур планеты.
Вместо того, чтобы стать теплее, астрономы из Университета Лестера заметили, что планета на самом деле остыла примерно на 8 градусов по Цельсию. Кроме того, на южном полюсе наблюдалось повышение температуры на 11 градусов по Цельсию.
Пока неясно, почему температура Нептуна не соответствует нашим ожиданиям. Ученые планируют продолжить наблюдения за тем, как планета переходит в новый сезон, в надежде разгадать, какие странные явления окружающей среды там происходят.
Расшифровка полного генома человека
Billion Photos/Shutterstock
Народная мудрость гласит, что геном человека был расшифрован примерно двадцать лет назад, что вызвало генетическую революцию, которой мы наслаждались в прошедшие десятилетия. Хотя в основном это правда — проект «Геном человека» был завершен в 2003 году (согласно NHGRI) — все еще отсутствовало около 8% генома.
Новый проект, осуществленный консорциумом «Теломера-к-теломере», использовал новые процессы и достижения в области генетических технологий для расшифровки совершенно нового человеческого генома с нуля. В то время как проект «Геном человека» объединил данные ДНК из разных источников, проект T2T использовал один источник для кодирования полного генома, представляющего реальный биологический организм (согласно науке).
Всего в рамках проекта было закодировано более 3 миллиардов пар оснований, включая пять хромосом, которые ранее не были секвенированы. Успех проекта был в значительной степени связан с технологией секвенирования с длительным чтением, которая не была доступна во время проекта «Геном человека», что позволило ученым раскрыть части генома с длинными повторами (согласно Science Daily).
Хотя это и является выдающимся достижением, оно не обязательно раскрывает все разнообразие человеческой генетики, которым консорциум планирует заниматься в следующий раз, секвенируя гораздо больше геномов все более разнообразного населения.
Медицинский робот-слизь
Китайский университет Гонконга / CNET
Попадание воды в мозг может быть серьезной проблемой, требующей медицинского вмешательства. Слизь на мозге может спасти вашу жизнь, по крайней мере, если ученые с факультета машиностроения и автоматизации Университета Гонконга добьются своего.
Хирургов часто вызывают для прохождения узких, извилистых путей в теле с минимально возможной инвазией. Это часто требует использования тонких катетеров и узких зондов, которыми с трудом манипулируют через кровеносные сосуды (согласно NYU Langone Health), избегая при этом прикосновения к стенам, как в игре Operation с самыми высокими ставками всех времен.
Реконфигурируемый робот из магнитной слизи Китайского университета состоит из полужидкой слизи со встроенными магнитными частицами. Поскольку он настолько податлив, он может проникать в труднодоступные места и изменять свою форму, чтобы соответствовать анатомии пациента, чего не могут сделать более жесткие зонды или катетеры.
Робот, как он есть, все еще исследуется исследователями и еще не готов к клиническому применению, но потенциально его можно использовать для устранения закупорок не только в головном мозге, но и в пищеварительной и дыхательной системах.
Если подумать, наши тела уже заполнены различными слизями. Что еще немного, если это спасет вашу жизнь?
Этот метеор был межзвездным автокатастрофой
Nazarii_Neshcherenskyi/Shutterstock
В октябре 2017 года астрономы впервые увидели межзвездный объект в нашей Солнечной системе, когда Оумуамуа промчался мимо Солнца (согласно НАСА). Хотя вполне вероятно, что межзвездные объекты посещали нашу солнечную систему раньше и, вероятно, делают это довольно часто (согласно Cosmos), мы впервые видели это в действии. По крайней мере, так мы думали.
Теперь выясняется, что три года назад, в 2014 году, Земля могла столкнуться с межзвездным метеором. Центр изучения объектов, сближающихся с Землей, отследил объект до точки падения у побережья Папуа-Новой Гвинеи. В то время считалось, что это было обычное ежедневное падение метеора, ничего страшного, но более поздний анализ предполагает, что он пришел из другого места в галактике.
Самая большая подсказка — его невероятная скорость. Объект, получивший название CNEOS 08.01.2014, двигался со скоростью примерно 37 миль в секунду, когда его пролет закончился аварийной посадкой. Эта скорость больше, чем скорость убегания Солнца, а это означает, что маловероятно, что оно когда-либо было связано с нашей звездой.
«Настойчивость» достигает Дельты Джезеро
НАСА
Когда «Настойчивость» была отправлена на Марс, одной из основных целей ее миссии был поиск доказательств древней жизни на Марсе. Как пояснили в НАСА, его отправили в кратер Джезеро именно потому, что ученые посчитали, что это хорошее место для поиска остатков древней жизни.
После приземления в кратере Джезеро «Настойчивость» выбрала извилистый путь к дельте Джезеро, остаткам древней дельты реки, в которой, как полагают, в прошлом была вода. В конце концов, это, наконец, сделал это. По данным НАСА, есть доказательства того, что вода втекала в этот район, создавала дельту, а затем вытекала.
Любое место на Марсе, где когда-то была вода, может стать хорошим кандидатом на поиск свидетельств прошлой жизни, но дельта особенно хороша, потому что там долгое время оставалась вода. Если жизнь когда-либо существовала на Марсе, это самое подходящее место для ее поиска.
Теперь, когда Perseverance достиг края дельты, НАСА ищет лучший маршрут, чтобы подняться на 40 метров из дна кратера. Perseverance продолжит собирать образцы горных пород для возможного возвращения на Землю (согласно НАСА).
Солнечное затмение на Марсе
НАСА
Это был важный месяц для Perseverance. В дополнение к достижению дельты Джезеро и побитию рекордов расстояния (в космосе), он также сделал лучшую в истории запись солнечного затмения с поверхности красной планеты.
2 апреля 2022 года спутник Марса Фобос прошел перед Солнцем, очень похожим на медленно блуждающий глаз Саурона. Помимо того, что они просто выглядят действительно круто, наблюдения могут помочь ученым лучше понять гравитационную связь между Марсом и двумя его лунами (согласно НАСА).
Компания Perseverance использовала свою систему камер Mastcam-Z, которая предназначена для съемки панорамных и трехмерных изображений марсианской среды, пока марсоход движется по поверхности. В то время как НАСА зафиксировало несколько затмений с марсианской поверхности в прошлом, вплоть до Spirit и Opportunity, Mastcam-Z обеспечила полный цвет, самый высокий зум и лучшую частоту кадров на сегодняшний день.
Как поясняет НАСА, Фобос имеет диаметр всего около 17 миль в самом широком месте и движется довольно быстро, совершая три оборота вокруг Марса в день. В результате затмение было относительно коротким и длилось всего около 40 секунд.
Хорошо, что мы получаем эти изображения, пока можем. Гравитационные отношения между Марсом и Фобосом таковы, что в конце концов Луна рухнет на поверхность планеты. К счастью, этого не произойдет в ближайшие десятки миллионов лет.
Слияние двух черных дыр
НАСА
Лазерная интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория (LIGO) была построена в надежде подтвердить существование гравитационных волн. Эти волны, по сути, представляют собой рябь в пространстве-времени, возникающую в результате огромных массовых сдвигов, подобных тем, которые происходят при встрече двух черных дыр.
11 апреля 2022 года в журнале Physical Review Letters было опубликовано новое наблюдение, описывающее слияние двух черных дыр, которое привело к резкому изменению скорости. После слияния более массивная одиночная черная дыра разлетелась со скоростью примерно 5 миллионов миль в час (согласно Science News).
Ученые рассматривают это слияние как способ лучше понять гравитационное взаимодействие массивных объектов. Есть два предполагаемых места отдыха для недавно слившейся черной дыры, каждое с разной вероятностью. Понимание того, как и почему оно в конечном итоге устанавливается, может помочь нам создать более совершенные гравитационные модели. Это также может рассказать нам больше о формировании сверхмассивных черных дыр, подобных той, которая, как полагают, существует в центре нашей собственной галактики.
Наука и технологии — Harvard Gazette
Ученые Гарвардского лесного хозяйства изучают годичные кольца деревьев, чтобы отслеживать экстремальные климатические явления, которые становятся все более частыми, на протяжении веков
Дата
Автор, работавший в НАСА, объясняет метод, лежащий в основе его популярной науки
Дата
Руководители факультетов объясняют значение для области — и будущее
Дата
Морской защитник объясняет, почему люди должны больше бояться селфи, почему нам нужно спасать этих странных рыбок
Дата
Пористые жидкости обещают использовать в качестве мостовой терапии, кардинально изменить правила игры для искусственных заменителей крови, сохранить органы для трансплантации
Дата
Считалось, что им просто повезло, когда изменение климата убило врагов. Новое исследование показало, что они также быстрее адаптировались к жаре.
Дата
Студенты ведут исследовательские проекты, пример повседневной работы ученого в рамках летней программы Quantum Initiative
Дата
Discovery на базе космического телескопа Джеймса Уэбба
Дата
Федерико Капассо считал, что плоская линза может произвести революцию в передовых продуктах и устройствах. Но ему нужна была помощь в разработке нового продукта и выводе его на рынок.
Дата
Новое исследование показывает, как крошечные иммунные клетки вынуждены изменять свое состояние, чтобы помочь нейронам с функцией мозга
Дата
Новое исследование документирует БДГ-подобное состояние у пауков, ставит вопросы о функции ночной активности
Дата
Эксперт по экологической политике анализирует детали, прогнозирует, что план даст реальное значительное сокращение выбросов
Дата
Исследование 21 культуры, от Сан-Диего до Восточной Африки, обнаружило поразительное сходство в речи младенцев, песня
Дата
Новое исследование на отдаленных островах Тихого океана дает неожиданные результаты о происхождении и культуре
Дата
Google принимает социологическую 10-балльную шкалу, целью которой является содействие инклюзивности, разнообразию, помощь в устранении проблем с распознаванием лиц и другими технологиями.
0003
Вдохновленные военной медициной, ученые разработали противомикробную пищевую пленку, которая уменьшает количество пищевых отходов и болезней пищевого происхождения
Дата
Революционно новый механизм может открыть экологически безопасный кондиционер
Дата
Ученые считают, что он играет роль в том, как мы учимся и формируем долгосрочные воспоминания
Дата
Ученые добились успехов за последние 50 лет, но культура остается препятствием
Исследование рассматривает социальные структуры, поведение бонобо по сравнению с более враждебными территориальными шимпанзе
Дата
Анализ ДНК их крови помогает отслеживать животных в природном заповеднике в Китае
Дата
Кризис угрожает исследованиям, оборудованию, успеваемости аспирантов
Дата
Исследование на мышах проливает свет на связь с иммунной системой
Дата
Выставка «В поисках цветов Торо: исследование изменений и потерь» объединяет искусство и науку в Гарвардском музее естественной истории
Дата
Мастерство, место, эмоция или что-то еще? Эти ночные разговоры не поддаются простому объяснению.
Дата
Фонд решений по изменению климата выделяет 1,3 млн долларов США в виде исследовательских грантов для решения местных и глобальных проблем
Дата
Что исследование черных дыр может рассказать нам о нашей Вселенной
Дата
Новаторское глобальное сотрудничество под руководством Гарварда представляет новейший портрет, укрепляющий понимание теории относительности и гравитации
Дата
Миллиарды нейронов соединяются вместе, образуя биологический суперкомпьютер — как?
Дата