Belgijsko pivo je fino, ali moglo bi biti još finije, zaključili su istraživači Katoličkog sveučilišta u Leuvenu i odlučili napraviti piće po svom ukusu. A kako bi im to i uspjelo, iskoristili su metodu strojnog učenja za izradu piva još boljeg okusa i o tome izvijestili u časopisu Nature Communications. Okarakterizirali su više od 200 kemijskih svojstava 250 belgijskih piva 22 različite vrste kao što su Blond i Tripel. Ta su svojstva povezali s podacima iz više od 180.000 javnih recenzija potrošača iz online baze podataka RateBeer.  

S ovim velikim skupom podataka autori su uvježbali modele strojnog učenja za korelaciju i predviđanje okusa i uvažavanja potrošača na temelju kemijskog profila piva. Autori sugeriraju da bi ovaj alat mogao pomoći u poboljšanju kontrole kvalitete i razvoju receptura piva, ili potencijalno druge hrane i pića, kako bi se što bolje zadovoljili specifični zahtjevi potrošača. 

Rezultati su trenutno još uvijek ograničeni na glavne komercijalne belgijske vrste piva i možda će biti potreban veći broj uzoraka kako bi se predviđanja prilagodila ukusima drugih tržišta. 

Brže generiranje slika u jednom koraku

Računala danas mogu generirati vlastitu "umjetnost" putem raznih difuzijskih modela. Naoko su jednostavni, no iza njihovog rada stoji složen, vremenski intenzivan proces koji zahtijeva brojne iteracije kako bi algoritam usavršio sliku. Istraživači MIT-ovog Laboratorija za računalnu znanost i umjetnu inteligenciju (CSAIL) osmislili su novi okvir koji procese tradicionalnih modela difuzije pojednostavljuje u jedan korak. Pristup, poznat kao distribucijska destilacija (DMD), zadržava kvalitetu generiranih slika i omogućuje mnogo brže generiranje. 

Nova metoda koja će biti predstavljena u lipnju na Konferenciji o računalnom vidu i prepoznavanju uzoraka, navodno ubrzava trenutne modele difuzije kao što su Stable Diffusion i DALLE-3 za čak 30 puta. To značajno smanjuje vrijeme računanja i zadržava pa čak i nadmašuje kvalitetu generiranog vizualnog sadržaja.

Ovaj model difuzije u jednom koraku mogao bi, vjeruju istraživači, poboljšati dizajnerske alate, omogućiti brže stvaranje sadržaja i potaknuti napredak u otkrivanju lijekova i 3D modeliranju.

Fantomski mozak visoke rezolucije

Austrijski istraživači iz MedUni Vienna i TU Wien razvili su prvi 3D "moždani fantom" otisnut u visokoj rezoluciji. Vizualno, ovaj fantom nema mnogo veze sa stvarnim mozgom. Mnogo je manji i ima oblik kocke, a unutar njega su izuzetno fini, vodom ispunjeni mikrokanali veličine pojedinačnih kranijalnih živaca. Promjer ovih kanala je pet puta tanji od ljudske vlasi.

Kako bi oponašali finu mrežu živčanih stanica u mozgu, istraživači su koristili prilično neobičnu metodu 3D ispisa: dvofotonsku polimerizaciju. Ovaj pristup poboljšanju dijagnostičkih mogućnosti dMRI-a, opisan u Advanced Materials Technologies, oni uspoređuju s načinom na koji radi kamera mobilnog telefona:

"Najveći napredak u fotografiji s kamerama mobilnog telefona vidimo ne nužno u novim, boljim lećama, već u softveru koji poboljšava snimljene slike. Situacija je slična s dMRI: s pomoću novorazvijenog moždanog fantoma možemo mnogo preciznije prilagoditi softver za analizu i tako poboljšati kvalitetu izmjerenih podataka i točnije rekonstruirati neuralnu arhitekturu mozga", objašnjavaju istraživači. 

AI stvara antibiotike protiv superbakterija

Istraživači Sveučilišta McMaster i Stanford izumili su novi model generativne umjetne inteligencije koji može dizajnirati milijarde novih molekula antibiotika koje su jeftine i lako se izrade u laboratoriju. Model nazvan SyntheMol može dizajnirati nove antibiotike za zaustavljanje širenja Acinetobacter baumannii koju je Svjetska zdravstvena organizacija identificirala kao jednu od najopasnijih bakterija otpornih na antibiotike, javlja Nature Machine Intelligence.

Istraživači su izvukli 132.000 molekularnih fragmenata koji se međusobno uklapaju poput Lego kockica i potom ih usporedili sa skupom od 13 kemijskih reakcija. Tako su identificirali 30 milijardi dvosmjernih kombinacija fragmenata i s pomoću njih dizajnirali nove molekule s obećavajućim antibakterijskim svojstvima. A nakon što je drugi AI model predvidio njihovu toksičnost, dobiveno je  šest molekula koje pokazuju snažnu antibakterijsku aktivnost protiv A. baumannii i istovremeno su netoksične.

"SyntheMol dizajnira nove molekule od kojih bi se mogli izrađivati lijekove, ali istovremeno stvara i recept za izradu svake nove molekule. Generiranje takvih recepata je novost jer kemičari ne znaju kako napraviti molekule dizajnirane umjetnom inteligencijom", objašnjavaju istraživači.

Biomaterijal za brži oporavak tkiva

Da bi se meko tkivo oporavilo i ponovno izraslo, potrebne su mu krvne žile za rast kako bi dopremale kisik i hranjive tvari. Spora vaskularizacija, međutim, može usporiti ili čak spriječiti oporavak i ponovni rast izgubljenog ili oštećenog mekog tkiva nakon teške ozljede ili teške bolesti kao što je rak. Kako bi ubrzali stvaranje i oblikovanje novih krvnih žila, istraživači Penn Statea kombinirali su novi biomaterijal s mikrokirurškim pristupom koji se koristi u rekonstruktivnoj kirurgiji i omogućava poboljšani oporavak mekog tkiva. 

Sedmodnevni eksperiment, opisan u časopisu Small, ubrzao je stvaranje vođenih mreža krvnih žila što bi se moglo iskoristiti u mnogim dijelovima ljudskog tijela i za razne bolesti, uključujući one povezane s kardiovaskularnim sustavom.  

"Ne samo da možemo inducirati rast krvnih žila nego ih možemo i oblikovati na temelju funkcije tkiva", objašnjavaju istraživači.  

Preciznija navigacija dubinama

Bespilotne ronilice kakve se koriste u istraživanju morskih dubina zahtijevaju precizne navigacijske sposobnosti. Akustični sustav dugih baznih linija (LBL), vitalan za pozicioniranje podmornica, skup je i kompliciran što ograničava sposobnost podvodnih vozila da navigiraju na velikim udaljenostima s visokom preciznošću. No, sad su istraživači Sveučilišta Shandong razvili inovativni algoritam kalibracije za Inercijalnu mjernu jedinicu (IMU) koji značajno poboljšava performanse navigacije kroz akustični LBL. 

Ovaj algoritam kalibracije, opisan u časopisu Satellite Navigation, integrira akustične signale s morskog dna s podacima iz IMU-a na podvodnim vozilima i tako ispravlja kumulativne pogreške IMU-a u stvarnom vremenu. 

Holografska kamera s tekućim lećama 

Holografskom tehnologijom može se obnoviti potpuna informacija o svjetlosnom polju snimljenog objekta, što je od koristi kod izrade bioloških mikroskopskih slika i optičke mikromanipulacije. Nažalost, razvoj i primjenu ove tehnologije koči ogromna količina podataka, što usporava snimanje pravih 3D scena i stvara šum na holografski reproduciranim slikama.

No sad je časopis Light: Science & Applications objavio rad istraživača kineskih sveučilišta u Beihangu i Šangaju koji su izradili holografsku kameru za snimanje visokokvalitetnih holograma stvarnih 3D scena unutar 150 ms.
Istraživači su pritom koristili kameru temeljenu na tekućoj leći velikog otvora blende od 10 mm. Ona ima niski pogonski napon, veliku brzinu odziva i širok raspon optičke snage, što osigurava brzo i kvalitetno snimanje.

Ova holografska kamera, kažu, rješava dva glavna uska grla postojeće holografske tehnologije, a to su poteškoće u brzom dobivanju prave 3D scene i niska kvaliteta holografski rekonstruirane slike. 

Aplikacija otkriva krivotvorene dokumente

Iistraživači ETH Zurich razvili su Thenti, aplikaciju za pametne telefone koja provjerava autentičnost dokumenata i drugih predmeta. Iako je princip jednostavan, tehnologija koja stoji iza njega je prilično složena. Organizacija koja izdaje dokument daje QR kod, sprema original u šifriranom obliku na server i šalje tiskanu kopiju primatelju. Svatko tko želi provjeriti autentičnost ispisanog dokumenta tad otvara aplikaciju za provjeru organizacije, skenira QR kod i snima dokument dok aplikacija ne da zeleno svjetlo. To obično traje nešto više od jedne sekunde. 

Aplikacija uspoređuje pojedinačne slike filmske sekvence s originalom i označava sve promjene, čak i one najmanje, u stvarnom vremenu na zaslonu. Zbog zaštite podataka snimljeni se dokument ne pohranjuje na pametni telefon. Aplikacija radi i ako netko izravno snimi skeniranu verziju dokumenta na zaslonu računala.

Aplikacija će, kažu, uskoro moći identificirati razlike ne samo na dvodimenzionalnim dokumentima, već i na trodimenzionalnim objektima. To bi, primjerice, moglo omogućiti proizvođačima luksuznih satova da registriraju svoje proizvode u sustav kako bi kupci mogli usporediti svoj sat s registriranim primjercima i tako eliminirati bilo kakvu krivotvorinu. 

Kontaktna leća koja daje lijek

Istraživači Sveučilišta Waterloo razvili su novi materijal za kontaktne leće koji služi kao zavoj za rane na rožnici. Leća regulirano otpušta lijekove koji ubrzavaju cijeljenje oka. Što je rana veća, to se više lijeka isporučuje, što je jedinstven slučaj. Uobičajeno, pacijenti s abrazijom rožnice nose prozirne, za kisik propusne zavojne kontaktne leće sedam do 10 dana, ali ovaj tretman ne osigurava da će lijek ostati u oku potrebno vrijeme.

Novi materijal za leće dobiva se od želatin metakrilata, nusproizvoda kolagena, proteina koji se prirodno nalazi u oku i uključen je u proces zacjeljivanja rana, ali je premekan i preslab da bi služio kao odgovarajući materijal za kontaktne leće. Ovaj biomaterijal deset je puta jači od kolagena i sadrži ključni enzim MMP-9. Brže zacjeljivanje rane na rožnici omogućava i goveđi laktoferin.

Materijal, opisan u časopisu Pharmaceutics, uključuje i inherentni mehanizam za pohranjivanje koji se aktivira samo na temperaturi oka, što omogućava još bolju kontrolu nad otpuštanjem lijeka. 

Zdravorazumski kućni roboti

Roboti izvrsno oponašaju ali ako ih ne programirate tako da se prilagode svakom mogućem udarcu i guranju, oni ne moraju nužno znati kako se nositi s tim situacijama osim da započnu svoj zadatak od početka. No, sad su inženjeri MIT-a razvili su metodu koja povezuje podatke o kretanju robota sa "zdravorazumskim znanjem" velikih jezičnih modela ili LLM-ova. Pristup koji robotu omogućava da sam ispravlja pogreške i poboljšava ukupni uspjeh zadatka opisan je u studiji koju će predstaviti na Međunarodnoj konferenciji o prikazima učenja ICLR.

Robotičari su razvili algoritam za automatsko povezivanje oznake prirodnog jezika LLM-a za određeni podzadatak s pozicijom robota u fizičkom prostoru ili slikom koja kodira stanje robota. Novi algoritam dizajniran je za učenje temeljnog "klasifikatora", što znači da uči automatski identificirati u kojem se semantičkom podzadatku nalazi robot s obzirom na njegove fizičke koordinate ili prikaz slike.

"Naš algoritam pretvara podatke o obuci u robusno ponašanje robota koji može obavljati složene zadatke, unatoč izvanjskim poremećajima", kažu istraživači.

Baterije kao implantati

Od pacemakera do neurostimulatora, implantabilni medicinski uređaji oslanjaju se na baterije kako bi održali rad srca i ublažili bol. Ali baterije se na kraju isprazne i zamjena ih zahtijeva invazivne operacije. Kineski istraživači doskočili su tom problemu i na štakorima uspješno testirali novu bateriju koja za stabilnu opskrbu električnom energijom koristi kisik iz tijela. 

Kako bi dobili sigurnu i učinkovitu bateriju, istraživači Tehnološkog sveučilišta Tianjin izradili su elektrode od legure na bazi natrija i nanoporoznog zlata, materijala s porama tisućama puta manjim od širine vlasi. Zlato je poznato po svojoj kompatibilnosti sa živim sustavima, a natrij je bitan i sveprisutan element u ljudskom tijelu. Elektrode prolaze kroz kemijske reakcije s kisikom u tijelu kako bi proizvele električnu energiju.

Ova baterija, opisana u časopisu Chem, može proizvesti stabilne napone između 1,3 V i 1,4 V, s maksimalnom gustoćom snage od 2,6 µW/cm2. Iako je izlaz nedovoljan za napajanje medicinskih uređaja, dizajn pokazuje da se kisik u tijelu može iskoristiti za energiju.

Fleksibilna elektronika bez rasipanja energije

Razvoj i primjenu organskih integriranih krugova (IC) dugo je kočio takozvani parazitski kapacitet koji degradira performanse kruga smanjenjem radne brzine i povećanjem proizvodnje topline. A sad su istraživači Sveučilišta Nanjing predstavili ekonomičnu tehniku ​​dvostrukog samoporavnavanja (d-SA) koja parazitski kapacitet uklanja preciznim poravnavanjem elektroda bez ikakvog preklapanja, korištenjem jednostavnog fotolitografskog procesa. 

Metoda, predstavljena u časopisu SmartMat, obećava fleksibilnu elektroniku sposobnu za pouzdanu izvedbu pri nižim razinama snage i značajno smanjenim gubicima energije, s petostupanjskim prstenastim oscilatorima dramatično poboljšanih performansi, uključujući iznimno mala kašnjenja signala pri smanjenim zahtjevima napona.

"Sve to dovodi u pitanje postojeća ograničenja s kojima se suočava organska elektronika i otvara nove putove za razvoj fleksibilnih integriranih krugova", uvjereni su kineski istraživači koji tvrde kako njihova metoda nudi održivo rješenje za sljedeću generaciju fleksibilne elektronike visokih performansi, nosivih tehnologija, savitljivih zaslona i elektroničkog tekstila.

Brzo razgradiva bioplastika

Uz postojećih 200 milijuna metričkih tona, svake godine u oceane se slije još dodatnih 11 milijuna metričkih tona plastike na bazi nafte. Ovim naizgled neuništivim komadićima mikroplastike trebat će između 100 i čak 1000 godina da se razgrade. Stoga ne čudi da se širom svijeta traga za održivoj alternativi tradicionalnoj plastici, uključujući polimere na biljnoj bazi. Novo istraživanje znanstvenika Kalifornijskog sveučilišta u San Diegu i istraživačke tvrtke Algenesis pokazalo je da se njihovi polimeri na biljnoj bazi biorazgrađuju za manje od sedam mjeseci. 

"Kad smo započeli ovaj posao, rečeno nam je da je to nemoguće. Sada vidimo drugačiju stvarnost. Ima puno posla za obaviti, ali želimo ljudima dati nadu. Ipak je moguće", kažu istraživači koji su o dosezima svojih istraživanja izvijestili u časopisu Nature Scientific Reports.