Мультимодальная система тактильного восприятия для роботов и носимых устройств

В настоящее время робототехника и носимые устройства становятся все более популярными и востребованными. Однако одной из основных проблем, с которой сталкиваются разработчики, является ограниченность тактильной информации, доступной для этих устройств. Именно поэтому исследователи в области робототехники искали способы усовершенствовать тактильное восприятие у роботов и носимых устройств.

Недавно группа исследователей представила результаты своего исследования в области мультимодальной системы тактильного восприятия, которая вдохновлена человеческим тактильным восприятием. Эта система способна предоставлять мультитактильную информацию в режиме реального времени, обеспечивая роботам и носимым устройствам возможность ощущать окружающую среду так же, как это делает человек.

Одной из ключевых особенностей этой системы является использование четырех трехмерных тактильных датчиков, которые ламинированы в трехмерную структуру с использованием гибких электродов, произведенных с помощью технологии трехмерной (3D) печати. Каждый датчик способен измерять различные параметры, такие как температура, вибрация, сила сдвига и вертикальное давление. Эти данные обрабатываются в электронном модуле обработки и передаются через гибкую печатную плату (FPCB) к соответствующему терминалу.

Одним из главных достижений этой системы является ее способность распознавать различные типы тактильных стимулов и текстур поверхности, а также дифференцировать сложные движения в режиме реального времени. Ранее для обнаружения тактильных сигналов требовались сложные внешние измерительные устройства и аналитическое оборудование. Однако новая система позволяет использовать эти датчики в качестве простой автономной системы, что делает ее идеальным решением для носимых устройств и роботов.

Потенциальные применения мультимодальной системы тактильного восприятия огромны. Носимые устройства, оснащенные такой системой, могут помочь людям с ограниченными возможностями в повседневных задачах, например, в передвижении или взаимодействии с окружающей средой. Роботы, оснащенные такими датчиками, смогут работать в опасных условиях, где требуется точное тактильное восприятие для выполнения задач.

Источник:
Бо-Ён Ли и др., Вдохновленная человеком система тактильного восприятия для мультимодального обнаружения тактильных стимулов в реальном времени (Bo-Yeon Lee et al, Human-Inspired Tactile Perception System for Real-Time and Multimodal Detection of Tactile Stimuli), Soft Robotics (2023). DOI: 10.1089/soro.2022.0191

=======================
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!

Робот-дракон для тушения пожаров

Новое изобретение японских ученых - летающий робот-пожарный Dragon Firefighter - обещает революционизировать тушение пожаров, обеспечивая безопасный и эффективный доступ к труднодоступным и опасным очагам возгорания. Публикация схемы этой уникальной разработки в журнале Frontiers in Robotics and AI делает ее доступной для широкого круга робототехников, предоставляя возможность создания собственных пожарных-драконов по всему миру.

Дракон-пожарный - это дистанционно управляемый летающий аппарат длиной четыре метра, способный тушить пожары в зданиях путем непосредственного приближения к источнику возгорания. Пожарный шланг робота поднимается вверх благодаря мощным струям воды, а управляемый блок на колесной тележке позади контролирует направление и форму струи. Тележка соединена подводящей трубой с пожарной машиной с резервуаром для воды объемом 14 000 литров, обеспечивая непрерывную подачу воды.

Форсунки робота могут извергать воду со скоростью 6,6 литров в секунду при давлении до одного мегапаскаля, эффективно сбивая пламя и охлаждая горячие поверхности. На наконечнике шланга установлены обычная и тепловизионная камеры, которые помогают оператору определить место возгорания и направить поток воды наиболее точно.

Dragon Firefighter отличается высокой маневренностью и может легко перемещаться в ограниченных пространствах и под низкими потолками. Робот способен летать на высоте двух метров над землей, что позволяет ему тушить пожары даже в высотных зданиях.

Помимо своей уникальной конструкции, Dragon Firefighter также оснащен новейшей системой управления, которая обеспечивает точность и стабильность полета даже в сложных условиях. Робот может управляться как оператором на месте происшествия, так и дистанционно из безопасного места.

Дракон-пожарный прошел успешные испытания на церемонии открытия Всемирного саммита роботов 2020 и продемонстрировал свою эффективность в тушении пожаров различной сложности. Разработчики робота планируют доработать и усовершенствовать его для использования в реальных ситуациях как можно скорее.

Источник:
Разработка дистанционно управляемого пожарного робота шлангового типа длиной 4 м (Development of a remotely controllable 4 m long aerial-hose-type firefighting robot), Frontiers in Robotics and AI (2023). DOI: 10.3389/frobt.2023.1273676

=======================
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!

Дорогие Друзья!

С новостями объявляется временный перерыв.

Как оказалось, научных новостей на Рождество по Григорианскому календарю почти нет, народ отдыхает )))

Тогда и я немного отдохну, новости буду публиковать по мере их появления. Ну или ещё что писать, надо разбавлять контент личными постами.

К тому же, много дел по проекту. Надо допилить сценарий, наконец! А ещё, я участвую в одной очень интересной штуке, о которой пока не могу сказать, но если выгорит - будет круто!

А так - всех с Наступающим!

Доброго времени суток!
И с наступающим! Ну или уже с наступившим! 🥳🥳🥳🥳

Отдых от новостей продолжается, они вроде как начали поступать, но пока вяло 😎😎😎

Но с 1го января пойдут в режиме штука в день, так что не теряйтесь 😉

А пока снова поделюсь личным. В это раз приятным подарком и рекомендацией! На фото ⬆️ масштабная модель спутника Аист-2Д. Это мой приз, который я выиграл на викторине на вот этом канале. Его ведет моя хорошая знакомая Александра Даниленко. Она рассказывает там о космонавтике, космонавтах и о достижениях освоения Космоса, прошлых и нынешних. Подписывайтесь, там несправедливо мало подписчиков! И передавайте от меня привет 😉

Шлем из пенопласта

Но пенопласт всё же не простой, а из углеродных нанотрубок.

Падения, некоторые виды спорта и работа на производстве часто приводят к ударам по голове, которые могут вызвать черепно-мозговые травмы. Эти травмы могут иметь серьезные последствия, в том числе сотрясения мозга и даже смерть. Традиционно для защиты головы используются шлемы разной конструкции. Это звучит банально, конечно, однако современный шлем устроен сложнее, чем кажется.

Традиционные шлемы используют подкладки из пеноматериала, которые поглощают энергию удара и защищают голову. Однако эти подкладки не всегда эффективны в предотвращении вращательных движений головы, которые могут вызвать серьезные травмы мозга.

Ученые из Университета Висконсин-Мэдисон разработали новый легкий пенопласт, который может значительно улучшить защиту головы от травм. Этот материал, известный как вертикально ориентированная пена из углеродных нанотрубок, обладает уникальными свойствами, которые позволяют ему рассеивать энергию вращательного удара.

В ходе экспериментов исследователи обнаружили, что новый материал в 30 раз лучше поглощает напряжение сдвига, чем пена, которая в настоящее время используется в подкладках боевых шлемов американских военных. Это означает, что новый материал может значительно снизить риск черепно-мозговой травмы при ударе по голове.

Новый пенопласт также имеет ряд других преимуществ перед традиционными подкладками шлемов. Он более легкий, что делает шлемы более удобными в ношении. Кроме того, он более прочный и долговечный, что увеличивает срок службы шлемов.

Источник:
Б. Махесваран и др., Смягчение косых ударов путем распутывания изогнутых углеродных нанотрубок в подкладках шлема (B. Maheswaran et al, Mitigating Oblique Impacts by Unraveling of Buckled Carbon Nanotubes in Helmet Liners), Experimental Mechanics (2023). DOI: 10.1007/s11340-023-01013-1

=======================
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!

Искусственный сенсор вкуса с технологией глубокого обучения

Исследовательская группа профессора Кён Ин Чанга с кафедры робототехники, машиностроения и электроники DGIST, вместе с группой профессора Джихвана Чоя с кафедры аэрокосмической техники KAIST, разработала уникальную систему искусственного электронного языка, способную имитировать вкусовые ощущения человека. Это новаторское решение, которое объединяет датчики и технологии глубокого обучения, может быть применено в различных отраслях промышленности, включая пищевую, ликеро-водочную, косметическую и фармацевтическую.

Электронный язык является искусственным сенсором вкуса, который способен различать разные вкусы и количественно оценивать их детализацию, имитируя работу нашей вкусовой системы. Он предоставляет объективную и последовательную оценку вкуса, что делает его важным инструментом для разработки новых продуктов и контроля их качества.

Ранее проведенные исследования имели ограничения в точности и надежности из-за отсутствия интеграции с технологией глубокого обучения. Однако благодаря усилиям исследовательских групп профессоров Джанга и Чоя, была разработана система электронного языка, которая эффективно объединяет датчики и технологии глубокого обучения.

Исследовательские группы создали четыре датчика для определения каждого вкуса и разработали структуру лунок миллиметрового масштаба для сенсорного элемента, обеспечивая стабильные измерения. Также был разработан индивидуальный алгоритм глубокого обучения, который позволяет эффективно проводить вкусовой анализ.

Эта новая система обладает огромным потенциалом для применения в различных отраслях. В пищевой промышленности она может помочь разрабатывать новые продукты, улучшать их вкусовые характеристики и контролировать качество. В ликеро-водочной промышленности она может использоваться для создания новых ароматов. В косметической и фармацевтической отраслях она может помочь в разработке более приятных и эффективных продуктов для потребителей.

Источник:
Хан Хи Юнг и др., Однокапельное определение нескольких вкусов на основе вкусовых лунок для комплексного анализа вкуса с помощью алгоритмов глубокого обучения (Han Hee Jung et al, Taste Bud-Inspired Single-Drop Multitaste Sensing for Comprehensive Flavor Analysis with Deep Learning Algorithms), ACS Applied Materials & Interfaces (2023). DOI: 10.1021/acsami.3c09684

=======================
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!

Завтра в 14.00 по Москве проведу стрим с Ольгой Земляковой с одноименного канала Землякова. Поговорим про то, что ждёт человечество в будущем, про уже свершившиеся и будущие космические миссии, про колонизацию Марса, зададимся вопросом: "Возможно ли колонизировать другие планеты Солнечной системы?", немного затронем фантастику и как она влияет на умы будущих открывателей и учёных. Ведь Ольга, помимо научно-популярной деятельности, ещё преподаёт в школе и напрямую общается с молодыми дарованиями. Присоединяйтесь! Будет интересно!

Вы можете оставить вопросы к стриму под этим постом. Постараемся их зачитать на трансляции.

https://www.youtube.com/watch?v=M6ciEUIhSRQ

ИИ учится понимать сарказм

Большие языковые модели (LLM) - это усовершенствованные алгоритмы глубокого обучения, которые могут анализировать вопросы на различных человеческих языках, впоследствии генерируя реалистичные и исчерпывающие ответы. Этот многообещающий класс моделей обработки естественного языка (NLP) становится все более популярным после появления платформы ChatGPT, которая может быстро отвечать на широкий спектр пользовательских запросов и генерировать убедительные письменные тексты для различных целей.

Оценка возможностей и ограничений LLM играет важную роль в их дальнейшем развитии. Ведь только понимая, в каких ситуациях эти модели наиболее полезны, а в каких - менее, мы сможем оптимизировать их использование. Исследователи активно занимаются этой проблематикой, и одно из недавних исследований, проведенных Джулианн Чжоу из Нью-Йоркского университета, посвящено обучению LLM пониманию сарказма, которого не все люди понимают, кстати.

Сарказм является особым видом выражения иронии, при котором мы говорим прямо противоположное тому, что на самом деле имеем в виду. Понимание сарказма - непростая задача для людей и очень сложная задача для искусственного интеллекта, но Чжоу и её команда решили сначала обучить распознавать саркастические высказывания студентов-магистров. Их исследование помогло выявить функции и алгоритмические компоненты, которые могут улучшить возможности обнаружения сарказма у искусственных агентов и роботов. Это важный шаг в развитии LLM, так как позволяет им лучше понимать контекст и намерения говорящего.

Еще одной областью исследований, связанной с обработкой естественного языка, является анализ настроений. Он включает в себя анализ текстов, размещенных на платформах социальных сетей и других веб-сайтах, чтобы понять, как люди относятся к определенной теме или продукту. Многие компании вкладывают средства в эту область, поскольку она помогает им понять, как улучшить свои услуги и удовлетворить потребности клиентов.

В настоящее время существует несколько моделей НЛП, которые могут обрабатывать тексты и предсказывать их основной эмоциональный тон, или, другими словами, выражают ли они положительные, отрицательные или нейтральные эмоции. Однако многие обзоры и комментарии, размещенные в Интернете, содержат иронию и сарказм, что может заставить моделей классифицировать их как «положительные», хотя на самом деле они выражают отрицательные эмоции, или наоборот.

Чжоу провела серию тестов, направленных на оценку способности существующих моделей обнаруживать сарказм в комментариях, размещенных на Reddit, известной онлайн-платформе, обычно используемой для оценки контента и обсуждения различных тем. Способность этих двух моделей обнаруживать сарказм в выборочных текстах также сравнивалась со средней производительностью человека при выполнении той же задачи и с производительностью нескольких базовых моделей для анализа текстов.

Обнаружилась, впрочем, вполне очевидная вещь: важен контекст. Встраивание контекстной информации помогало не только LLM понимать сарказм, но и человеку.

Источник:
Джулиан Чжоу, Оценка современных моделей большого языка для обнаружения сарказма (Juliann Zhou, An Evaluation of State-of-the-Art Large Language Models for Sarcasm Detection), arXiv (2023). DOI: 10.48550/arxiv.2312.03706

=======================
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!

Электролит из стекла для литиевых аккумуляторов

Исследовательская группа под руководством профессора Чэнь Гуйчжу из Института физики Китайской академии наук успешно создала стеклообразную литий-ионную проводящую сеть и разработала аморфные твердые электролиты на основе хлорида тантала с высокой литий-ионной проводимостью. Результаты исследования были опубликованы в журнале Американского химического общества (ACS).

Аморфные твёрдые электролиты обладают рядом уникальных преимуществ по сравнению с керамическими твёрдыми электролитами. Благодаря своей присущей стеклообразной сетке они обеспечивают тесный контакт твердого тела с твердыми телами и необычайную литий-ионную проводимость. Кроме того, аморфные твёрдые электролиты способствуют быстрой литий-ионной проводимости и перспективны для реализации эффективного использования катодов большой емкости и стабильного циклирования, что значительно увеличивает плотность энергии полностью твердотельных литиевых батарей (ASSLB).

Однако до сих пор разработка аморфных твёрдых электролитов с высокой литий-ионной проводимостью и идеальной химической (или электрохимической) стабильностью оставалась сложной задачей. Исследователи из Института физики Китайской академии наук предложили новый класс аморфных хлоридных твёрдых электролитов с высокой литий-ионной проводимостью, продемонстрировавших отличную совместимость с высоконикелевыми катодами. Это позволило реализовать ASSLB с высокой плотностью энергии, широким диапазоном температур и стабильным циклированием.

Исследование структурных особенностей аморфной матрицы хлорида тантала показало, что она обладает уникальной стеклообразной сетью с высокой плотностью литий-ионных проводящих путей. Кроме того, исследователи обнаружили, что добавление небольшого количества фтора в состав аморфного хлорида тантала может значительно улучшить его ионную проводимость и стабильность при высоких температурах.

Разработанные аморфные хлоридные твёрдые электролиты на основе хлорида тантала обладают рядом преимуществ, включая высокую литий-ионную проводимость, хорошую химическую стабильность, широкую электрохимическую стабильность и отличную совместимость с высоконикелевыми катодами. Это делает их перспективными материалами для создания высокоэнергетических ASSLB.

Источник:
Фэн Ли и др., Аморфные хлоридные твердые электролиты с высокой литий-ионной проводимостью для стабильного циклирования твердотельных катодов с высоким содержанием никеля ( Feng Li et al, Amorphous Chloride Solid Electrolytes with High Li-Ion Conductivity for Stable Cycling of All-Solid-State High-Nickel Cathodes), Journal of the American Chemical Society (2023). DOI: 10.1021/jacs.3c10602

=======================
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!

Невзаимные взаимодействия молекул: новый механизм без внешних сил

Исследовательская группа из Университета штата Мэн и штата Пенсильвания сделала удивительное открытие: молекулы могут испытывать невзаимные взаимодействия без внешних сил. Это противоречит фундаментальным силам, таким как гравитация и электромагнетизм, которые всегда взаимны.

Невзаимные взаимодействия необходимы для сложного поведения живых организмов. Они ранее объяснялись гидродинамическими или другими внешними силами. Но новое исследование показывает, что невзаимные взаимодействия могут происходить и между отдельными молекулами.

Механизм, описанный в исследовании, основан на локальных градиентах реагентов и продуктов, вызванных реакциями, которым способствует химический катализатор. Катализатор, такой как фермент, может вызывать реакцию, которая создает градиент концентрации. В зависимости от свойств катализатора, одна молекула может притягиваться, а другая отталкиваться.

Этот механизм может играть важную роль в обеспечении взаимодействия молекул друг с другом. Он также мог сыграть решающую роль в процессах, посредством которых простая материя стала сложной жизнью.

Авторы исследования обнаружили, что свойство катализатора, известное как кинетическая асимметрия, контролирует направление реакции на градиент концентрации. Кинетическая асимметрия является свойством самого фермента, поэтому она может подвергаться эволюции и адаптации. Это означает, что невзаимные взаимодействия, допускаемые кинетической асимметрией, могут быть настроены и адаптированы для различных целей.

Невзаимные взаимодействия молекул могут быть использованы для разработки новых типов материалов с уникальными свойствами. Например, они могут быть использованы для создания материалов, которые самособираются или реагируют на внешние раздражители.

Невзаимные взаимодействия также могут быть использованы для разработки новых лекарств. Например, они могут быть использованы для создания лекарств, которые избирательно нацелены на определенные клетки или ткани в организме.

Источник:
Ниладри Сехар Мандал и др., Молекулярная природа невзаимных взаимодействий между взаимодействующими активными катализаторами (Niladri Sekhar Mandal et al, A molecular origin of non-reciprocal interactions between interacting active catalysts), Chem (2023). DOI: 10.1016/j.chempr.2023.11.017

=======================
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!

Новые свойства материалов под большим давлением

Путешествуя достаточно глубоко под поверхностью Земли или внутри центра Солнца, материя меняется на атомном уровне под влиянием растущего давления. Эти экстремальные условия могут привести к тому, что металлы становятся непроводящими изоляторами, меняя свои электронные свойства и физические характеристики.

Исследователи из Университета Буффало недавно раскрыли химическую связь, лежащую в основе трансформации натрия из блестящего металла серого цвета в прозрачный, похожий на стекло изолятор под высоким давлением. Проанализировав результаты квантово-химических расчетов, они выяснили, что электроны натрия не полностью вытесняются в межатомное пространство, а по-прежнему химически связаны друг с другом.

Это открытие несет в себе не только фундаментальный научный интерес, но и имеет практическое значение для понимания процессов, происходящих в недрах планет и звезд. Например, оно может помочь объяснить, почему ядро Юпитера, которое, как считается, состоит из металлического водорода, генерирует такое сильное магнитное поле.

Исследование также подтверждает предсказания выдающегося физика Нила Эшкрофта, который в свое время выдвинул теорию о том, что некоторые материалы могут вести себя как изоляторы или полупроводники при сжатии.

Открытие механизма изменения электрических свойств материалов под высоким давлением открывает новые возможности для разработки инновационных материалов с уникальными свойствами. Эти материалы могут быть использованы в различных отраслях, включая электронику, энергетику и производство новых сплавов.

Источник:
Стефано Рачиоппи и др., Об электридной природе Na-hP4 (Stefano Racioppi et al, On the Electride Nature of Na‐hP4), Angewandte Chemie International Edition (2023). DOI: 10.1002/anie.202310802

=======================
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!

На пороге лазеров нового поколения: создан ультратонкий оптический кристалл

Несмотря на то, что лазеры - это технология середины прошлого века, они по-прежнему остаются на острие науки и технологий. Как говорится, нет предела совершенству. Лазер, на самом деле, достаточно тонкое устройство, в смысле требований к составу и качеству компонентов, несмотря на то, что устроено достаточно просто. Особую роль в лазерах играют оптические элементы: это зачастую само рабочее тело лазера, которое должно генерировать фотоны строго необходимой длины волны, нужной поляризации да ещё и когерентные, зеркала и линзы, которые порой должны выдерживать очень сильный световой поток (обычное стекло тут не подойдёт), а также обладать определёнными показателями прозрачности и преломления и создавать такую штуку, как резонатор. Это оптически прозрачное пространство в лазере, внутри которого обычно располагается рабочее тело, размер которого должен быть строго таким, чтобы в него помещалось целое число длин полуволн генерируемого излучения. В общем просто, и, одновременно, сложно и труднореализуемо. Про лазеры у меня есть отдельный ролик, бегом смотреть после статьи, а пока к сути.

Китайские учёные из Пекинского университета разработали новый тип ультратонкого оптического кристалла с высокой энергоэффективностью. Это достижение открывает путь к созданию лазерных устройств следующего поколения. Оптический кристалл достаточно сложная штука, обычно кристаллы обладают достаточно специфическими оптическими свойствами, в отличие от стекла, которое вообще не кристалл. Их можно использовать и даже ими управлять, но для этого надо знать ориентацию кристаллической решётки и уметь делать непрерывные кристаллы нужного резмера. И ещё резать их так, чтобы не трескались.

Профессор Ван Энге, руководитель исследовательской группы, сообщил, что созданный командой твист-нитрид бора (TBN) толщиной в один микрон является самым тонким оптическим кристаллом, известным в настоящее время в мире. По сравнению с традиционными кристаллами той же толщины его энергоэффективность повышена в 100–10 000 раз.

Исследователям удалось добиться этого благодаря созданию нового теоретического подхода, который позволил впервые реализовать свето-синхронизм в тонкопленочных материалах легких элементов. Это прорыв в теории оптических кристаллов, который не только расширил границы возможного, но и открыл новую область в технологии оптических кристаллов, созданных из двумерных тонкопленочных материалов легких элементов.

Результаты исследования были недавно опубликованы в журнале Physical Review Letters. Ультратонкий оптический кристалл TBN обладает рядом преимуществ по сравнению с традиционными кристаллами. Он имеет более высокую эффективность преобразования энергии, более низкий порог генерации лазера и более высокую скорость передачи данных. Это делает его идеальным материалом для создания компактных и энергоэффективных лазерных устройств нового поколения.

Источник:
Хао Хун и др., Синхронизация фаз скручивания в двумерных материалах (Hao Hong et al, Twist Phase Matching in Two-Dimensional Materials), Physical Review Letters (2023). DOI: 10.1103/PhysRevLett.131.233801

=======================
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!

Долговечная батарея, которая быстро заряжается

Новая литий-металлическая батарея, разработанная исследователями из Гарвардской школы инженерных и прикладных наук способна выдержать не менее 6000 подзарядки, что является значительно большим показателем, чем у других батарей. Кроме того, время перезарядки у этой батареи сокращено до минимума.

Литий-металлическая батарея - это святой грааль современных аккумуляторов. Такая батарея способна извлечь максимальный потенциал из лития в качестве носителя заряда. Но одной из основных проблем, с которой сталкиваются при разработке литий-металлических батарей, является образование дендритов на поверхности анода. Дендриты - это структуры, которые проникают в электролит и могут вызывать короткое замыкание или даже возгорание батареи. Они образуются в процессе зарядки, когда ионы лития перемещаются от катода к аноду и присоединяются к поверхности анода, создавая неровности, на которых дендриты могут разрастаться.

В предыдущих исследованиях команда предложила многослойную батарею, в которой различные материалы разной стабильности помещались между анодом и катодом. Это позволяло контролировать и сдерживать проникновение дендритов, предотвращая их полное образование. В новом исследовании используется микронные частицы кремния в аноде, чтобы предотвратить образование дендритов и обеспечить однородное покрытие металлическим литием.

Это достигается путем ограничения реакции лития, что позволяет создать толстый слой металлического лития без образования неровностей на поверхности анода. Таким образом, проблема образования выбоин при разрядке батареи и неравномерного покрытия в следующий разряд устраняется.

Источник:
Лухан Йе и др., Быстрое циклирование металлического лития в твердотельных батареях с помощью анодных материалов, подверженных сужению (Luhan Ye et al, Fast cycling of lithium metal in solid-state batteries by constriction-susceptible anode materials), Nature Materials (2024). DOI: 10.1038/s41563-023-01722-x

=======================
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!

Это прекрасно, я считаю!

Однажды я посмотрел на турбореактивный двигатель, а потом - на разводку бортового радиоэлектронного оборудования самолёта. И я подумал тогда: "Это ж сколько всего надо держать в своём котелке, чтобы ориентироваться во всех этих проводах и трубках?"...

Но во ЭТО! Это Высшее Знание! Чтобы разбираться в ЭТОМ, надо реально шарить! тут и Идущий К Реке нервно курит под кустом. Содержимое моей башки со всеми этими систематизированными знаниями, основанными на рациональности и научном методе, справиться с подобным не может...

P.S. Да, я буду разбавлять контент подобным, личными постами, так сказать ) Эксклюзивно для телеги

Робот-макаронина для картографии

Давайте прогуляемся по долинам нашей детской (а может и не детской уже) памяти и вспомним роботов из научной фантастики. Большинство из них - антропоморфны. Люди, пытаясь представить мир будущего, видели умные машины похожими на людей. Но, несмотря на некоторые удачные угадывания, фантасты всё же склонны видеть будущее в полном соответствии с принципом историчности, ведь любое литературное произведение, независимо от жанра - это продукт того времени, когда оно было написано тем человеком, который жил и работал в своей среде. Иными словами, все старания писателей или сценаристов фантастики сводятся к переиначиванию той эпохи, в которой они жили. Вы только взгляните на картинки начала 20го века про век 21й - кругом дым, дирижабли и костюмы викторианской эпохи. Сплошной стимпанк, короче.

Это я всё к чему. То, что получается у фантастов на выходе нечасто совпадает с тем, что мы имеем в нашем уже наступившем будущем. Это касается и роботов. По какой-то причине (по какой - давайте поразмыслим в комментариях) роботы были двуногими аналогами приматов вида Homo sapiens. Но сейчас роботы - это в лучшем случае аналоги четвероногих собратьев. А попытки строить двуногих автоматов упёрлись в многолетний процесс обучения их простой ходьбе (простой для нас, как оказалось) и в последующие вопросы насчёт их целесообразности в принципе.

А если просто поразмыслить, роботы - это, по изначальному замыслу, помощники человека. И вполне логично, что они должны прежде всего выполнять функции, недоступные или труднодоступные для человека. И тут открывается целый удивительный мир всевозможных дизайнов роботов, который фантастам даже не снился!

Исследователи из Университета штата Северная Каролина разработали принципиально новую конструкцию мягкого робота, способного одновременно катиться вперед и вращаться как в поперечной плоскости, так и вокруг своего центра масс. Это устройство, работающее без управления человеком или компьютером, обещает создать мягкие роботизированные устройства, которые можно будет использовать для навигации и картографирования неизвестной среды.

Витые кольцевые роботы изготовлены из лентообразных жидкокристаллических эластомеров, которые скручены, как лапша ротини, а затем соединены на концах, как браслет. При размещении на поверхности с температурой не менее 55° по Цельсию, что горячее окружающего воздуха, часть ленты, касающаяся поверхности, сжимается, в то время как часть ленты, находящаяся на воздухе, нет. Это вызывает вращательное движение; чем теплее поверхность, тем быстрее катится робот.

«Лента катится по своей горизонтальной оси, придавая кольцу импульс вперед», — говорит Цзе Инь, автор статьи об этой работе и доцент кафедры механической и аэрокосмической техники в Университете штата Северная Каролина.

Витой кольцевой робот также вращается вокруг своей центральной оси, а когда движется вперед - вращается по орбите вокруг центральной точки. Однако если он встретит границу, то будет двигаться вдоль этой границы.

«Такое поведение может быть особенно полезно для картографирования неизвестной среды», — говорит Инь. Поведение витых кольцевых роботов регулируется физическим интеллектом, а не сложными алгоритмами или машинным обучением.

Источник:
Фанцзе Ци и др., Топология с дефектным витым кольцом для автономного периодического мягкого робота с переворотом, вращением и орбитой (Fangjie Qi et al, Defected twisted ring topology for autonomous periodic flip–spin–orbit soft robot), Proceedings of the National Academy of Sciences (2024). DOI: 10.1073/pnas.2312680121

=======================
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!

Бетон из навоза

На что только не наткнёшья в поиске передовых научных достижений! А ещё всегда удивляюсь тому, что люди нынче придумывают, следуя за экологической повесткой. Спорить насчёт самой повестки не буду, можем развить эту мысль в комментариях, а также технологию из этого поста, однако поражает сама мысль! Вернее то, откуда она взялась. Проблема навоза, конечно, есть, и проблема углеродно-нейтрального бетона тоже есть. Видимо, это решение пришло во время необычного мозгового штурма. Почему бы и нет, как говорится!

Речь идёт о Швейцарии. Там есть цель достижения углеродной нейтральности к 2050му году. Причём по прогнозам необходимо не просто сократить выбросы, а в какие-то года иметь отрицательную эмиссию углерода. Звучит странно, но добиться этого можно технологиями поглощения углерода. Одним из основных источников выбросов парниковых газов является производство цемента, которое составляет около 8% мировых выбросов. Однако, строительный сектор также может стать частью решения, превратившись в возможного поглотителя углерода.

И вот, в лаборатории бетона и асфальта компании Empa, придумали использовать биоуголь в производстве бетона. Биоуголь получается из биомассы в процессе пиролитической карбонизации, и он состоит из высокого уровня чистого углерода. Растения извлекают углерод из атмосферы в виде CO2 в процессе своего роста, и этот углерод остается связанным в биоугле на протяжении длительного времени.

Первые бетонные изделия с интегрированным биоуглем уже доступны на рынке. Однако, для эффективного использования биоугля в строительстве необходимы дальнейшие исследования. Исследователь Empa, Матеуш Выжиковски, объясняет, что биоуголь очень пористый и может поглощать не только воду, но и дорогостоящие добавки, используемые при производстве бетона. Также следует учитывать, что биоуголь может представлять определенные риски, такие как вред для дыхательных путей и возможность взрыва.

Тем не менее, использование биоугля в строительстве может стать важным шагом в достижении климатической нейтральности. Эта технология позволяет использовать углерод, который был извлечен из атмосферы растениями, и таким образом, удалять его из атмосферы в долгосрочной перспективе. Дальнейшие исследования и разработки в этой области помогут оптимизировать процесс использования биоугля в строительстве и сделать его более безопасным и эффективным.

Короче, берут навоз, обжигают его до состояния пористого уголька, обрабатывают определённым образом и добавляют в бетон. И таким образом стремятся к углеродоной нейтральности. Может кто и посмеётся. Но почему бы и не попробовать. Хорошо смеётся, как говорится... кому смешнее!

Источник:
Матеуш Выжиковски и др., Легкие заполнители с высоким содержанием биоугля, скрепленные холодным способом, для бетона с нулевой чистотой (Mateusz Wyrzykowski et al, Cold-bonded biochar-rich lightweight aggregates for net-zero concrete), Journal of Cleaner Production (2023). DOI: 10.1016/j.jclepro.2023.140008

=======================
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!

Сверхсмазывание: вопросов стало меньше

К двум уже известным сверхъявлениям - сверхпроводимости и сверхтекучести - мои знания пополнились ещё и сверхсмазыванием. Теперь и ваши тоже! И, как ни странно, это не речь про то, как при какой-то там температуре некая субстанция вдруг становится суперлубрикантом, хотя суть близка. Речь про состояние, когда при определённых условиях трение между телами практически исчезает, или пропадает зависимость силы трения от усилия сдавливания тел между собой, о чём известно ещё со школьных времён. В этом контексте лучше подойдёт суперскольжение, но перевод буквальный именно накой: superlubricity - сверхсмазывание, lubricity - это смазывающая способность, а скольжение переводится как slip, вроде как. Я не силён в аглицком, предлагаю обсудить это в комментариях, а пока к сути открытия.

Команда исследователей Сколтеха под руководством профессора Николая Бриллиантова провела комплексное исследование, включающее эксперименты, численное моделирование и теоретическую концептуализацию явления, чтобы объяснить атомистический механизм, лежащий в основе загадочной независимости силы трения от веса скользящего тела при сверхсмазывании.

Ученые обнаружили, что в условиях сверхсмазывания атомы на поверхностях, взаимодействующих друг с другом, образуют особую структуру, называемую "атомной стеклообразной фазой". Эта фаза характеризуется высокой степенью беспорядка и аморфности, что препятствует возникновению сильного трения.

На основании результатов были сформулированы альтернативные законы трения для сверхсмазывающей способности. Эти законы описывают, как сила трения зависит от скорости скольжения, температуры и площади контакта.

Открытие может привести к разработке новых материалов и технологий, которые позволят значительно сократить потребление энергии в различных механизмах. Например, сверхсмазывающие покрытия могут быть использованы в двигателях, подшипниках и других компонентах машин, что позволит повысить их эффективность и снизить эксплуатационные расходы.

Источник:
Николай В. Бриллиантов и др., Атомистический механизм независимости силы трения от нормальной нагрузки и другие законы трения для динамической структурной сверхсмазывающей способности (Nikolay V. Brilliantov et al, Atomistic Mechanism of Friction-Force Independence on the Normal Load and Other Friction Laws for Dynamic Structural Superlubricity), Physical Review Letters (2023). DOI: 10.1103/PhysRevLett.131.266201

=======================
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!

Назову эту рубрику "Гении среди нас"

Оказывается, сверхпроводимости не существует. Существует "Сверхнамагниченность"!..

Чтож, именно так и должна двигаться наука в понимании истинных гениев. Десятки лет, тысячи экспериментов и научных работ, в которых исследовались и проводящие свойства сверхпроводников, и магнитные, и теплопроводящие, и попытки раскрыть загадку высокотемпературной сверхпроводимости, я уже молчу про разработки квантовых компьютеров, поездов на магнитном подвесе, про промышленное производство сверхпроводников для строительства сверхпроводящих силовых линий электропередач - всё это можно смело выбросить на помойку истории! И всё потому, что когда-то однажды кому-то пришло в голову разрезать кольцо из свинцового сверхпроводника (под жидким гелием или водородом, судя по всему), и магнитное поле не поменялось, о чем говорила магнитная стрелка... А так всё хорошо... продолжалось, теперь всё заново надо продолжать!

Квантовая когерентность при комнатной температуре

Группа исследователей из Университета Кюсю и Университета Кобе впервые в истории достигла квантовой когерентности при комнатной температуре. Это означает, что квантовая система способна сохранять четко определенное состояние с течением времени, не подвергаясь влиянию окружающих возмущений.

Исследователи использовали хромофор, молекулу красителя, которая поглощает свет и излучает цвет, в металлоорганическом каркасе (MOF), нанопористом кристаллическом материале, состоящем из ионов металлов и органических лигандов.

Это достижение знаменует собой решающий прогресс в области квантовых вычислений и сенсорных технологий. Квантовые вычисления позиционируются как следующее важное достижение вычислительной технологии, а квантовое зондирование - это сенсорная технология, которая использует квантово-механические свойства кубитов.

Кубиты используются в квантовых вычислениях и представляют из себя суперпозицию из двух состояний, в отличии от битов в классических компьютерах. Также кубиты могут быть запутаны, что позволяет выводить состояние одного кубита из другого. Квантовое зондирование – технология, использующая запутаные кубиты для измерения физических явлений с чрезвычайно высокой чувствительностью.

Ожидается, что квантовая когерентность при комнатной температуре позволит создавать более мощные квантовые компьютеры и более чувствительные квантовые датчики без громоздкого оборудования и охлаждающих установок.

Источник:
Акио Ямаути и др., Квантовая когерентность запутанных мультиэкситонов при комнатной температуре в металлоорганическом каркасе (Akio Yamauchi et al, Room-temperature quantum coherence of entangled multiexcitons in a metal-organic framework), Science Advances (2024). DOI: 10.1126/sciadv.adi3147

=======================
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!

У ИИ нашли мораль, ценности и предрассудки

Исследователи из Университета Мангейма и GESIS — Института социальных наук Лейбница — проанализировали ряд общедоступных больших языковых моделей (LLM) и обнаружили, что эти модели демонстрируют определенные тенденции в отношении гендерных ролей, расы, этнической принадлежности и других характеристик человека. Например, эти модели часто автоматически предполагают, что старшие врачи — мужчины, а медсестры — женщины.

Эти предрассудки могут иметь серьезные последствия для общества. Например, они могут привести к дискриминации людей из определенных групп или к принятию несправедливых решений.

Серьёзная проблема! Одно дело, когда тебя может обидеть или вообще дискриминировать человек, но когда это делает бездушная машина где-то там на сервере - это вообще, за рамки выходит. Но хватит упражняться в иронии, ведь ученые предлагают решение - дать пользователям возможность ручной настройки мозгов ИИ. Вот бы у людей так можно было сделать!

Существуют различные способы сделать настройки LLM более прозрачными. Один из способов — использовать объяснимые методы искусственного интеллекта (ИИ), которые позволяют пользователям понять, как модель принимает решения. Другой способ — использовать интерактивные инструменты, которые позволяют пользователям исследовать настройки модели и их влияние на выходные данные.

Сделав настройки LLM более прозрачными, мы можем помочь разработчикам и пользователям этих моделей выявлять и исправлять предрассудки, а также повысить доверие к этим моделям.

Источник:
Макс Пеллерт и др., Психометрия искусственного интеллекта: оценка психологических профилей больших языковых моделей с помощью психометрических инвентаризаций (Max Pellert et al, AI Psychometrics: Assessing the Psychological Profiles of Large Language Models Through Psychometric Inventories), Perspectives on Psychological Science (2024). DOI: 10.1177/17456916231214460

=======================
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!