Новости науки

[Scyther]

Премьер-министр рассказал о прекращении утечки научных кадров из России
https://www.innoros.ru/news/regions/18/04/premer-ministr-rasskazal-o-prekrashchenii-utechki-nauchnykh-kadrov-iz-rossii

В России процесс потери квалифицированных специалистов и ученых остановился, началось восполнение научных кадров за счет талантливой и перспективной молодежи – такое обнадеживающее заявление сделал глава российского правительства Дмитрий Медведев, выступая с отчетным докладом перед депутатами Государственной думы.

В частности, премьер-министр отметил, что утечка квалифицированных специалистов и ученых сейчас прекратилась. Более того, процесс принял обратный характер,  что подтверждает приведенный в докладе факт: так, в 2014 году, впервые за последние годы, было зафиксировано увеличение числа ученых и исследователей, а не сокращение. Наука пополняется талантливой и перспективной молодежью, подчеркнул глава правительства, назвав этот процесс «отрадным».

Медведев рассказал о значительном увеличении государственного финансирования научных отраслей, занимающихся гражданскими разработками. Так, в прошлом году бюджетные ассигнования превысили 336 миллиардов рублей, что на 20 процентов больше государственных инвестиций в науку в 2016 году.

Говоря о развитии и внедрении новейших технологий, глава правительства обратил внимание на значительно возросшее доверие со стороны делового сообщества к инновационным технологиям и проектам, заинтересованность бизнеса в их практической реализации.

[Scyther]

Физики ОИВТ РАН создали генератор терагерцового излучения
https://scientificrussia.ru/articles/fiziki-oivt-ran-sozdali-generator-teragertsovogo-izlucheniya

Физики из Российской академии наук создали генератор Т-лучей, способных разрушать металлические конструкции пока неизвестным науке способом, и проверили его в деле, сообщает РИА Новости. Об этом  говорится в статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters.

Терагерцовое излучение относится к числу самых перспективных направлений исследований в области оптики, микроэлектроники и в других высокотехнологичных сферах. В перспективе, волны такого типа можно приспособить для сверхскоростной передачи информации, наблюдения за работой живых клеток в режиме реального времени и множества других целей.

Михаил Агранат из Объединенного института высоких температур РАН в Москве и его коллеги выяснили, что излучатели терагерцового излучения можно применять и для других целей, создав установку, способную вырабатывать Т-лучи очень высокой интенсивности.

Когда такие лучи сталкиваются с "непрозрачной" для них материей, такой как металл или вода, они поглощаются ей и вырабатывают электрические поля, мощность которых может сильно варьироваться. В прошлом, как отмечают российские исследователи, сила этих полей была низкой, и их заинтересовало то, как поменяется поведение "просвечиваемой" материи при повышении интенсивности этих полей.

Для этого российские физики собрали и протестировали уникальный терагерцовый "лазер", позволяющий создать электромагнитное поле с напряженностью до 100 миллионов вольт на сантиметр длины, что примерно эквивалентно тому, какие поля возникают при ударах молний. По словам ученых, ни одна установка в мире не может достичь подобных показателей.

Экспериментируя с этим излучателем, ученые обстреливали при его помощи пластинки и пленки из алюминия, меняя мощность лучей и другие их свойства. В определенный момент времени импульс Т-лучей пробил дырку в фольге, что крайне удивило Аграната и его коллег – как раньше считали ученые, терагерцовое излучение должно быстро затухать при движении через металл и не причинять ему никакого вреда.

Открыв этот необычный феномен, физики попытались повторить его и нащупать ту границу, где терагерцовое излучение начинает разрушать  металл. Как показали эти наблюдения, для прожигания дырки необходим достаточно сильный импульс, имеющий энергетическую плотность примерно в 150 милливатт на квадратный сантиметр.

Если мощность излучателя снизится даже на самое небольшое значение, то дырка в металлической пластине не появится, однако на ее поверхности, как показали дальнейшие наблюдения Аграната и его коллег, начнут появляться необычные "шрамы".

"Мы обнаружили очень удивительный эффект. При большом количестве импульсов с мощностью ниже пороговой появляется разрушение странного, необычного типа. Объяснить его пока не удается, но, по крайней мере, механизм инициирования его мы предположили. Как мы считаем, это происходит из-за электрострикции, увеличения объема материала под действием электрического поля", — отмечает физик.

В ближайшее время Агранат и его коллеги планируют продолжить эксперименты, в ходе которых они надеются понять, почему Т-лучи начинают "выжигать" дырки в металле только при достижении определенной энергетической плотности, и почему менее мощные импульсы терагерцовых волн оставляют "царапины" на поверхности металла. Сами же излучатели такого рода, как заключают физики, можно использовать для тонкой обработки металлов и целого ряда других целей.

[Scyther]

Создано устойчивое омнифобное покрытие
https://naked-science.ru/article/sci/sozdano-ustoychivoe-omnifobnoe

Американские инженеры разработали материал, отталкивающий любые виды грязи: жир, масло, молоко, вино, воду и даже арахисовое масло.

Материаловеды из Университета штата Мичиган разработали омнифобное покрытие, надежно ложащееся на разнообразные поверхности. Новый материал отталкивает воду, масло, спирты — практически все известные науке жидкости; он устойчивее и эффективнее своих предшественников.

Руководитель исследовательской группы Аниш Тутея (Anish Tuteja) предполагает, что материал можно применять в создании покрытий бытовых приборов, потребительской и промышленной электронике и при отделочных работах. Ноутбукам и смартфонам, покрытым новым способом, не страшны падение в полную ванну и пролитая на них чашка кофе, а полы и стены, отделанные с использованием этого средства, будут долго оставаться чистыми.

Традиционные омнифобные материалы создают из двух компонентов: первого — износостойкого, второго — отталкивающего жидкость. Однако свойства комбинированного материала никогда не бывают суммой свойств его составляющих. Репеллент делает его менее стойким, чем износостойкий компонент, и наоборот. Только подобрав ингредиенты из огромной библиотеки веществ с нужными свойствами и с помощью математического моделирования предсказав особенности комбинированного материала, ученые смогли добиться результата.

Вещества, из которых состоит новый материал, не только не ухудшают свойства друг друга, но и отличаются высокой степенью смешиваемости, поэтому их смесь однородна, что помогает повышению способности отталкивать жидкости.

«Шершавые поверхности иногда могут отталкивать воду за счет пузырьков воздуха в неровностях, но такая защита бесполезна при контакте с жирами и спиртами — у них ниже поверхностное натяжение. Поэтому поверхность омнифобного покрытия должна быть очень гладкой. Гладкость смесовых твердых материалов достигается за счет уменьшения фазового расслоения. Нашей задачей было найти ингредиенты, которые смешиваются, не расслаиваясь», — поясняет Тутея.

Так, идеальным сочетанием оказались фторированный полиуретан и супергидрофобное вещество, известное как F-POSS. Их смесь можно распылять или наносить на поверхности кисточкой, а можно окунать в нее готовые изделия и детали. Покрытие держится прочно, хотя его и можно соскоблить острым предметом. Тутея и коллеги считают, что их разработка уже в ближайшее время найдет применение в потребительских товарах. По словам инженера, новый материал должен быть дешевым и доступным. Фосфорилированный полиуретан — недорогостоящий и распространенный продукт; F-POSS пока обойдется в большую сумму, но авторы работы надеются, что вскоре будет найден способ масштабировать его производство и снизить стоимость.

[Scyther]

Ученые разработали новый способ изменять свойства двуслойного графена
https://naked-science.ru/article/sci/uchenye-razrabotali-novyy-sposob

Французские исследователи предложили не только смещать один слой двуслойного графена, но и растягивать его относительно второго.

Группа французских ученых во главе с Винсентом Т. Ренаром (Vincent T. Renard) опубликовала в Physical Review Letters статью о новом способе управления свойствами изделий из графена.

Графен — модификация углерода с двумерной решеткой: атомы в состоянии в sp²-гибридизации соединены в шестигранники. Условно такое строение можно рассматривать как одну плоскость графита.

Этот материал популярен в научной среде, постоянно разрабатываются новые возможности применения. Например, пленка поли(3-гексилтиофена) при нанесении на подложку из графена повышает проводимость по сравнению с кремниевой подложкой. Сам графен обладает сверхпроводимостью при определенных условиях.

Тонкость и гибкость материала с полупроводниковыми свойствами важны для промышленности. Специалисты используют не только одиночные слои графена, но и многослойные. Двуслойные конструкции — простейшие, их свойства изучают в первую очередь. Слои притягиваются друг к другу при помощи ван-дер-ваальсовых сил — диполь-дипольного, индукционного и дисперсионного взаимодействия с энергией 10-20 кДж/моль. Разноименные заряды притягивает друг к другу, даже если они образованы случайными флуктуациями.

Свойства двуслойной укладки зависят от способа расположения листов.

Первый, отличающийся от обычного наслаивания, — поворот одной кристаллической решетки относительно второй, что образует муар — структуру с дополнительным периодом повторения рисунка, который больше размера одной ячейки слоя.


Муар двуслойного графена

Атомы одного слоя в такой геометрической системе находятся либо над атомами второго слоя, либо над «промежутком» между ними. Изменение угла поворота слоя регулирует периодичность муара. Расположение зон взаимодействия атомов влияет на полупроводниковые свойства материала.

Французские исследователи из Университета Гренобль-Альпы решили проверить, что будет, если не просто поворачивать один слой относительно другого, но и растягивать его. Это возможно, так как ван-дер-ваальсовые силы слабы и позволяют слоям «скользить». В физическом смысле речь не идет о растяжении готового слоя: экспериментаторы выращивали второй слой графена поверх первого с заданным искажением.

Такое дополнительное воздействие приводит к усложнению муара. На рисунке растянут верхний слой (обозначено красными стрелками):


Муар двуслойного графена с растянутым (10%) верхним слоем

Исследование структуры показало соответствие предварительным теоретическим предположениям. Ученые обнаружили области с увеличенным количеством электронных состояний, которые могут служить потенциальными ямами для электронов, и запрещенные зоны шириной около 100 мэВ. Корректировка степени растяжения слоев и угла сдвига влияет на образование таких неравномерностей структуры, и это приводит к изменению свойств материала.

Пока еще не сделаны практические открытия, однако новый метод дает дополнительную «степень свободы» для экспериментов.

Гексагональная плоская структура графена настолько уникальна, что сейчас ученые разрабатывают материал, в котором вместо атомов углерода в узлах решетки расположены полупроводниковые нанокристаллы.

[Scyther]

В конкурсе Фонда содействия инновациям победил проект «Твердая вода», разработанный учеными ВГУ
https://www.innoros.ru/news/18/04/v-konkurse-fonda-sodeistviya-innovatsiyam-pobedil-proekt-tverdaya-voda-razrabotannyi-uche

Проект ученых Воронежского госуниверситета «Твердая вода» получил грант конкурсной программы «Старт» Фонда содействия инновациям.

Цель программы «Старт» - поддержать действующие предприятия, разрабатывающие и производящие инновационные технологии, новые товары, услуги или изделия. Особенность предприятий в том, что в работе ими применяются собственные научно-технические и технологические исследования, которые находятся в начале развития и имеют потенциал коммерциализации.

В ходе отбора проект «Твердая вода» одобрен Дирекцией Фонда - он получил грант на 2 миллиона рублей. Проект ведут ученые кафедр химического факультета аналитической, общей и неорганической химии. Инициировал его ректор ВГУ Дмитрий Ендовицкий. Сорбенты синтезирует Вячеслав Кузнецов - профессор кафедры химии высокомолекулярных соединений и коллоидов

«Твердая вода» – ответ ученых ВГУ на проблему засухи
https://www.vsu.ru/ru/news/feed/2015/11/6294

Засушливый климат – это проблема многих регионов как в Воронежской области, так и в стране в целом. Слабая орошаемость почвы существенно влияет на плодородность земель и сельскохозяйственных угодий. Химики Воронежского государственного университета предложили решение данной проблемы: вместо обычного полива вносить в почву специальный сорбент. Впитавшие воду гранулы будут отдавать влагу растениям. Таким образом значительно сокращаются затраты воды необходимые на орошение.

Разработка данной технологии имеет свою историю. Сначала она была предложена мексиканским ученым Серхио Веласко и называлась Solid Rain. Она могла бы решить проблему полива, но, несмотря на все преимущества, оказалось очень дорогостоящей.

Сейчас данным исследованием занимаются ученые кафедр аналитической химии (заведующий – профессор Владимир Селеменев) и общей и неорганической химии (заведующий – профессор Виктор Семенов) Воронежского государственного университета, инициатором проекта выступил ректор вуза Дмитрий Ендовицкий. Непосредственно синтезом новых сорбентов занимается профессор кафедры химии высокомолекулярных соединений и коллоидов Вячеслав Кузнецов. Полевые испытания препарата были проведены на опытных участках ВГАУ им. императора Петра I под руководством профессора Алексея Лукина.

Препарат представляет собой небольшие по размеру гранулы, один килограмм которых способен поглощать в себя около 500 литров воды, при этом сами гранулы увеличиваются примерно в 100 раз. Действие сорбента основано на свойствах воды. Вода попадает в матрицу полимера, образуя связи с ее стенками, и приобретает структуру льда, что позволяет ей закрепляться в сорбенте. Именно поэтому полимер носит название «твердая вода». Когда уровень влажности вокруг гранулы понижается, связи с матрицей рвутся, меняется структура жидкости, из-за чего она поступает в почву.

– Для того, чтобы начать орошение, необходимо «засеять» сорбентом поле, затем обильно полить его водой. После этого полимер начинает работать в автоматическом режиме, поддерживая необходимый для растения уровень влажности. Когда данный уровень падает ниже определенного порога, гранулы будут отдавать воду в почву. А при дожде вновь набухать, впитывая ее. Одного заполнения полимера водой может хватить на весь вегетационный период. При этом, плюсом является то, что гранулы не вымываются из почвы, благодаря чему срок их действия может составлять от пяти до десяти лет. В зависимости от типа растения в почву вносится разное количество сорбента и, соответственно, разное количество воды, – отметил Владимир Селеменев.

Разработка ученых университета имеет ряд преимуществ перед зарубежными аналогами. Первое – стоимость. Благодаря новому способу получения сорбента, которого добились в вузе, стоимость «твердой воды» будет значительно ниже, чем у аналогов – всего 10-12 долларов за килограмм, в то время как стоимость зарубежного препарата достигает до 20 долларов и выше. Второе преимущество – разработка российских ученых способна поглощать из почвы не только воду, но и микроэлементы и водорастворимые удобрения. Таким образом, при поглощении влаги из сорбента корни растений могут насыщаться и питательными веществами. Стоит также отметить, что этот метод орошения экологичен, он исключает заболачиваемость и засоление почвы, которая может происходить при обычном поливе. Ученые вуза привнесли в разработку сорбента и свое ноу-хау, технологию, которая важна для применения «твердой воды» в России – гранулы сорбента не распадаются зимой, поэтому их не нужно удалять с полей в холодное время года.

Несомненным преимуществом сорбента типа «твердая вода» по сравнению с обычным капельным поливом является экономическая эффективность его применения. При использовании полимера сокращается потребление влаги при поливе растений, частота полива и объем воды более чем на 50%. Кроме того, водорастворимые удобрения, средства защиты растений, поглощенные полимером, не вымываются из почвы, что сокращает экономические затраты.

«Твердая вода» может стать незаменимым препаратом при выращивании сельскохозяйственных культур в засушливых районах, например, таких как юг Воронежской области, Волгоградская и Астраханская области, а также Джанкойский район Республики Крым, над которым шефствует Воронежская область.

[Scyther]

Ученые разработали модель экосистемы, объясняющую «парадокс планктона»
https://naked-science.ru/article/sci/uchenye-razrabotali-model-ekosistemy

Математическая модель смогла объяснить проблему, известную как «парадокс планктона»: каким образом экосистемы микроорганизмов поддерживают многообразие видов?

Разнообразие микробных экосистем при попытках обоснования приводит к «парадоксу планктона». Ученые Сергей Маслов и Акшит Гоял (Akshit Goyal) создали математическую модель, адекватно описывающую динамическое состояние в такой системе.

Планктон и микробные сообщества состоят из сотен видов, основных и «периферийных», последних в системе меньше. Но как эти организмы сосуществуют? Конкуренция не поддерживает сразу много видов, выживает сильнейший. Ресурсы ограничены. Микроорганизмы способны к экспоненциальному увеличению количества: случайно полученное преимущество вызывает взрывной рост популяции. Известен принцип конкурентного исключения: число видов в экосистеме устойчиво и не может превышать количество доступных питательных веществ. Такая устойчивость обеспечена специализацией питания микроорганизмов.

Эта «естественная» теоретическая модель проста, понятна, противоречит фактам и потому названа «парадоксом планктона».

Его объяснение — в дополнительных факторах. Часть видов питается вторичными продуктами — отходами жизнедеятельности других видов. «Добавочные» микроорганизмы осваивают свободные экологические ниши или конкурируют за занятые.

С. Маслов и А. Гоял разработали математическую модель экосистемы микроорганизмов.

Каждый вид потребляет строго один ресурс, причем случайным образом, — этот параметр назвали сродством. Новый вид в системе имеет две вероятности существования. Когда нужный ресурс никто не потребляет, он выживает и включается в экосистему. Если же источник «занят», то сродство к нему определяет сильнейший вид.

Каждый вид микроорганизма не только потребляет ресурс, но и производит отходы — как результат метаболизма. Некоторые виды могут использовать их в качестве собственного ресурса. Первичная модель содержала один общий ресурс, а основные виды производили по два вида вторичного, также учитывался рост биомассы. Для удобства моделирования количественные отношения высчитывались как концентрации соответствующих ресурсов.

Несмотря на простоту, эта модель реалистично показывает экологию экосистемы микроорганизмов.

Если новый вид вытеснит старый, погибнут микроорганизмы, которые потребляли продукты метаболизма. Исследователи отметили, что со временем «спектр» вымирающих видов растет, экосистема производит устойчивые разветвленные питательные цепочки. Графическое изображение пищевых зависимостей приобретает древовидную структуру.

В начале эволюции экосистемы случаются массовые вымирания видов, смена доминирования по количеству, но постепенно все приходит в стабильное состояние.

Отличие разработанной модели от раннего подхода — в явном учете энергосбережения. Ресурсы уходят не только на рост биомассы, но и на образование побочных продуктов и отходов, пригодных для других видов микроорганизмов. Второе приближение к действительности — моделирование взаимодействия множества видов. Вычисления проводили многократно, со случайной изменчивостью параметров модели.

Проверку работы модели провели в нескольких средах: почвенная микробная экосистема, станция очистки сточных вод, биореактор для производства метана и образцы микрофлоры полости рта человека. Эксперимент показал эффективность модели, что наглядно видно по кривой разрежения — изменению числа видов в пробах экосистем.


Сравнение кривых разрежения для эмпирических наблюдений (красная линия) и модели (серая зона). Слева — линейная шкала, справа —логарифмическая

Даже при учете одного ресурса модель экосистемы соответствует наблюдаемой изменчивости.

Ученые планируют доработать модель. Микроорганизмы могут использовать несколько ресурсов, причем как параллельно, так и последовательно — оба варианта существуют в природе. Сродство к ресурсу не обязательно критично для выживания: кроме вымирания, конкуренция приводит к «торговым» отношениям между видами, формирующими некую пропорцию количества. При этом необходимо учитывать системные взаимодействия с потреблением других ресурсов. Учет питания видов можно уподобить логической схеме и/или: вид монополизирует одни источники ресурса, а другие делит с остальными.



Ecosystem assembly in the model. (a) The diagram illustrates different phases in the assembly dynamics involving species (yellow squares) consuming resources (green circles). Sizes are indicative of the steady-state abundances and concentrations. Initially, only a single externally supplied resource (the largest green circle) is available and consumed by a microbe, which in turn secretes β=2 metabolic by-products. New species immigrate into this ecosystem (immigration events marked on the timeline), each using only one resource. Ecosystem establishment is contingent on the following assembly rule: if the resource affinity λ of the new species is higher than any resident species on its chosen resource, the immigrant species survives and the resident goes extinct (along with all its dependents). (b) A sample assembly trajectory (in red) of the ecosystem size (number of species) as a function of time (t, measured in number of immigration attempts) at dilution rate δ=10−1 days−1. The gray envelope shows ecosystem sizes over 1000 assembly trajectories. (c) Extinction size distributions (number of species that go extinct during a single immigration event) get broader as ecosystem assembly proceeds: t<101 (blue); 101<t<102 (green), and 102<t<103 (orange).


Emergent ecological features. (a) Rank-abundance plot of normalized species abundances in a methanogenic bioreactor [16] (blue circles) and the human oral microbiome [7] (red circles) and, for comparison, simulated ecosystems from our model (corresponding solid lines) with α equal to 0.5 and 0.1, respectively. (b) The dilution rate δ in the chemostat controls the maximal size Nmax of the ecosystem coexisting on a single externally supplied resource. Here, α=0.1 and β=2. N approximately agrees with the expression in Eq. (7).


Reproducibility from repeated assembly. (a) Species prevalence distributions from several ecosystems stochastically assembled from a common pool of 1000 species (here α=0.1). Shown are distributions for different times τ in the assembly process (measured in number of immigration attempts by any one species): 0.1 (violet) at which most species have low prevalence, 1 (green) and 2 (red) for which we observe a U-shaped distribution (some core species, most peripheral). (b) The distribution for τ=1 (black) matches largely with that in longitudinally sampled human oral microbiome (tongue) [7] (gray). (c),(d) Normalized species abundance data correlates positively with species abundance in both (c) simulations and (d) oral microbiome.

[Scyther]

Не доход, а образование – надежный признак долголетия
https://scientificrussia.ru/articles/ne-dohod-a-obrazovanie-nadezhnyj-priznak-dolgoletiya

Новые исследования Вольфганга Лутца из Международного института прикладного системного анализа и Эндала Кебеде из Венского университета экономики и бизнеса показали, что уровень образования является  лучшим предсказателем высокой ожидаемой продолжительности жизни, по сравнению с уровнем дохода и комфортными условиями жизни, - сообщает eurekalert.org.

 В 1975 году Самуэль Престон разработал кривую Престона: по горизонтальной оси отмечался ВВП на человека, по вертикальной - ожидаемая продолжительность жизни. Кривая показывает четкую, но постепенно сглаживающуюся тенденцию к увеличению ожидаемой продолжительности жизни с увеличением ВВП. Кривые также сдвигаются вверх со временем, что объясняется улучшением медицинских услуг.

Лутц и Кебеде также построили график зависимости ожидаемой продолжительности жизни от числа лет, потраченных человеком на обучение.  Созданная кривая намного более линейна, что свидетельствует о том, что образование является более надежным фактором в вопросе продолжительности жизни. Данные были предметом многомерного анализа для обоснования выводов.  Эта же связь была обнаружена, когда кривые были скорректированы для детской смертности.

Исследователи отмечают, что хорошее образование улучшает познавательные способности, а это ведет к более осознанному отношению к собственному здоровью.  В последние десятилетия наблюдался сдвиг заболеваемости инфекционными и хроническими болезнями, что связано в основном с образом жизни. Со временем связь между образованием и внимательным отношением к здоровью станет еще более очевидной.

«Эта статья более радикальна, чем предыдущие анализы с точки зрения оспаривания повсеместного мнения о том, что уровень доходов и медицинские вмешательства являются основными критериями крепкого здоровья. Это даже показывает, что эмпирическая связь между доходом и здоровьем в значительной степени надумана», - говорит Лутц.

Предыдущие исследования в Центре Витгенштейна при сотрудничестве с МИПСА, WU и Венским институтом демографии, уже подчеркивали важность улучшения системы образования для искоренения нищеты и экономического роста, а также способности населения адаптироваться к изменению климата. Результаты нового исследования мотивируют повышать уровень образования и делать его доступным.

Вольфганг Лутц объяснил, что полученные результаты «имеют значение для всего глобального научного сообщества и специалистов в области здравоохранения» и они важны для принятия решений о распределении финансирования в рамках глобального развития. Приоритетом для всех стран, по мнению исследователей, должно стать финансирование качественного образования.

[Scyther]

Ученые впервые рассчитали структуру металлического кремния, устойчивую при нормальном давлении
https://naked-science.ru/article/sci/uchenye-vpervye-rasschitali-strukturu

Корейские ученые вычислили структуру кремния, обладающую сверхпроводящими свойствами и устойчивую при обычных давлении и температуре

Группа исследователей из Корейского института передовых технологий (Южная Корея), возглавляемая Кай-Вей Чангом (Kai-Wei Chang), вычислила существование модификации структуры кремния, которая проводит электричество и даже переходит в сверхпроводящее состояние при атмосферном давлении.

Кремний существует во множестве модификаций строения, самая распространенная кристаллическая решетка — кубическая гранецентрированная, подобная алмазу. В кристалле кремния расстояние между атомами значительно больше, поэтому он относительно непрочен. Современная электроника использует кремний из-за полупроводниковых свойств, которые легко изменять добавками других элементов.

Помимо кубической решетки, кремний имеет множество метастабильных форм, однако ранее ученые считали, что металлический кремний существует только при значительном давлении. Чанг с коллегами показали возможность существования модификации, названной P6/mSi₆, которая достаточно стабильна при атмосферном давлении.

Метастабильные фазы кремния получают двумя методами: большим давлением с последующим резким снятием нагрузки или применением других веществ, которые затем удаляют из его структуры. Корейцы смоделировали комбинацию методов. Свойства соединений общей формулой NaSi_x (0,5 < х < 6) моделировали на сжатие до 200 тысяч атмосфер. Структура P6/m-NaSi₆, имеющая клатратное строение, оставалась стабильной и после снятия давления. Клатраты — соединения включения: атомы одного элемента расположены между атомами кристаллической решетки (в данном случае) другого элемента.


Кристаллическая структура P6/m-NaSi₆ и P6/m-Si₆

Моделирование термической дегазации при температуре в 600 Кельвинов «удалило» натрий с образованием ранее неизвестной структуры кремния P6/m-Si₆, устойчивой при атмосферном давлении. Как известно, в твердом теле существуют разрешенные и запрещенные энергетические зоны, их соотношение определяет проводимость материала. Исследователи рассчитали зонную структуру методом молекулярной динамики (интегрирование уравнений движения частиц) и определили, что модификация обладает свойствами металла, а не полупроводника. Также вычислили наличие сверхпроводимости при температуре до 12,2 Кельвина (для P6/m-NaSi₆ — 13,1 Кельвина), применяя теорию функционала плотности, то есть упростив многоэлектронную волновую функцию электронной плотностью.

Со временем кремний новой структуры вернется в состояние с обычной алмазоподобной решеткой как более устойчивой. Но при обычном давлении и температуре до 125 градусов Цельсия вещество, согласно вычислениям, стабильно для практического применения. Возможность использовать кремний со столь необычными для нормальных условий свойствами может быть полезна в электронной промышленности.

[Scyther]

Представлен робот — сборщик мебели ИКЕА
https://naked-science.ru/article/sci/predstavlen-robot-sborshchik-mebeli

Для скоростной сборки мебели из коробок ИКЕА робота оснастили 3D-камерами и датчиками давления

Искусственный интеллект, может, и побеждает людей в шахматы или в го, но, когда нужно собрать мебель из ИКЕА, придется звать живого человека. Желательно — мастера, способного управиться с плоскими, но удивительно тяжелыми коробками, разобраться в инструкции и не перепутать крепеж. В самом деле, это нехитрое занятие требует одновременной работы целого ряда сложных систем, включая достаточно мощные, но точные манипуляторы, распознавание объектов и построение их трехмерных моделей, соотнесение этих деталей с целостной моделью будущего предмета мебели и тому подобное.

Неудивительно, что лишь сейчас разработчики из сингапурского Наньянского технологического университета сумели представить пару роботов, которые сочетают все эти возможности. Демонстрируя свои таланты, машины смогли самостоятельно собрать один из мебельных шедевров ИКЕА — стул модели «Стефан». В статье, опубликованной в журнале Science Robotics, Цюйан-Цон Фам (Quang-Cuong Pham) и его соавторы сообщают, что на это понадобилось чуть больше 20 минут: 11 минут 21 секунда — на анализ и планирование манипуляций, три секунды — на поиск и идентификацию деталей, восемь минут 55 секунд — на саму сборку.

Оба робота созданы из обычных промышленных систем, которые, однако, обычно работают «вслепую», двигая манипуляторы необычайно быстро и точно, но без всякого «понимания» происходящего. Их разработчики дополнили некоторыми новыми деталями, включая камеры и датчики давления, купленные в обычном магазине. Датчики давления позволили манипулировать как сравнительно тяжелыми, так и мелкими деталями крепежа — даже шипы для соединения деревянных элементов роботы вставляли в пазы точно до нужной глубины, когда «чувствовали» ответное давление.

Кроме того, подготовили новые алгоритмы механизма, заранее просчитывающие быстрые движения манипуляторов так, чтобы машины работали параллельно без опасности столкнуться. Эксперимент, поставленный редакцией журнала Science, показал, что пока что люди собирают стулья быстрее — но всего лишь на 50 секунд. Однако роботы развиваются стремительно и наверняка уже скоро преодолеют и этот разрыв.

[Scyther]

Биологи случайно улучшили фермент, расщепляющий пластик
https://naked-science.ru/article/sci/biologi-sluchayno-uluchshili-ferment

Ученые, проверяя гипотезу механизма работы энзима, неожиданно увеличили скорость расщепления и ассортимент полимеров

Ученые университета Портсмута и Национальной лаборатории возобновляемой энергии (National Renewable Energy Laboratory, NREL) Министерства энергетики США изучали структуру фермента ПЭТазы. Попытка изучить механизм его работы неожиданно привела к повышению его эффективности на 20 процентов.

ПЭТаза (PETasa) расщепляет полиэтилентерефталат (ПЭТ) — пластик, используемый для изготовления баклажек для пива и газированных напитков. Полиэфирное волокно лавсан (полиэстер, дакрон) также состоит из ПЭТ. Утилизация отработанных изделий без экологических рисков — важная и актуальная проблема.

Японские специалисты в 2016 году обнаружили в почве вблизи завода по производству пластика бактерию Ideonella sakaiensis, которая успешно расщепляет ПЭТ на этиленгликоль и 1,4-бензолдикарбоновую кислоту. Миллиметровый слой полиэтилентерефталата такие бактерии переработают приблизительно за семь-восемь месяцев, поэтому интерес к работе фермента вполне понятен: отходы ПЭТ копились по всему миру десятилетиями.

Исследование было международным: ученые построили трехмерную модель энзима, используя возможности ускорительного комплекса третьего поколения Diamond Light Source (Оксфордшир, Великобритания). Специалисты получили 3D-модель с мельчайшими деталями при помощи длинноволнового молекулярного кристаллографа I23.

Профессор Джон МакГихан (John E. McGeehan) одобрил качество данных: «Возможность наблюдать работу этого биологического катализатора дала нам черновики для создания более быстрого и эффективного фермента». ПЭТаза, как выяснили ученые, по структуре похожа на белок кутиназу. Кутин — особое вещество, выделяемое верхним слоем растительного листа. Оно состоит из жирных кислот и их эфиров, уменьшает испарение воды. Кутиназа расщепляет это природное вещество, но не полимеры.

Активный центр ПЭТазы более доступен, может удерживать и полимерные молекулы. Находка бактерий возле завода указала на вероятную эволюцию микроорганизмов, которые стали вырабатывать энзимы, расщепляющие ПЭТ. Гипотеза нуждалась в проверке, и ученые изменили бактерии так, что в вырабатывающейся ПЭТазе активный центр получался по образцу кутиназы. Исследователи считали, что активность переработки полиэтилентерефталата снизится, так как полимерные молекулы «не влезут» в активный центр. Результат оказался неожиданным: энзим стал активнее природного аналога на 20 процентов и смог переработать полиэтилен-фурандикарбоксилат (PEF) — этот пластик может заменить ПЭТ в практическом применении.
 


Взаимодействие фермента с ПЭТ, снимок электронного микроскопа

Джон МакГихан доволен результатом: «Технологически процесс получения фермента почти такой же, как при получении белков биологических детергентов (профессиональные чистящие средства — NS. — Прим. ред.) и производстве биотоплива. Технология существует, и есть большая вероятность, что в последующие годы мы увидим промышленную переработку ПЭТ и, возможно, других веществ».

Промышленное производство различных пластмасс накопило более восьми миллиардов тонн отходов в мире, 80 процентов из которых выбрасывают без переработки.

Полиэтилентерефталат — не первый полимерный пластик, который переработают при помощи биотехнологий. Некогда считали, что бактерии не разлагают и не перерабатывают полиэтилен, поскольку он отсутствует в природе. Сейчас ученым известны бактерии Nocardia asteroides и грибки Penicillium simplicissimum, перерабатывающие полиэтилен, и даже более сложные организмы: личинки восковой и индийской моли успешно утилизируют его. А мучные черви могут переваривать полистирол.

Люди в XIX веке думали, что в XX-м главной проблемой городов будет уборка лошадиного навоза с улиц. Экологи в конце прошлого столетия считали проблему биологической утилизации пластика неразрешимой. Все они, к счастью, ошибались.

Ученые случайно нашли бактерию, разлагающую пластик за несколько дней
https://hightech.fm/2018/04/18/plst

Японские ученые создали фермент, которые уничтожает пластик за несколько дней. Особенно быстро у него получается перерабатывать бутылочный пластик, пишет Engadget.

В 2016 году на свалке в Японии обнаружили бактерии, способные поглощать пластик в тысячи раз быстрее, чем это происходит обычным способом. Теперь ученые смогли синтезировать структуру фермента — и он смог поглощать полиэтилентерефталат (ПЭТ) лучше оригинала. При этом биологи намерены еще улучшить бактерию, чтобы она смогла быстрее перерабатывать и другие виды пластика, говорит Джон Макгихан из Портсмутского университета в Великобритании.

В дальнейшем фермент сможет разложить пластик на его производные, которые можно будет использовать снова для производства пластика. Тем самым в мире снизится потребление нефти, а также уменьшатся выбросы и количество мусорных свалок. Кроме того, при помощи генных модификаций фермент можно будет пересадить бактериям-экстремофилам, которые могут выдерживать температуру свыше 70 градусов. При такой температуре ПЭТ плавится, а в этой форме он разлагается в 100 раз быстрее.

[Scyther]

«Мы 8 часов решали — на Луну лететь или на Марс»
http://www.mk.ru/science/2018/04/19/my-8-chasov-reshali-na-lunu-letet-ili-na-mars.html

Проект российской лунной базы

Чем собирается заняться российская космонавтика

Человечество не может не двигаться вперед, осваивая неизведанное. И нет ни одной отрасли в нашей жизни, которая так увлекала бы молодые умы, мотивировала бы на неожиданные и гениальные открытия, как космонавтика. «Человек покорил космос» — так говорили в 60-х годах прошлого века после полета Юрия Гагарина. «Человек покорил лишь ближний космос, и теперь ему следует двигаться дальше», — поправляют нынешние стратеги космической отрасли. Так куда именно и зачем мы идем? В каком направлении эволюционирует российская космическая отрасль? Об этом мы поговорили с руководителем Центра пилотируемых программ ЦНИИ машиностроения (входит в госкорпорацию «Роскосмос»), доктором технических наук Георгием КАРАБАДЖАКОМ.

Чтобы наши читатели поняли, с кем имеют дело, приведу лишь несколько фактов из биографии Георгия Февзиевича Карабаджака... Еще на 4-м курсе студента легендарного Московского физико-технического института направляют на практику в Институт физических проблем АН СССР, которым в то время руководил знаменитый ученый академик Петр Капица. Защищался Карабаджак по теме «физика плазмы» тоже у него, у Капицы, который тогда был очень близок к пониманию механизмов термоядерных реакций в высокотемпературной плазме, но не успел довести до конца задуманное. Но и после распределения в 1986 году в ЦНИИмаш молодой кандидат физико-математических наук Георгий Карабаджак занялся научно-прикладными исследованиями, связанными с физикой и динамикой плазмы и нагретых газов. Начиная с 2005 года он уже решает более общие, системные вопросы в отрасли. Сначала по координации научных работ на МКС, а с 2008-го занимается большинством проектов, связанных с развитием пилотируемой космонавтики, освоением человеком космического пространства.

— Именно тогда, 10 лет назад, и произошел переломный момент для нашей космонавтики: куда дальше грести? — вспоминает Георгий Февзиевич. — Связано это было с тем, что жить МКС оставалось недолго, до 2015 года, ну а после надо было что-то решать. Стали раздаваться голоса: «А давайте откроем марсианскую программу!» — «Нет, лучше лунную!». Были и такие, кто в середине 90-х вообще хотел закрыть «сверхзатратную» пилотируемую часть космонавтики. В общем, перед нами поставили задачу — ответить на все эти вызовы: зачем нам пилотируемая космонавтика, что государству делать со своей национальной программой после эпохи МКС? За два с небольшим года мы выполнили системный проект, посвященный проблемам будущего исследования и освоения космического пространства, и дали ответы на все вопросы.



Георгий Карабаджак в Совете Федерации знакомит его членов с космическими планами.

Зачем нам нужны космонавты?

— Сейчас срок эксплуатации станции продлен до 2024 года, но актуальности работа не утратила, как я понимаю. Правда, появились дополнительные договоры с американцами и китайцами по исследованию Луны. Но давайте начнем с основополагающего вопроса: зачем человеку далекий космос?

— Мы пришли к выводу, что расширение сферы присутствия человека в космосе — неизбежность. Хотя вопрос сначала казался очень сложным, ведь он находится в той же плоскости, что и вопрос, в чем смысл жизни. После долгих дебатов мы, а также специалисты из Института космических исследований РАН, Института геохимии и аналитической химии, Института медико-биологических проблем, Центра подготовки космонавтов, РКК «Энергия», ГКНПЦ им. Хруничева, организации «Агат» и Института математической экономики РАН (последние делали оценку эффективности рассматриваемых космических программ), пришли к следующему: развитием пилотируемой космонавтики движут не столько сиюминутные интересы, сколько природное стремление человека к неизведанному. Любой биологический вид, который рассчитывает на успешность в нашем мире, так или иначе стремится к освоению новых рубежей, завоеванию новых «территорий», в прямом и переносном смысле. Это биологическая аксиома, если хотите. Существует экспансия в животном мире, существует культурная экспансия, географическая. Когда-то Ермак шел на Восток, а американцы осваивали пустыни Невады и Аляску.

— Остановить это стремление невозможно?

— Этот закон наблюдается во всех системах и на всех уровнях. Он просто существует сам по себе. Вы можете пытаться остановиться, искусственно подавить экспансию. Но тогда знайте, что ваша система будет обязательно сдавлена другими и прекратит свое независимое существование.

— Но всегда беспокоит вопрос: зачем? Ведь, как я понимаю, четкого ответа на него пока нет.

— Да, в цели экспансии есть иррациональная составляющая, которую на первых этапах осознать непросто. Она лежит в нашем характере, в цивилизационных основах человеческого общества, факторами которого являются и национальное самосознание, и престиж нации, и технологическое развитие, и вовлечение молодежи в этот процесс. Вы знаете, какой самый продаваемый плакат был в прошлом веке за рубежом? Не фотография Мадонны или «Роллинг Стоунз» — это была фотография ступни человека на поверхности Луны. Мало кто стремится под землю, в основном все смотрят в небо.

В то же время есть в нашем стремлении в космос несколько вполне прагматичных мотиваций. Вот зачем одни шли осваивать Сибирь с запада на восток, а другие — с востока на запад? Наши предки интуитивно понимали, что освоение новых земель пусть не им, но их детям со временем принесет пользу. Шли порой вслепую, но верили, что материально затратное освоение когда-то перейдет в материально возвратное использование.



Как вы думаете, когда запускали Гагарина, кто-нибудь из коммерсантов вложил бы в тот проект деньги? Очень сомневаюсь: приобретение выгоды от пребывания человека в космосе — это настолько многофакторный и долгосрочный процесс, что мало кто мог здесь заранее рассчитывать на успех. Выгода от него не прямая, а рассредоточенная по многим отраслям. Почувствовать ее смогут лишь будущие поколения. Поэтому это государственная задача, дело государственных мужей, которые обязаны беспокоиться и о жизни будущих поколений. Уже сейчас есть масса примеров тому, что космическая экспансия дала начало целым индустриям: это помогло изобрести Интернет, мобильную связь, многие материалы, которые мы используем в повседневной жизни. Есть хорошая игрушка Space City. В ней можно попасть в город, дом, на кухню, в ванную... И на каждом уровне после активизации тех или иных предметов интерьера выплывают справки. К примеру: «Это сковорода, ее тефлоновое покрытие пришло к нам из космической технологии обшивки ракет» и т.д. По нашим данным, более 600 космических ноу-хау достались нам в наследство от одного только проекта «Энергия-Буран», хотя корабль слетал в космос лишь однажды. А теперь посчитайте, сколько пользы принесли нам все космические проекты СССР и России! Это вся история связи, телемедицина, метеорология, дистанционное зондирование Земли, новые решения в энергетике и машиностроении, новые материалы и многое, многое другое. Кстати, идея наблюдения за Землей из космоса в интересах сельского хозяйства, геологии и картографии, идея дистанционного зондирования в целом стали развиваться после того, как космонавты стали наблюдать и фотографировать Землю из иллюминатора. Сегодня это делают за них аппараты-спутники. Но думаю, что именно космонавтам пришла в голову такая идея. Человек нужен в космосе именно как носитель интеллекта, идей. У него широкий системный взгляд на новую, пока не освоенную область деятельности. У него есть интуиция, которая помогает нам на этапе освоения космического пространства понять наиболее рациональные пути его дальнейшего использования. Это составляет сущность космической экспансии.

Космос ждет российских Масков

— Что у нас сейчас с ближним космосом? Его-то мы уже освоили?

— Изучили, освоили, но к фазе использования в полной мере еще не перешли. А ведь наша методология (предложенная, кстати, в ЦНИИмаше) заключается именно в этой триаде: изучение, освоение, использование. Эта последовательность — стержень любой экспансии, в том числе космической. Сущностное содержание этих этапов предполагает, что ощутимые госвложения в их поддержку должны происходить только до стадии освоения, дальше надо отдавать инициативу частным компаниям и бизнесменам. Мы обозначили это раньше американцев (Барак Обама также заказал подобное исследование в США). С небольшими расхождениями мы пришли к одинаковым результатам: ясно показали, что за 40 лет научились жить на низкой орбите, достигли хорошего уровня в обеспечении жизнедеятельности, и теперь ближний пилотируемый космос должен переходить в стадию самоокупаемости, приносить прямые, осязаемые дивиденды. Ну а бюджетные деньги следует направлять дальше, на проекты по изучению и освоению более далеких рубежей. Нашей программой таким рубежом определена Луна. Останавливаться нельзя, иначе мы выпадем из когорты передовых космических держав, а это чревато потерей многих связанных с этим преимуществ, потерей репутации сильной, высокотехнологической державы.

— Прежде чем мы перейдем к Луне, расскажите, каким вы видите коммерческое освоение космоса?

— Несмотря на то что мы достаточно рано поняли необходимость коммерциализации пилотируемых полетов, американцы быстрее начали воплощать такие планы в жизнь. Они уже практически коммерциализовали пуски по пилотируемой программе: доставку грузов, в перспективе — доставку экипажей. Государство уже готово покупать там эти услуги у частников. И это правильно: вы же не делаете машину, чтобы проехать с места на место, — вы заказываете такси.

— Теперь, когда американцы обошли нас в коммерциализации пусков, есть ли нам смысл развивать те же услуги? Ведь мы наверняка останемся на вторых ролях.

— Нам точно не нужно немедленно сворачивать ни транспортные услуги, ни другие коммерческие инициативы, ведь поставщиков пока не так много и у нас есть шансы побороться за рынок. Но, безусловно, нужно изучать и другие тренды, искать дополнительные возможности коммерциализации пилотируемых программ. Мы в своем исследовании показали, что кроме транспортных услуг таковыми могут, например, оказаться свободнолетающие модули, предназначенные для конкретных научных или технологических исследований, или платформы для дозаправки и ремонта спутников на низкой орбите. Эти же платформы могли бы стать в будущем отправными точками, хабами для поддержки межпланетных экспедиций. То есть государство должно помочь частным компаниям найти наиболее рациональные сферы для инвестиций, подсказать, какие услуги в области пилотируемых программ вероятнее всего будут востребованы, в частности, и со стороны государства, которое в будущем уйдет с низкой орбиты и станет одним из основных их заказчиков коммерческих услуг.


Космонавты первыми догадались наблюдать за Землей из космоса. Эксперимент «Визир» на МКС проводит Олег Артемьев.

— У нас есть уже первые ласточки — наши новые Илоны Маски российского пошиба?

— Руководитель компании S7 Владислав Филев, насколько я знаю, рассматривает возможность взять в концессию (временную эксплуатацию) российский сегмент МКС, развивать на его базе космический туризм и прочие услуги. Обращаются в Роскосмос и другие предприниматели. Мы как можем помогаем им найти свое место в космической деятельности. Недавно стартовал интересный проект на основе государственно-частного партнерства по демонстрации на Российском сегменте МКС возможности печати тканей биологических органов на 3D-биопринтере. И таких проектов должно быть больше.

— Российская академия наук может стать таким государственным заказчиком для научных исследований у частных концессионеров космической станции?

— Космическая медицина, медико-биологические исследования, проводимые РАН, должны быть на станции, поскольку требуют присутствия людей. Но, к примеру, для наблюдения планет, измерения интенсивности космических лучей, выращивания кристаллов или опытов со сверхвысоким вакуумом универсальная станция, подобная МКС, — не самое хорошее решение. Любая универсальная система уступает специализированной в возможности проводить более тонкие эксперименты. Растить идеальные кристаллы, когда рядом на бегущей дорожке тренируется космонавт, — это не дело, мешает повышенная вибрация. Для тонких экспериментов были бы более эффективны отдельно летающие автоматические модули, работающие без постоянного присутствия космонавтов. И это направление мы сейчас тоже рассматриваем.

— А если потребуется снять показания приборов или заменить реагенты?

— Для этого достаточно будет экипажей обслуживания: прилетели — забрали образцы — улетели.

— Сколько можно запустить в космос таких модулей?

— Столько, сколько нужно.

"Приняли решение остановиться на лунном направлении"

— Итак, орбиту Земли мы освоили и уже знаем, как надо ее использовать. Теперь перейдем к следующему этапу развития космонавтики. Почему именно Луна стоит в вашей программе на первом месте в качестве объекта для изучения и освоения?

— В свое время и у нас звучало предложение сразу махнуть на Марс в 2020–2022 годах. Но у нас хватило воли и аргументации не пускаться в авантюру. В 2008–2011 годах шли очень жаркие дискуссии на эту тему. У нас в ЦНИИмаш был большой НТС (научно-технический совет. — Авт.), мы совещались больше 8 часов с представителями 13 организаций на тему, куда нам лететь — на Луну или на Марс.

— Как романтично!

— В итоге коллегиально приняли решение остановиться на лунном направлении. Одним из важных аргументов стала необходимость обеспечить радиационную безопасность экипажа, ведь мы пока не знаем, как обезопасить людей от космической и солнечной радиации. Некоторые специалисты уверены, что на Марс люди прилетят уже безнадежно больными, если не хуже... На Луне же, где нас уже не будет защищать магнитосфера Земли, наш радиационный щит, мы сможем в реальных условиях отработать способы и средства радиационной защиты. Самое главное — прилетев на Луну за несколько дней, мы в случае чего так же быстро можем и вернуться обратно. Это вам не 2–3 года в марсианской экспедиции. Кстати, наше своевременное решение о лунном направлении дало нам некоторое преимущество перед NASA.

— В чем оно заключается?

— Американцы в 2008–2010 годах приняли неправильное решение — закрыли лунную программу Constellation («Созвездие»). Президент Обама, провозгласив коммерциализацию низких орбит, в качестве государственной цели освоения дальнего космоса, с подачи своих советников, выбрал пилотируемую миссию к астероиду. И это была ошибка. Астероид — не объект освоения, им в лучшем случае надо пользоваться, добывая, когда это станет возможным, полезные ископаемые. Но мы поняли, что, не научившись жить и работать в дальнем космосе, у человечества ничего не получится и с астероидами. Мы посчитали, что проще научиться всему необходимому на Луне.

— Тем более что у нас давно ждут своего часа автоматические исследователи «Луна-Глоб» и «Луна-Ресурс».

— Да. И у американцев подобных аппаратов нет, хотя в свое время их создание планировалось. Кстати, программу с астероидом они тоже практически закрыли, так и не перейдя от слов к делу. В чем сотрудники NASA оказались мудрее своего предыдущего президента, так это в том, что не остановили работы по созданию комплекса сверхтяжелой ракеты-носителя SLS и корабля Orion, которые в свое время готовились для лунной и в будущем для марсианской программы. Сейчас они все активней возрождают свои работы по освоению Луны, меняют предложенный прежней администрацией курс и предлагают нам работать совместно над освоением Луны, в частности над созданием лунной орбитальной станции.


Человек нужен в космосе как носитель интеллекта. Валерий Поляков на станции «Мир».

[Scyther]

«Мы 8 часов решали — на Луну лететь или на Марс» (Окончание)
http://www.mk.ru/science/2018/04/19/my-8-chasov-reshali-na-lunu-letet-ili-na-mars.html

Проект российской лунной базы

Как «Ворота в глубокий космос» превратились в ДСП

— Данные наших исследовательских аппаратов будут доступны американцам?

— Эту тему мы пока конкретно не обсуждали. Наша программа нацелена на то, чтобы с помощью автоматических космических аппаратов провести рекогносцировку, отработать систему посадки, изучить свойства и состав грунта — насколько он пригоден для того, чтобы на нем и из него строить тяжелые сооружения и т.д. Реголит ведь на самом деле это, с одной стороны, пыль, а с другой стороны — материал, из которого прямо на месте можно будет изготавливать строительные конструкции.

— Получится ли? Ведь эта пыль очень агрессивна, насколько известно.

— Это правда. Но она агрессивна не столько химически, сколько механически. Это пыль, которая образовалась еще в доисторическое время. Оттого что на Луне нет ни атмосферы, ни открытой воды, она находится в первозданном виде. Если вы посмотрите на песчинку только что образовавшейся породы, она будет остроконечной, колючей. Это на Земле она за многие годы, подвергаясь воздействию воды и атмосферы, округлилась, поэтому и не доставляет нам неудобств. Так, например, вдохнув ее, вы легко можете выдохнуть. На Луне же она, случайно попав в пищу или в легкие, может поранить мягкие ткани. Так что, безусловно, нам надо будет учиться работать с реголитом.

— Насколько оправданно строительство окололунной станции?

— С точки зрения задач освоения она понадобится лишь после того, как у нас на Луне будет развитая инфраструктура. Это может случиться гораздо позднее 30-х годов. Но поскольку наши партнеры по МКС решили начинать освоение Луны со станции (у американцев не было первоначальной задачи спускаться на Луну), нам целесообразно сохранить сложившуюся кооперацию, основываясь на своих национальных интересах. Давно всем понятно, что сотрудничество всегда приносит пользу, если оно правильно организовано. А если откажемся? Надо создавать новый альянс. В противном случае — лишимся возможности на обмен технологиями, лишимся возможности иметь дополнительное транспортное обеспечение, которое снижает риски наших программ, возможности разделять с партнерами финансовую нагрузку.

— Зачем станция самим американцам, если у них нет планов строить на Луне базу?

— Это издержки планирования. Десять лет назад они сказали: у нас цель — Марс. Но быстро достигнуть этой цели не получилось, да и не получится. А демонстрировать налогоплательщикам движение вперед, показывать значимые достижения желательно каждые 5–7 лет. Вот и появилось несколько натянутое, на мой взгляд, решение создать окололунную станцию, отвечающую в той или иной мере интересам всех партнеров по МКС. NASA декларировало свой интерес к станции как к платформе для подготовки освоения Марса, «воротам в дальний космос». Отсюда название — Deep Space Gateway. Сегодня в прессе станция все чаще называется Deep Space Platform (DSP). У меня такое впечатление, что еще немного — и за изменением названия партнеры будут пересматривать и ее функции.

— Какой вклад в программу DSP ожидают от России?

— Некий шлюзовой модуль, через который космонавты будут выходить в открытый космос.

— Но нам все время повторяют: денег нет, денег нет... На какие средства мы будем строить этот шлюз?

— Бюджет на его создание вполне подъемный. Поддержание статуса передовой космической державы, безусловно, сопряжено с финансовыми издержками. Все страны, претендующие на это звание — Китай, США, Япония, Германия, Франция, — имеют программы освоения Луны и дальнего космоса. А вот, к примеру, Швейцария довольствуется более скромной ролью и готова пожинать плоды освоения космоса (в том числе плоды технологического развития) во второй очереди. Это вопрос национального самосознания, вопрос о том, насколько мы ощущаем себя державой самодостаточной, мощной, способной не только оторваться от Земли, но и пойти дальше, к новым космическим рубежам, увлекая за собой менее технологически развитые, но мечтающие об освоении космоса страны и народы.

— Интересно, вы уже отбираете космонавтов для полетов к Луне? Какими качествами они должны обладать?

— Этим занимается Центр подготовки космонавтов. Но понятно, что эти люди должны быть еще более стрессоустойчивыми, чем обычные космонавты. Ведь дальние полеты — это автономность, оторванность от Земли на недели, а то и на месяцы и годы. Есть даже предложение отбирать в будущий отряд тех космонавтов, чьи организмы устойчивы к воздействию радиации.

— Есть и такие?!

— Конечно. Существуют же люди, пережившие рак и длительные курсы облучения. Значит, теоретически таких можно как-то выявлять и готовить к дальним полетам. Эти вопросы рассматриваются нашими учеными и инженерами в ИМБП РАН и ЦПК, мы как общепрограммные интеграторы заказываем им эти работы и следим, чтобы соответствующие технологические возможности появились у нас вовремя.

СПРАВКА "МК"
В марте Роскосмос и Китайская национальная космическая администрация подписали соглашение о намерениях по сотрудничеству в области исследования Луны и дальнего космоса, а также о создании Центра данных по лунным проектам. Предполагается взаимодействие по реализации российской миссии «Луна-Ресурс-1» («Луна-26») в 2022 году, а также запланированной на 2023 год китайской миссии посадки в область южного полюса Луны.

[Scyther]

4 подарка, которые технология blockchain принесет цепи поставок в 2018 году
http://innovanews.ru/info/news/economics/16156/

Если верить утверждениям компетентных экспертов, 2018 год можно смело объявить годом технологии blockchain.

Консалтинговая фирма по управлению «McKinsey & Company», к примеру, предрекает, что от 20 до 30% нововведений будут касаться именно этой технологии, причем 10-30% будут иметь успех для бизнеса.

Одна из сфер, которая вероятнее всего будет находиться под влиянием технологии blockchain, это цепь поставок.

Прозрачность и надежность играют ведущую роль для всех участников цепи поставок, начиная от поставщика логистических услуг и заканчивая конечным потребителем товара.

Четыре важные особенности блокчейна могут привести к значительным изменениям цепи поставок.

Давайте ближе познакомимся с преимуществами технологии блокчейн и разберемся, каким именно образом они поспособствуют революции некоторых процессов в 2018 году.

Трудность манипулирования
Блокчейн это технология совместной базы данных, которая связывает разные стороны одной транзакции. В ходе этого процесса транзакции объединяются как информация в блоки и связываются с другими транзакционными блоками, образуя в конечном итоге цепь.

Таким образом, информация хранится и шифруется децентрализованным способом. В цепи поставок различная информация может быть соединена воедино аналогичным образом.

К примеру, информация поставщиков и получателей, финансовые данные и данные о запасах. Так можно создавать совместные сети для производства, торговли, логистических служб и банков.

Такая информация может быть просмотрена всеми участниками цепи. В конечном итоге, данные проверяются. Последующие манипуляции очень сложны. С этой целью используются различные механизмы, обеспечивающие безопасность сохранности данных. Легальность каждой транзакции проверяется заблаговременно, а сама транзакция выполняется множеством компьютеров в сети.

Таким образом, любая манипуляция потребует немалых усилий. В придачу к актуальной информации, каждый блок содержит данные из предыдущего блока, требующие проверки.

Если какой-либо блок в цепи видоизменен, все последующие блоки должны быть созданы заново. С тех пор, как все эти процедуры требуют аналитических усилий целой сети компьютеров, а не одного пользователя, защита от посторонних манипуляций возрастает.

Прозрачность и доверие
В основном, блокчейн это децентрализованный протокол для транзакций между участниками, который прозрачно записывает каждое изменение. Это обеспечивает всеобщую прозрачность для различных участников, которая при других условиях была бы невозможной. К примеру, была ли прервана цепь поставок? Если да, то ее участники получат уведомления в цепи поставок.

В течение нескольких секунд можно впоследствии проследить, который продукт поврежден, поскольку такие данные, как место происхождения товара, номер партии, данные обработки, даты истечения срока действия и данные о доставке хранятся в блокчейне.

В итоге, розничные торговцы продуктами питания и другие члены сети могут быстро отслеживать загрязненные продукты до их источника, немедленно снимать их с рынка и уменьшать распространение болезни.

Сегодня прозрачность цепи поставок играет решающую роль в удовлетворении потребностей потребителей. В секторе розничной торговли, в частности, есть множество преимущественных возможностей, которые цепь поставок могла бы перенять у технологии блокчейн, к примеру, прослеживаемость и достоверная информация о происхождении и состоянии продуктов питания.

Благодаря возможности отслеживать транзакции в реальном времени, потребители могут доверять цепи поставок. Информация о происхождении и обработке продуктов становится все более важной для потребителей, и в перспективе станет важным для покупателя. Конечный потребитель может получить такую информацию путем считывания штрих-кода.

Можно смело предположить, что благодаря блокчейну цепи поставок больше не будут сталкиваться с плохими отзывами или скандалами в 2018 году.

Индустрия продуктов питания это всего лишь один из многих примеров. Независимо от отрасли, технология блокчейн может сделать цепи поставок по всему миру более прозрачными.

Быстрее и дешевле
В ближайшем будущем цепи поставок, конечно же, будут удовлетворены в частности временем и средствами, которые они смогут сэкономить благодаря применению технологии блокчейн.

Электронный документооборот исключает возможность ошибок и увеличивает скорость обмена данными. Это экономит время, которое могло бы быть потрачено на выполнение логистических операций. К тому же, большинство процессов могут быть автоматизированы благодаря безопасности транзакций. К примеру, рассмотрим доставку товаров на завод и с завода.

Автоматическая проверка и контроль товаров возможны благодаря использованию технологии блокчейн. Это раз за разом ускоряет и упрощает процесс. Запас впоследствии может быть обновлен автоматически.

Большинства административных процессов в цепи поставок можно избежать. Необходимо учитывать сложность администрирования в управлении цепями поставок: к примеру, для партии цветов необходимо получить около 200 бумажных документов от более чем 12 контрагентов, которые фиксируют, соблюдаются ли все гигиенические правила и не заражены ли цветы насекомыми.

Помимо того, накладная используется многими звеньями цепи поставок: экспортерами, импортерами, страховыми компаниями, таможенными органами, операторами терминалов, водителями, экспедиторами.

Благодаря технологии блокчейн, любой участник цепи поставки может получить доступ к необходимому документу в режиме реального времени и на постоянной основе видеть все изменения, которые происходят с его статусом. Конечно же, эта прозрачность дает возможность немедленно обнаруживать неэффективные звенья и последующей возможностью исправить их в кратчайшие сроки. Это приводит к долгосрочным сокращениям затрат.

Решения в режиме реального времени
Технология блокчейн открывает новые возможности в управлении цепью поставок, включая решения в режиме реального времени, которые могут принимать все участники цепи.

Непрерывный доступ в режиме реального времени к цепи поставок со всеми связанными транзакциями позволяет работать итеративно.

К примеру, компания, которая наперед знает, что поставка содержит лишь часть заказанных товаров, может перепланировать и получить доступ к собственному складскому запасу, заказать недостающие товары у другого поставщика или пересмотреть цену.

С учетом этого можно перенаправить контейнер на другой склад или же освободить емкости на складе, на транспортном средстве или на погрузочной платформе для снижения затрат. В случае несоответствия каждый участник цепи поставок, которого это коснется, будет уведомлен напрямую, как описано выше.

Послесловие
Технология блокчейн выполнит почти каждое желание для вас в новом году. От неограниченной прозрачности и безопасности от манипуляций до экономии затрат и времени и решений в реальном времени всех вовлеченных сторон.

[Scyther]

Ученые смогли вырастить крошечный человеческий мозг в мышиной голове
https://hightech.fm/2018/04/23/mouse

Биологи из Института Солка в Калифорнии внедрили в голову мыши человеческие мозговые органоиды размером с чечевицу. Об этом пишет Popular Mechanics.

Первоначально исследователи создали человеческие мозговые органоиды для изучения шизофрении, но выяснилось, что эту технику можно использовать в дальнейшем в разных сферах. Например, технику выращивания участков человеческого мозга в мышах можно использовать для пересадки в мозг людей, которые получили травмы или имеющие проблемы развития.

Ученые начали экспериментировать с человеческими органоидами в мышином мозгу еще в 2013 году, тогда клетки могли выжить лишь 5 недель. Сейчас имплантированные в мышей органоиды выживают до 233 дней, при этом в них появлялись новые нейроны и даже сеть кровеносных сосудов. Несмотря на это, ученые отмечают, что мыши с крошечным человеческим мозгом ведут себя точно также, как и обыкновенные лабораторные мыши.

Недавно исследователи из Иллинойского университета и Института эволюционной биологии в США описали создание виртуального слизняка, который похож на настоящего — у него есть зачатки самосознания, он способен связать свою мотивацию с воспоминаниями и осознанно реагировать на различные ситуации. Также слизняк чувствует голод и отличает вкусную пищу от невкусной.

Вопрос Scyther-a: Не оказалось ли существующее человечество множеством таких "мышей" или "слизняков", полученных в результате экспериментов первопришельцами на Землю?

[Scyther]

В США открылась роботизированная сверчковая ферма
http://robotrends.ru/pub/1737/v-ssha-otkrylas-robotizirovannaya-sverchkovaya-ferma

В Остине, США, стартап Aspire основал завод, на котором роботы кормят миллионы сверчков. В ближайшем будущем технологию планируют масштабировать и оборудовать второй комплекс, в десять раз превышающий первый по размерам. Масштабы серьезные - как и поставленные цели - создатели стартапа надеются популяризировать сверчков, как меинстримовую пищу в США.

Употребление этих насекомых в пищу в последние годы набирает популярность - на рынок выходят протеиновые батончики и даже чипсы, произведенные из сверчков. Производство говядины связано с выбросам CO₂ (килограмм говядины по выделению CO₂ равен выбросу этого газа в атмосферу из выхлопа среднего европейского автомобиля каждые 250 километров, и потребляет столько же энергии, сколько сжигает 100-ваттная лампа в течение почти 20 дней). Сверчки смогут обеспечить людей аналогичным количеством протеина без каких-либо негативных последствий и по более низкой цене. Вот только идея нуждается в популяризации и пересмотре эстетических предпочтений немалой части общества.

Компанию Aspire в 2013 году основала группа студентов, которые выиграли приз в $1 млн за свой бизнес план, в котором рассматривалась идея производства продуктов из насекомых. Сегодня 0,45 кг сверчкового протеина обходится в $20 - невероятно дорого для продукта питания. Для производства этого количества протеина требуется от 4,2 до 4,8 тысяч сверчков! Увеличение масштабов производства неизбежно решит эту проблему - в Aspire сейчас сосредоточены на повышении эффективности выработки. Сверчков выращивают на вертикальной ферме, оснащенной сенсорами, системами с машинным обучением и ПО с элементами ИИ. Роботизированный модуль передвигается по ферме и размещает в нужных точках идеально-рассчитанные объемы пищи.

Высокотехнологический подход позволил адаптировать диету сверчков - в итоге они выдают больше протеина и меньше углеводов.

Роботизация позволила повысить эффективность производства протеина в 10 раз, а также сократила издержки на 75% по сравнению с использованием труда людей. В Aspire также основали собственную линейку продуктов питания под брендом Aketta.

Два года назад 70% американцев не были готовы употреблять насекомых в пищу. В марте 2017 года в Aspire запустили программу, в рамках которой целые жареные сверчки поставлялись на различные мероприятия (ранее, насекомый протеин присутствовал в рационе людей исключительно в переработанном виде - в формате батончиков или мюслей). И потребители заинтересовались! В частности, несколько дорогих ресторанов заключили со стартапом соглашения на поставку насекомых.

Другие компании также заинтересовались сверчками - в частности, стартап Tiny Farms открыл пилотную ферму в Калифорнии в 2016 году. Его подход разительно отличается от идей Aspire и нацелен, в первую очередь, на малые фермерские хозяйства.

К середине 2018 года Aspire намеревается построить завод площадью 4645 квадратных метров, а к концу 2019 году - расширить его до 23225 кв.м. Ферма размером порядка 2322 кв.м способна производить до 22 млн сверчков в месяц - и спрос уже превышает предложение!

Основатели компании уверены, что сверчки пройдут на американском рынке тот же путь, что и лобстеры, которых не так уж давно считали едой для бедных или ингредиентом суши.

У Aspire есть еще одна ферма - в Гане. Там выращивают личинок долгоносика. Впрочем, в Гане роботизация не требуется - наемный труд обходится владельцам фабрики в разы дешевле.

Владельцы Aspire планируют открыть филиалы в странах Африки, Азии и Латинской Америки в ближайшие 5 лет.