Hlađenje zračenjem

Sve je više ljudi kojima bi bilo nemoguće preživjeti ljeto bez klima uređaja. No, energetski gledano, to je prilično neučinkovit način rashlađivanja pa su kineski znanstvenici odlučili osmisliti ekološki prihvatljiviji način borbe protiv vrućine. Istraživači Sveučilišta znanosti i tehnologije u Hong Kongu (HKUST) razvili su prototip "personaliziranog uređaja za upravljanje toplinom". Ovaj sustav koristi hladnjak za hlađenje zraka koji se zatim zrači prema korisniku sa super-hladne površine. Testovi na umjetnoj koži pokazali su da uređaj može sniziti temperaturu kože za 7,3°C, koristeći pritom otprilike polovicu energije koju bi standardni klima uređaj potrošio za hlađenje zgrade ljeti.

Ovo rješenje, predstavljeno u časopisu Cell Reports Physical Science, prevladava i neke druge probleme s klima-uređajima, uključujući potencijalno širenje zagađivača u zraku i bolesti u klimatiziranom zraku te bučne ventilatore. To dakako nije prvi sustav "hlađenja zračenjem", ali prijašnja rješenja nisu bila dovoljno snažna i ometalo ih je stvaranje kondenzacije na rashladnim pločama. Novi model više je nego utrostručio dostupnu snagu hlađenja do 220W po kvadratnom metru, a dvostruki sloj plastike na rashladnoj ploči sprečava taloženje kondenzacije, kažu istraživači.

Uklanjanje smrada iz zadimljenog vina

Hlapljivi spojevi zaslužni su za mnoge privlačne arome i okuse hrane i pića pa tako i vina. Ovi spojevi dolaze iz samog grožđa, kao i tijekom procesa fermentacije i starenja. Ali nisu svi hlapljivi spojevi prisutni u vinu poželjni: neki, koje proizvode bakterije ili kvasci, mirišu na aceton, pokvarena jaja, spaljenu gumu ili luk. A ako grožđe apsorbira hlapljive spojeve iz šumskih požara, vino može poprimiti neprijatan karakter koji ugrožava njegovu kvalitetu i smanjuje mu vrijednost. No, sad su istraživači Sveučilišta u Adelaideu razvili način da umanje miris dima i poboljšaju okus vina uz pomoć molekularno utisnutih polimera (MIP), sintetskih materijala koji se vežu na jedan ili više ciljnih spojeva. 

Što se tiče poboljšanja senzorskih karakteristika vina i uklanjanja neugodnih hlapljivih fenola, istraživači su otkrili da je dodavanje MIP-a vinu nakon fermentacije učinkovitije od dodavanja MIP-a tijekom fermentacije. Uz to, regeneracija MIP-ova općenito poboljšava uklanjanje hlapljivih spojeva dima. Pa iako su molekularno utisnuti polimeri adsorbirali i neke poželjne spojeve povezane s aromom, okusom i bojom crnog vina, metoda opisana u Journal of Agricultural and Food Chemistry može se, kažu, uspješno koristiti za smanjenje percepcije mirisa dima.

Visina glasa otkriva šećer u krvi

Svaki put kad poraste razina šećera u krvi, raste i visina glasa, otkriće je istraživača Klick Labsa koji su tako identificirali i novu, neinvazivnu metodu dijagnosticiranja i praćenja dijabetesa: glasnoću. A to utire put novom načinu otkrivanja dijabetesa tipa 2 ili praćenja šećera u krvi dijabetičara jednostavnim razgovorom s pametnim telefonom i umjetnom inteligencijom koja analizira njihov glas.

Testiranja su pokazala značajnu povezanost između visine glasa i razine glukoze u krvi, a analiza je otkrila linearni odnos; povećanje jednog odgovaralo je povećanju drugog. Dakako, ograđuju se istraživači, na vokalne parametre, posebno na visinu glasa, mogu utjecati i vanjski faktori kao što su emocionalna i psihološka stanja, respiratorne infekcije i alergije. U svakom slučaju, studija objavljena u časopisu Scientific Reports važan je iskorak u otkrivanju i liječenju dijabetesa s pomoću glasovne tehnologije i strojnog učenja i pokazuje kako se umjetna inteligencija može iskoristiti kao alat u otkrivanju ili praćenju dijabetesa. 

Otkrivanje bolesti putem zvuka pametnog telefona

Istraživanje bioakustike koja kombinira biologiju i akustiku pokazuje da se umjetna inteligencija može koristiti za dobivanje važnih informacija iz ljudskih zvukova. Google je tako iskoristio 300 milijuna audio uzoraka, uključujući kašalj, šmrcanje i otežano disanje kako bi svoj temeljni AI model HeAR (Health Acoustic Representations) uvježbao za prepoznavanje znakova bolesti poput tuberkuloze. U suradnji s indijskim startupom Salcit Technologies ovu je tehnologiju ugradio u pametne telefone kako bi pomogao u otkrivanju bolesti i tamo gdje su liječnici teško dostupni uz pomoć mikrofona i AI softvera integriranog u telefon. 

Salcit spaja Googleov AI model sa svojom tehnologijom strojnog učenja Swaasa, AI sustavom nazvanim prema sanskrtskoj riječi za dah. Analizirajući suptilne razlike u obrascima kašlja, ovaj sustav može prepoznati rane znakove tuberkuloze, olakšavajući ranu intervenciju i liječenje. AI modeli kao što je HeAR sve su napredniji pa bi se, kažu, uskoro mogli proširiti na i otkrivanje drugih respiratornih bolesti i kardiovaskularnih stanja putem analize zvuka.

Senzorna olovka čita Brailleovo pismo

Stručnjaci sa Sveučilišta u Bristolu razvili su Braille-tip, olovku koja Brailleovo pismo transformira u engleski tekst. Ručni uređaj uključuje kompaktni mekani taktilni senzor programiran za čitanje brajice i može se montirati na standardnu ​​olovku. Fluidni kanali koriste se za prijenos taktilnih informacija iz 19 osjetljivih područja ispod silikonske membrane na jednu kameru. Senzorni odgovor kalibriran je za otkrivanje ispupčenih točaka na reljefnom kartonu dizajniranom za čitače Brailleovog pisma. 

Algoritam radi u stvarnom vremenu što znači da se ne oslanja na obuku ili duboko učenje; predvidljiv je, objašnjiv i prenosiv na druge taktilne senzore. Uređaj čita brajicu naglas, sa stopom uspješnosti od 84,5%, a uzorak pogrešaka sugerira da su proizašle iz načina na koji se uređaj držao i upravljao. To znači, kažu njegovi tvorci, da će nakon dorade dizajna algoritam i senzor moći postići točnost blizu 100%.

Naprstak za praćenje zdravlja

Inženjeri Kalifornijskog sveučilišta u San Diegu razvili su elektronički naprstak koji prati vitalne kemijske razine glukoze, vitamina i lijekova prisutne u istom znoju vrhova prstiju iz kojeg crpi svoju energiju. Svoje rješenje oni su predstavili u časopisu Nature Electronics. Ovaj uređaj se sastoji od nekoliko elektroničkih komponenti otisnutih na tanki, fleksibilni i rastezljivi polimerni materijal, dovoljno izdržljiv da izdrži opetovano savijanje, rastezanje i kretanje.

Za njegov rad ključne su ćelije za biogorivo, smještene na mjestu gdje uređaj dodiruje vrh prsta, projektirane za učinkovito prikupljanje i pretvaranje kemikalija iz znoja u električnu energiju. Ta se energija pohranjuje u paru rastezljivih, srebrno-klorid-cink baterija, koje napajaju četiri senzora za nadzor biomarkera glukoze, vitamina C, laktata i levodopa, lijeka za Parkinsonovu bolest. Mali čip obrađuje signale sa senzora i bežično prenosi podatke putem Bluetooth veze niske energije na posebno dizajniranu aplikaciju za pametni telefon ili prijenosno računalo.

Krvotvorne matične stanice za transplantaciju koštane srži

Australski istraživači uspjeli su u laboratoriju stvoriti krvotvorne matične stanice nalik onima u ljudskom tijelu. To bi otkriće moglo dovesti do personaliziranih tretmana za djecu s leukemijom i poremećajima zatajenja koštane srži. Istraživanje Murdoch Children's Research Instituta (MCRI), preskočilo je veliku prepreku za proizvodnju matičnih stanica ljudske krvi koje mogu stvoriti crvena i bijela krvna zrnca i krvne pločice slične onima u ljudskom embriju.

"Sposobnost da se uzme bilo koja stanica od pacijenta, reprogramira je u matičnu stanicu i potom pretvori u krvne stanice koje se specifično podudaraju za transplantaciju imat će ogroman utjecaj na živote ovih ranjivih pacijenata", objasnili su istraživači u radu koji objavljuje časopis Nature Biotechnology. "Važno je da se ove ljudske stanice mogu stvoriti u mjerilu i čistoći koja je potrebna za kliničku upotrebu."

Matične stanice uzgojene u laboratoriju mogu se i zamrznuti prije uspješnog presađivanja u miševe, pokazalo je istraživanje. To je oponašalo proces očuvanja krvnih matičnih stanica davatelja prije presađivanja pacijentima. U sljedećih pet godina očekuje se i prva faza kliničkog ispitivanja kako bi se ispitala sigurnost korištenja ovih laboratorijski uzgojenih krvnih stanica kod ljudi.

Fleksibilne elektrode bilježe aktivnost mozga

Procjenjuje se da oko 200.000 ljudi diljem svijeta, uključujući one koji boluju od Parkinsonove bolesti ili patoloških grčeva mišića, koristi neurostimulatore, moždane pacemakere koji električne impulse šalju u određena područja mozga putem posebnih elektroda. Neurotehnolozi ETH Zürich sada su razvili novu vrstu elektrode koja omogućuje detaljnije i preciznije snimanje aktivnosti mozga tijekom duljeg razdoblja. Ove elektrode, predstavljene u Nature Communications, izrađene su od snopova iznimno finih i savitljivih vlakana električki vodljivog zlata inkapsuliranih u polimeru. Ti se snopovi mogu umetnuti u mozak tako da ne uzrokuju vidljiva oštećenja moždanog tkiva.

To nove elektrode izdvaja od sličnih tehnologija poput one koje koristi Neuralink Elona Muska. U svim takvim sustavima, naime, elektrode su znatno šire što pak povećava rizik od oštećenja moždanog tkiva. S druge strane, elektrode švicarskih istraživača tanke su otprilike koliko i sami procesi živčanih stanica. Testiranja su pokazala da su sonde biokompatibilne i da ne utječu na rad mozga pa su prikladne za dugotrajnu upotrebu. Uz to, kažu, snopovi se mogu granati u različitim smjerovima i tako doprijeti do više područja mozga.

Kad bi se koristile za stimulaciju moždanih stanica kod ljudi, ove bi elektrode mogle pomoći u razvoju učinkovitijih terapija za osobe s neurološkim i psihijatrijskim poremećajima, poput depresija, shizofrenija ili OKP-a, uvjereni su švicarski istraživači koji razmišljaju o razvoju sučelja mozak-stroj za ljude s ozljedama mozga. Elektrode bi se tada, kažu oni, mogle koristiti za očitavanje namjera i upravljanje protetikom ili govornim pomagalima.

Kotač koji se kotrlja po kamenju i uspinje stepenicama

Korejski istraživači razvili su novu tehnologiju koja mobilnim sustavima omogućava svladavanje raznih prepreka podešavanjem krutosti kotača u stvarnom vremenu. Rješenje Korejskog instituta za strojeve i materijale (KIMM) inspirirano je površinskom napetosti kapljice tekućine, a krutost kotača mijenja se jednostavnom promjenom površinske napetosti primjenjive na pametne lančane blokove bez potrebe za korištenjem složenih strojeva ili senzora. Kotač može raditi kao kruti, kružni kotač u uobičajenom načinu vožnje, a zatim se prebaciti u meko, deformabilno stanje kada se kotrlja preko prepreka, ovisno o visini i obliku tih prepreka.

 Kotač, predstavljen u časopisu Science Robotics, sastoji se od pametnog lančanog bloka i fleksibilne strukture, a struktura žbica za kontrolu površinske napetosti pametnog lančanog bloka povezana je sa strukturom glavčine kotača. Kad se struktura glavčine okreće ili se udaljenost mijenja, povezana struktura žbica se povlači ili labavi, čime se mijenja površinska napetost blok strukture pametnog lanca.

Sigurna, pouzdana i jeftina: baterija za električne mreže

Električna energija mogla bi se pouzdano, sigurno i ekološki održivo skladištiti tako da se glavna komponenta punjive baterije izradi većinom od vode, a ostatak uređaja od materijala u izobilju. To je ukratko vizija stručnjaka za pohranu energije iz 15 američkih i kanadskih istraživačkih institucija predvođenih Sveučilištem Stanford i Nacionalnim akceleratorskim laboratorijem SLAC. Istraživački projekt Konzorcija vodenih baterija planira zadržati niske troškove ove buduće tehnologije korištenjem jeftinijih sirovina, jednostavnije elektronike i novih, učinkovitih proizvodnih tehnika. 

Tim se sastoji od 31 vodećeg znanstvenika, inženjera i fizičara baterija i velikog broja studenata, organiziranih u šest timova koji rade na projektima koji pokrivaju elektrolit, obje elektrode, sučelje elektrolit/elektroda, koroziju i cjelokupnu arhitekturu uređaja. Posebni timovi radit će na dizajnu i sintezi materijala, koordiniranoj teoriji i simulaciji te karakterizaciji prototipnih uređaja u radu, a ovaj projekt američko će ministarstvo energetike podržati s više od 62 milijuna dolara.

Nova metoda za pametne farme

Kako bi poboljšala učinkovitosti i uvjete u kojima biljke rastu, precizna poljoprivreda koristi praćenje u stvarnom vremenu, prikupljanje podataka i inteligentnu podršku odlučivanju prilikom donošenja odluka. Na pametnim farmama bilježe se različiti pokazatelji, a konvencionalne metode označavanja biljaka PVC vodootpornim etiketama polako uzmiču pred inteligentnim sustavima označavanja postrojenja integriranih s IoT mrežnim platformama. 

Istraživači Južnokineskog poljoprivrednog sveučilišta tako su razvili čestice stroncijeva aluminata obložene s fosfornom kiselinom koje se kao luminiscentne oznake ugrađuju unutar biljaka za kodiranje informacija i pohranu tijekom rasta, a detalje svog rada objavili su u časopisu Light Science & Applications. Ova platforma, s matičnom pločom Raspberry Pi i kamerom visoke razlučivosti, može brzo dekodirati informacije u binarni format, omogućujući brzo prepoznavanje i opsežnu pohranu podataka o rastu biljaka.