Трехногий робот, катающийся на роликах, способный к очень стабильному передвижению.
Ученые из Университета Мичигана недавно разработали робота SKOOTR, который может эффективно перемещаться вокруг себя без переворачивания. Этот робот, представленный в статье на препринт-сервере arXiv, оказался более устойчивым, чем другие трехногие роботы, которые часто страдают от плохой устойчивости из-за отсутствия четвертой ноги для лучшего балансирования своего тела.
"Одной из основных задач моей лаборатории является разработка открытых робототехнических платформ, которые часто вдохновляются биологией", - сказала Талия Й. Мур, соавтор статьи. "Мне пришла в голову эта идея, когда я каталась на офисном стуле между группами студентов. Я поняла, что пассивно катящийся офисный стул легко может вращаться в любом направлении, и я могу использовать свои ноги для выполнения различных маневров, оставаясь удивительно стабильной. Я поняла, что этот возможный маневренный потенциал похож на то, как морские звезды меняют направление при плавании".
Основной идеей, которая лежит в основе этого последнего исследования, было сочетание маневренности шарового робота с устойчивостью и многофункциональностью робота с ногами. Использование радиально-симметричной конфигурации, подобной морской звезде или паутине паука, позволило бы роботу легко менять направление, но требовало бы открытия новых форм передвижения, возникающих при одновременном толчке и катании. Мур предложила эту идею своим студентам-бакалаврам, и один из них, Адам Ханг, решил дальше исследовать ее.
"Адам Ханг уехал на лето и построил робота, используя свой 3D-принтер дома", - сказала Мур. "Один из моих аспирантов, Чаллен Эннинфул Аду, также помогал с динамикой и управлением. Мы встречались каждую неделю по Zoom весь тот летний период и к началу осеннего семестра у нас был полностью функциональный робот". SKOOTR, робот, разработанный Мур и ее коллегами, состоит из большой сферы, расположенной посередине трех роботизированных ног. На вершине пассивно вращающейся сферы находится центральный узел, в котором находятся все электронные компоненты, поддерживающие работу робота.
Источник:
Адам Джошуа Хунг и др., SKOOTR: катающийся на коньках всеориентированный трехногий робот (Adam Joshua Hung et al, SKOOTR: A SKating, Omni-Oriented, Tripedal Robot), arXiv (2024). DOI: 10.48550/arxiv.2402.04374
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Ученые из Университета Мичигана недавно разработали робота SKOOTR, который может эффективно перемещаться вокруг себя без переворачивания. Этот робот, представленный в статье на препринт-сервере arXiv, оказался более устойчивым, чем другие трехногие роботы, которые часто страдают от плохой устойчивости из-за отсутствия четвертой ноги для лучшего балансирования своего тела.
"Одной из основных задач моей лаборатории является разработка открытых робототехнических платформ, которые часто вдохновляются биологией", - сказала Талия Й. Мур, соавтор статьи. "Мне пришла в голову эта идея, когда я каталась на офисном стуле между группами студентов. Я поняла, что пассивно катящийся офисный стул легко может вращаться в любом направлении, и я могу использовать свои ноги для выполнения различных маневров, оставаясь удивительно стабильной. Я поняла, что этот возможный маневренный потенциал похож на то, как морские звезды меняют направление при плавании".
Основной идеей, которая лежит в основе этого последнего исследования, было сочетание маневренности шарового робота с устойчивостью и многофункциональностью робота с ногами. Использование радиально-симметричной конфигурации, подобной морской звезде или паутине паука, позволило бы роботу легко менять направление, но требовало бы открытия новых форм передвижения, возникающих при одновременном толчке и катании. Мур предложила эту идею своим студентам-бакалаврам, и один из них, Адам Ханг, решил дальше исследовать ее.
"Адам Ханг уехал на лето и построил робота, используя свой 3D-принтер дома", - сказала Мур. "Один из моих аспирантов, Чаллен Эннинфул Аду, также помогал с динамикой и управлением. Мы встречались каждую неделю по Zoom весь тот летний период и к началу осеннего семестра у нас был полностью функциональный робот". SKOOTR, робот, разработанный Мур и ее коллегами, состоит из большой сферы, расположенной посередине трех роботизированных ног. На вершине пассивно вращающейся сферы находится центральный узел, в котором находятся все электронные компоненты, поддерживающие работу робота.
Источник:
Адам Джошуа Хунг и др., SKOOTR: катающийся на коньках всеориентированный трехногий робот (Adam Joshua Hung et al, SKOOTR: A SKating, Omni-Oriented, Tripedal Robot), arXiv (2024). DOI: 10.48550/arxiv.2402.04374
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍2
Трёхмерная модель по фотографиям
Новая технология искусственного интеллекта позволяет создавать и редактировать трехмерные модели реальных объектов. Представьте, что вы просто проводите своим смартфоном вокруг объекта и получаете реалистичную, полностью редактируемую трехмерную модель, которую можно просматривать с любого угла. Благодаря прогрессу в области искусственного интеллекта, это становится реальностью.
Исследователи из Университета Саймона Фрейзера (SFU) в Канаде представили новую технологию искусственного интеллекта, позволяющую делать именно это. Вскоре обычные потребители смогут делать трехмерные снимки реальных объектов и редактировать их форму и внешний вид так же легко, как сегодня редактируют обычные двумерные фотографии.
В новой статье, опубликованной на сервере предварительных публикаций arXiv и представленной на конференции по обработке нейронной информации (NeurIPS) в Новом Орлеане, Луизиана, исследователи продемонстрировали новую технику под названием Proximity Attention Point Rendering (PAPR), которая может превратить набор двухмерных фотографий объекта в облако трехмерных точек, представляющих форму и внешний вид объекта. Каждая точка дает пользователю возможность управлять объектом: перемещение точки изменяет форму объекта, а изменение свойств точки изменяет внешний вид объекта. Затем в процессе, известном как "рендеринг", облако трехмерных точек можно просматривать с любого угла и преобразовывать в двумерное фото, которое показывает отредактированный объект так, как будто фотография была сделана с этого ракурса в реальной жизни.
Используя новую технологию искусственного интеллекта, исследователи показали, как можно оживить статую. Технология автоматически преобразовала набор фотографий статуи в трехмерное облако точек, которое затем было анимировано. В результате получилось видео, на котором статуя поворачивает голову из стороны в сторону, когда зритель перемещается вокруг нее.
Источник:
Яншу Чжан и др., PAPR: визуализация точек приближения (Yanshu Zhang et al, PAPR: Proximity Attention Point Rendering), arXiv (2024). DOI: 10.48550/arxiv.2307.11086
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Новая технология искусственного интеллекта позволяет создавать и редактировать трехмерные модели реальных объектов. Представьте, что вы просто проводите своим смартфоном вокруг объекта и получаете реалистичную, полностью редактируемую трехмерную модель, которую можно просматривать с любого угла. Благодаря прогрессу в области искусственного интеллекта, это становится реальностью.
Исследователи из Университета Саймона Фрейзера (SFU) в Канаде представили новую технологию искусственного интеллекта, позволяющую делать именно это. Вскоре обычные потребители смогут делать трехмерные снимки реальных объектов и редактировать их форму и внешний вид так же легко, как сегодня редактируют обычные двумерные фотографии.
В новой статье, опубликованной на сервере предварительных публикаций arXiv и представленной на конференции по обработке нейронной информации (NeurIPS) в Новом Орлеане, Луизиана, исследователи продемонстрировали новую технику под названием Proximity Attention Point Rendering (PAPR), которая может превратить набор двухмерных фотографий объекта в облако трехмерных точек, представляющих форму и внешний вид объекта. Каждая точка дает пользователю возможность управлять объектом: перемещение точки изменяет форму объекта, а изменение свойств точки изменяет внешний вид объекта. Затем в процессе, известном как "рендеринг", облако трехмерных точек можно просматривать с любого угла и преобразовывать в двумерное фото, которое показывает отредактированный объект так, как будто фотография была сделана с этого ракурса в реальной жизни.
Используя новую технологию искусственного интеллекта, исследователи показали, как можно оживить статую. Технология автоматически преобразовала набор фотографий статуи в трехмерное облако точек, которое затем было анимировано. В результате получилось видео, на котором статуя поворачивает голову из стороны в сторону, когда зритель перемещается вокруг нее.
Источник:
Яншу Чжан и др., PAPR: визуализация точек приближения (Yanshu Zhang et al, PAPR: Proximity Attention Point Rendering), arXiv (2024). DOI: 10.48550/arxiv.2307.11086
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍3🔥3
Теория реплик демонстрирует, что глубокие нейронные сети мыслят похожим образом
Как вы понимаете, что вы видите, например, собаку? Каковы шансы, что вы правы? Если вы, представим на минутку, алгоритм машинного обучения, вы просматриваете тысячи изображений и обрабатываете миллионы вероятностей, чтобы получить "истинный" ответ, но разные алгоритмы идут разными путями, чтобы достичь результата. Так полагали раньше.
Совместная работа исследователей из Корнеллского университета и Университета Пенсильвании позволила разобраться в этом огромном объеме данных и показать, что большинство успешных глубоких нейронных сетей следуют похожему пути в одном "низкоразмерном" пространстве.
"Некоторые нейронные сети идут разными путями. Они движутся с разной скоростью. Но удивительное то, что все они движутся в одном направлении", - сказал Джеймс Сетна, профессор физики в Колледже искусств и наук, возглавляющий команду из Корнелла. Техника команды может стать инструментом для определения наиболее эффективных сетей.
Работа группы "Процесс обучения множества глубоких сетей исследует одну и ту же низкоразмерную многообразность" опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences. Главный автор - Джиалин Мао из Университета Пенсильвании. Проект имеет свои корни в алгоритме, разработанном Кэтрин Куинн, который может использоваться для обработки больших наборов данных и поиска наиболее важных закономерностей, также известных как предельный случай нулевых данных. Сетна и Куинн ранее использовали эту "теорию репликации" для анализа данных космического микроволнового фона, то есть излучения, оставшегося от ранних дней Вселенной, и сопоставления характеристик нашей вселенной с возможными особенностями различных вселенных.
"Хитрый метод" Куинн, как его называет Сетна, привел к созданию трехмерной визуализации "для выявления истинных низкоразмерных закономерностей в этом чрезвычайно многомерном пространстве". После публикации этих результатов Сетна обратился к Пратику Чаудхари из Университета Пенсильвании, который предложил сотрудничество. "Пратик понял, что эта техника может быть применена к изучению глубоких нейронных сетей, и мы решили совместно работать над этим", - сказал Сетна.
Источник:
Цзялин Мао и др., процесс обучения многих глубоких сетей исследует одно и то же низкоразмерное многообразие (Jialin Mao et al, The training process of many deep networks explores the same low-dimensional manifold), Proceedings of the National Academy of Sciences (2024). DOI: 10.1073/pnas.2310002121
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Как вы понимаете, что вы видите, например, собаку? Каковы шансы, что вы правы? Если вы, представим на минутку, алгоритм машинного обучения, вы просматриваете тысячи изображений и обрабатываете миллионы вероятностей, чтобы получить "истинный" ответ, но разные алгоритмы идут разными путями, чтобы достичь результата. Так полагали раньше.
Совместная работа исследователей из Корнеллского университета и Университета Пенсильвании позволила разобраться в этом огромном объеме данных и показать, что большинство успешных глубоких нейронных сетей следуют похожему пути в одном "низкоразмерном" пространстве.
"Некоторые нейронные сети идут разными путями. Они движутся с разной скоростью. Но удивительное то, что все они движутся в одном направлении", - сказал Джеймс Сетна, профессор физики в Колледже искусств и наук, возглавляющий команду из Корнелла. Техника команды может стать инструментом для определения наиболее эффективных сетей.
Работа группы "Процесс обучения множества глубоких сетей исследует одну и ту же низкоразмерную многообразность" опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences. Главный автор - Джиалин Мао из Университета Пенсильвании. Проект имеет свои корни в алгоритме, разработанном Кэтрин Куинн, который может использоваться для обработки больших наборов данных и поиска наиболее важных закономерностей, также известных как предельный случай нулевых данных. Сетна и Куинн ранее использовали эту "теорию репликации" для анализа данных космического микроволнового фона, то есть излучения, оставшегося от ранних дней Вселенной, и сопоставления характеристик нашей вселенной с возможными особенностями различных вселенных.
"Хитрый метод" Куинн, как его называет Сетна, привел к созданию трехмерной визуализации "для выявления истинных низкоразмерных закономерностей в этом чрезвычайно многомерном пространстве". После публикации этих результатов Сетна обратился к Пратику Чаудхари из Университета Пенсильвании, который предложил сотрудничество. "Пратик понял, что эта техника может быть применена к изучению глубоких нейронных сетей, и мы решили совместно работать над этим", - сказал Сетна.
Источник:
Цзялин Мао и др., процесс обучения многих глубоких сетей исследует одно и то же низкоразмерное многообразие (Jialin Mao et al, The training process of many deep networks explores the same low-dimensional manifold), Proceedings of the National Academy of Sciences (2024). DOI: 10.1073/pnas.2310002121
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍3
Преобразование древесных отходов в чернила для 3D-печати деревянных объектов
Команда ученых-материаловедов из университета Райса и Национальной лаборатории Оук-Ридж разработала способ превращения древесных отходов в тип чернил, которые могут использоваться для 3D-печати деревянных объектов. Статья об этом была опубликована в журнале Science Advances. Использование древесины для создания предметов, таких как столы и стулья, является неэффективным процессом. После начального этапа обработки древесины, когда из нее получают заготовки или куски, материал подвергается распилу, строганию и/или шлифовке для создания желаемого изделия, в результате чего образуются многочисленные мелкие кусочки древесины и опилки. В своей новой работе исследовательская группа нашла способ использования отходов от деревообработки для создания новых изделий из дерева.
Для создания чернил исследовательская группа первоначально измельчила древесный материал до состояния мелкой пыли. Затем они добавили химические вещества, которые разделили целлюлозу и лигнин, после чего оба были дальше разложены на нанокристаллы и нановолокна. Затем исследователи снова соединили эти два компонента, добавили воду и получили смесь, похожую на глину, которую они использовали в 3D-принтере в качестве чернил. Команда использовала эти чернила для создания нескольких маленьких объектов, таких как миниатюрные столы и стулья. После они применили метод замораживания и сушки для удаления влаги из изделий, а затем нагрели их до 180°C для слияния целлюлозы и лигнина. В результате получились деревянные или деревоподобные объекты.
Исследователи обнаружили, что, изменяя процесс печати, они могут создавать текстуры, напоминающие древесину, на полученных изделиях. Они также отметили, что готовые объекты имеют запах натуральной древесины. Тестирование показало, что эти объекты прочнее в шесть раз по сравнению с объектами, изготовленными из обычной древесины (однако исследователи использовали лишь бальзовую древесину для тестов). Они также обнаружили, что их напечатанные изделия в три раза гибче, чем аналогичные объекты, изготовленные из обычной древесины. Хотя процесс был протестирован только на маленьких объектах, исследователи предполагают, что их метод может быть использован для создания гораздо больших объектов.
Использование древесных отходов для создания чернил для 3D-печати деревянных объектов открывает новые перспективы в области древесных материалов и их переработки. Этот метод позволяет эффективно использовать древесину и сокращает количество отходов, которые обычно образуются при изготовлении деревянных изделий. Более того, полученные объекты обладают высокой прочностью и гибкостью, а также сохраняют естественный запах дерева. Результаты этого исследования могут быть применены в различных областях, включая мебельное производство, строительство и дизайн.
Источник:
доктор Шаджедул Хок Тхакур и др., Трехмерная печать из дерева (Md Shajedul Hoque Thakur et al, Three-dimensional printing of wood), Science Advances (2024). DOI: 10.1126/sciadv.adk3250
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Команда ученых-материаловедов из университета Райса и Национальной лаборатории Оук-Ридж разработала способ превращения древесных отходов в тип чернил, которые могут использоваться для 3D-печати деревянных объектов. Статья об этом была опубликована в журнале Science Advances. Использование древесины для создания предметов, таких как столы и стулья, является неэффективным процессом. После начального этапа обработки древесины, когда из нее получают заготовки или куски, материал подвергается распилу, строганию и/или шлифовке для создания желаемого изделия, в результате чего образуются многочисленные мелкие кусочки древесины и опилки. В своей новой работе исследовательская группа нашла способ использования отходов от деревообработки для создания новых изделий из дерева.
Для создания чернил исследовательская группа первоначально измельчила древесный материал до состояния мелкой пыли. Затем они добавили химические вещества, которые разделили целлюлозу и лигнин, после чего оба были дальше разложены на нанокристаллы и нановолокна. Затем исследователи снова соединили эти два компонента, добавили воду и получили смесь, похожую на глину, которую они использовали в 3D-принтере в качестве чернил. Команда использовала эти чернила для создания нескольких маленьких объектов, таких как миниатюрные столы и стулья. После они применили метод замораживания и сушки для удаления влаги из изделий, а затем нагрели их до 180°C для слияния целлюлозы и лигнина. В результате получились деревянные или деревоподобные объекты.
Исследователи обнаружили, что, изменяя процесс печати, они могут создавать текстуры, напоминающие древесину, на полученных изделиях. Они также отметили, что готовые объекты имеют запах натуральной древесины. Тестирование показало, что эти объекты прочнее в шесть раз по сравнению с объектами, изготовленными из обычной древесины (однако исследователи использовали лишь бальзовую древесину для тестов). Они также обнаружили, что их напечатанные изделия в три раза гибче, чем аналогичные объекты, изготовленные из обычной древесины. Хотя процесс был протестирован только на маленьких объектах, исследователи предполагают, что их метод может быть использован для создания гораздо больших объектов.
Использование древесных отходов для создания чернил для 3D-печати деревянных объектов открывает новые перспективы в области древесных материалов и их переработки. Этот метод позволяет эффективно использовать древесину и сокращает количество отходов, которые обычно образуются при изготовлении деревянных изделий. Более того, полученные объекты обладают высокой прочностью и гибкостью, а также сохраняют естественный запах дерева. Результаты этого исследования могут быть применены в различных областях, включая мебельное производство, строительство и дизайн.
Источник:
доктор Шаджедул Хок Тхакур и др., Трехмерная печать из дерева (Md Shajedul Hoque Thakur et al, Three-dimensional printing of wood), Science Advances (2024). DOI: 10.1126/sciadv.adk3250
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
🔥2👍1
Раскрыта 100-летняя загадка физики: загадка плавления!
Профессор Костя Траченко из Школы физических и химических наук Университета Куин Мэри в Лондоне наконец-то решил долговременную проблему в физике. Его исследование, опубликованное в журнале Physical Review E, представляет общую теорию для предсказания точек плавления - фундаментального свойства, понимание которого сбивало с толку ученых на протяжении более столетия.
Десятилетиями наше понимание трех основных состояний вещества - твердого, жидкого и газообразного - опиралось на фазовые диаграммы температура-давление. Эти диаграммы показывают условия, при которых каждое состояние существует, с отдельными линиями, разделяющими их. Однако одна важная линия, линия плавления - обозначающая переход от твердого к жидкому состоянию - не имела универсального описания.
Теория профессора Траченко заполняет этот пробел. Разработав новую концепцию, которая включает в себя последние достижения в теории жидкостей, он показывает, что простое параболическое уравнение может описывать линии плавления. Это не только предлагает практический инструмент для предсказания точек плавления, но и раскрывает удивительную универсальность в различных типах материалов. Эта универсальность объясняется тем, что параметры в параболическом уравнении определяются фундаментальными физическими постоянными, такими как постоянная Планка, масса и заряд электрона.
"Простота и универсальность этого результаты особенно захватывают," - объясняет профессор Траченко. - "Это говорит о том, что плавление, несмотря на свою сложность, проявляет фундаментальное единство в различных системах, от инертных газов до металлов."
Это открытие имеет значительные последствия не только для теоретической физики. Точное предсказание точек плавления критически важно в материаловедении, с применением в области разработки лекарств, проектирования передовых материалов и других областей, где важно предсказание фазовых диаграмм. Работа профессора Траченко открывает путь к более глубокому пониманию фазовых переходов и созданию новых материалов с определенными свойствами.
Источник:
Траченко К., Теория линий плавления (K. Trachenko, Theory of melting lines), Physical Review E (2024). DOI: 10.1103/PhysRevE.109.034122
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Профессор Костя Траченко из Школы физических и химических наук Университета Куин Мэри в Лондоне наконец-то решил долговременную проблему в физике. Его исследование, опубликованное в журнале Physical Review E, представляет общую теорию для предсказания точек плавления - фундаментального свойства, понимание которого сбивало с толку ученых на протяжении более столетия.
Десятилетиями наше понимание трех основных состояний вещества - твердого, жидкого и газообразного - опиралось на фазовые диаграммы температура-давление. Эти диаграммы показывают условия, при которых каждое состояние существует, с отдельными линиями, разделяющими их. Однако одна важная линия, линия плавления - обозначающая переход от твердого к жидкому состоянию - не имела универсального описания.
Теория профессора Траченко заполняет этот пробел. Разработав новую концепцию, которая включает в себя последние достижения в теории жидкостей, он показывает, что простое параболическое уравнение может описывать линии плавления. Это не только предлагает практический инструмент для предсказания точек плавления, но и раскрывает удивительную универсальность в различных типах материалов. Эта универсальность объясняется тем, что параметры в параболическом уравнении определяются фундаментальными физическими постоянными, такими как постоянная Планка, масса и заряд электрона.
"Простота и универсальность этого результаты особенно захватывают," - объясняет профессор Траченко. - "Это говорит о том, что плавление, несмотря на свою сложность, проявляет фундаментальное единство в различных системах, от инертных газов до металлов."
Это открытие имеет значительные последствия не только для теоретической физики. Точное предсказание точек плавления критически важно в материаловедении, с применением в области разработки лекарств, проектирования передовых материалов и других областей, где важно предсказание фазовых диаграмм. Работа профессора Траченко открывает путь к более глубокому пониманию фазовых переходов и созданию новых материалов с определенными свойствами.
Источник:
Траченко К., Теория линий плавления (K. Trachenko, Theory of melting lines), Physical Review E (2024). DOI: 10.1103/PhysRevE.109.034122
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍3
Голографическое сообщение, закодированное в простом пластике
Голография - удивительная технология хранения данных, которая использует принцип интерференции волн для создания трехмерных изображений. Обычно создание голограмм требует сложного оборудования и прецизионных лазеров, однако исследователи из Технического университета Вены нашли способ сделать этот процесс более доступным.
Их исследование, опубликованное в журнале Scientific Reports, демонстрирует, что обычный 3D-принтер можно использовать для создания голограммы на пластиковой панели, в которой можно хранить данные, например, QR-код. Для чтения информации используются терагерцовые лучи - электромагнитное излучение, невидимое для человеческого глаза.
Главное отличие голограммы от обычного изображения заключается в том, что каждый пиксель не имеет четко определенной позиции. Если вы отрежете кусок голограммы, остальная часть все равно сможет создать полное изображение, хоть и с некоторой потерей качества. Вся информация в голограмме распределена по всей площади, а не хранится пиксель за пикселем.
Исследователи применили этот принцип к терагерцовым лучам, которые имеют частоту от сотен до нескольких тысяч гигагерц. терагерцовое излучение направляется на тонкую пластину из пластика, которая практически прозрачна для этих лучей. Однако она имеет более высокий показатель преломления, чем окружающий воздух, и изменяет падающую волну в каждой точке пластины.
Эксперименты показали, что голограммы, созданные с использованием 3D-принтера и терагерцовых лучей, могут быть успешно считаны и декодированы. Это открывает перспективы для разработки новых методов хранения данных, которые могут быть использованы в различных областях, включая информационные технологии, архивирование и медицину.
Таким образом, голография как технология хранения данных продолжает развиваться, и новые исследования позволяют сделать этот процесс более доступным и эффективным. В будущем мы можем ожидать еще большего прогресса в области голографического хранения данных и его применения в различных сферах нашей жизни.
Источник:
Э. Констебль и др., Кодирование голографических битов терагерцового диапазона с помощью фазовой пластины, напечатанной на компьютере на 3D-принтере (E. Constable et al, Encoding terahertz holographic bits with a computer-generated 3D-printed phase plate), Scientific Reports (2024). DOI: 10.1038/s41598-024-56113-2
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Голография - удивительная технология хранения данных, которая использует принцип интерференции волн для создания трехмерных изображений. Обычно создание голограмм требует сложного оборудования и прецизионных лазеров, однако исследователи из Технического университета Вены нашли способ сделать этот процесс более доступным.
Их исследование, опубликованное в журнале Scientific Reports, демонстрирует, что обычный 3D-принтер можно использовать для создания голограммы на пластиковой панели, в которой можно хранить данные, например, QR-код. Для чтения информации используются терагерцовые лучи - электромагнитное излучение, невидимое для человеческого глаза.
Главное отличие голограммы от обычного изображения заключается в том, что каждый пиксель не имеет четко определенной позиции. Если вы отрежете кусок голограммы, остальная часть все равно сможет создать полное изображение, хоть и с некоторой потерей качества. Вся информация в голограмме распределена по всей площади, а не хранится пиксель за пикселем.
Исследователи применили этот принцип к терагерцовым лучам, которые имеют частоту от сотен до нескольких тысяч гигагерц. терагерцовое излучение направляется на тонкую пластину из пластика, которая практически прозрачна для этих лучей. Однако она имеет более высокий показатель преломления, чем окружающий воздух, и изменяет падающую волну в каждой точке пластины.
Эксперименты показали, что голограммы, созданные с использованием 3D-принтера и терагерцовых лучей, могут быть успешно считаны и декодированы. Это открывает перспективы для разработки новых методов хранения данных, которые могут быть использованы в различных областях, включая информационные технологии, архивирование и медицину.
Таким образом, голография как технология хранения данных продолжает развиваться, и новые исследования позволяют сделать этот процесс более доступным и эффективным. В будущем мы можем ожидать еще большего прогресса в области голографического хранения данных и его применения в различных сферах нашей жизни.
Источник:
Э. Констебль и др., Кодирование голографических битов терагерцового диапазона с помощью фазовой пластины, напечатанной на компьютере на 3D-принтере (E. Constable et al, Encoding terahertz holographic bits with a computer-generated 3D-printed phase plate), Scientific Reports (2024). DOI: 10.1038/s41598-024-56113-2
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍4
Мост в коробке: раскрываем оригами для создания несущих конструкций
Инженеры из Университета Мичигана впервые продемонстрировали возможность создания несущих конструкций, таких как мосты и укрытия, с помощью оригами-модулей - универсальных компонентов, которые могут компактно складываться и принимать различные формы. Это достижение может позволить сообществам быстро восстанавливать поврежденные или разрушенные сооружения и системы в результате природных катастроф, а также строить в местах, которые ранее считались непрактичными, включая космическое пространство.
Технология также может использоваться для строительства сооружений, которые нужно быстро собирать и разбирать, таких как концертные площадки и сцены для мероприятий. «Благодаря своей адаптивности и способности выдерживать нагрузку, наша система может строить сооружения, которые могут использоваться в современном строительстве», - сказал Евгений Филипов, доцент кафедры гражданского и окружающего инженерного дела и механической инженерии, соавтор исследования.
Принципы оригами позволяют складывать большие материалы и сжимать их в небольшие пространства. И с учетом растущей популярности модульных строительных систем, возможности для компонентов, которые легко хранятся и транспортируются, становятся все шире. Исследователи многие годы пытались создать оригами-системы с необходимой грузоподъемностью, сохраняя при этом возможность быстрого развертывания и переконфигурации.
Инженеры из Университета Мичигана создали оригами-систему, которая решает эту проблему. Примеры того, что может создавать эта система, включают:
1) Колонну высотой 1 метр, которая может выдерживать нагрузку в 2,1 тонны, при этом сама весит немного более 16 фунтов, а площадь основания составляет менее 1 квадратного фута.
2) Упаковку, которая может развернуться из куба шириной 1,6 фута и превратиться в различные структуры, включая 13-футовый пешеходный мост, 6,5-футовую автобусную остановку и 13-футовую колонну.
Ключом к этому решению стал новый подход к проектированию, предложенный И Чжу, научным сотрудником в области машиностроения и первым автором исследования. «Когда люди работают над концепциями оригами, они обычно начинают с идеи тонких моделей, сложенных из бумаги, — при условии, что ваши материалы будут тонкими, как бумага», — сказал Чжу. «Однако, чтобы строить обычные конструкции, такие как мосты и автобусные остановки, с помощью оригами, нам нужны математические инструменты, которые могут напрямую учитывать толщину во время первоначального проектирования оригами».
Чтобы повысить несущую способность, многие исследователи пытались утолщать свои конструкции толщиной с бумагу в разных местах. Однако инженеры обнаружили, что единообразие является ключевым моментом. «Происходит следующее: вы добавляете один уровень толщины здесь, а другой уровень толщины там, и получается несовпадение», — сказал Филипов. «Поэтому, когда нагрузка проходит через эти компоненты, это начинает вызывать изгиб. Эта однородность толщины компонента — это то, что является ключевым моментом и чего не хватает во многих современных системах оригами. Когда у вас есть это, вместе с соответствующими фиксирующими устройствами, вес, приложенный к конструкции, может быть равномерно перенесен по всей конструкции».
Источник:
И Чжу и др., Крупномасштабные модульные и адаптируемые и несущие конструкции одинаковой толщины в стиле оригами (Yi Zhu et al, Large-scale modular and uniformly thick origami-inspired adaptable and load-carrying structures), Nature Communications (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-46667-0
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Инженеры из Университета Мичигана впервые продемонстрировали возможность создания несущих конструкций, таких как мосты и укрытия, с помощью оригами-модулей - универсальных компонентов, которые могут компактно складываться и принимать различные формы. Это достижение может позволить сообществам быстро восстанавливать поврежденные или разрушенные сооружения и системы в результате природных катастроф, а также строить в местах, которые ранее считались непрактичными, включая космическое пространство.
Технология также может использоваться для строительства сооружений, которые нужно быстро собирать и разбирать, таких как концертные площадки и сцены для мероприятий. «Благодаря своей адаптивности и способности выдерживать нагрузку, наша система может строить сооружения, которые могут использоваться в современном строительстве», - сказал Евгений Филипов, доцент кафедры гражданского и окружающего инженерного дела и механической инженерии, соавтор исследования.
Принципы оригами позволяют складывать большие материалы и сжимать их в небольшие пространства. И с учетом растущей популярности модульных строительных систем, возможности для компонентов, которые легко хранятся и транспортируются, становятся все шире. Исследователи многие годы пытались создать оригами-системы с необходимой грузоподъемностью, сохраняя при этом возможность быстрого развертывания и переконфигурации.
Инженеры из Университета Мичигана создали оригами-систему, которая решает эту проблему. Примеры того, что может создавать эта система, включают:
1) Колонну высотой 1 метр, которая может выдерживать нагрузку в 2,1 тонны, при этом сама весит немного более 16 фунтов, а площадь основания составляет менее 1 квадратного фута.
2) Упаковку, которая может развернуться из куба шириной 1,6 фута и превратиться в различные структуры, включая 13-футовый пешеходный мост, 6,5-футовую автобусную остановку и 13-футовую колонну.
Ключом к этому решению стал новый подход к проектированию, предложенный И Чжу, научным сотрудником в области машиностроения и первым автором исследования. «Когда люди работают над концепциями оригами, они обычно начинают с идеи тонких моделей, сложенных из бумаги, — при условии, что ваши материалы будут тонкими, как бумага», — сказал Чжу. «Однако, чтобы строить обычные конструкции, такие как мосты и автобусные остановки, с помощью оригами, нам нужны математические инструменты, которые могут напрямую учитывать толщину во время первоначального проектирования оригами».
Чтобы повысить несущую способность, многие исследователи пытались утолщать свои конструкции толщиной с бумагу в разных местах. Однако инженеры обнаружили, что единообразие является ключевым моментом. «Происходит следующее: вы добавляете один уровень толщины здесь, а другой уровень толщины там, и получается несовпадение», — сказал Филипов. «Поэтому, когда нагрузка проходит через эти компоненты, это начинает вызывать изгиб. Эта однородность толщины компонента — это то, что является ключевым моментом и чего не хватает во многих современных системах оригами. Когда у вас есть это, вместе с соответствующими фиксирующими устройствами, вес, приложенный к конструкции, может быть равномерно перенесен по всей конструкции».
Источник:
И Чжу и др., Крупномасштабные модульные и адаптируемые и несущие конструкции одинаковой толщины в стиле оригами (Yi Zhu et al, Large-scale modular and uniformly thick origami-inspired adaptable and load-carrying structures), Nature Communications (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-46667-0
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍3
Теплоизоляционное композитное стекло высокой прочности
Команда исследователей во главе с профессорами Ни Йонгом и Хэ Линхуи из Университета науки и технологии Китая (USTC) Китайской академии наук (CAS) разработала новый композиционный стеклообразный материал, объединяющий структуру, вдохновленную перламутром, и материал с усиленной сдвиговой вязкостью (SSG), который обладает прозрачностью, отличной теплоизоляцией и устойчивостью к ударам. Их работа была опубликована в журнале Advanced Materials.
Стекло является неотъемлемым конструкционным материалом в повседневной жизни людей. Однако у стекла плохая теплоизоляция, и оно склонно к разрушениям при ударах, что делает его наиболее слабым компонентом в большинстве зданий и транспортных средств. Существует острая необходимость в разработке новых композитных прозрачных материалов с комплексными свойствами.
Для создания нового композитного стекла исследовательская группа изучила структуру, вдохновленную перламутром, и реологические свойства материалов с усиленной сдвиговой вязкостью. Естественный перламутр способен поглощать энергию благодаря механизму скольжения пластинок при квазистатической или низкоскоростной нагрузке. Однако устойчивость к ударам у структуры, вдохновленной перламутром, быстро падает с увеличением скорости удара. В отличие от этого, материал SSG обладает усиленными свойствами при воздействии переменной скорости деформации, что позволяет ему поглощать большое количество механической энергии при высоких скоростях удара.
Для объединения преимуществ структуры, вдохновленной перламутром, и материалов с усиленной сдвиговой вязкостью, команда создала биомиметическое композитное стекло с использованием SSG. Стекло, вдохновленное перламутром и обладающее усиленной сдвиговой вязкостью (NSG), состоит из двух лицевых стеклянных пластин толщиной 1,4 мм и сердцевины из материала SSG толщиной 3,0 мм. Лицевые пластины состоят из пяти стеклянных пластин боросиликата и четырех полимерных промежуточных слоев, расположенных в трехмерном смещенном кирпично-штукатурном порядке, имитируя структуру естественного перламутра. После тщательного выравнивания двух лицевых пластин сердцевина SSG скрепляется с пластинами при помощи связующего агента. Механический анализ симуляции показал, что деформация пластин NSG происходит в плоскости, перпендикулярной поверхности стекла, что обеспечивает улучшенную устойчивость к ударам.
Этот новый композитный материал может иметь широкий спектр применений, включая использование в оконных стеклах, автомобильных стеклах и других конструкционных материалах. Он обладает прозрачностью, что позволяет сохранить эстетическую привлекательность, одновременно обеспечивая отличную теплоизоляцию и устойчивость к ударам. Это открытие может значительно улучшить безопасность и энергоэффективность зданий и транспортных средств в будущем.
Источник:
Сяо Чжан и др., Одновременное улучшение теплоизоляции и ударопрочности прозрачных объемных композитов (Xiao Zhang et al, Simultaneous Enhancement of Thermal Insulation and Impact Resistance in Transparent Bulk Composites), Advanced Materials (2024). DOI: 10.1002/adma.202311817
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Команда исследователей во главе с профессорами Ни Йонгом и Хэ Линхуи из Университета науки и технологии Китая (USTC) Китайской академии наук (CAS) разработала новый композиционный стеклообразный материал, объединяющий структуру, вдохновленную перламутром, и материал с усиленной сдвиговой вязкостью (SSG), который обладает прозрачностью, отличной теплоизоляцией и устойчивостью к ударам. Их работа была опубликована в журнале Advanced Materials.
Стекло является неотъемлемым конструкционным материалом в повседневной жизни людей. Однако у стекла плохая теплоизоляция, и оно склонно к разрушениям при ударах, что делает его наиболее слабым компонентом в большинстве зданий и транспортных средств. Существует острая необходимость в разработке новых композитных прозрачных материалов с комплексными свойствами.
Для создания нового композитного стекла исследовательская группа изучила структуру, вдохновленную перламутром, и реологические свойства материалов с усиленной сдвиговой вязкостью. Естественный перламутр способен поглощать энергию благодаря механизму скольжения пластинок при квазистатической или низкоскоростной нагрузке. Однако устойчивость к ударам у структуры, вдохновленной перламутром, быстро падает с увеличением скорости удара. В отличие от этого, материал SSG обладает усиленными свойствами при воздействии переменной скорости деформации, что позволяет ему поглощать большое количество механической энергии при высоких скоростях удара.
Для объединения преимуществ структуры, вдохновленной перламутром, и материалов с усиленной сдвиговой вязкостью, команда создала биомиметическое композитное стекло с использованием SSG. Стекло, вдохновленное перламутром и обладающее усиленной сдвиговой вязкостью (NSG), состоит из двух лицевых стеклянных пластин толщиной 1,4 мм и сердцевины из материала SSG толщиной 3,0 мм. Лицевые пластины состоят из пяти стеклянных пластин боросиликата и четырех полимерных промежуточных слоев, расположенных в трехмерном смещенном кирпично-штукатурном порядке, имитируя структуру естественного перламутра. После тщательного выравнивания двух лицевых пластин сердцевина SSG скрепляется с пластинами при помощи связующего агента. Механический анализ симуляции показал, что деформация пластин NSG происходит в плоскости, перпендикулярной поверхности стекла, что обеспечивает улучшенную устойчивость к ударам.
Этот новый композитный материал может иметь широкий спектр применений, включая использование в оконных стеклах, автомобильных стеклах и других конструкционных материалах. Он обладает прозрачностью, что позволяет сохранить эстетическую привлекательность, одновременно обеспечивая отличную теплоизоляцию и устойчивость к ударам. Это открытие может значительно улучшить безопасность и энергоэффективность зданий и транспортных средств в будущем.
Источник:
Сяо Чжан и др., Одновременное улучшение теплоизоляции и ударопрочности прозрачных объемных композитов (Xiao Zhang et al, Simultaneous Enhancement of Thermal Insulation and Impact Resistance in Transparent Bulk Composites), Advanced Materials (2024). DOI: 10.1002/adma.202311817
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍3
Переосмысление будущего солнечной энергетики
Солнечная энергия становится все более популярной и актуальной темой среди ученых. Одной из идей в этой области является увеличение эффективности солнечных батарей путем концентрации солнечного света на них. Недавно группа ученых из Лаборатории Кавендиш и AMOLF (Амстердам, Нидерланды) провела исследование, чтобы понять, насколько это сложная задача, и обнаружила другие возможности для улучшения захвата солнечной энергии в любой точке планеты.
Исследователи заинтересовались возможностью улучшить работу солнечных батарей в различных частях мира, где концентрация солнечного света может быть выше. Для этого они использовали модели машинного обучения и нейронные сети искусственного интеллекта, чтобы понять, как будет вести себя солнечное излучение в разных точках Земли. Затем они интегрировали эти данные в электронную модель для расчета выхода солнечных батарей. Путем моделирования различных сценариев они могли предсказать, сколько энергии солнечные батареи смогут производить в разных местах по всему миру.
Однако их результаты, опубликованные в журнале Joule, раскрыли неожиданное открытие. "Оказалось, что сделать солнечные батареи суперэффективными очень сложно. Поэтому, вместо того чтобы только улучшать сами батареи, мы нашли другие способы захвата солнечной энергии", - сказал доктор Томи Байки, первый автор исследования и научный сотрудник Лаборатории Кавендиш и Колледжа Люси Кавендиш. "Это может быть действительно полезным для сообществ, предоставляя им разные варианты, помимо простого улучшения эффективности с использованием света".
Представьте себе солнечные панели, способные гибко складываться, подобно оригами, или частично прозрачные, чтобы гармонично вписываться в окружающую среду и облегчать их установку. Улучшая прочность и гибкость этих панелей, их можно интегрировать в различные среды, обеспечивая долговечность и универсальность.
Таким образом, ученые исследуют не только способы повышения эффективности солнечных батарей, но и разрабатывают новые технологии, которые позволят использовать солнечную энергию более гибко и эффективно. Эти открытия открывают новые возможности для использования солнечной энергии в различных областях и помогают строить более устойчивое будущее.
Источник:
Томи К. Байки и др., Выявление потенциала люминесцентных солнечных концентраторов в реальных условиях (Tomi K. Baikie et al, Revealing the potential of luminescent solar concentrators in real-world environments), Joule (2024). DOI: 10.1016/j.joule.2024.01.018
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Солнечная энергия становится все более популярной и актуальной темой среди ученых. Одной из идей в этой области является увеличение эффективности солнечных батарей путем концентрации солнечного света на них. Недавно группа ученых из Лаборатории Кавендиш и AMOLF (Амстердам, Нидерланды) провела исследование, чтобы понять, насколько это сложная задача, и обнаружила другие возможности для улучшения захвата солнечной энергии в любой точке планеты.
Исследователи заинтересовались возможностью улучшить работу солнечных батарей в различных частях мира, где концентрация солнечного света может быть выше. Для этого они использовали модели машинного обучения и нейронные сети искусственного интеллекта, чтобы понять, как будет вести себя солнечное излучение в разных точках Земли. Затем они интегрировали эти данные в электронную модель для расчета выхода солнечных батарей. Путем моделирования различных сценариев они могли предсказать, сколько энергии солнечные батареи смогут производить в разных местах по всему миру.
Однако их результаты, опубликованные в журнале Joule, раскрыли неожиданное открытие. "Оказалось, что сделать солнечные батареи суперэффективными очень сложно. Поэтому, вместо того чтобы только улучшать сами батареи, мы нашли другие способы захвата солнечной энергии", - сказал доктор Томи Байки, первый автор исследования и научный сотрудник Лаборатории Кавендиш и Колледжа Люси Кавендиш. "Это может быть действительно полезным для сообществ, предоставляя им разные варианты, помимо простого улучшения эффективности с использованием света".
Представьте себе солнечные панели, способные гибко складываться, подобно оригами, или частично прозрачные, чтобы гармонично вписываться в окружающую среду и облегчать их установку. Улучшая прочность и гибкость этих панелей, их можно интегрировать в различные среды, обеспечивая долговечность и универсальность.
Таким образом, ученые исследуют не только способы повышения эффективности солнечных батарей, но и разрабатывают новые технологии, которые позволят использовать солнечную энергию более гибко и эффективно. Эти открытия открывают новые возможности для использования солнечной энергии в различных областях и помогают строить более устойчивое будущее.
Источник:
Томи К. Байки и др., Выявление потенциала люминесцентных солнечных концентраторов в реальных условиях (Tomi K. Baikie et al, Revealing the potential of luminescent solar concentrators in real-world environments), Joule (2024). DOI: 10.1016/j.joule.2024.01.018
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍3
Нечёткое теперь легко станет чётким
Исследователи из Университета Джона Хопкинса разработали эффективный метод преобразования размытых изображений в четкие и чистые. Называемый "Progressively Deblurring Radiance Field" (PDRF), этот подход позволяет устранять размытие на 15 раз быстрее, чем предыдущие методы, и достигать лучших результатов как на синтетических, так и на реальных сценах.
«Часто изображения становятся размытыми из-за неправильной работы автофокуса, движения камеры или объекта. Наш метод позволяет преобразовывать эти размытые изображения в четкие и объемные», - сказал Чэн Пэнг, постдокторант в лаборатории искусственного интеллекта для инженерии и медицины Университета Джона Хопкинса. «Применение может включать все от виртуальной и дополненной реальности до 3D-сканирования для электронной коммерции, киноиндустрии и систем навигации роботов, не говоря уже о использовании для улучшения и устранения размытия персональных фотографий и видео».
Пэнг работал с научным руководителем Рамой Челлапой, профессором в области электротехники и компьютерной инженерии и биомедицинской инженерии, над этим проектом. Их результаты были опубликованы в сборнике материалов 37-й ежегодной конференции по искусственному интеллекту AAAI.
Обычно процесс устранения размытия изображений включает два этапа. Сначала система определяет положение камер, сделавших размытые снимки, что позволяет вставить 2D-изображения в 3D-сцену. Затем система восстанавливает более подробную 3D-модель сцены, изображенной на фотографиях. Хотя эти традиционные методы в целом эффективны, они имеют свои ограничения, часто приводя к артефактам - искажениям и аномалиям - а также неполным восстановлениям.
Нейронное поле излучения (NeRF), недавнее достижение в 3D-реконструкции изображений, успешно достигает фотореалистичных результатов, но только при условии, что входные изображения имеют хорошее качество. В отличие от этого, PDRF может предоставлять четкие и чистые изображения даже при использовании изображений низкого качества. Секрет, по словам Пэна, заключается в том, что новый подход позволяет не только обнаруживать и уменьшать размытие входных фотографий, но и повышать резкость этих изображений с помощью того, что команда называет «модулем прогрессивной оценки размытия», прежде чем создавать 3D-реконструкции изображений или сцены.
«PDRF основан на нейронных сетях и предлагает быстрый метод самоконтроля, который обучается на самих введенных изображениях и не требует ввода обучающих данных вручную. Примечательно, что он устраняет различные типы ухудшения качества, включая дрожание камеры, движение объектов и выход наружу. расфокусированных сценариев, демонстрируя его универсальность», — сказал он. «Другими словами, мы разработали его для обработки реальных ситуаций и изображений».
Например, Пэн и его команда работают с исследователями кафедры дерматологии Медицинской школы Джонса Хопкинса над использованием новой технологии 3D-моделирования для улучшения обнаружения опухолей кожи, в частности нейрофиброматоза: опухолей, поражающих головной, спинной мозг, и нервы.
Источник:
Ченг Пэн и др., PDRF: постепенное устранение размытия поля излучения для быстрой реконструкции сцены из размытых изображений (Cheng Peng et al, PDRF: Progressively Deblurring Radiance Field for Fast Scene Reconstruction from Blurry Images), Proceedings of the AAAI Conference on Artificial Intelligence (2023). DOI: 10.1609/aaai.v37i2.25295
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Исследователи из Университета Джона Хопкинса разработали эффективный метод преобразования размытых изображений в четкие и чистые. Называемый "Progressively Deblurring Radiance Field" (PDRF), этот подход позволяет устранять размытие на 15 раз быстрее, чем предыдущие методы, и достигать лучших результатов как на синтетических, так и на реальных сценах.
«Часто изображения становятся размытыми из-за неправильной работы автофокуса, движения камеры или объекта. Наш метод позволяет преобразовывать эти размытые изображения в четкие и объемные», - сказал Чэн Пэнг, постдокторант в лаборатории искусственного интеллекта для инженерии и медицины Университета Джона Хопкинса. «Применение может включать все от виртуальной и дополненной реальности до 3D-сканирования для электронной коммерции, киноиндустрии и систем навигации роботов, не говоря уже о использовании для улучшения и устранения размытия персональных фотографий и видео».
Пэнг работал с научным руководителем Рамой Челлапой, профессором в области электротехники и компьютерной инженерии и биомедицинской инженерии, над этим проектом. Их результаты были опубликованы в сборнике материалов 37-й ежегодной конференции по искусственному интеллекту AAAI.
Обычно процесс устранения размытия изображений включает два этапа. Сначала система определяет положение камер, сделавших размытые снимки, что позволяет вставить 2D-изображения в 3D-сцену. Затем система восстанавливает более подробную 3D-модель сцены, изображенной на фотографиях. Хотя эти традиционные методы в целом эффективны, они имеют свои ограничения, часто приводя к артефактам - искажениям и аномалиям - а также неполным восстановлениям.
Нейронное поле излучения (NeRF), недавнее достижение в 3D-реконструкции изображений, успешно достигает фотореалистичных результатов, но только при условии, что входные изображения имеют хорошее качество. В отличие от этого, PDRF может предоставлять четкие и чистые изображения даже при использовании изображений низкого качества. Секрет, по словам Пэна, заключается в том, что новый подход позволяет не только обнаруживать и уменьшать размытие входных фотографий, но и повышать резкость этих изображений с помощью того, что команда называет «модулем прогрессивной оценки размытия», прежде чем создавать 3D-реконструкции изображений или сцены.
«PDRF основан на нейронных сетях и предлагает быстрый метод самоконтроля, который обучается на самих введенных изображениях и не требует ввода обучающих данных вручную. Примечательно, что он устраняет различные типы ухудшения качества, включая дрожание камеры, движение объектов и выход наружу. расфокусированных сценариев, демонстрируя его универсальность», — сказал он. «Другими словами, мы разработали его для обработки реальных ситуаций и изображений».
Например, Пэн и его команда работают с исследователями кафедры дерматологии Медицинской школы Джонса Хопкинса над использованием новой технологии 3D-моделирования для улучшения обнаружения опухолей кожи, в частности нейрофиброматоза: опухолей, поражающих головной, спинной мозг, и нервы.
Источник:
Ченг Пэн и др., PDRF: постепенное устранение размытия поля излучения для быстрой реконструкции сцены из размытых изображений (Cheng Peng et al, PDRF: Progressively Deblurring Radiance Field for Fast Scene Reconstruction from Blurry Images), Proceedings of the AAAI Conference on Artificial Intelligence (2023). DOI: 10.1609/aaai.v37i2.25295
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍4
В связи с событиями публикаций на выходных не будет.
Всем мира и добра, берегите себя!
Всем мира и добра, берегите себя!
😢6
Будущее носимой техники: гибкие устройства, заряжаемые одеждой
Представьте, что вы можете носить свой смартфон на запястье, не в качестве часов, а буквально в виде гибкого браслета, обхватывающего вашу руку, а обеспечивает энергией его ваша одежда только благодаря тому, что вы ее носите? Недавно коллаборация учёных под руководством профессора Джина Кон Кима и других исследователей сделала шаг к реализации этой идеи. Результаты исследования были опубликованы в журнале Advanced Materials.
Мезопористые металлические оксиды (MMO) характеризуются порами размером от 2 до 50 нанометров (нм). Благодаря своей обширной поверхности, MMO имеют различные применения, такие как высокопроизводительное хранение энергии, эффективная катализация, полупроводники и сенсоры. Однако интеграция MMO на гибкие носимые устройства остается большой проблемой, поскольку пластиковые подложки не могут сохранять свою целостность при повышенных температурах (350°C и выше), при которых можно синтезировать MMO. Исследовательская команда решила эту проблему, используя синергетический эффект тепла и плазмы для синтеза различных MMO, включая оксид ванадия (V2O5), известный материал для хранения энергии высокой производительности, V6O13, TiO2, Nb2O5 и WO3, на гибких материалах при гораздо более низких температурах (150 ~ 200°C). Высокоактивные химические группы плазмы обеспечивают достаточную энергию, которая может быть компенсирована высокой температурой. Изготовленные устройства могут быть сгибаемыми тысячи раз, не теряя своих характеристик хранения энергии.
Профессор Джин Кон Ким сказал: "Мы на пороге революции в области носимой техники. Наш прорыв может привести к созданию устройств, которые не только более гибкие, но также гораздо более адаптивные к нашим повседневным потребностям".
Это исследование открывает новые перспективы для развития носимых устройств и гибкой электроники. Будущее может принести нам одежду, которая помимо своей основной функции будет также служить источником энергии для наших гаджетов. Мы сможем заряжать наши смартфоны и другие устройства просто надевая их на себя. Это станет настоящим прорывом в области технологий и повседневной жизни людей.
Источник:
Кеон-Ву Ким и др., Низкотемпературный универсальный путь синтеза мезопористых оксидов металлов с использованием синергетического эффекта термической активации и плазмы (Keon‐Woo Kim et al, Low‐Temperature, Universal Synthetic Route for Mesoporous Metal Oxides by Exploiting Synergistic Effect of Thermal Activation and Plasma), Advanced Materials (2024). DOI: 10.1002/adma.202311809
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Представьте, что вы можете носить свой смартфон на запястье, не в качестве часов, а буквально в виде гибкого браслета, обхватывающего вашу руку, а обеспечивает энергией его ваша одежда только благодаря тому, что вы ее носите? Недавно коллаборация учёных под руководством профессора Джина Кон Кима и других исследователей сделала шаг к реализации этой идеи. Результаты исследования были опубликованы в журнале Advanced Materials.
Мезопористые металлические оксиды (MMO) характеризуются порами размером от 2 до 50 нанометров (нм). Благодаря своей обширной поверхности, MMO имеют различные применения, такие как высокопроизводительное хранение энергии, эффективная катализация, полупроводники и сенсоры. Однако интеграция MMO на гибкие носимые устройства остается большой проблемой, поскольку пластиковые подложки не могут сохранять свою целостность при повышенных температурах (350°C и выше), при которых можно синтезировать MMO. Исследовательская команда решила эту проблему, используя синергетический эффект тепла и плазмы для синтеза различных MMO, включая оксид ванадия (V2O5), известный материал для хранения энергии высокой производительности, V6O13, TiO2, Nb2O5 и WO3, на гибких материалах при гораздо более низких температурах (150 ~ 200°C). Высокоактивные химические группы плазмы обеспечивают достаточную энергию, которая может быть компенсирована высокой температурой. Изготовленные устройства могут быть сгибаемыми тысячи раз, не теряя своих характеристик хранения энергии.
Профессор Джин Кон Ким сказал: "Мы на пороге революции в области носимой техники. Наш прорыв может привести к созданию устройств, которые не только более гибкие, но также гораздо более адаптивные к нашим повседневным потребностям".
Это исследование открывает новые перспективы для развития носимых устройств и гибкой электроники. Будущее может принести нам одежду, которая помимо своей основной функции будет также служить источником энергии для наших гаджетов. Мы сможем заряжать наши смартфоны и другие устройства просто надевая их на себя. Это станет настоящим прорывом в области технологий и повседневной жизни людей.
Источник:
Кеон-Ву Ким и др., Низкотемпературный универсальный путь синтеза мезопористых оксидов металлов с использованием синергетического эффекта термической активации и плазмы (Keon‐Woo Kim et al, Low‐Temperature, Universal Synthetic Route for Mesoporous Metal Oxides by Exploiting Synergistic Effect of Thermal Activation and Plasma), Advanced Materials (2024). DOI: 10.1002/adma.202311809
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍2
Искусственные наножидкостные синапсы могут хранить вычислительную память
Память, или способность хранить информацию таким образом, чтобы она была легко доступной, является неотъемлемой операцией как в компьютерах, так и в человеческих мозгах. Однако существует ключевое отличие: в то время как обработка информации в мозге включает выполнение вычислений непосредственно на хранящихся данных, компьютеры перемещают данные туда и обратно между блоком памяти и центральным процессором (ЦП). Это неэффективное разделение (узкое место фон Неймана) способствует растущей энергозатратности компьютеров.
С 1970-х годов исследователи работают над концепцией мемристора (памятного резистора) - электронного компонента, который, подобно синапсу, может одновременно выполнять вычисления и хранить данные. Однако Александра Раденович из Лаборатории наномасштабной биологии (LBEN) в Инженерной школе Федеральной политехнической школы Лозанны поставила перед собой еще более амбициозную задачу: создание функционального нанофлюидного мемристивного устройства, основанного на ионах, а не на электронах и их противоположно заряженных аналогах (дырках). Такой подход более точно имитировал бы собственный, намного более энергоэффективный способ обработки информации клеток мозга.
"Мемристоры уже использовались для создания электронных нейронных сетей, но нашей целью является создание нанофлюидной нейронной сети, которая использует изменения концентрации ионов, подобно живым организмам", - говорит Раденович. "Мы создали новое нанофлюидное устройство для применения в памяти, которое значительно более масштабируемо и производительно, чем предыдущие попытки", - говорит постдокторант LBEN То Эммерих. "Это позволило нам впервые соединить два таких "искусственных синапса", что открывает путь к разработке мозгоподобного жидкого оборудования".
Мемристоры могут переключаться между двумя состояниями проводимости - включено и выключено - путем изменения приложенного напряжения. В то время как электронные мемристоры используют электроны и дырки для обработки цифровой информации, мемристор LBEN может использовать различные ионы. В своем исследовании исследователи погрузили свое устройство в электролитическое водное растворение, содержащее ионы калия.
Источник:
Тео Эммерих и др., Нанофлюидная логика с механо-ионными мемристивными переключателями (Theo Emmerich et al, Nanofluidic logic with mechano–ionic memristive switches), Nature Electronics (2024). DOI: 10.1038/s41928-024-01137-9
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Память, или способность хранить информацию таким образом, чтобы она была легко доступной, является неотъемлемой операцией как в компьютерах, так и в человеческих мозгах. Однако существует ключевое отличие: в то время как обработка информации в мозге включает выполнение вычислений непосредственно на хранящихся данных, компьютеры перемещают данные туда и обратно между блоком памяти и центральным процессором (ЦП). Это неэффективное разделение (узкое место фон Неймана) способствует растущей энергозатратности компьютеров.
С 1970-х годов исследователи работают над концепцией мемристора (памятного резистора) - электронного компонента, который, подобно синапсу, может одновременно выполнять вычисления и хранить данные. Однако Александра Раденович из Лаборатории наномасштабной биологии (LBEN) в Инженерной школе Федеральной политехнической школы Лозанны поставила перед собой еще более амбициозную задачу: создание функционального нанофлюидного мемристивного устройства, основанного на ионах, а не на электронах и их противоположно заряженных аналогах (дырках). Такой подход более точно имитировал бы собственный, намного более энергоэффективный способ обработки информации клеток мозга.
"Мемристоры уже использовались для создания электронных нейронных сетей, но нашей целью является создание нанофлюидной нейронной сети, которая использует изменения концентрации ионов, подобно живым организмам", - говорит Раденович. "Мы создали новое нанофлюидное устройство для применения в памяти, которое значительно более масштабируемо и производительно, чем предыдущие попытки", - говорит постдокторант LBEN То Эммерих. "Это позволило нам впервые соединить два таких "искусственных синапса", что открывает путь к разработке мозгоподобного жидкого оборудования".
Мемристоры могут переключаться между двумя состояниями проводимости - включено и выключено - путем изменения приложенного напряжения. В то время как электронные мемристоры используют электроны и дырки для обработки цифровой информации, мемристор LBEN может использовать различные ионы. В своем исследовании исследователи погрузили свое устройство в электролитическое водное растворение, содержащее ионы калия.
Источник:
Тео Эммерих и др., Нанофлюидная логика с механо-ионными мемристивными переключателями (Theo Emmerich et al, Nanofluidic logic with mechano–ionic memristive switches), Nature Electronics (2024). DOI: 10.1038/s41928-024-01137-9
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍3
Твердотельные аккумуляторы на подходе
Корейский институт исследований электротехнологии (KERI) достиг значительного прорыва в области коммерциализации твердотельных батарей, которые не воспламеняются и не взрываются. Доктор Пак Чжун-у из Центра исследований следующего поколения батарей KERI и Сун Чжунхван, студент-исследователь в Университете науки и технологии KERI, разработали революционную технологию, основанную на "размерно-контролируемом влажно-химическом синтезе твердотельных электролитов (сульфидных суперионных проводников)" и не только сокращает время и стоимость процесса более чем на 50%, но и удваивает качество получаемых продуктов.
Твердотельные батареи используют твердотельные электролиты вместо жидких, что существенно снижает риск возникновения пожара или взрыва при передаче ионов между катодом (+) и анодом (-). Однако для интеграции в твердотельные батареи, особенно в катоде, твердотельные электролиты должны быть маленькими, размером всего несколько микрометров, что примерно в сто раз тоньше человеческого волоса.
В KERI разработали технологию массового производства именно таких тонких твердотельных электролитов с повышенной ионной проводимостью через упрощенный процесс. В отличие от существующих методов, где твердотельные электролиты часто имеют большой размер частиц, требующий дополнительных процессов, таких как механическое измельчение, подход KERI позволяет сократить время и затраты, связанные с такими процессами. Кроме того, он устраняет деградацию производительности твердотельных электролитов, вызванную измельчением, что является значительным препятствием для их коммерциализации.
Команда доктора Пака использовала микроскопические сырьевые материалы, такие как сульфид лития, и тщательно контролировала скорость нуклеации каждого материала во время химических реакций, что привело к существенному уменьшению размеров продуктов. Этот инновационный подход позволяет производить тонкие твердотельные электролиты с использованием упрощенного процесса.
Источник:
Юнгхван Сунг и др., Мокрый химический синтез сульфидных суперионных проводников с контролируемым размером для высокопроизводительных твердотельных батарей (Junghwan Sung et al, Size-controlled wet-chemical synthesis of sulfide superionic conductors for high-performance all-solid-state batteries), Energy Storage Materials (2024). DOI: 10.1016/j.ensm.2024.103253
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Корейский институт исследований электротехнологии (KERI) достиг значительного прорыва в области коммерциализации твердотельных батарей, которые не воспламеняются и не взрываются. Доктор Пак Чжун-у из Центра исследований следующего поколения батарей KERI и Сун Чжунхван, студент-исследователь в Университете науки и технологии KERI, разработали революционную технологию, основанную на "размерно-контролируемом влажно-химическом синтезе твердотельных электролитов (сульфидных суперионных проводников)" и не только сокращает время и стоимость процесса более чем на 50%, но и удваивает качество получаемых продуктов.
Твердотельные батареи используют твердотельные электролиты вместо жидких, что существенно снижает риск возникновения пожара или взрыва при передаче ионов между катодом (+) и анодом (-). Однако для интеграции в твердотельные батареи, особенно в катоде, твердотельные электролиты должны быть маленькими, размером всего несколько микрометров, что примерно в сто раз тоньше человеческого волоса.
В KERI разработали технологию массового производства именно таких тонких твердотельных электролитов с повышенной ионной проводимостью через упрощенный процесс. В отличие от существующих методов, где твердотельные электролиты часто имеют большой размер частиц, требующий дополнительных процессов, таких как механическое измельчение, подход KERI позволяет сократить время и затраты, связанные с такими процессами. Кроме того, он устраняет деградацию производительности твердотельных электролитов, вызванную измельчением, что является значительным препятствием для их коммерциализации.
Команда доктора Пака использовала микроскопические сырьевые материалы, такие как сульфид лития, и тщательно контролировала скорость нуклеации каждого материала во время химических реакций, что привело к существенному уменьшению размеров продуктов. Этот инновационный подход позволяет производить тонкие твердотельные электролиты с использованием упрощенного процесса.
Источник:
Юнгхван Сунг и др., Мокрый химический синтез сульфидных суперионных проводников с контролируемым размером для высокопроизводительных твердотельных батарей (Junghwan Sung et al, Size-controlled wet-chemical synthesis of sulfide superionic conductors for high-performance all-solid-state batteries), Energy Storage Materials (2024). DOI: 10.1016/j.ensm.2024.103253
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍4
Инструменты машинного обучения могут предсказывать эмоции по голосам всего за секунду
Слова играют важную роль в выражении наших мыслей. Однако то, что мы не говорим, может быть еще более значимым для передачи эмоций. Человек часто может понять, что люди вокруг него чувствуют, исходя из невербальных сигналов, заложенных в наш голос. Теперь исследователи из Германии попытались выяснить, могут ли технические инструменты точно предсказывать эмоциональные оттенки в фрагментах голосовых записей. Для этого они сравнили точность трех моделей машинного обучения в распознавании различных эмоций в аудиозаписях. Их результаты были опубликованы в журнале Frontiers in Psychology.
"Мы показываем, что машинное обучение может быть использовано для распознавания эмоций из аудиофрагментов длительностью всего 1,5 секунды", - сказал первый автор статьи Ханнес Димерлинг, исследователь из Центра психологии продолжительности жизни в Макс-Планк-институте развития человека. "Наши модели достигли точности, сравнимой с человеческой, при категоризации бессмысленных предложений с эмоциональной окраской, произнесенных актерами".
Исследователи использовали бессмысленные предложения из двух наборов данных - канадского и немецкого, что позволило им исследовать, насколько точно модели машинного обучения могут распознавать эмоции независимо от языка, культурных особенностей и смыслового содержания. Каждый фрагмент был сокращен до длительности 1,5 секунды, так как именно столько времени нужно человеку, чтобы распознать эмоцию в речи. Это также самая короткая возможная длительность аудиозаписи, в которой можно избежать перекрытия эмоций.
Исследователи включили в исследование такие эмоции, как радость, гнев, грусть, страх, отвращение и нейтральность. На основе тренировочных данных они создали модели машинного обучения, которые работали по одному из трех способов: глубокие нейронные сети (DNN), которые анализируют компоненты звука, такие как частота или высота голоса, чтобы определить скрытые эмоции; сверточные нейронные сети (CNN), которые сканируют шаблоны в визуальном представлении звуковых дорожек, похожие на идентификацию эмоций по ритму и текстуре голоса; гибридная модель (C-DNN), объединяющая оба подхода.
Источник:
Внедрение методов машинного обучения для непрерывного прогнозирования эмоций на основе равномерно сегментированных голосовых записей (Implementing Machine Learning Techniques for Continuous Emotion Prediction from Uniformly Segmented Voice Recordings), Frontiers in Psychology (2024). DOI: 10.3389/fpsyg.2024.1300996
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Слова играют важную роль в выражении наших мыслей. Однако то, что мы не говорим, может быть еще более значимым для передачи эмоций. Человек часто может понять, что люди вокруг него чувствуют, исходя из невербальных сигналов, заложенных в наш голос. Теперь исследователи из Германии попытались выяснить, могут ли технические инструменты точно предсказывать эмоциональные оттенки в фрагментах голосовых записей. Для этого они сравнили точность трех моделей машинного обучения в распознавании различных эмоций в аудиозаписях. Их результаты были опубликованы в журнале Frontiers in Psychology.
"Мы показываем, что машинное обучение может быть использовано для распознавания эмоций из аудиофрагментов длительностью всего 1,5 секунды", - сказал первый автор статьи Ханнес Димерлинг, исследователь из Центра психологии продолжительности жизни в Макс-Планк-институте развития человека. "Наши модели достигли точности, сравнимой с человеческой, при категоризации бессмысленных предложений с эмоциональной окраской, произнесенных актерами".
Исследователи использовали бессмысленные предложения из двух наборов данных - канадского и немецкого, что позволило им исследовать, насколько точно модели машинного обучения могут распознавать эмоции независимо от языка, культурных особенностей и смыслового содержания. Каждый фрагмент был сокращен до длительности 1,5 секунды, так как именно столько времени нужно человеку, чтобы распознать эмоцию в речи. Это также самая короткая возможная длительность аудиозаписи, в которой можно избежать перекрытия эмоций.
Исследователи включили в исследование такие эмоции, как радость, гнев, грусть, страх, отвращение и нейтральность. На основе тренировочных данных они создали модели машинного обучения, которые работали по одному из трех способов: глубокие нейронные сети (DNN), которые анализируют компоненты звука, такие как частота или высота голоса, чтобы определить скрытые эмоции; сверточные нейронные сети (CNN), которые сканируют шаблоны в визуальном представлении звуковых дорожек, похожие на идентификацию эмоций по ритму и текстуре голоса; гибридная модель (C-DNN), объединяющая оба подхода.
Источник:
Внедрение методов машинного обучения для непрерывного прогнозирования эмоций на основе равномерно сегментированных голосовых записей (Implementing Machine Learning Techniques for Continuous Emotion Prediction from Uniformly Segmented Voice Recordings), Frontiers in Psychology (2024). DOI: 10.3389/fpsyg.2024.1300996
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍1
Змееподобный робот, созданный для поиска жизни на спутнике Сатурна
Команда инженеров из лаборатории реактивного движения Калифорнийского технологического института, сотрудничая с коллегой из института робототехники университета Карнеги-Меллона, разработала робота-змею для исследования местности на Энцеладе, шестом по величине спутнике Сатурна. В своей статье, опубликованной в журнале Science Robotics, группа описывает, как робот был специально разработан для передвижения по ледяной местности, с которой он столкнется на Энцеладе.
Энцелад покрыт в основном льдом. Предыдущие исследования показали, что у спутника разнообразная поверхность, включающая плоские участки, гребни, образованные ледяными массами, сталкивающимися друг с другом, и кратеры, образованные столкновениями с астероидами.
Недавно исследователи обнаружили, что у Энцелада также есть подповерхностный океан, и зонды наблюдали водные струи в южных регионах спутника. Эти последние открытия заставили ученых задуматься о том, может ли этот ледяной спутник хранить какую-то форму жизни под своей морозной поверхностью.
В новом исследовании инженеры разработали и построили прототип робота для исследования Энцелада и поиска признаков жизни. Прототип робота имеет примерно 4 метра в длину и состоит из головы, содержащей компьютер, и нескольких сегментов, образующих тело. Сегменты соединяются между собой шарнирами, позволяющими им вращаться независимо друг от друга. Каждый сегмент также оснащен наружним узлом, напоминающей винт, используемым для передвижения.
Робот, которого команда назвала Exobiology Extant Life Surveyor (EELS), был разработан для автономной работы — он перемещается по ледяной местности, вращая свои наружние винты, "обнюхивая" лед на ходу. Захваченный материал затем проверяется на наличие материалов и признаков жизни. EELS также имеет несколько датчиков и камер, которые помогают ему выбрать путь, а если он застрянет, он также может двигаться задним ходом.
Благодаря своей гибкости и способности передвигаться по льду, робот может проникнуть в труднодоступные участки спутника и исследовать их. Он оснащен передовыми датчиками и камерами, которые позволяют ему собирать данные о поверхности, особенностях рельефа и составе льда. Это позволяет ученым получить ценные сведения о структуре Энцелада и потенциально обнаружить признаки наличия жизни.
Роботы-исследователи, подобные этому змееподобному роботу, становятся незаменимыми инструментами для изучения таких местностей и поиска следов жизни. В будущем, такие роботы могут использоваться для исследования других ледяных спутников и планет, где также есть вероятность наличия океанов и жизни.
Источник:
Т. С. Вакуэро и др., EELS: автономный змееподобный робот с возможностями планирования задач и движений для исследования ледяного мира (T. S. Vaquero et al, EELS: Autonomous snake-like robot with task and motion planning capabilities for ice world exploration), Science Robotics (2024). DOI: 10.1126/scirobotics.adh8332
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Команда инженеров из лаборатории реактивного движения Калифорнийского технологического института, сотрудничая с коллегой из института робототехники университета Карнеги-Меллона, разработала робота-змею для исследования местности на Энцеладе, шестом по величине спутнике Сатурна. В своей статье, опубликованной в журнале Science Robotics, группа описывает, как робот был специально разработан для передвижения по ледяной местности, с которой он столкнется на Энцеладе.
Энцелад покрыт в основном льдом. Предыдущие исследования показали, что у спутника разнообразная поверхность, включающая плоские участки, гребни, образованные ледяными массами, сталкивающимися друг с другом, и кратеры, образованные столкновениями с астероидами.
Недавно исследователи обнаружили, что у Энцелада также есть подповерхностный океан, и зонды наблюдали водные струи в южных регионах спутника. Эти последние открытия заставили ученых задуматься о том, может ли этот ледяной спутник хранить какую-то форму жизни под своей морозной поверхностью.
В новом исследовании инженеры разработали и построили прототип робота для исследования Энцелада и поиска признаков жизни. Прототип робота имеет примерно 4 метра в длину и состоит из головы, содержащей компьютер, и нескольких сегментов, образующих тело. Сегменты соединяются между собой шарнирами, позволяющими им вращаться независимо друг от друга. Каждый сегмент также оснащен наружним узлом, напоминающей винт, используемым для передвижения.
Робот, которого команда назвала Exobiology Extant Life Surveyor (EELS), был разработан для автономной работы — он перемещается по ледяной местности, вращая свои наружние винты, "обнюхивая" лед на ходу. Захваченный материал затем проверяется на наличие материалов и признаков жизни. EELS также имеет несколько датчиков и камер, которые помогают ему выбрать путь, а если он застрянет, он также может двигаться задним ходом.
Благодаря своей гибкости и способности передвигаться по льду, робот может проникнуть в труднодоступные участки спутника и исследовать их. Он оснащен передовыми датчиками и камерами, которые позволяют ему собирать данные о поверхности, особенностях рельефа и составе льда. Это позволяет ученым получить ценные сведения о структуре Энцелада и потенциально обнаружить признаки наличия жизни.
Роботы-исследователи, подобные этому змееподобному роботу, становятся незаменимыми инструментами для изучения таких местностей и поиска следов жизни. В будущем, такие роботы могут использоваться для исследования других ледяных спутников и планет, где также есть вероятность наличия океанов и жизни.
Источник:
Т. С. Вакуэро и др., EELS: автономный змееподобный робот с возможностями планирования задач и движений для исследования ледяного мира (T. S. Vaquero et al, EELS: Autonomous snake-like robot with task and motion planning capabilities for ice world exploration), Science Robotics (2024). DOI: 10.1126/scirobotics.adh8332
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍3🔥1
Прорыв в области безопасности литиевых металлических батарей
Литиевые металлические батареи (LMBs) представляют собой перспективную систему хранения энергии, способную обеспечить практически в 10 раз большую плотность энергии по сравнению с существующими литий-ионными батареями (LIBs). Однако использование LMBs сопряжено с определенными проблемами безопасности и их нельзя использовать для быстрой зарядки. Одной из основных проблем, затормаживающих развитие этой технологии, является неконтролируемое образование дендритов, приводящих к перегреву и короткому замыканию батареи.
Лаборатория доктора Т. Н. Нарайанана при Институте фундаментальных исследований имени Джехангира Ратанджи Тата в Хайдарабаде, Индия, представила простой, масштабируемый и экономически эффективный метод сборки безопасной и долговечной литиевой металлической батареи. Исследование опубликовано в журнале Small. В батарее между электродами находится пористая разделительная мембрана, предотвращающая короткое замыкание. При использовании батареи на одном из электродов начинают образовываться древовидные структуры или щетинки, называемые дендритами. Если эти дендриты начинают неконтролируемо расти, они могут стать физическим мостом между двумя электродами и вызвать короткое замыкание.
В данном исследовании студенты-аспиранты Прити Ядав и Паллави Такур использовали доступный графитовый производный порошок для модификации разделительной мембраны, используемой в типичной батарее. Эта модификация подавляет образование дендритов и значительно увеличивает срок службы батареи. Исследователи предполагают, что этот метод модификации разделительной мембраны имеет огромный потенциал для масштабирования в промышленных масштабах.
Однако при очень высокой плотности тока 10 мА/см² такая батарея демонстрирует признаки медленной деградации. Это может быть связано с электроплакировкой лития на углероде (осаждения лития тонким слоем на графите). Исследователи планируют дальнейшее изучение этих проблем и понимание роли интерфейсов в улучшении характеристик батареи.
Модификация разделительной мембраны с использованием графитового производного позволяет подавить образование дендритов и значительно улучшить долговечность батареи. Этот метод имеет потенциал для применения в промышленности. Дальнейшие исследования помогут разобраться в вызывающих проблемы аспектах и повысить эффективность этих батарей.
Источник:
Прити Ядав и др., Высокопроизводительные, бездендритные литий-металлические батареи с расширенной цикличностью с помощью подхода к модификации масштабируемого сепаратора (Preeti Yadav et al, High Rate, Dendrite Free Lithium Metal Batteries of Extended Cyclability via a Scalable Separator Modification Approach), Small (2023). DOI: 10.1002/smll.202308344
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Литиевые металлические батареи (LMBs) представляют собой перспективную систему хранения энергии, способную обеспечить практически в 10 раз большую плотность энергии по сравнению с существующими литий-ионными батареями (LIBs). Однако использование LMBs сопряжено с определенными проблемами безопасности и их нельзя использовать для быстрой зарядки. Одной из основных проблем, затормаживающих развитие этой технологии, является неконтролируемое образование дендритов, приводящих к перегреву и короткому замыканию батареи.
Лаборатория доктора Т. Н. Нарайанана при Институте фундаментальных исследований имени Джехангира Ратанджи Тата в Хайдарабаде, Индия, представила простой, масштабируемый и экономически эффективный метод сборки безопасной и долговечной литиевой металлической батареи. Исследование опубликовано в журнале Small. В батарее между электродами находится пористая разделительная мембрана, предотвращающая короткое замыкание. При использовании батареи на одном из электродов начинают образовываться древовидные структуры или щетинки, называемые дендритами. Если эти дендриты начинают неконтролируемо расти, они могут стать физическим мостом между двумя электродами и вызвать короткое замыкание.
В данном исследовании студенты-аспиранты Прити Ядав и Паллави Такур использовали доступный графитовый производный порошок для модификации разделительной мембраны, используемой в типичной батарее. Эта модификация подавляет образование дендритов и значительно увеличивает срок службы батареи. Исследователи предполагают, что этот метод модификации разделительной мембраны имеет огромный потенциал для масштабирования в промышленных масштабах.
Однако при очень высокой плотности тока 10 мА/см² такая батарея демонстрирует признаки медленной деградации. Это может быть связано с электроплакировкой лития на углероде (осаждения лития тонким слоем на графите). Исследователи планируют дальнейшее изучение этих проблем и понимание роли интерфейсов в улучшении характеристик батареи.
Модификация разделительной мембраны с использованием графитового производного позволяет подавить образование дендритов и значительно улучшить долговечность батареи. Этот метод имеет потенциал для применения в промышленности. Дальнейшие исследования помогут разобраться в вызывающих проблемы аспектах и повысить эффективность этих батарей.
Источник:
Прити Ядав и др., Высокопроизводительные, бездендритные литий-металлические батареи с расширенной цикличностью с помощью подхода к модификации масштабируемого сепаратора (Preeti Yadav et al, High Rate, Dendrite Free Lithium Metal Batteries of Extended Cyclability via a Scalable Separator Modification Approach), Small (2023). DOI: 10.1002/smll.202308344
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍2❤1
Создание литий-серных аккумуляторов большой мощности
Литий-серные (Li-S) аккумуляторы представляют собой многообещающую альтернативу литий-ионным (LiB), наиболее распространенным технологиям аккумуляторов. Поскольку сера обильно присутствует на Земле, эти аккумуляторы могут быть дешевле и более экологически безопасными, а также обладать более высокой энергетической плотностью.
Несмотря на эти преимущества, внедрение Li-S аккумуляторов до сих пор ограничено, так как у многих из них низкий цикл жизни и высокая скорость саморазряда. Кроме того, предполагаемая высокая энергетическая плотность Li-S аккумуляторов часто снижается в реальных условиях использования из-за высоких скоростей зарядки и разрядки.
Химическая реакция, играющая ключевую роль в обеспечении высокой емкости Li-S аккумуляторов, называется реакцией снижения серы (SRR). Эта реакция широко изучается, однако ее кинетические закономерности при высоких токах до сих пор плохо понимаются. Исследователи из Университета Аделаиды, Тяньцзиньского университета и Австралийского синхротрона недавно провели исследование, целью которого было определение кинетической тенденции SRR для развития высокоэнергетических Li-S аккумуляторов высокой мощности.
Их статья, опубликованная в журнале Nature Nanotechnology, также представляет нанокомпозитный углеродный электрокатализатор, который повышает производительность Li-S аккумуляторов, обеспечивая сохранение емкости разряда около 75%.
"Активность электрокатализаторов для реакции снижения серы (SRR) может быть представлена в виде вулканических графиков, которые описывают определенные термодинамические тенденции", - пишут Хуан Ли, Ронгвей Мэн и их коллеги в своей статье. "Однако кинетическая тенденция, описывающая SRR при высоких токах, пока неизвестна, что ограничивает наше понимание кинетических вариаций и затрудняет разработку Li-S аккумуляторов высокой мощности. Используя принцип Ле Шателье в качестве руководства, мы устанавливаем кинетическую тенденцию SRR, связывающую концентрации полисульфидов с кинетическими токами"
Чтобы дополнительно изучить кинетическую тенденцию SRR при высоких токах, исследователи также собрали данные синхротронной рентгеновской адсорбционной спектроскопии и провели различные вычисления молекулярных орбиталей. В целом их результаты показывают, что заполнение орбит в катализаторах на основе переходных металлов связано с концентрацией полисульфида в батареях и, следовательно, с кинетическими предсказаниями SRR.
Основываясь на описанной ими кинетической тенденции, Ли, Мэн и их коллеги разработали новый нанокомпозитный электрокатализатор, состоящий из материала на основе углерода и кластеров CoZn. Затем они интегрировали этот катализатор в Li-S-батарейный элемент и протестировали его работу, сосредоточив внимание на скорости заряда-разряда.
В целом, недавнее исследование Ли, Менга и их коллег показывает, что повышенные концентрации полисульфида способствуют более быстрой кинетике SRR; таким образом, катализаторы, повышающие концентрацию полисульфида, могут ускорить эту реакцию. Этот результат был подтвержден как теоретическими расчетами, так и экспериментальными измерениями.
Источник:
Хуан Ли и др., Разработка мощных Li-S батарей с помощью электрокатализаторов на основе переходных металлов и углеродных нанокомпозитов (Huan Li et al, Developing high-power Li-S batteries via transition metal/carbon nanocomposite electrocatalyst engineering), Nature Nanotechnology (2024). DOI: 10.1038/s41565-024-01614-4
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Литий-серные (Li-S) аккумуляторы представляют собой многообещающую альтернативу литий-ионным (LiB), наиболее распространенным технологиям аккумуляторов. Поскольку сера обильно присутствует на Земле, эти аккумуляторы могут быть дешевле и более экологически безопасными, а также обладать более высокой энергетической плотностью.
Несмотря на эти преимущества, внедрение Li-S аккумуляторов до сих пор ограничено, так как у многих из них низкий цикл жизни и высокая скорость саморазряда. Кроме того, предполагаемая высокая энергетическая плотность Li-S аккумуляторов часто снижается в реальных условиях использования из-за высоких скоростей зарядки и разрядки.
Химическая реакция, играющая ключевую роль в обеспечении высокой емкости Li-S аккумуляторов, называется реакцией снижения серы (SRR). Эта реакция широко изучается, однако ее кинетические закономерности при высоких токах до сих пор плохо понимаются. Исследователи из Университета Аделаиды, Тяньцзиньского университета и Австралийского синхротрона недавно провели исследование, целью которого было определение кинетической тенденции SRR для развития высокоэнергетических Li-S аккумуляторов высокой мощности.
Их статья, опубликованная в журнале Nature Nanotechnology, также представляет нанокомпозитный углеродный электрокатализатор, который повышает производительность Li-S аккумуляторов, обеспечивая сохранение емкости разряда около 75%.
"Активность электрокатализаторов для реакции снижения серы (SRR) может быть представлена в виде вулканических графиков, которые описывают определенные термодинамические тенденции", - пишут Хуан Ли, Ронгвей Мэн и их коллеги в своей статье. "Однако кинетическая тенденция, описывающая SRR при высоких токах, пока неизвестна, что ограничивает наше понимание кинетических вариаций и затрудняет разработку Li-S аккумуляторов высокой мощности. Используя принцип Ле Шателье в качестве руководства, мы устанавливаем кинетическую тенденцию SRR, связывающую концентрации полисульфидов с кинетическими токами"
Чтобы дополнительно изучить кинетическую тенденцию SRR при высоких токах, исследователи также собрали данные синхротронной рентгеновской адсорбционной спектроскопии и провели различные вычисления молекулярных орбиталей. В целом их результаты показывают, что заполнение орбит в катализаторах на основе переходных металлов связано с концентрацией полисульфида в батареях и, следовательно, с кинетическими предсказаниями SRR.
Основываясь на описанной ими кинетической тенденции, Ли, Мэн и их коллеги разработали новый нанокомпозитный электрокатализатор, состоящий из материала на основе углерода и кластеров CoZn. Затем они интегрировали этот катализатор в Li-S-батарейный элемент и протестировали его работу, сосредоточив внимание на скорости заряда-разряда.
В целом, недавнее исследование Ли, Менга и их коллег показывает, что повышенные концентрации полисульфида способствуют более быстрой кинетике SRR; таким образом, катализаторы, повышающие концентрацию полисульфида, могут ускорить эту реакцию. Этот результат был подтвержден как теоретическими расчетами, так и экспериментальными измерениями.
Источник:
Хуан Ли и др., Разработка мощных Li-S батарей с помощью электрокатализаторов на основе переходных металлов и углеродных нанокомпозитов (Huan Li et al, Developing high-power Li-S batteries via transition metal/carbon nanocomposite electrocatalyst engineering), Nature Nanotechnology (2024). DOI: 10.1038/s41565-024-01614-4
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍1
Высокоэффективный оптоволоконный кабель с полым сердечником для медицинских процедур
Исследовательская группа под руководством профессора Цзян Хайхе из Институтов физических наук Хэфэя Китайской академии наук разработала 6-канальный микроструктурный антирезонансный воздушный волоконный кабель (AR-HCF) с большим диаметром сердцевины в 78 мкм.
"Это первый случай, когда лазер длиной волны 2,79 мкм с высокой энергией передается с хорошей эффективностью при комнатной температуре", - сказал профессор Цзян. Исследование было опубликовано в журнале Optics & Laser Technology.
Традиционные медицинские лазерные устройства часто сталкиваются с проблемами, такими как сложные конструкции и низкая эффективность. AR-HCF преодолевает эти проблемы своим простым дизайном, высокой эффективностью передачи и гибкостью.
В этом исследовании ученые разработали простую структуру с высокой эффективностью передачи сигнала, высоким порогом повреждения и гибкостью, чтобы заменить жёсткую световодную "руку" для передачи энергии лазера.
Средняя эффективность передачи связи составляет 77,3%, а максимальная - 85%, что демонстрирует впечатляющую производительность оптической волоконной кабельной системы. Это новшество позволяет эффективно передавать излучение лазера с высокой энергией, особенно в среднем инфракрасном диапазоне, что критически важно для медицинских процедур.
Традиционные методы передачи лазерной энергии часто ограничиваются сложными системами световодов, которые могут быть неэффективными и требуют дополнительных усилий для установки и обслуживания. AR-HCF предлагает простое и гибкое решение, которое может значительно улучшить эффективность и надежность передачи лазерной энергии.
Источник:
Лей Хуанг и др., Высокоэффективное антирезонансное полое волокно с 6-канальной структурой в качестве системы передачи высокоэнергетического излучения импульсно-периодического хром-эрбиевого 2,73-мкм лазера (Lei Huang et al, High-efficiency 6-hole structure anti-resonant hollow-core fiber 2.79 μm Cr,Er:YSGG high-energy pulse laser transmission system), Optics & Laser Technology (2024). DOI: 10.1016/j.optlastec.2024.110743
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Исследовательская группа под руководством профессора Цзян Хайхе из Институтов физических наук Хэфэя Китайской академии наук разработала 6-канальный микроструктурный антирезонансный воздушный волоконный кабель (AR-HCF) с большим диаметром сердцевины в 78 мкм.
"Это первый случай, когда лазер длиной волны 2,79 мкм с высокой энергией передается с хорошей эффективностью при комнатной температуре", - сказал профессор Цзян. Исследование было опубликовано в журнале Optics & Laser Technology.
Традиционные медицинские лазерные устройства часто сталкиваются с проблемами, такими как сложные конструкции и низкая эффективность. AR-HCF преодолевает эти проблемы своим простым дизайном, высокой эффективностью передачи и гибкостью.
В этом исследовании ученые разработали простую структуру с высокой эффективностью передачи сигнала, высоким порогом повреждения и гибкостью, чтобы заменить жёсткую световодную "руку" для передачи энергии лазера.
Средняя эффективность передачи связи составляет 77,3%, а максимальная - 85%, что демонстрирует впечатляющую производительность оптической волоконной кабельной системы. Это новшество позволяет эффективно передавать излучение лазера с высокой энергией, особенно в среднем инфракрасном диапазоне, что критически важно для медицинских процедур.
Традиционные методы передачи лазерной энергии часто ограничиваются сложными системами световодов, которые могут быть неэффективными и требуют дополнительных усилий для установки и обслуживания. AR-HCF предлагает простое и гибкое решение, которое может значительно улучшить эффективность и надежность передачи лазерной энергии.
Источник:
Лей Хуанг и др., Высокоэффективное антирезонансное полое волокно с 6-канальной структурой в качестве системы передачи высокоэнергетического излучения импульсно-периодического хром-эрбиевого 2,73-мкм лазера (Lei Huang et al, High-efficiency 6-hole structure anti-resonant hollow-core fiber 2.79 μm Cr,Er:YSGG high-energy pulse laser transmission system), Optics & Laser Technology (2024). DOI: 10.1016/j.optlastec.2024.110743
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍3
Динамически стабильная самовосстанавливающаяся проволока на основе механо-электрической связи
Самовосстанавливающиеся провода играют важную роль в интеграции и применении носимых устройств благодаря своей высокой гибкости и проводимости. Однако, частые нагрузки и деформации при практическом использовании могут привести к структурным повреждениям этих проводов, что в свою очередь может привести к отказу всего модуля.
Самовосстанавливающиеся провода способны восстанавливать механические и электрические свойства при повреждении структуры, что представляет собой многообещающее решение данной проблемы. Однако, практическое применение самовосстанавливающихся проводов ограничивается высокой изменчивостью электрического сопротивления в динамических условиях, таких как изгибы, нажимы, растяжения и вибрации, что существенно снижает точность непрерывного мониторинга взаимосвязанных носимых устройств.
Для преодоления этих проблем, исследовательская группа под руководством профессора Хао Суна из Шанхайского университета Цзяотун разработала новую группу динамически стабильных самовосстанавливающихся проводов на основе механико-электрического взаимодействия, которое было вдохновлено взаимодействием водородных связей и сил ван-дер-Ваальса между аксоном и миелиновой оболочкой в миелинизированном аксоне. То есть по аналогии со связями нейронов в мозге.
Группа использовала супрамолекулярную химию для улучшения прочности на растяжение (35-73 МПа) самовосстанавливающихся проводов, которые показали хорошее соответствие с обычными текстильными волокнами (28-74 МПа). Более важно то, что механико-электрическое взаимодействие на основе водородных и координационных связей между структурными (самовосстанавливающийся полимер) и проводящими (жидкий металл GaInSn) компонентами значительно улучшило электрическую стабильность самовосстанавливающихся проводов в различных динамических условиях.
Например, изменение сопротивления этих проводов составляло менее 0,7 Ом при высокой деформации в 500%, а электрическое сопротивление увеличивалось менее чем на 5% при различных динамических условиях, таких как изгибы, нажимы, узлы и стирка. Эти провода обладают отличными механическими, электрическими и динамическими свойствами, что делает их перспективными для носимых устройств.
«Нам нужны самовосстанавливающиеся провода, способные сохранять свое электрическое сопротивление в динамических условиях, что является ключом к обеспечению точности и надежности взаимосвязанных носимых устройств в практических приложениях. Пытаясь достичь этой цели, мы замечаем, что нервная система может надежно передают нервные потенциалы действия даже при сильных деформациях, что вдохновляет нас предложить механизм «механико-электрической связи», фокусирующийся на усилении межфазного взаимодействия. Поэтому мы разрабатываем инновационные самовосстанавливающиеся полимерные материалы с помощью супрамолекулярной химии , чтобы вызвать сильное взаимодействие с жидким металлом GaInSn, тем самым достигая динамически стабильных самовосстанавливающихся проводов, которые полезны для практических носимых устройств», — сказал профессор Хао Сунь.
Источник:
Шуо Ван и др., Динамически стабильная самовосстанавливающаяся проволока на основе механо-электрической связи (Shuo Wang et al, A dynamically stable self-healable wire based on mechanical–electrical coupling), National Science Review (2024). DOI: 10.1093/nsr/nwae006
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Самовосстанавливающиеся провода играют важную роль в интеграции и применении носимых устройств благодаря своей высокой гибкости и проводимости. Однако, частые нагрузки и деформации при практическом использовании могут привести к структурным повреждениям этих проводов, что в свою очередь может привести к отказу всего модуля.
Самовосстанавливающиеся провода способны восстанавливать механические и электрические свойства при повреждении структуры, что представляет собой многообещающее решение данной проблемы. Однако, практическое применение самовосстанавливающихся проводов ограничивается высокой изменчивостью электрического сопротивления в динамических условиях, таких как изгибы, нажимы, растяжения и вибрации, что существенно снижает точность непрерывного мониторинга взаимосвязанных носимых устройств.
Для преодоления этих проблем, исследовательская группа под руководством профессора Хао Суна из Шанхайского университета Цзяотун разработала новую группу динамически стабильных самовосстанавливающихся проводов на основе механико-электрического взаимодействия, которое было вдохновлено взаимодействием водородных связей и сил ван-дер-Ваальса между аксоном и миелиновой оболочкой в миелинизированном аксоне. То есть по аналогии со связями нейронов в мозге.
Группа использовала супрамолекулярную химию для улучшения прочности на растяжение (35-73 МПа) самовосстанавливающихся проводов, которые показали хорошее соответствие с обычными текстильными волокнами (28-74 МПа). Более важно то, что механико-электрическое взаимодействие на основе водородных и координационных связей между структурными (самовосстанавливающийся полимер) и проводящими (жидкий металл GaInSn) компонентами значительно улучшило электрическую стабильность самовосстанавливающихся проводов в различных динамических условиях.
Например, изменение сопротивления этих проводов составляло менее 0,7 Ом при высокой деформации в 500%, а электрическое сопротивление увеличивалось менее чем на 5% при различных динамических условиях, таких как изгибы, нажимы, узлы и стирка. Эти провода обладают отличными механическими, электрическими и динамическими свойствами, что делает их перспективными для носимых устройств.
«Нам нужны самовосстанавливающиеся провода, способные сохранять свое электрическое сопротивление в динамических условиях, что является ключом к обеспечению точности и надежности взаимосвязанных носимых устройств в практических приложениях. Пытаясь достичь этой цели, мы замечаем, что нервная система может надежно передают нервные потенциалы действия даже при сильных деформациях, что вдохновляет нас предложить механизм «механико-электрической связи», фокусирующийся на усилении межфазного взаимодействия. Поэтому мы разрабатываем инновационные самовосстанавливающиеся полимерные материалы с помощью супрамолекулярной химии , чтобы вызвать сильное взаимодействие с жидким металлом GaInSn, тем самым достигая динамически стабильных самовосстанавливающихся проводов, которые полезны для практических носимых устройств», — сказал профессор Хао Сунь.
Источник:
Шуо Ван и др., Динамически стабильная самовосстанавливающаяся проволока на основе механо-электрической связи (Shuo Wang et al, A dynamically stable self-healable wire based on mechanical–electrical coupling), National Science Review (2024). DOI: 10.1093/nsr/nwae006
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍2
Квантовые детекторы могут раскрыть тайны темной материи
Темная материя продолжает ускользать от взора ученых, но новый подход, предложенный физиками из Национальной лаборатории ускорителей SLAC, может внести свет в эту темную загадку. Вместо поиска редких столкновений с темной материей из глубин космоса, исследователи обратили свой взгляд на "термализованную" темную материю, которая может накапливаться и кружиться вокруг Земли. Они предлагают использовать для обнаружения темной материи специально настроенные квантовые сенсоры.
Темная материя, эта невидимка космического масштаба, продолжает избегать прямого обнаружения, играя в догонялки с самыми чувствительными детекторами нашей планеты. И все же, команда SLAC, кажется, готова перевернуть эту игру с помощью квантовых приборов, теоретически заточенных на поимку так называемой "термализованной" темной материи.
Тёмная материя была обнаружена благодаря аномалиям движения звёзд в галактическом масштабе. Как будто какая-то невидимая масса своей гравитацией изменяла скорости движения вращения звёзд вокруг центра галактики. И, считается, что её частицы уж точно должны прилетать из глубокого космоса. Но, также существует версия о темной материи, которая, возможно, уже веками мечется в гравитационном поле Земли, о чем говорит физик Ребекка Лиэн, одна из авторов нового исследования.
“Термализованная” темная материя, как предполагают исследователи, могла бы оставаться в нашем космическом дворике дольше, и в итоге достигать большей плотности, нежели ее братья-космонавты, что должно увеличить шансы на встречу её неуловимых частиц с детектором. Но есть проблема: она, словно усталый космический путник, движется медленно и несет меньше энергии, поэтому обычные детекторы могут и не заметить её.
Вдохновленные этой проблемой, Лиэн и её коллеги — постдок Анирбан Дас и ученый из SLAC Ноа Куринский, которые мечтают о детектировании темной материи с помощью квантовых сенсоров — предложили идею о перепроектировании квантовых устройств для обнаружения термализованной темной материи. Их расчеты показали, что чувствительность квантовых сенсоров настолько высока, что они могут регистрировать не только пышную энергетику галактической темной материи, но и скромные прикосновения ее земной сестры.
Конечно, это не гарантирует, что квантовые колебания спровоцированы именно темной материей, но дает надежду на возможность такого открытия. Следующий шаг — адаптация чувствительных квантовых устройств под обнаружение этой таинственной материи, где даже выбор материала для детектора — уже вопрос научного творчества и инноваций.
Работа в SLAC представляет собой симбиоз усилий и знаний, что особенно важно в таких амбициозных проектах, как поиски темной материи. Это исследование не только подбрасывает вопросы о природе темной материи, но и заставляет иначе взглянуть на то, как наши квантовые системы взаимодействуют с космической средой, открывая новые горизонты в понимании фундаментальных сил, которые формируют наш мир.
Источник:
DOI: 10.3389/fpsyg.2024.1300996
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Темная материя продолжает ускользать от взора ученых, но новый подход, предложенный физиками из Национальной лаборатории ускорителей SLAC, может внести свет в эту темную загадку. Вместо поиска редких столкновений с темной материей из глубин космоса, исследователи обратили свой взгляд на "термализованную" темную материю, которая может накапливаться и кружиться вокруг Земли. Они предлагают использовать для обнаружения темной материи специально настроенные квантовые сенсоры.
Темная материя, эта невидимка космического масштаба, продолжает избегать прямого обнаружения, играя в догонялки с самыми чувствительными детекторами нашей планеты. И все же, команда SLAC, кажется, готова перевернуть эту игру с помощью квантовых приборов, теоретически заточенных на поимку так называемой "термализованной" темной материи.
Тёмная материя была обнаружена благодаря аномалиям движения звёзд в галактическом масштабе. Как будто какая-то невидимая масса своей гравитацией изменяла скорости движения вращения звёзд вокруг центра галактики. И, считается, что её частицы уж точно должны прилетать из глубокого космоса. Но, также существует версия о темной материи, которая, возможно, уже веками мечется в гравитационном поле Земли, о чем говорит физик Ребекка Лиэн, одна из авторов нового исследования.
“Термализованная” темная материя, как предполагают исследователи, могла бы оставаться в нашем космическом дворике дольше, и в итоге достигать большей плотности, нежели ее братья-космонавты, что должно увеличить шансы на встречу её неуловимых частиц с детектором. Но есть проблема: она, словно усталый космический путник, движется медленно и несет меньше энергии, поэтому обычные детекторы могут и не заметить её.
Вдохновленные этой проблемой, Лиэн и её коллеги — постдок Анирбан Дас и ученый из SLAC Ноа Куринский, которые мечтают о детектировании темной материи с помощью квантовых сенсоров — предложили идею о перепроектировании квантовых устройств для обнаружения термализованной темной материи. Их расчеты показали, что чувствительность квантовых сенсоров настолько высока, что они могут регистрировать не только пышную энергетику галактической темной материи, но и скромные прикосновения ее земной сестры.
Конечно, это не гарантирует, что квантовые колебания спровоцированы именно темной материей, но дает надежду на возможность такого открытия. Следующий шаг — адаптация чувствительных квантовых устройств под обнаружение этой таинственной материи, где даже выбор материала для детектора — уже вопрос научного творчества и инноваций.
Работа в SLAC представляет собой симбиоз усилий и знаний, что особенно важно в таких амбициозных проектах, как поиски темной материи. Это исследование не только подбрасывает вопросы о природе темной материи, но и заставляет иначе взглянуть на то, как наши квантовые системы взаимодействуют с космической средой, открывая новые горизонты в понимании фундаментальных сил, которые формируют наш мир.
Источник:
DOI: 10.3389/fpsyg.2024.1300996
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍2