Что придумали учёные в последнее время

Американские ученые разработали особый нейроинтерфейс и инвалидную коляску, которая позволяет управлять ее движением при помощи силы мысли и успешно проверили ее работу на обезьянах.

Нейрофизиологи из университета Дьюка создали новую систему связи между компьютером и мозгом человека, которая позволяет полностью парализованным обезьянам управлять движением инвалидной коляски при помощи силы мысли, говорится в статье, опубликованной в журнале Scientific Reports.

.

«Тут-то я и подумала: а что, если целые здания или даже города могли бы парить в воздухе?» В самой по себе магнитной левитации нет ничего нового – она активно используется в области транспорта, например, в работе японских сверхскоростных пассажирских экспрессах. Но попыток использовать этот принцип в архитектуре ещё не было — считалось, что это непрактично. Но Луис решила всё же рискнуть.

Луис – уроженка Филиппин, и первую «летающую деревню» она решила построить на одном из филиппинских островов, жители которого страдают от наводнений особенно часто уже сейчас – что уж говорить о будущем.

В этом регионе люди живут в домах, построенных на сваях. Луис говорит, что эта система работает не очень хорошо, поскольку во время штормов волны поднимают уровень воды выше ожидаемого уровня. «Невозможно предсказать, насколько высоко поднимется вода. Вспомните, что случилось с Новым Орлеаном во время урагана «Катрина». Люди в высотных домах никак не ожидали, что вода доберётся до их квартир» — говорит архитектор.


Парящие дома, по убеждению Луис, могут стать гораздо более надёжным решением проблемы наводнений. Люди смогут забираться в свои жилища при помощи лестниц, мостиков или (для самых богатых) вертолётных площадок. В будущем, развивает она свою идею, жители смогут влетать в свои квартиры на реактивных ранцах.

Пока проект находится в самой начальной стадии. На сегодняшний день Луис создала модель весом около 400 грамм, которая может подниматься над землёй примерно на 40 сантиметров.


Источник публикации сайт «Наша Планета»
http://planeta.moy.su/news/


.

Доктор Крейг Вентер, руководитель группы исследователей, уже сделал для Wall Street Journal заявление о том, что произведенный прорыв навсегда ставит крест на гипотезе о существовании особой «жизненной силы», отличающей живую материю от неживой.

«Теперь положен конец концепции, что существует нечто особое, способное вдохнуть жизнь, - заявил он. – наша работа предполагает, что жизнь можно низвести до молекулярной формулы».

«Теоретически мы можем добавлять наборы генов, менять этот геном и, в сущности, создавать любой организм», - пояснил доктор Вернер.Биологам удалось создать бактерию с синтетическим геномом, убрав из нее все гены, без которых можно обойтись. Микроорганизм способен существовать только в идеальных для него лабораторных условиях, поэтому вряд ли может представлять опасность для тех, кто подозрительно относится к подобным экспериментам. «Лента.ру» ознакомилась с революционным исследованием и выяснила, чем так важны его результаты.

Клетки являются фундаментальной единицей живого организма. Их существование, в свою очередь, зависит от генома — совокупности всего наследственного материала, куда входят гены и не кодирующая белки ДНК. В геноме содержится зашифрованная информация, которая определяет химический состав клетки, обмен веществ, ее структуру, размножение и многое другое. Каждый геном является своего рода инструкцией, по которой осуществляются процессы жизнедеятельности, как общие для всех живых организмов на Земле, так и специфичные для конкретных видов.

Геном активно взаимодействует с цитоплазмой клетки. С одной стороны, он определяет функции отдельных ее компонентов, а с другой — некоторые из этих компонентов сами регулируют активность генов, ускоряя или подавляя производство жизненно важных белков. Геном можно рассматривать как часть программного обеспечения клетки. Секвенирование — метод, с помощью которого можно определить химический состав ДНК, позволяет расшифровать инструкции, зашифрованные в геноме, и определить, какие функции выполняет конкретный участок ДНК.

Ученые много лет изучали возможность упростить геном бактериальной клетки так, чтобы оставались только гены и регуляторная ДНК, обеспечивающие базовые функции — рост и размножение — в идеальных условиях лаборатории. В природе организмы с таким геномом выжить не смогли бы, поскольку они должны были бы адаптироваться к постоянно меняющейся окружающей среде, а гены, обеспечивающие такую пластичность, у них удалены.

Типичные бактерии, такие как Bacillus subtilis и Escherichia coli, способны хорошо адаптироваться, поскольку несут в себе гены, которые задействуются только при определенных условиях. Размер кодирующего генома этих бактерий состоит из четырех-пяти тысяч генов. Другие бактерии предпочитают стабильную среду, которая не меняется тысячелетиями, поэтому эволюция «выключает» лишнюю ДНК навсегда.

В 1984 году американский биофизик Гарольд Моровитц, занимающийся вопросами происхождения жизни, предположил, что микоплазмы могут быть удобным объектом для исследования базовых основ жизни. Микоплазмы — класс бактерий, которые представляют собой простейшие из известных клеточных организмов. Секвенирование генома Mycoplasma genitalium было завершено в 1995 году, однако определение функций конкретных его участков оставалось сложной задачей.

Микоплазмы обычно развиваются в среде, богатой питательными веществами, например, в клетках животных и человека, на которых паразитируют. Эта среда относительно стабильна, поэтому они имеют самый маленький известный геном среди самостоятельно воспроизводящихся организмов. В 1996 году биоинформатики Евгений Кунин и Аркадий Мушегян сравнили геномы двух бактерий — гемофильной палочки Haemophilus influenzae (содержит 1815 генов) и M. genitalium (525 генов — самый маленький известный микоплазматический геном). Они смогли определить 240 генов, которые встречались у обеих бактерий и охватывали большую часть основных клеточных функций. Ученые добавили к ним дополнительно 16 генов, необходимых для осуществления жизненно важных метаболических процессов, и получили то, что назвали «наименьшим возможным набором генов».

В 1999 году команде биологов под руководством Крейга Вентера с помощью метода, который называется глобальным транспозонным мутагенезом, уточнили количество генов из наименьшего набора. Ученые по очереди выключали гены M. genitalium, встраивая в них транспозоны — «прыгающие» фрагменты ДНК, которые способны передвигаться и размножаться в пределах генома. Если бактерия выживала при выключенном гене, то он считался несущественным для ее жизнедеятельности. Оказалось, что наименьший возможный набор генов должен включать в себя минимум 375 генов. Минимум, потому что у этого метода есть недостаток: если у гена имеется «дублер», то при выключении их по очереди клетка, естественно, выживает, но если сразу оба — она погибнет.

Примерно в то же самое время ученые начали разрабатывать методы создания искусственного генома, чтобы воссоздать минимальный набор генов. Недостаточно быстро размножающуюся M. genitalium они заменили более подходящей для лабораторных опытов M. mycoides. Размер генома последней составляет около 900 генов или, иными словами, более миллиона спаренных оснований — «строительных кирпичиков» двойной цепочки ДНК. В 2010 году биологи получили штамм JCVI-syn1.0 — микоплазму с химически синтезированным геномом. Для этого ученые встраивали отдельные фрагменты ДНК M. mycoides в клетку бактерии-реципиента, собственный геном которой был предварительно разрушен. JCVI-syn1.0 являлась практически точной копией M. mycoides , если не считать наличие «технической» ДНК (генетические маркеры), которая использовалась в качестве «лесов» для строительства генома.

В новой работе команда биологов использовала данные, ранее добытые ими с помощью транспозонного метода, а также сведения из других статей, в которых оценивалась жизнеспособность бактерий при постепенном удалении из них участков ДНК. Кроме того, чтобы исключить «дублеров», исследователи определяли функции генов, сравнивая их с похожими генами, назначение которых было уже известно. Таким образом, все гены M. mycoides были классифицированы как необходимые или несущественные. На основе всей доступной информации и с помощью постоянных экспериментальных проверок ученые смогли определить минимальный геном.

Все исследование можно представить в виде цикла. На каждом этапе биологи синтезировали в клетках дрожжей различные неполные геномы JCVI-syn1.0, убирая из них гены, которые гипотетически являлись несущественными. Затем геномы трансплантировали в реципиентные клетки M. capricolum, после чего определялась жизнеспособность полученных микроорганизмов. После этого ученые переоценивали важность конкретных генов, и цикл начинался заново. В конце концов, исследователи получили новый штамм бактерий — JCVI-syn3.0, чей геном был сокращен вдвое по сравнению с предыдущей версией и составил 531 тысячу спаренных оснований. Он кодирует 438 белков и 35 видов регуляторной РНК — всего 437 генов.

Ученые выяснили, что 49 процентов оставшихся генов сохранили свои функции со времен последнего общего предка. Роль других 149 генов оказалась на данный момент неизвестной, хотя их потенциальные гомологи (гены, имеющее общее происхождение) были найдены в других организмах и кодируют белки, чьи функции пока еще не выяснены. С другой стороны — сохранились почти все из генов, работа которых связана с транскрипцией и регуляцией ДНК, метаболизмом РНК, сворачиванием белков, синтезом рибосом, а также удвоением ДНК, ее восстановлением и другими генетическими механизмами, которые могли существовать с самых ранних времен развития жизни.


Двойные цепочки ДНК образованы спаренными основаниями, в последовательности которых закодирована информация о белках или регуляторных РНК
Всего биологи удалили 428 генов. Функции большинства из них также неизвестны, однако 73 гена представляли собой мобильные генетические элементы — перемещающиеся внутри генома последовательности ДНК — и участки генома, которые кодируют ферменты, осуществляющие гидролиз нуклеиновых кислот. Также были удалены 72 гена, отвечающие за синтез липопротеинов — белков, задействованных в метаболизме липидов. Поскольку питательная среда в условиях лаборатории обеспечивала клетки всеми необходимыми веществами, отпала необходимость в генах, участвующих в транспорте, катаболизме, разложении белков и других метаболических процессах, которые стали излишними.

Важным результатом исследования является не то, что удалось получить «универсальное генетическое ядро жизни», — это принципиально невозможно сделать, так как в разных организмах гены из наименьшего возможного набора могут быть не только разными, но и иметь различное происхождение. Главное значение работы в том, что была создана универсальная платформа для изучения основных функций жизни и исследования структуры генома. Кроме того, сам метод, разработанный учеными для синтеза JCVI-syn3.0, позволяет создавать новые геномные конструкции, а также проектировать модельные клетки, функция каждого гена которых хорошо известна. По словам исследователей, это даст возможность создавать метаболические пути для синтеза лекарственных препаратов и промышленных химикатов.

Александр Еникеев


Источник публикации
http://spbimir.ru/2016/03/28/uchenyie-styorli-gran-mezhdu-zhivyim-i-myortvyim/

Доктор Раджеш Раманатхан сказал, что разработанный командой учёных процесс находит широкое применение в таких отраслях на основе катализа, как агрохимия и фармацевтика, а также в производстве натуральных продуктов, и может быть легко доработан до промышленных масштабов.

«Преимуществом текстиля является то, что в нём уже имеются 3D-структуры, хорошо поглощающие свет, который, в свою очередь, ускоряет процесс разложения органических веществ», — сказал он.

Учёные проводили исследования наноструктур на основе меди и серебра, которые известны своей способностью поглощать видимый свет.

При воздействии света наноструктуры получают заряд энергии, который создает «горячие электроны». «Горячие электроны» высвобождают полученную энергию, расходующуюся на разложение органического вещества.

Задачей исследователей было вывести концепцию из лабораторных условий, научившись получать наноструктуры в промышленном масштабе и закреплять их в ткани на постоянной основе.

Новаторский подход учёных RMIT в том, что они предложили выращивать наноструктуры непосредственно в самой ткани путём её погружения в различные растворы, что приводит к формированию стабильных наноструктур в течение 30 минут.

При воздействии света требуется меньше шести минут, чтобы материал со сформированными наноструктурами начал самопроизвольно очищаться.

«Наш следующий шаг — исследовать новый материал с органическими соединениями, которые более актуальны для потребителей, и проверить, как быстро будут исчезать пятна от томатного соуса или вина», — сказал Раманатхан.

Результаты исследование опубликованы 23 марта 2016 года в журнале Advanced Materials Interfaces.

Однако некоторые раскрытые документы с грифом «секретно» дают повод предположить о существовании киборгов ранее.

Разработками по созданию киборгов учёные занимаются не один десяток лет. Первые успешные попытки были опубликованы после экспериментов с мотыльками. Их полётом можно было управлять при помощи внедрённых в них электродов. На этот раз исследователи использовали в своих экспериментах африканских жуков Mecynorrhina torquata, достигающих в длину до 8,5 сантиметра.

В насекомое внедрили электроды на 8 мышц передних ног, которые обеспечивали дистанционное управление движениями жука на расстоянии. Слабый ток в электродах заставлял жука поднимать и разгибать конечности. В более ранних опытах электроды имплантировали в мозг жуков, однако это не позволяло задавать жуку скорость и направление движения.

Учёные из Сингапура утверждают, что подобные разработки использовались впервые. Однако американские исследователи из университета Беркли заявили, что аналогичные эксперименты проводились ими ранее. В частности они разработали для жуков электронный рюкзак, который крепился на спине жука и позволял управлять его полётом.





Преимущества киборгов

Киборги имеют преимущества перед роботами, считают учёные. На их создание требуется меньше времени и средств, они требуют более лёгкой «эксплуатации». В отличие от робота киборг не требует специального обучения, способен самостоятельно преодолевать препятствия и перемещаться в любых условиях. В случае с роботом потребовались бы долгие годы для его обучения и значительные средства на разработку программ.

Учёные также отметили, что киборги требуют в 100 раз меньше энергии по сравнению с такими же роботами и экономно её расходуют. К тому же они не требуют специальной подзарядки.


Применение киборгов-жуков

Организации по защите насекомых заявили о негуманности научных экспериментов с жуками. Однако учёные заявили, что планируют использовать аналогичные разработки для больных людей с физическими недостатками.

Кроме того, насекомых намерены использовать для проведения разведки, поиска людей в сложных условиях и прочих случаях.


Киборги в СССР

«Первый шаг» к созданию киборгов (по словам специалистов) является далеко не первым. Киборги-тараканы были созданы ещё в СССР в 60-е годы. Их использовали для помощи спасателям при землетрясениях. Тараканам внедряли в усики электроды, затем подавали на них микроимпульсы, и таракан останавливался, как перед препятствием. Его направляли в сторону завалов, где находились люди. По датчику и радиомаячку таракана выявляли местонахождение попавших в беду людей.

В 1965 году на берегу Чёрного моря был создан научно-исследовательский центр для военного использования морских млекопитающих. Эксперименты проводились с дельфинами. В мозг им вживляли специальные датчики, которые контролировали поведение животных. В результате дельфины нападали на водолазов и буксировали мины, на которых подрывались.

В конце 80-х годов в США была опубликована книга Джеффа Страсберга «Секретное оружие Советов». Автор утверждал, что после Второй мировой войны американские войска находили на территории Германии тела советских военнослужащих с титановыми костями. После изучения архивов ЦРУ писатель сделал вывод, что с 1936 по 1941 год в СССР проводилась работа по созданию суперсолдат (киборгов). Кроме того, в мозг солдат вживлялись золотые электроды, делающие их нечувствительными к любой боли. В эксперименте приняли участие около 300 добровольцев, которые впоследствии составили особое десантное подразделение.

В 1991 распад СССР заставил закрыть многие секретные лаборатории и прекратить их финансирование. Именно тогда часть документов с грифом «секретно» попала в прессу, сообщил историк Алексей Пензенский изданию m24.ru. Тогда у него оказалась информация о создании возможных киборгов. Согласно ей, в 50-х годах в стране проводились эксперименты по изъятию части ножных мышц, что подтвердило данные Страсберга.

Писателю Юрию Воробьёвскому, интересующемуся секретными разработками, удалось увидеть учебный фильм для закрытых лабораторий. «Как я понимаю, из различных частей тяжело раненных солдат собирали некое тело с титановыми суставами. В определённую часть мозга попадает импульс, и человек начинает двигать руками. То есть, если такой солдат прыгает там с высоты 5-этажного дома и приземляется на ноги, то это ничего страшного», — цитирует издание слова писателя.

В 1986 году в районе города Королёва существовала лаборатория, связанная с космическим комплексом. В соответствии с постановлением ЦК КПСС от 27 января 1986 года, был создан генератор специальных физических полей для воздействия на поведение людей. Психогенератор мог заставить людей маршировать, вращать головой против их воли, внушить людям любые чувства. Подобные разработки существовали и в США.

В США Хосе Дельгадо, профессор физиологии Йельского университета, создал ещё в 50-е годы электронные системы управления для электрической стимуляции мозга. Имеются сведения, что устройства были внедрены некоторым пилотам ядерно-стратегической авиации США, которыми можно было управлять на расстоянии.


Так для чего же открывать открытое?

Засекреченные программы существуют и в наше время. Под видом экспериментов над насекомыми и животными могут проводиться серьёзные разработки по созданию человека-киборга, послушного чужой воле и управляемого дистанционно. Как далеко зашли подобные разработки, для нас останется секретом.

Самым важным остаётся вопрос: в чьи руки попадут новые изобретения? Помогут они парализованным людям или будут направлены на уничтожение человечества, превращения его в послушных роботов? Остаётся надеяться, что огромные суммы, используемые для этих целей, послужат на благо людей.



.

Как известно, некоторые части человеческого тела отражают сигнал в определенный момент времени. Прибор отслеживает, как эти волны меняются в зависимости от движений, а затем собирает эти отражения и «склеивает» их в единый силуэт.

В настоящее время разработчикам удалось научить прибор отличать людей по их «силуэтным отпечаткам» с точностью около 90%. Также устройство умеет определять особенности движений (например, ходит ли человек по комнате или сидит за столом и пишет).


.

"При помощи нашего устройства мы можем манипулировать объектами в воздухе и, как может показаться некоторым, нарушать закон всемирного тяготения. Это осуществляется благодаря тому, что мы индивидуально управляем работой десятков микро-динамиков, что позволяет нам создавать своеобразную акустическую голограмму, которая может двигать множество объектов в воздухе в режиме реального времени, не касаясь их", — заявил Шрирам Субраманиян (Sriram Subramanian) из университета Сассекса (Великобритания).

Особые притягивающие лучи, способные захватывать и манипулировать многотонными фрагментами материи, фигурируют во множестве фантастических фильмов и романов, в частности, в фантастическом сериале "Звездный путь" (Star Trek). Ученые неоднократно пытались создать подобные приборы, однако они не продвинулись дальше теоретических разработок и прототипов, крайне ограниченных в функциональности.

В 2013 году чешские ученые сделали первый шаг к созданию подобного устройства, научившись поднимать микрочастицы материи в воздух и манипулировать ими при помощи нескольких лазерных лучей света.

Субраманиян и его коллеги смогли добиться заметно большего и научиться поднимать и перемещать в воздухе капли жидкости размером с крупную горошину, используя систему, которую они называют "акустическими голограммами".

Они представляют собой особую комбинацию из высокочастотных и низкочастотных звуковых волн, которые, образно говоря, создают своеобразную "клетку" вокруг удерживаемого предмета и позволяют двигать им в произвольном направлении, меняя форму этой ловушки.

Используя экспериментальную установку, состоящую из 64 микродинамиков, авторы статьи смогли реализовать три ключевых типа "акустических голограмм" – так называемые "щипцы", удерживающие захваченную материю на месте и вращающие ее, "воронки", передвигающие предметы, и "бутылки", удерживающие их в одном положении.

По словам ученых, у подобной системы акустической левитации нет принципиальных ограничений. Их текущее изобретение способно удерживать и перемещать крупные капли жидкостей или другие предметы, но ничто не мешает создать более мощные звуковые генераторы или наоборот, миниатюризировать их и использовать для доставки лекарств в организм или для проведения очень тонких операций – к примеру, извлечения камней из почек или вставки электродов в мозг




.

Исследователи создали полностью безопасную 3D-голограмму, к которой можно дотронуться без каких-либо последствий для организма. Ученые использовали фемтосекундные лазеры. Фемтосекунда является квадриллионной частью секунды. Лазеры такого типа имеют импульс с очередями, которые длятся от 30 до 270 фемтосекунд.

Короткие, но мощные вспышки лазера порождают небольшие облачка плазмы в той точке, где рождается голограмма, и любые взаимодействия чужеродных объектов — пальцев или предметов — можно отслеживать по тому, как меняется его форма. Технология получила название "огни фей". Стоит отметить, что предыдущие исследования проводились с использованием наносекундных лазеров и повреждали кожу человека.

Как полагают ученые, их технология может быть использована для самых различных целей: для создания воздушных дисплеев, вывода информации (к примеру, часов) прямо на руки и другие части тела, для создания декораций на сценах театров и в концертных залах, а также для медицинской визуализации и непрямой манипуляции определенными хирургическими инструментами.




Напомним, что в прошлом году американский технологический гигант Google подал патентную заявку на "умные" очки, позволяющие формировать голографические изображения. Представители Google пояснили, что не все патентные заявки становятся зарегистрированными патентами и не все патенты дают жизнь серийным продуктам. И тем не менее, если подобное изобретение найдет практическое применение, Google вполне может снабдить соответствующими функциональными возможностями свои "умные" очки.

Разработками в области голограмм может похвастаться и Microsoft. В сентябре, одновременно с презентацией новой версии своей операционной системы, компания представила очки дополненной реальности под названием Windows HoloLens с экосистемой Holographic.

Внутри HoloLens три процессора: голографический процессорный блок, звуковой процессор и графический процессор. "Голографический процессор понимает, на что смотрит носитель очков, понимает жесты и движения, голосовые команды и все это в реальном времени", — комментируют в Microsoft. В компании отмечают, что новая голографическая технология не будет конкурировать с проектами вроде Oculus. Более того, в Micrososft бросили клич компаниям и разработчикам Magic Leap, Glass и Oculus, приглашая тех развивать голографические технологии вместе.


.

На первом этапе опытов ученые собираются проверить надежность криптографической связи между Пекином и Веной, посредником в которой выступит околоземный спутник.

На втором этапе ученые через спутник осуществят квантовую телепортацию фотонов между станциями в Дэлинхе и в Лицзяне (или Наньшане). Расстояние между пунктами превышает 1200 километров.

Физики не сомневаются в успешности эксперимента, поскольку квантовая телепортация определена для любых расстояний. В планы ученых входят опыты по передаче сигналов между Луной и Землей




Квантовая телепортация представляет собой передачу квантового состояния частицы на расстояние. Для этого используется разнесенная пара сцепленных (запутанных) частиц: согласно квантовой механике, даже при удалении таких частиц друг от друга они сохраняют информацию о состоянии своего партнера.

.