بلاگ

  • تولید نانوکربن از حشرات توسط دانشمندان ژاپنی

    محققان موسسه تحقیقات پیشگام RIKEN (PRI) و مرکز علوم منابع پایدار (CSRS) ژاپن، حشرات را به راکتورهای شیمیایی زنده تبدیل کرده‌اند. این تیم به رهبری کنیچیرو ایتامی، تکنیکی به نام «سنتز درون حشره‌ای» را توسعه داده‌اند که از حشرات برای ساخت و اصلاح مولکول‌های پیچیده استفاده می‌کند – چیزی که با روش‌های آزمایشگاهی فعلی فوق‌العاده دشوار است.

    این تکنیک می‌تواند انقلابی در نحوه تولید نانوکربن‌ها – مولکول‌هایی که کاملاً از اتم‌های کربن ساخته شده‌اند – توسط دانشمندان ایجاد کند. این نانوساختارها قوی، رسانا هستند و می‌توانند تحت شرایط خاصی بدرخشند و آنها را برای هوافضا، فناوری باتری و الکترونیک پیشرفته ایده‌آل می‌کنند. اما تولید و اصلاح دقیق آنها بسیار دشوار است.

    ایتامی می‌گوید: “تیم ما تحقیقاتی در مورد نانوکربن‌های مولکولی انجام داده است، اما در کنار آن، مولکول‌هایی را نیز توسعه داده‌ایم که بر روی پستانداران و گیاهان عمل می‌کنند. از طریق این تجربیات، ناگهان از خود پرسیدیم – اگر نانوکربن‌ها را به حشرات بدهیم چه اتفاقی می‌افتد؟”

    تبدیل کرم‌های ابریشم به شیمی‌دان‌های نانوکربن

    محققان برای آزمایش فرضیه خود، به یک آفت رایج روی آوردند: کرم ابریشم طوط‌کش. این حشرات که اغلب به عنوان یک تهدید در کشاورزی در نظر گرفته می‌شوند، سیستم گوارشی قدرتمندی دارند که برای مدیریت ترکیبات سمی گیاهی و آفت‌کش‌ها ساخته شده است. روده‌های آنها حاوی آنزیم‌هایی است که قادر به انجام واکنش‌های شیمیایی پیچیده هستند و همین امر آنها را به کاندیداهای ایده‌آلی برای این آزمایش تبدیل کرده است.

    این تیم به کرم‌های ابریشم یک نانوکربن مولکولی معروف به [6]MCPP (یک مولکول کمربندی شکل) خوراند. تنها دو روز بعد، کرم‌های ابریشم این ترکیب را هضم کرده و نسخه جدیدی از آن را تولید کردند که اکنون [6]MCPP-اکسیلن نامیده می‌شود. این مولکول جدید شامل یک اتم اکسیژن بود که آن را فلورسنت می‌کرد.

    این تبدیل تصادفی نبود. تیم، مدفوع کرم ابریشم را تحت مجموعه‌ای کامل از آزمایش‌ها قرار داد: طیف‌سنجی جرمی، NMR و کریستالوگرافی اشعه ایکس. این آزمایش‌ها ساختار دقیق مولکول تغییر یافته را آشکار کردند و تأیید کردند که این یک تبدیل شیمیایی موفقیت‌آمیز بوده است.

    حشرات

    این موفقیت زمانی حاصل شد که تکنیک‌های زیست‌شناسی مولکولی دو آنزیم خاص (CYP X2 و CYP X3) را به عنوان کاتالیزورهای این تبدیل شناسایی کردند. تجزیه و تحلیل ژنتیکی نقش حیاتی آنها را در واکنش تأیید کرد.

    ایتامی توضیح می‌دهد: “بازتولید واکنش‌های شیمیایی که درون حشرات در محیط آزمایشگاهی رخ می‌دهد، بسیار دشوار است. تلاش‌های آزمایشگاهی برای این واکنش اکسیداسیون شکست خورده یا بازده بسیار کمی داشته‌اند.”

    آنزیم‌ها، تکامل و کاربردهای آینده

    شبیه‌سازی‌های کامپیوتری بیشتر نشان داد که چگونه این آنزیم‌ها واکنش را مدیریت می‌کنند. آنها می‌توانند دو مولکول [6]MCPP-اکسیلن را به هم متصل کنند و مستقیماً یک اتم اکسیژن را در پیوند کربن-کربن قرار دهند. این فقط نادر نیست – قبلاً هرگز در این زمینه دیده نشده است. این نوعی دقت است که شیمی مدرن هنوز برای دستیابی به آن تلاش می‌کند.

    این رویکرد جدید چیزی بیش از یک آزمایش آزمایشگاهی عجیب و غریب است. این یک جهت کاملاً جدید در نحوه ایجاد مواد مفید را باز می‌کند. ایتامی اظهار داشت: “با توجه به فلسفه PRI، این کار پیشگام جهت جدیدی در علم مواد است: ساخت مولکول‌های کاربردی با استفاده از حشرات.”

    با استفاده از آنزیم‌ها، میکروب‌ها یا حتی حشرات کامل به جای ظروف شیشه‌ای و مواد شیمیایی سنتی، محققان می‌توانند ساختارهای پیچیده‌ای بسازند که در غیر این صورت ساخت آنها در آزمایشگاه بسیار گران یا بسیار ناکارآمد خواهد بود. ابزارهایی مانند CRISPR و تکامل هدایت‌شده می‌توانند به دانشمندان اجازه دهند تا این فرآیند را بیشتر بهینه کنند. اساساً برنامه‌ریزی حشرات برای تولید انواع جدید مولکول‌ها برای همه چیز، از حسگرهای درخشان گرفته تا اجزای دارویی.

    و در حالی که این کرم‌های ابریشم معمولاً به دلیل توانایی‌شان در از بین بردن محصولات کشاورزی و مقاومت در برابر آفت‌کش‌ها به عنوان موجودات شرور در کشاورزی شناخته می‌شوند، این مطالعه آنها را در نوری کاملاً متفاوت نشان می‌دهد.

    ایتامی می‌گوید: “کرم طوقه‌بر تنباکو به دلیل چرخه زندگی سریع و توانایی استثنایی‌اش در متابولیسم آفت‌کش‌ها، یک آفت کشاورزی بدنام است که آنها را به عنوان موجودات شرور جهانی در صنعت حفاظت از محصولات کشاورزی مشهور کرده است. با این حال، آنچه که ما واقعاً جذاب می‌دانیم این است که در پروژه ما، همین پروانه‌ها نقشی غیرمنتظره ایفا کردند – نه به عنوان دشمن، بلکه به عنوان قهرمانانی بعید.”

  • رونمایی IBM از نقشه راه کامپیوتر کوانتومی مقام در مقابل خطا

    بزرگترین سازمان تحقیقات صنعتی جهان، برنامه‌های خود را برای توسعه اولین کامپیوتر کوانتومی در مقیاس بزرگ و مقاوم در برابر خطا فاش کرده است که راه را برای محاسبات کوانتومی عملی و مقیاس‌پذیر تا پایان دهه هموار می‌کند. شرکت فناوری IBM، که به آن Big Blue نیز گفته می‌شود، فاش کرد که نوآوری پیشگامانه Starling قادر به اجرای مدارهای کوانتومی با بیش از ۱۰۰ میلیون دروازه کوانتومی روی ۲۰۰ کیوبیت منطقی خواهد بود.

    انتظار می‌رود این فناوری نوآورانه تا سال ۲۰۲۹ در یک مرکز داده کوانتومی جدید IBM در پوگکیپسی، ایالت نیویورک، ساخته شود و ۲۰۰۰۰ برابر بیشتر از کامپیوترهای کوانتومی فعلی عملیات انجام دهد. طبق گزارش‌ها، استارلینگ به عنوان پایه و اساس سیستم بعدی، IBM Quantum Blue Jay، که دارای ۲۰۰۰ کیوبیت منطقی خواهد بود و قادر به اجرای یک میلیارد عملیات است، عمل خواهد کرد.

    یک نوآوری پیشگامانه

    این شرکت فناوری، برنامه‌های خود را برای توسعه یک کامپیوتر کوانتومی عملی و مقاوم در برابر خطا در یک نقشه راه کوانتومی که اخیراً منتشر شده است، تشریح کرد. در این گزارش ادعا شده بود که نمایش کامل حالت محاسباتی سیستم کوانتومی آینده، به حافظه‌ای بیشتر از مجموع یک کویندسیلیون (10⁴⁸) از قدرتمندترین ابررایانه‌های جهان نیاز دارد.

    مقامات IBM گفتند: “با استارلینگ، کاربران قادر خواهند بود پیچیدگی حالت‌های کوانتومی آن را که فراتر از ویژگی‌های محدودی است که کامپیوترهای کوانتومی فعلی می‌توانند به آنها دسترسی داشته باشند، به طور کامل بررسی کنند.”

    یک کامپیوتر کوانتومی بزرگ و مقاوم در برابر خطا با صدها یا هزاران کیوبیت منطقی می‌تواند صدها میلیون تا میلیاردها عملیات انجام دهد. این کامپیوتر می‌تواند بهره‌وری زمان و هزینه را در کشف دارو، تحقیقات مواد و شیمی تسریع کند.

    با این حال، مشابه کامپیوترهای کلاسیک، کامپیوترهای کوانتومی نیز برای اجرای حجم کاری بزرگ بدون خطا، نیاز به اصلاح خطا دارند. برای دستیابی به این هدف، کیوبیت‌های منطقی، که از خوشه‌های کیوبیت‌های فیزیکی – واحدهای بنیادی اطلاعات کوانتومی – تشکیل شده‌اند، برای شناسایی و اصلاح خطاها در طول محاسبات تشکیل می‌شوند.

    IBM تأکید کرد: “ایجاد تعداد فزاینده‌ای از کیوبیت‌های منطقی که قادر به اجرای مدارهای کوانتومی باشند، با کمترین تعداد کیوبیت فیزیکی ممکن، برای محاسبات کوانتومی در مقیاس بزرگ بسیار مهم است.”

    IBM

    آینده محاسبات کوانتومی

    آرویند کریشنا، رئیس و مدیرعامل IBM، ادعا کرد که IBM در حال پیشروی به سمت سطح بعدی محاسبات کوانتومی است. به گفته وی، این امر با برنامه‌های شرکت برای راه‌اندازی Quantum Loon پشتیبانی می‌شود. این پردازنده اجزای لازم برای کد qLDPC، از جمله کوپلرهای کیوبیت از راه دور، را در اواخر امسال آزمایش خواهد کرد.

    IBM همچنین در حال آماده‌سازی برای معرفی اولین پردازنده ماژولار خود است که برای ذخیره و پردازش اطلاعات کوانتومی رمزگذاری شده، Quantum Kookaburra، در سال 2026 طراحی شده است. این سیستم حافظه کوانتومی را با عملیات منطقی ادغام می‌کند و یک بلوک سازنده اساسی برای مقیاس‌بندی سیستم‌های کوانتومی مقاوم در برابر خطا فراتر از یک تراشه واحد تشکیل می‌دهد. علاوه بر این، این شرکت قصد دارد تا سال ۲۰۲۷، کوانتوم کاکاتو را منتشر کند که دو ماژول کوکابورا را با استفاده از «کوپلرهای L» به هم متصل می‌کند و تراشه‌های کوانتومی را به یک سیستم شبکه‌ای بزرگتر متصل می‌کند.

    کریشنا در یک بیانیه مطبوعاتی گفت: “تخصص ما در ریاضیات، فیزیک و مهندسی، راه را برای یک کامپیوتر کوانتومی بزرگ و مقاوم در برابر خطا هموار می‌کند – کامپیوتری که چالش‌های دنیای واقعی را حل می‌کند و امکانات عظیمی را برای تجارت فراهم می‌کند.”

    این شرکت با طراحی جدیدی که از کدهای بررسی برابری با چگالی کم کوانتومی (qLDPC) استفاده می‌کند، به مقابله با تحمل خطا می‌پردازد. این رویکرد تعداد کیوبیت‌های فیزیکی مورد نیاز را تا حد زیادی کاهش می‌دهد و در مقایسه با سایر روش‌های برجسته تصحیح خطا، سربار را تقریباً ۹۰ درصد کاهش می‌دهد.

    همچنین دو مقاله فنی در توضیح این روش منتشر کرد که یکی از آنها نشان می‌دهد که چگونه کدهای qLDPC می‌توانند پردازش دستورالعمل‌ها و کارایی عملیاتی را بهبود بخشند. مقاله دیگر، به نوبه خود، نشان می‌دهد که چگونه می‌توان تصحیح خطا و رمزگشایی را به صورت بلادرنگ با استفاده از منابع محاسباتی کلاسیک مدیریت کرد.

  • اسکنرهای چشمی میتوانند ریسک های ژنتیکی را کشف کنند

    چشم‌ ها مدت‌هاست که به عنوان پنجره‌ای به جهان شناخته می‌شوند. اما تحقیقات جدید نشان می‌دهد که آنها همچنین می‌توانند وضعیت سلامت روان فرد را آشکار کنند.

    مطالعه جدید توسط تیمی از محققان بین‌المللی از دانشگاه زوریخ و بیمارستان روانپزشکی دانشگاه زوریخ نشان می‌دهد که خطر ژنتیکی ابتلا به اسکیزوفرنی با نازک‌تر شدن شبکیه مرتبط است، که نشان می‌دهد اسکن شبکیه روزی می‌تواند به تشخیص زودهنگام و مداخله در این بیماری کمک کند. شبکیه، بخشی از سیستم عصبی مرکزی، مستقیماً به مغز متصل است و نشانه‌های ظریفی از تغییر در فعالیت مغز در چشم‌ها را نشان می‌دهد.

    محققان بررسی کردند که آیا اختلالات در ارتباط عصبی با عوامل خطر ژنتیکی ابتلا به اسکیزوفرنی (اختلالی که به دلیل تأثیر بر نحوه پردازش اطلاعات توسط مغز شناخته می‌شود) مرتبط است یا خیر.

    خطر ژنتیکی با شبکیه چشم در ارتباط است

    مطالعات قبلی نشان داده است که اسکیزوفرنی ممکن است با از دست دادن ماده خاکستری در مغز و نازک شدن شبکیه مرتبط باشد. با این حال، هنوز مشخص نیست که آیا این تغییرات در ایجاد این اختلال نقش دارند یا در نتیجه آن ظاهر می‌شوند. متغیرهای دیگری (مانند اثرات داروهای ضد روان‌پریشی، عادات سبک زندگی یا بیماری‌های همراه مانند دیابت) نیز می‌توانند در تغییر شبکیه نقش داشته باشند.

    فین راب، نویسنده اول این مطالعه، گفت: “برای بررسی اینکه آیا خطر ابتلا به اسکیزوفرنی بر سیستم عصبی مرکزی تأثیر می‌گذارد یا خیر، ده‌ها هزار فرد سالم را بررسی کردیم. سپس نمرات خطر چندژنی را برای هر فرد محاسبه کردیم.”

    این تیم از داده‌های ژنتیکی و شبکیه‌ای گسترده از بیوبانک بریتانیا، یک پایگاه داده زیست‌پزشکی وسیع که اطلاعات بیش از نیم میلیون شرکت‌کننده را در خود جای داده است، استفاده کرد.

    این محقق می‌افزاید: “می‌توان گفت که مقیاس داده‌های بیوبانک بریتانیا تحقیقات زیست‌پزشکی را متحول کرده است.”

    این مطالعه نشان داد که استعداد ژنتیکی بیشتر به اسکیزوفرنی با بافت شبکیه نازک‌تر مرتبط است. با این حال، اندازه اثر کوچک است و تنها زمانی آشکار می‌شود که در جمعیت‌های بزرگ بررسی شود. محققان همچنین تأکید کردند که برخلاف تغییرات مغز، تغییرات در شبکیه را می‌توان به راحتی، غیرتهاجمی و با هزینه نسبتاً کم تشخیص داد که مزیت قابل توجهی را ارائه می‌دهد.

    چشم

    با استفاده از توموگرافی انسجام نوری، روشی مشابه سونوگرافی اما برای چشم، می‌توان ضخامت شبکیه را تنها در چند دقیقه اندازه‌گیری کرد و امکانات امیدوارکننده‌ای را برای تشخیص زودهنگام و پیشگیری فراهم کرد.

    رابه گفت: “مطالعه ما پتانسیل استفاده از توموگرافی انسجام نوری را در عمل بالینی نشان می‌دهد. اما مطالعات طولی در مقیاس بزرگ برای بررسی میزان مفید بودن آن برای پیشگیری مورد نیاز است.”

    اثر پنهان التهاب در شبکیه

    یکی دیگر از یافته‌های مهم این مطالعه به انواع ژنتیکی مرتبط با فرآیندهای التهابی در مغز اشاره دارد که ممکن است در تغییرات ساختاری مشاهده شده در شبکیه نیز نقش داشته باشند. این نتایج، فرضیه التهاب اسکیزوفرنی را بیشتر تأیید می‌کند – این ایده که التهاب می‌تواند باعث شروع یا پیشرفت این اختلال شود.

    رابه توضیح داد: “اگر این فرضیه تأیید شود، التهاب می‌تواند با دارو قطع شود و به طور بالقوه ما را قادر می‌سازد تا در آینده امکانات درمانی را بهبود بخشیم.”

    در نتیجه

    اگرچه اختلالات پردازش بصری در اسکیزوفرنی رایج است، اما مشخص نیست که این اختلالات تا چه حد از چشم در مقابل مغز سرچشمه می‌گیرند. این بررسی، سهم بالقوه‌ای را از شبکیه و سایر ساختارهای چشم گرفته تا اختلالات پردازش بصری در اسکیزوفرنی و حالت‌های پرخطر برجسته می‌کند. هدف دوم، ارزیابی وضعیت ناهنجاری‌های شبکیه به عنوان نشانگرهای زیستی برای اسکیزوفرنی است.

    این بررسی با انگیزه تغییرات شناخته شده شبکیه در سایر اختلالات (به عنوان مثال، بیماری پارکینسون، مولتیپل اسکلروزیس) و ارتباط آنها با اختلالات ادراکی و شناختی و پیشرفت بیماری در آنها انجام شده است.

  • این حسگر (استیکر) پوستی میتواند حس های پنهان را نمایان کند

    رایج است که چیزی بگوییم و چیز دیگری را احساس کنیم. اما وقتی استرس عاطفی خیلی عمیق دفن شود، می‌تواند مشکلات جدی سلامت روان مانند اضطراب یا حملات پانیک را تشدید کند. اکنون، محققان دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا یک حسگر پوشیدنی توسعه داده‌اند که می‌تواند این احساسات پنهان را تشخیص دهد، حتی زمانی که چهره فرد نشان می‌دهد همه چیز خوب است.

    این دستگاه جدید، یک وصله کشسان تقریباً به اندازه یک چسب زخم، نشانه‌های فیزیکی مرتبط با احساسات را رصد می‌کند: دمای پوست، رطوبت، ضربان قلب و سطح اکسیژن خون. این سیگنال‌ها، همراه با داده‌های حالت چهره، به تمایز بین احساسات واقعی و احساسات نمایشی کمک می‌کنند.

    هوانیو چنگ، نویسنده اصلی این مقاله، گفت: “این یک روش جدید و بهبود یافته برای درک احساسات ما با نگاه کردن به چندین سیگنال بدن به طور همزمان است. تکیه صرف بر حالت‌های چهره برای درک احساسات می‌تواند گمراه کننده باشد. افراد اغلب به طور قابل مشاهده نشان نمی‌دهند که واقعاً چه احساسی دارند، به همین دلیل است که ما تجزیه و تحلیل حالت چهره را با سایر سیگنال‌های مهم فیزیولوژیکی ترکیب می‌کنیم که در نهایت منجر به نظارت و پشتیبانی بهتر از سلامت روان خواهد شد.”

    نحوه کار این دستگاه

    این دستگاه و حسگر به دلیل ساختارش از فلزات نازک و انعطاف‌پذیری مانند طلا و پلاتین که در طرح‌های موج‌دار چیده شده‌اند، به راحتی خم و راست می‌شود. این دستگاه همچنین شامل چندین مجموعه مستقل از حسگرها است که قادر به اندازه‌گیری همزمان سیگنال‌های پیچیده بدون هیچ گونه تداخلی هستند.

    به عنوان مثال، یک لایه پشتی سفت و سخت، حسگرهای دما را تثبیت می‌کند تا در اثر کشش تحریف نشوند و یک لایه ضد آب، قرائت رطوبت را دقیق نگه می‌دارد. این داده‌ها به صورت بی‌سیم به یک تلفن یا سرور ابری منتقل می‌شوند و ارائه دهندگان خدمات درمانی را قادر می‌سازد تا پاسخ‌های عاطفی آن افراد را در زمان واقعی رصد و پیگیری کنند، در حالی که اطمینان حاصل می‌شود که هیچ اطلاعات شخصی یا هویتی ثبت نمی‌شود.

    از طریق این روش، محققان یک مدل هوش مصنوعی را برای تشخیص احساسات واقعی و عملی آموزش دادند. برای یک آزمایش، از داوطلبان خواسته شد تا شش حالت چهره رایج – شادی، خشم، ترس، تعجب، انزجار و غم – را در حالی که دستگاه تحت نظارت فیزیولوژیکی بود، تکرار کنند. مدل هوش مصنوعی این احساسات عملی را با دقت 96.28 درصد تشخیص داد.

    در ارزیابی احساسات واقعی، از شرکت‌کنندگان خواسته شد تا در حالی که پچ را پوشیده‌اند، کلیپ‌های ویدیویی با بار احساسی تماشا کنند. این سیستم تقریباً در ۸۹ درصد مواقع، پاسخ‌های عاطفی آنها را به طور دقیق طبقه‌بندی کرد و تغییرات فیزیولوژیکی ظریفی مانند افزایش ضربان قلب و افزایش دمای پوست را در هنگام تعجب و عصبانیت ثبت کرد.

    حسگر

    لیبو گائو، نویسنده همکار مقاله، گفت: “ما این دستگاه را طوری مهندسی کرده‌ایم که این سیگنال‌های مختلف را به طور مستقل و بدون تداخل آنها با یکدیگر اندازه‌گیری کند و تصویری بسیار واضح‌تر و دقیق‌تر از آنچه در زیر سطح اتفاق می‌افتد، ارائه دهد.”

    کاربردهای آینده این حسگر

    یانگبو یوان، نویسنده همکار مقاله، گفت: “این فناوری پتانسیل کمک به افرادی را دارد که با سلامت روان خود دست و پنجه نرم می‌کنند، اما شاید با دیگران یا حتی خودشان در مورد میزان مشکلشان کاملاً صادق نباشند.با پیگیری این سیگنال‌ها، می‌توان مشکلاتی مانند اضطراب یا افسردگی را در مراحل اولیه پیشرفت آنها تشخیص داد.”

    چنگ در ادامه گفت: “این حسگر می‌تواند عملکردی حیاتی در پر کردن شکاف‌های دسترسی به مراقبت داشته باشد. با توجه به افزایش سطح استرس در جامعه مدرن، توانایی نظارت بر احساسات می‌تواند شاخص‌های اولیه‌ای از شرایط ناتوان‌کننده ارائه دهد و امکان حمایت پیشگیرانه را فراهم کند.”

    این دستگاه همچنین می‌تواند نقش‌های تشخیصی گسترده‌تری را ایفا کند. این دستگاه می‌تواند در مشاهده بیماران غیرکلامی، نظارت بر علائم زوال عقل، ردیابی علائم اولیه مصرف بیش از حد مواد افیونی، مدیریت زخم‌های مزمن و مراقبت از بیماری‌های عصبی کمک کند.

    چنگ در پایان گفت: “در حالی که هنوز در مرحله تحقیق و توسعه است، این دستگاه گامی مهم در توانایی ما برای نظارت و درک احساسات انسانی است و به طور بالقوه راه را برای رویکردهای پیشگیرانه و شخصی‌سازی‌شده‌تر در مراقبت از سلامت روان هموار می‌کند.”

  • سیستم هوش مصنوعی چینی برای نابینایان عینک می سازد

    جهانی را تصور کنید که در آن افرادی که نمی‌توانند ببینند، همچنان می‌توانند بدون هیچ شک و تردید یا ترسی با اطمینان خاطر حرکت کنند. با ورود هوش مصنوعی، آن جهان دور از دسترس نیست. طبق مطالعه‌ای که منتشر شده است، محققان چینی از یک سیستم هوش مصنوعی پوشیدنی جدید رونمایی کردند که افراد نابینا و کم‌بینا را قادر می‌سازد تا به راحتی و به طور مستقل جهت‌یابی کنند. این سیستم با ترکیبی از ویدیو، لرزش و پیام‌های صوتی، راهنمایی‌های بلادرنگ را برای کاربران فراهم می‌کند.

    هوش مصنوعی چگونه می‌تواند به نابینایان کمک کند تا ببینند

    سیستم هوش مصنوعی شامل یک دوربین، یک پردازنده هوش مصنوعی و هدفون‌های هدایت استخوانی است. این سیستم بین ابروهای کاربر نصب می‌شود. دوربین بلافاصله فیلم زنده را برای تجزیه و تحلیل سیستم هوش مصنوعی ضبط می‌کند. سپس، نشانه‌های صوتی کوتاه مستقیماً از طریق هدفون‌ها و بدون مسدود کردن صداهای محیط ارائه می‌شوند.

    تیمی از دانشگاه جیائو تونگ شانگهای این سیستم را توسعه داده‌اند. آزمایشگاه هوش مصنوعی شانگهای، دانشگاه نرمال شرق چین، دانشگاه علوم و فناوری هنگ کنگ و آزمایشگاه کلیدی نوروبیولوژی پزشکی در دانشگاه فودان.

    بر اساس اعلام این تیم: “این تحقیق راه را برای سیستم‌های کمک بصری کاربرپسند هموار می‌کند و راه‌های جایگزینی را برای افزایش کیفیت زندگی افراد دارای اختلال بینایی ارائه می‌دهد.”

    نقش نشانه‌های صوتی و لمسی ساده

    گو لیلی، محقق ارشد و استادیار دانشگاه شانگهای جیائو تونگ، بر تعهد تیم برای کاربردی و آسان کردن سیستم تا حد امکان تأکید کرد. او گفت: “این سیستم می‌تواند تا حدی جایگزین چشم‌ها شود. توضیحات صوتی طولانی از محیط می‌تواند کاربران را خسته و کلافه کند و آنها را نسبت به استفاده از چنین سیستم‌هایی بی‌میل سازد. برخلاف سیستم ناوبری خودرو با مسیرهای دقیق، کار ما با هدف به حداقل رساندن خروجی سیستم هوش مصنوعی و انتقال اطلاعات کلیدی برای ناوبری به روشی است که مغز به راحتی بتواند آن را جذب کند.”

    این تجهیزات از نظر طراحی سبک و جمع و جور هستند، به این معنی که می‌توان آن را در تمام طول روز بدون هیچ گونه ناراحتی پوشید و به کاربران اجازه می‌دهد بدون احساس بار اضافی به طور طبیعی حرکت کنند.

    سیستم هوش مصنوعی

    آزمایش‌ها چه می‌گویند؟

    این سیستم در داخل خانه با 20 داوطلب کم بینا آزمایش شده است. طبق این مطالعه، پس از تنها ۲۰ دقیقه تمرین، اکثر کاربران توانستند به راحتی با آن کار کنند. فرآیند تعیین مقصد نیز بسیار ساده است. کاربران یک فرمان صوتی صادر می‌کنند و هوش مصنوعی یک مسیر امن پیدا می‌کند و فقط دستورالعمل‌های ضروری را در طول مسیر ارائه می‌دهد. در حال حاضر برای شناسایی ۲۱ شیء، از جمله تخت، صندلی، میز، سینک، تلویزیون و مواد غذایی آموزش دیده است.

    میزان تشخیص اشیاء

    محققان در حال برنامه‌ریزی برای گسترش بیشتر این قابلیت‌ها هستند. گو گفت تمرکز بعدی این تیم، اصلاح سیستم برای محیط‌های بیرونی است، جایی که چالش‌های ناوبری بسیار پیچیده‌تر هستند. پیشرفت‌ها می‌تواند شامل تشخیص اشیاء بهبود یافته، تطبیق مسیر پویا و ادغام با سیستم‌های GPS دنیای واقعی باشد.

    این سیستم پوشیدنی مبتنی بر هوش مصنوعی ممکن است با پیشرفت‌های بیشتر، سطح جدیدی از استقلال را ارائه دهد و با این کار، به میلیون‌ها فرد کم‌بینا در سراسر جهان اطمینان دهد که مستقل باشند.

  • این ژل ها طعم ها را به واقعیت مجازی می آورد

    تصور کنید کیک را در یک بازی ویدیویی می‌بینید – سپس آن را می‌چشید. محققان گامی به سوی این امکان برداشته‌اند. آنها دستگاهی ساخته‌اند که با پاشیدن مواد شیمیایی روی زبان، طعم های مجازی را ارائه می‌دهد.

    این سیستم که “e-Taste” نام دارد، می‌تواند مواد شیمیایی موجود در مواد غذایی را تشخیص دهد. سپس این اطلاعات را به صورت بی‌سیم به دستگاهی ارسال می‌کند که همان مواد شیمیایی یا مشابه را به زبان کاربر ارائه می‌دهد. این دستگاه با ترکیب مواد شیمیایی مختلف، می‌تواند طعم هایی از کیک گرفته تا لیموناد را تقلید کند.

    یژن جیا می‌گوید: “این گامی به سوی نسل بعدی واقعیت مجازی و دستگاه‌هایی است که به افراد و ماشین‌ها امکان ارتباط می‌دهند. او مهندس مواد در دانشگاه ایالتی اوهایو در کلمبوس است.”

    این سیستم شامل پنج ماده شیمیایی خوراکی است. برای هر یک از طعم های اصلی، یکی وجود دارد. شیرینی از گلوکز، ترشی از اسید سیتریک و شوری از کلرید سدیم می‌آید. کلرید منیزیم طعم تلخی ایجاد می‌کند. گلوتامات طعم خوشی به نام اومامی ایجاد می‌کند. این دستگاه این مواد شیمیایی را به ژل‌ها تزریق می‌کند. در آنجا، کانال‌های ریز، ژل‌های مختلف را با هم مخلوط می‌کنند. یک پمپ، این ترکیب را از طریق یک لوله انعطاف‌پذیر و روبان‌مانند به زبان منتقل می‌کند.

    دستگاه e-Taste توانست سطوح مختلفی از ترشی را ایجاد کند که 10 نفر از افراد آزمایش‌کننده طعم می‌توانستند آن را از هم تشخیص دهند. سپس محققان به سراغ طعم های پیچیده‌تر رفتند.

    آنها پنج طعم را بر اساس ترکیبات شیمیایی آنها ایجاد کردند: لیموناد، کیک، تخم‌مرغ سرخ‌شده، سوپ ماهی و قهوه. شش شرکت‌کننده برای تشخیص این طعم ها آموزش دیدند. در مجموع، آنها تقریباً 87 درصد در شناسایی طعم‌ های ایجاد شده توسط e-Taste دقیق بودند. شناسایی برخی از طعم ها، مانند لیموناد و کیک، آسان‌تر بود. یکی از آنها کمی سخت‌تر بود: تخم‌مرغ سرخ‌شده.

    طعم ها

    طعم ها: مزه‌ها، بوها و احساس‌ها

    در تلاش‌های قبلی سعی شده بود با تحریک زبان با الکتریسیته، طعم را شبیه‌سازی کنند. اما این روش هنوز به خوبی درک نشده است.

    نیمشا راناسینگه توضیح می‌دهد: “مزه و بو، به عنوان حواس شیمیایی، بسیار چالش‌برانگیز هستند. او در این کار جدید شرکت نکرد. هم طعم و هم بو توسط مولکول‌هایی که به گیرنده‌های پروتئینی خاصی در زبان یا بینی می‌چسبند، کار می‌کنند. ما صد در صد درک درستی از نحوه عملکرد زبان و درک طعم نداریم.” او که یک دانشمند کامپیوتر است، در دانشگاه مین در اورونو کار می‌کند.

    در حال حاضر، مواد شیمیایی می‌توانند طیف وسیع‌تری از طعم ها را نسبت به شوک‌های الکتریکی بازتولید کنند. اما طعم به تنهایی کافی نیست. جیا خاطرنشان می‌کند: “قهوه واقعی با بوها و حس قهوه همراه است.» صرف قرار دادن مواد شیمیایی روی زبان، یکسان نیست.”

    برای کمک به پر کردن این شکاف، گروه جیا در حال تلاش برای گنجاندن بو است. آنها از حسگرهای گازی برای تشخیص مولکول‌های موجود در بو استفاده می‌کنند. سپس از یادگیری ماشینی برای درک این داده‌ها استفاده می‌کنند.

    این تیم پیش‌بینی می‌کند که از طعم ها و بوها برای ایجاد بازی‌های فراگیرتر استفاده کند. همچنین می‌تواند در خرید آنلاین یا به اشتراک گذاشتن غذا در دنیای مجازی استفاده شود. این فناوری حتی ممکن است به بازیابی توانایی چشایی، به عنوان مثال، در افرادی که این حس را از دست داده‌اند – شاید به دلیل کووید – کمک کند.

    در حال حاضر، بزرگترین ناشناخته این است که مردم چقدر حاضرند از دستگاهی استفاده کنند که مواد شیمیایی را روی زبانشان می‌پاشد. راناسینگه می‌گوید: “ما وقتی صحبت از قرار دادن هر چیزی در دهانمان می‌شود، بسیار محتاط هستیم. ظاهر، حس و راحتی واقعاً مهم هستند.” این چیزی است که او می‌گوید مردم «باید در آینده به آن توجه کنند.»

  • بیشتر شدن تجمع میکرو پلاستیک در مغز

    یک مطالعه جدید نشان می‌دهد که مغز ما به طور فزاینده‌ای پلاستیکی است. محققان به تازگی نمونه‌هایی از بافت مغز را که طی ۲۵ سال جمع‌آوری شده است، بررسی کرده‌اند. آنها دریافتند که به طرز شگفت‌آوری، سطوح بالایی از خرده‌های کوچک پلاستیک سر ما را پوشانده است و نمونه‌های اخیر به طور متوسط، میکروپلاستیک‌های بیشتری نسبت به نمونه‌های قدیمی‌تر داشتند.

    ذرات پلاستیکی بسیار کوچک در مطالعات قبلی نشان داده شده‌اند. آنها ریه‌ها، روده‌ها، خون و کبد ما را آلوده کرده‌اند. اما سطوح یافت شده در مغز بالاتر از سطوحی است که در سایر نقاط بدن دیده می‌شود.

    رافائل مارفلا، محقق قلب در دانشگاه کامپانیا “لوئیجی وانویتلی” در ناپل، ایتالیا است. او در مطالعه جدید شرکت نکرد اما خطرات میکروپلاستیک را در افراد مطالعه کرده است. او می‌گوید یافته‌های جدید “هم قابل توجه و هم نگران‌کننده” هستند. از این گذشته، مطالعات قبلی، سطح بالای ذرات پلاستیکی در خون را با افزایش خطر حملات قلبی، سکته مغزی و مرگ مرتبط دانسته‌اند.

    مطالعه دوم، که قرار است به زودی گزارش شود، نکاتی را نشان می‌دهد که آلودگی پلاستیکی ممکن است بر عملکرد عصبی – مغزی – نیز تأثیر بگذارد. افرادی که در مناطق ساحلی زندگی می‌کنند، جایی که آب دریا به ویژه سطوح بالایی از ذرات ریز پلاستیکی دارد، بیشتر احتمال دارد که طیف وسیعی از مشکلات را گزارش کنند. این مشکلات از دشواری در انجام وظایف شناختی (مانند تفکر و حافظه) گرفته تا مشکلات رفت و آمد و انجام کارهای روزمره عادی را شامل می‌شود.

    سطوح یافت شده “تقریباً باورنکردنی” هستند

    برای مطالعه مغز، محققان بیش از ۹۱ نمونه بافت را بررسی کردند. هر کدام از آنها از کسی گرفته شده بود که فوت کرده و اعضای بدن خود را به علم اهدا کرده بود. اندازه‌گیری ذرات ریز و نانو پلاستیکی در آنها – به اختصار MNPs – دشوار بود. بنابراین محققان از چندین تکنیک استفاده کردند.

    به نظر می‌رسد میزان پلاستیک موجود به سرعت در حال افزایش است. میانگین جرم پلاستیک در بافت مغز در سال ۲۰۱۶، ۳۳۴۵ میکروگرم در هر گرم بود. هشت سال بعد، این مقدار به ۴۹۱۷ میکروگرم در هر گرم رسید. این افزایش حدود ۵۰ درصد است.

    اندرو وست، یکی از نویسندگان این مطالعه، می‌گوید: “سطوح پلاستیک شناسایی شده در مغز تقریباً باورنکردنی است. در واقع، تا زمانی که تمام داده‌ها را از آزمایش‌های متعدد با نمونه‌های مختلف ندیدم، باور نمی‌کردم.”

    وست، یک متخصص علوم اعصاب، در دانشگاه دوک در دورهام، کارولینای شمالی کار می‌کند. ممکن است این سطوح برای وست باورنکردنی باشد، اما ریچارد تامپسون را متعجب نکرد. او متخصص میکروپلاستیک در دانشگاه پلیموث انگلستان است. او حتی در سال ۲۰۱۱ یکی از اولین گزارش‌ها در مورد آلودگی میکروپلاستیک‌ها در محیط زیست را نوشت.

    تامپسون خاطرنشان می‌کند که این ذرات ریز «در غذایی که می‌خوریم، آبی که می‌نوشیم و حتی هوایی که تنفس می‌کنیم وجود دارند». بنابراین او از اینکه آنها راه خود را به درون ما پیدا می‌کنند، تعجب نکرد.

    شگفتی هوشمندانه

    مغز یک منطقه سلولی دارد که نباید از آن عبور کرد. به آن سد خونی مغزی می‌گویند. این منطقه از ورود بسیاری از چیزهای اشتباه به مغز جلوگیری می‌کند. دانشمندان پیش از این فکر می‌کردند که آیا این منطقه از ورود پلاستیک نیز جلوگیری می‌کند یا خیر. اما داده‌های جدید نشان می‌دهد که میکروپلاستیک‌ها از این مانع عبور کرده‌اند.

    در واقع، نمونه‌های مغز از سال ۲۰۲۴، حدود ۱۰ برابر بیشتر از نمونه‌های کبد و کلیه، پلاستیک داشتند. اما همه افراد سطح بالایی از پلاستیک نداشتند. وست می‌گوید گروهش اکنون کنجکاو است که چگونه به نظر می‌رسد برخی افراد واقعاً از تجمع پلاستیک جلوگیری کرده‌اند.

    فیبی استیپلتون می‌گوید: “این مطالعه به وضوح نشان می‌دهد که آنها آنجا هستند – و در غلظت‌های بالا. شکل این تکه‌ها شگفت‌انگیز است.” او متخصص سم‌شناسی در دانشگاه راتگرز است.

    تکه‌های پلاستیکی در مطالعات آزمایشگاهی معمولاً شبیه مهره هستند. وست اکنون گزارش می‌دهد: “خرده‌های کهنه‌ای که در مغز جمع می‌شوند، شبیه هیچ چیزی نیستند که ما هنوز در آزمایشگاه استفاده کرده‌ایم. آنها ذرات بلند و تیزی هستند.”

    بسیاری از آن مطالعات آزمایشگاهی، مهره‌های میکرو و نانومقیاس پلی‌استایرن را آزمایش کرده بودند. مغز مقدار کمی از این پلاستیک داشت. با این حال، مقدار زیادی پلی‌اتیلن وجود داشت. این یک پلاستیک رایج است که در چیزهایی مانند کیسه‌های مواد غذایی، بطری‌های شامپو و اسباب‌بازی‌ها استفاده می‌شود.

    پلاستیک

    آیا باید نگران باشیم؟

    این یافته‌ها به چه معناست؟ تیم وست مطمئن نیست. به عنوان مثال، هیچ ارتباطی بین سطح MNP و سن در زمان مرگ پیدا نکرد. اما تعداد نمونه‌هایی که آزمایش کردند نسبتاً کم بود. تفسیر اندازه‌گیری‌ها نیز دشوار بود. و همیشه این خطر وجود دارد که برخی از ذرات ریز پلاستیکی موجود در هوا ممکن است نمونه‌ها را آلوده کرده باشند.

    این مطالعه همچنین سطح پلاستیک را در طول زمان در افراد زنده ردیابی نکرد. بنابراین تحقیق نمی‌تواند بگوید که چگونه سطح آلودگی یک فرد ممکن است با گذشت زمان تغییر کند.

    شاید بزرگترین سوال بی‌پاسخ: آیا آنها مضر هستند؟ وست می‌گوید: “به عبارت ساده، ما پیامدهای سلامتی میکروپلاستیک‌ها را در مغز نمی‌دانیم. صبر کردن برای دریافت همه پاسخ‌ها قبل از پرداختن به این موضوع اشتباه خواهد بود.”

    سارجو گاناترا می‌گوید، یک مطالعه جدید دوم نگرانی در مورد آلودگی پلاستیک را تقویت می‌کند. او متخصص قلب و عروق و محقق پایداری در بیمارستان و مرکز پزشکی لاهی در برلینگتون، ماساچوست است. گاناترا گفت: “سلامت ما ارتباط تنگاتنگی با سلامت سیاره زمین دارد از جمله هوایی که تنفس می‌کنیم، آبی که می‌نوشیم و غذایی که می‌خوریم.” تکه‌های پلاستیک همه اینها را آلوده می‌کنند. بنابراین تیم او به این فکر افتاد که این تکه‌ها چه بلایی سر مردم می‌آورند.

    برای سنجش سریع این موضوع، آنها یک پایگاه داده ملی از معلولیت‌های مرتبط با عصب (از جمله معلولیت‌های مرتبط با مغز) که توسط خود افراد گزارش شده بود را ردیابی کردند. آنها بر داده‌های مربوط به افرادی که در ۲۱۸ شهرستان ساحلی ایالات متحده زندگی می‌کردند، تمرکز کردند. افراد مورد بررسی به عنوان نماینده همه ساکنان این شهرستان‌ها انتخاب شدند – بیش از ۶ میلیون نفر.

    گروه گاناترا سپس نرخ معلولیت در این افراد را با میانگین سطح MNPها در آب دریاهای محلی مقایسه کردند. این مقادیر توسط اداره ملی اقیانوسی و جوی جمع‌آوری شده بود. مقادیر پلاستیک از ۱۰ یا کمتر MNP در هر متر مکعب آب دریا تا ۷۰۰۰ یا بیشتر متغیر بود.

    در مناطقی که سطح MNP در آب بالاترین بود، افراد میزان معلولیت در شناخت (تفکر و حافظه) را ۹ درصد بیشتر از افرادی که در آب‌های ساحلی با کمترین سطح MNP زندگی می‌کردند، نشان دادند. افراد در بالاترین گروه همچنین بیشتر احتمال داشت که در مراقبت از خود (مانند لباس پوشیدن، خرید و رفت و آمد در جامعه) مشکل داشته باشند. تیم گاناترا یافته‌های خود را در هفته ۵ آوریل به اشتراک گذاشت. آنها در نشست آکادمی مغز و اعصاب آمریکا در سن دیگو، کالیفرنیا ارائه دادند.

    گاناترا می‌گوید این داده‌ها ثابت نمی‌کنند که MNPها باعث ناتوانی‌های گزارش‌شده شده‌اند. آنها فقط یک ارتباط پیدا کرده‌اند. اما او می‌گوید، کشف چنین ارتباطاتی «آنچه علم را هدایت می‌کند» است. آنها به جایی اشاره می‌کنند که دانشمندان باید از طریق آزمایش‌های پیگیری عمیق‌تر بررسی کنند.

    در واقع، گاناترا گفت: “ما باید شروع به فکر کردن در مورد چگونگی شروع اندازه‌گیری این میکروپلاستیک‌ها در بیماران کنیم. این اولین قدم در دیدن چگونگی ارتباط آنها با بیماری‌هایی است که بر مواردی مانند مغز، سیستم‌های هورمونی و قلب تأثیر می‌گذارند.به عنوان پدر یک کودک هشت ساله، فکر می‌کنم مهم است که ما در این جهت فکر کنیم.”

  • تولید انرژی از زنبورها، باتری های نسل جدید!

    تیمی از دانشمندان با ساخت یک دستگاه برداشت انرژی پیزوالکتریک فوق سبک (PEH) که از ارتعاشات قفسه سینه زنبورها برای تولید برق بدون بریدن بال‌های آنها استفاده می‌کند، به موفقیت کوچکی دست یافته‌اند.

    محققان موسسه فناوری پکن و همکارانشان از دانشگاه سان یات-سن، هر دو در چین، این دستگاه را طوری طراحی کرده‌اند که با ارتعاشات طبیعی قفسه سینه زنبورها مطابقت داشته باشد و به آن اجازه دهد بدون ایجاد اختلال در پرواز آنها، انرژی را به طور موثر برداشت کند.

    این دستگاه برداشت انرژی که از فیلم‌های PVDF انعطاف‌پذیر ساخته شده و تنها ۴۶ میلی‌گرم وزن دارد، از یک دانه برنج سبک‌تر است و خروجی‌های انرژی چشمگیری تولید می‌کند و در عین حال به زنبورها اجازه می‌دهد تا در هوا معلق بمانند، بچرخند و پرواز کنند، گویی هیچ چیز تغییر نکرده است. محققان با تنظیم دقیق دستگاه برای مطابقت با فرکانس ارتعاش قفسه سینه زنبورها و بهینه‌سازی مرکز ثقل آن، به خروجی انرژی قابل توجه ۵.۶۶ ولت و چگالی توان ۱.۲۷ میلی‌وات بر سانتی‌متر مکعب دست یافتند.

    یک برداشت‌کننده انرژی کوچک از زنبورها

    در حالی که پیشرفت‌های اخیر در مهندسی الهام‌گرفته از زیست، علم را به برداشت کارآمد انرژی برای حشرات سایبورگ نزدیک‌تر کرده است، ایجاد دستگاه‌های سبک وزن که در پرواز اختلال ایجاد نمی‌کنند، هنوز یک چالش است.

    برای مقابله با این مشکل و در عین حال معرفی الگوهای طراحی جدید برای سیستم‌های برداشت انرژی بیولوژیکی در مقیاس میکرو، تیم تحقیقاتی فرکانس رزونانس برداشت‌کننده را با ارتعاشات قفسه سینه زنبورها همسو کرده و مرکز ثقل آن را بهینه کردند. با این کار، آنها به تبدیل انرژی کارآمد بدون ایجاد اختلال در پایداری حشره دست یافتند.

    دکتر جیلیانگ ژائو، استاد موسسه فناوری پکن و نویسنده مسئول این مطالعه، فاش کرد: “با ادغام تطبیق فاصله فرکانسی با بهینه‌سازی مرکز ثقل، ما به طور سیستماتیک فرکانس رزونانس برداشت‌کننده را با ارتعاش قفسه سینه زنبورها همسو کردیم و تبدیل انرژی کارآمد را بدون به خطر انداختن پایداری پرواز امکان‌پذیر ساختیم.”

    دستگاه برداشت انرژی پیزوالکتریک (PEH) حاصل، لایه‌های PVDF انعطاف‌پذیر و کم‌جرم، طراحی دوبلوری برای افزایش خروجی ولتاژ و تنظیم دقیق با فرکانس ارتعاش طبیعی زنبورها (۲۱۰ تا ۲۲۰ هرتز) را در خود جای داده است. به گفته جیانینگ وو، یکی از نویسندگان مقاله از دانشگاه سان یات-سن، این طرح نیاز به باتری‌های حجیم را از بین می‌برد و طول عمر عملکردی حشرات سایبورگ را به طور قابل توجهی افزایش می‌دهد.

    زنبورها

    در انتظار فردا

    محققان دستگاه برداشت انرژی پیزوالکتریک (PEH) را با برش لیزری زیرلایه‌های مسی و اتصال آنها با لایه‌های PVDF انعطاف‌پذیر با استفاده از چسب رسانا طراحی کردند. سپس از قالب‌های چاپ سه‌بعدی برای شکل‌دهی دستگاه به شکل فوق سبک نهایی آن که تنها ۴۶ میلی‌گرم وزن دارد، استفاده کردند.

    آنها با استفاده از کامسول برای شبیه‌سازی‌های چندفیزیکی، طرح را اعتبارسنجی کردند و خروجی‌های جابجایی و ولتاژ را که با نتایج تجربی مطابقت داشتند، به طور دقیق پیش‌بینی کردند.

    ونژونگ وانگ، استاد موسسه فناوری پکن و نویسنده اصلی این مطالعه، توضیح داد: “دوربین‌های CMOS پرسرعت، بینش‌های مهمی در مورد دینامیک بال زدن ارائه دادند و به ما این امکان را دادند که فرکانس رزونانس برداشت‌کننده را تحت شرایط بار متغیر بهینه کنیم.”

    به گفته ژائو، زنبورها حتی با اتصال PEH، رفتار پرواز عادی خود را حفظ کردند، به سرعت در عرض دو ثانیه از چرخش‌ها بهبود یافتند و به راحتی در هوا معلق ماندند، بنابراین حداقل اختلال بیومکانیکی را نشان دادند. با این حال، اگرچه برداشت‌کننده عملکرد قوی در چگالی انرژی و زیست‌سازگاری نشان می‌دهد، اما چالش‌های مربوط به ذخیره‌سازی انرژی و مقیاس‌پذیری هنوز باید مورد توجه قرار گیرند.

    محققان نتیجه گرفتند: “کارهای آینده بر ادغام مدارهای مدیریت انرژی و گسترش این روش به سایر حشرات پرنده، مانند سنجاقک‌ها و پروانه‌ها، برای ایجاد راه‌حل‌های استاندارد انرژی برای سیستم‌های بیوهیبریدی متمرکز خواهد بود.”

    این تیم معتقد است که این دستگاه نوآورانه، دریچه‌ای به سوی سایبورگ‌های حشرات خودکفا برای استفاده در نظارت بر محیط زیست و ماموریت‌های نجات باز می‌کند و با تکیه بر بهینه‌سازی مبتنی بر فیزیک به جای آزمون و خطای پرمنابع، توسعه را ساده می‌کند.

  • اولین نیروگاه خورشیدی قابل جابجایی جهان

    یک شرکت سوئیسی، یک سیستم خورشیدی قابل جابجایی را در یک خط آهن عملیاتی در غرب سوئیس راه‌اندازی کرد که شامل ۴۸ ماژول فتوولتائیک با توان ۳۸۵ وات برای هر کدام است. این سیستم به عنوان اولین آرایه خورشیدی نصب شده روی ریل در جهان که برای ترافیک ریلی فعال طراحی شده است، توصیف می‌شود.

    انتظار می‌رود این سیستم ۱۸ کیلوواتی سالانه ۱۶ مگاوات ساعت برق تولید کند و برق را به شبکه عمومی واقع در ۵۰۰ متری محل تأمین کند و قطارهای مسافربری قرار است از ۲۸ آوریل از روی آن عبور کنند.

    این سیستم خورشیدی سالانه ۱۶ مگاوات ساعت به شبکه عمومی تحویل می‌دهد

    دفتر حمل و نقل فدرال سوئیس، نیروگاه فتوولتائیک قابل جابجایی را در اکتبر ۲۰۲۴ تأیید کرد و پس از آن، یک سری آزمایش‌ها و تجزیه و تحلیل‌های مورد نیاز آژانس را انجام داد و تمام مجوزهای لازم را دریافت کرد. شرکت Sun-Ways قصد دارد آزمایش‌ها را در طول سه سال آینده ادامه دهد و بر پوشش پنل‌ها، آلودگی و تأثیر سیستم بر زیرساخت‌های ریلی تمرکز کند، با هدف تأیید ایمنی بلندمدت قطارهای در حال حرکت بر روی یک آرایه خورشیدی نصب شده روی ریل.

    یک تیم تحقیقاتی بین‌المللی اخیراً یک ارزیابی فنی و اقتصادی برای ارزیابی امکان نصب سیستم‌های فتوولتائیک بین یا در کنار خطوط راه‌آهن برای کاربردهای روستایی انجام داده است. یافته‌های آنها نشان می‌دهد که علیرغم شک و تردیدهای مکرر، چنین پروژه‌هایی نه تنها از نظر فنی امکان‌پذیر هستند، بلکه می‌توانند پتانسیل تجاری بالایی نیز ارائه دهند.

    با این حال، منتقدان دو نگرانی عمده را که می‌تواند عملکرد پنل‌های خورشیدی نصب شده روی یا نزدیک خطوط راه‌آهن را محدود کند، برجسته کرده‌اند: خاک زیاد و فشار مکانیکی شدید ناشی از عبور قطارها از بالای سر. هر دو عامل پتانسیل کاهش قابل توجه بازده انرژی و کوتاه کردن طول عمر کلی سیستم را دارند و سوالاتی را در مورد امکان نصب طولانی مدت چنین نصب‌هایی مطرح می‌کنند.

    خورشیدی

    خودکفا کردن قطارها با پنل‌های خورشیدی نصب شده روی ریل

    به گفته این شرکت، این سیستم پتانسیل عظیمی دارد و پشتیبانی فزاینده‌ای برای نصب پنل‌ها روی خطوط راه‌آهن وجود دارد. در درازمدت، جوزف اسکودری، بنیانگذار و مدیر Sun-Ways، تولید انرژی بین ریل‌ها و تغذیه مستقیم آن به جریان کششی قطارها را پیش‌بینی می‌کند و آنها را تقریباً ۱۰۰٪ خودکفا می‌کند. در طول روز، قطارها در حالی که پنل‌ها برق تولید می‌کنند، حرکت می‌کنند.

    شرکت Sun-Ways با استفاده از یک قطار تخصصی از شریک خود، Scheuchzer، نصب را به صورت مکانیکی انجام می‌دهد. به گفته این استارتاپ مستقر در Ecublens، این دستگاه قادر به نصب تقریباً ۱۰۰۰ متر مربع پنل خورشیدی تنها در چند ساعت است که این فرآیند را سریع و مقرون به صرفه می‌کند.

    این پروژه در Buttes، در Val-de-Travers، شامل ۱۰۰ متر خطی از خط ریلی TransN با ۴۸ پنل خورشیدی است. اتصالات الکتریکی در داخل پنل‌ها ادغام شده‌اند و یک سیستم تمیزکننده برس استوانه‌ای در انتهای قطار، تمیزی پنل‌ها را تضمین می‌کند.

    شرکت Scuderi از Sun-Ways پیش‌بینی می‌کند که این مدل را در سطح جهانی گسترش دهد و خاطرنشان می‌کند که اگر محدود به سوئیس باشد، ۵۰۰۰ کیلومتر راه‌آهن وجود دارد که به طور بالقوه امکان نصب تقریباً ۲.۵ میلیون پنل را فراهم می‌کند. علاوه بر این، این استارتاپ سوئیسی قصد دارد دامنه فعالیت خود را فراتر از آلپ گسترش دهد و قصد دارد در سال‌های آینده آلمان، اتریش، ایتالیا، ایالات متحده و آسیا را هدف قرار دهد.

  • دندان های پرورش داده شده در آزمایشگاه جای ایمپلنت را خواهد گرفت

    چه می‌شود اگر یکی دندان های از دست رفته شما، نه به طور طبیعی، بلکه در آزمایشگاه با استفاده از سلول‌های خودتان، دوباره رشد کند؟

    دانشمندان کینگز کالج لندن راهی برای رشد دندان های زنده در آزمایشگاه پیدا کرده‌اند و این امکان را به واقعیت نزدیک‌تر کرده‌اند. در آخرین مطالعه خود، تیم کینگز کالج لندن، با همکاری امپریال کالج لندن، در شبیه‌سازی محیط مورد نیاز برای رشد دندان در آزمایشگاه به موفقیتی دست یافتند.

    آنها یک ماده تخصصی را معرفی کردند که به سلول‌ها اجازه می‌دهد با یکدیگر ارتباط برقرار کنند و یک سلول را قادر می‌سازد تا به سلول دیگری سیگنال دهد تا شروع به تبدیل شدن به سلول دندان کند. با تقلید از شرایط طبیعی رشد اولیه دندان، این نوآوری دانشمندان را به بازآفرینی فرآیند تشکیل دندان در خارج از بدن نزدیک‌تر می‌کند.

    رشد دندان ها در آزمایشگاه

    این دندان های زیست‌مهندسی شده می‌توانند روزی جایگزین پرکردگی‌ها و ایمپلنت‌ها شوند و جایگزین طبیعی‌تر و بادوام‌تری برای ترمیم‌های دندانی امروزی ارائه دهند. پرکردگی‌ها راه‌حل ایده‌آلی برای ترمیم دندان ها نیستند، زیرا ساختار دندان را به مرور زمان تضعیف می‌کنند، طول عمر محدودی دارند و می‌توانند منجر به پوسیدگی یا حساسیت بیشتر شوند. اکنون شاهد تجزیه و تحلیل چندین روش هستیم تا ببینیم آیا دندان‌های خودمان می‌توانند برای این کار سازگار شوند یا خیر.

    ایمپلنت‌ها نیاز به جراحی تهاجمی و ترکیب مناسب با استخوان آلوئولار دارند. هم پر کردن و هم ایمپلنت مصنوعی هستند و عملکرد طبیعی دندان ها را به طور کامل بازیابی نمی‌کنند و به طور بالقوه منجر به عوارض طولانی مدت می‌شوند.

    شوچن ژانگ از دانشکده دندانپزشکی، علوم دهان و فک و صورت کالج سلطنتی لندن، در بیانیه‌ای گفت: “ما این ماده را با همکاری کالج امپریال توسعه دادیم تا محیط اطراف سلول‌های بدن، که به عنوان ماتریکس شناخته می‌شود، را شبیه‌سازی کنیم. این بدان معناست که وقتی سلول‌های کشت شده را معرفی کردیم، آنها توانستند سیگنال‌هایی را به یکدیگر ارسال کنند تا فرآیند تشکیل دندان را آغاز کنند.

    تلاش‌های قبلی شکست خورده بود، زیرا همه سیگنال‌ها به طور یکجا ارسال می‌شدند. این ماده جدید سیگنال‌ها را به آرامی در طول زمان آزاد می‌کند و آنچه را که در بدن اتفاق می‌افتد، تکرار می‌کند.”

    دندان ها

    غلبه بر چالش قرارگیری دندان

    دانشمندان پس از بازسازی موفقیت‌آمیز شرایط رشد دندان در آزمایشگاه، اکنون با چالش انتقال این دندان های آزمایشگاهی به دهان بیماران روبرو هستند. شوچن گفت که این تیم در حال بررسی رویکردهای متعددی برای مقابله با این چالش است.

    «ما ایده‌های مختلفی برای قرار دادن دندان ها در داخل دهان داریم. می‌توانیم سلول‌های جوان دندان را در محل دندان از دست رفته پیوند بزنیم و اجازه دهیم در داخل دهان رشد کنند. از طرف دیگر، می‌توانیم قبل از قرار دادن دندان در دهان بیمار، کل آن را در آزمایشگاه ایجاد کنیم. برای هر دو گزینه، باید فرآیند رشد دندان را از همان مراحل اولیه در آزمایشگاه آغاز کنیم.»

    این تحقیق بخشی از حوزه وسیع‌تر پزشکی ترمیمی است که به دنبال مهار زیست‌شناسی خود بدن برای ترمیم یا جایگزینی بافت‌های آسیب‌دیده است. دانشمندان به جای تکیه بر راه‌حل‌های مصنوعی مانند ایمپلنت‌های فلزی یا دندان مصنوعی، در حال توسعه جایگزین‌های طبیعی با استفاده از سلول‌های بنیادی و محیط‌های زیست‌مهندسی شده هستند.

    دکتر آنا آنجلووا ولپونی، نویسنده مسئول مقاله، گفت: “با پیشرفت این حوزه، ادغام چنین تکنیک‌های نوآورانه‌ای پتانسیل ایجاد انقلابی در مراقبت‌های دندانپزشکی را دارد و راه‌حل‌های پایدار و مؤثری را برای ترمیم و بازسازی دندان ارائه می‌دهد. کاری که در دانشکده دندانپزشکی، علوم دهان و فک و صورت در کالج کینگ لندن انجام می‌شود، نمونه‌ای از تحقیقات پیشرفته‌ای است که این تحول را هدایت می‌کند و تعهد دانشکده ما را به پیشرفت سلامت دهان و دندان از طریق اکتشافات علمی برجسته می‌سازد.”