Новости мира

Гель пульсирует словно сердце

      Группа химиков и физиков из Массачусетского технологического института и университета Питтсбурга испытала необычный гель, пульсирующий словно сердце, сообщает статья в Advanced Functional Materials. Этими пульсациями управляют осциллирующие реакции Белоусова-Жаботинского, идущие, пока гель взаимодействует с окружающим его химическим раствором.

Пульсации наблюдались небольшие, но всё же это интересный прообраз мышц для роботов. В 2009 году японцы даже заставили подобный гель ходить. Однако добавление в раствор бромида приводило к остановке автоколебаний – они уравновешивались и затухали.

Учёные предсказали, что такой «умерший» гель можно оживить за счёт сдавливания, и вот теперь они продемонстрировали это на практике. При приложении давления бромид выходил из геля. В образце менялось соотношение ингредиентов и количество реагирующего катализатора, а в результате реакции запускались повторно.

Ранее спусковым крючком для таких процессов служило или изменение в кислотности, или добавление определённых реагентов в раствор.

Один из авторов опыта Анна Балаш (Anna Balazs) рассказывает, что в детстве получила вдохновение от растения: «Моя мать часто дразнила меня, говоря, что я похожа на «застенчивую» мимозу. В результате я была очарована уникальным качеством этого растения – быстрым свёртыванием листьев в ответ на прикосновение и их распрямлением только через несколько минут. Я знала, что должно быть научное применение такому эффекту. Это привело меня к исследованиям превращений механической и химической энергии».

Учёные полагают, что на основе подобного материала можно будет строить не только искусственные мышцы, но и чувствительную кожу для роботов. Она реагировала бы на механические повреждения и автоматически запускала бы заранее рассчитанные химические реакции для восстановления нарушенного покрова.

Отрицательные воздействия мыслей

Человеческий укус оказался неожиданно эффективным

Детальное сравнение работы челюстей человека, а также пяти современных и двух вымерших видов гоминидов провели исследователи из университетов Нового Южного Уэльса (UNSW) и Ньюкасла (NU).

Смоделировав в 3D черепа приматов, учёные выполнили расчёты по знаменитому численному методу конечных элементов (МКЭ). Конкуренцию Homo sapiens в исследовании составили шимпанзе, горилла, белорукий гиббон (Hylobates lar) и орангутан, а также наши отдалённые родственники Australopithecus africanus и «щелкунчик» Paranthropus boisei.

Оказалось, что выглядящий относительно «лёгким» человеческий череп обеспечивает очень значительную силу укуса. Если при моделировании делать соответствующие поправки на разницу в размерах черепа и мышечное усилие, то Homo sapiens безоговорочно опережает всех по соотношению эффективности действия жевательного аппарата и общей нагрузки на кости.

«Следует помнить, что в нашей работе рассматривалась только нагрузка при кратковременном усилии, – рассказывает в пресс-релизе UNSW участник исследования Стивен Роу (Stephen Wroe). – Вполне вероятно, что челюсти других животных гораздо лучше приспособлены к пережёвыванию твёрдой пищи на длительных временных отрезках».
_______________________________________

Источник: membrana.ru

Учёные построили аналог живой клетки из транзисторов

Специалисты из Массачусетского технологического института испытали любопытный подход к моделированию биологических систем «в железе». Созданная ими схема с замечательной точностью воспроизвела ряд аспектов работы настоящей клетки.

Наряду с численным моделированием давно известны попытки построения логических микросхем, имитирующих сигналы и обмен веществ в клетках. Но обычно в таких экспериментах используется двоичная логика, а она лишь очень грубо отражает процессы, идущие в клетке.

Действительно, биологи знают, что если в клетке имеется определённое химическое вещество, происходят одни события, если оно отсутствует — другие. «Но сигналы в клетках — не единицы или нули, — говорит ведущий автор новой работы Рахул Сарпешкар (Rahul Sarpeshkar). — Это слишком упрощённая абстракция». Потому исследователи обратились к полузабытой аналоговой электронике. С её помощью экспериментаторы смоделировали два типа взаимодействий между белками и ДНК.

В необычной схеме использовались транзисторы, как и в цифровых системах, но только здесь у транзисторов было не два состояния (канал открыт или закрыт), а множество промежуточных, переходных состояний с проводимостью той или иной степени. Эти состояния можно было уподобить концентрациям веществ.

Чем больше вы хотите воспроизвести реакций, тем больше вам нужно транзисторов. Причём в случае с двоичными схемами это число нарастает лавинообразно. А аналоговые схемы позволяют обойтись очень скромным числом элементов.

Так в нынешнем исследовании учёные воспроизвели эффект постепенного увеличения концентрации двух различных белков внутри клетки. Оба белка заставляли клетку начать производить другие белки. Но действовали эти исходные вещества по-разному. Первое связывалось с ДНК, давая команду на увеличение синтеза, а второе деактивировало ещё один белок, который тормозил синтез. Оба этих процесса удалось воспроизвести в схемах, состоящих всего из восьми транзисторов каждая.

Конечно, в будущих исследованиях речь может пойти о моделировании сотен или даже тысяч реакций, что поможет биологам разобраться в тонкостях перекрёстного влияния множества биохимических сигналов. Сегодняшняя же работа просто показывает возможности аналогового подхода.
_______________________________________

Источник: membrana.ru

мобильные команды специалистов под конкретные проекты

Менеджмент

На втором месте по массовости возникновения новых профессий в «Атласе» находится отрасль менеджмента. В сфере управления продолжается революция, связанная с внедрением автоматизированных решений. Но если раньше системы управления выглядели как пирамиды со множеством уровней среднего менеджмента, то сейчас пирамиды становятся все более «плоскими», для работников увеличивается свобода принятия ими решений. Главными задачами менеджмента в будущем будет поиск механизмов распределенного управления: возможностей формировать, координировать и оценивать мобильные команды специалистов под конкретные проекты.

До 2020 года войдут в обиход следующие профессии.

Виртуальный адвокат – специалист по удаленному юридическому сопровождению через компьютерную сеть по нормам законодательства той страны, в которой должно вестись дело (вне зависимости от страны, в которой практикует сам юрист).

Корпоративный антрополог – специалист, отвечающий за изучение рынков инновационной продукции компании антропологическими методами (например, включенное наблюдение) и повышающий связанность компании с ее целевой аудиторией.

Менеджер портфеля корпоративных венчурных фондов – специалист, который управляет инвестициями компании в стартапы, созданные на основе идей ее сотрудников и направленные на развитие линейки продуктов компании, и сопровождает развитие этих стартапов от идеи до производства.

Модератор сообществ пользователей – специалист, который организует онлайн­сообщества пользователей, сопровождает диалог с разработчиками продуктов компании, поддерживает их лояльность и т.д.

Персональный бренд­менеджер – специалист, занимающийся формированием персонального имиджа с использованием социальных сетей и других публичных площадок в соответствии с целями и требованиями заказчика.

Проектировщик индивидуальной финансовой траектории – специалист, рассчитывающий модель личных инвестиций, опираясь на планируемые доходы–расходы, дает рекомендации по планированию семейного и личного бюджета, развитию карьеры.

Тайм­брокер – специалист, «продающий» рабочее время специалистов, находящихся в режиме свободной занятости, то есть управляющий чужой занятостью на открытом рынке.

В 2020­х годах возрастет роль ­неиерархических организаций (например, сообществ независимых производителей), которые будут через сеть координировать свои планы производства и продаж, инвестиции в оборудование и человеческий капитал. В связи с этим появятся новые профессии.

Координатор программ развития сообществ – специалист, который организует и поддерживает диалог между независимыми командами производителей, согласовывая их долгосрочные цели и общий образ будущего, помогая им определить программу совместных инвестиций в производственные мощности и людей.

Координатор производств в распределенных сообществах – профессионал, который консолидирует заказ и организует работу независимых команд, работающих внутри отраслевого сообщества, по разработке, производству и сборке продукта под требования клиента.

ІТ­сектор

Третье место в «Атласе новых профессий» по массовости занимает сектор информационных технологий – одной из наиболее быстро развивающихся отраслей. Изменения в этой сфере дают толчок практически всем отраслям экономики. Проектирование, транспортировка, управление людьми и ресурсами, маркетинг – все эти и многие другие области изменяются под воздействием информационных технологий.

В ІТ­сфере сегодня происходит несколько важных процессов. Во­первых, растет связанность мира за счет телекоммуникационных решений, увеличивается объем обрабатываемых в сети данных. Во­вторых, цифровые решения становятся все более мобильными и все более «дружественными» к пользователю. Сейчас почти у каждой семьи есть ноутбук, а у каждого второго в кармане имеется смартфон. Прогнозируется, что через 10 лет у каждого горожанина будет минимум 5­6 связанных между собой устройств, которые он будет носить на теле (например, очки дополненной реальности, биометрический браслет для заботы о здоровье, смартфон с функцией «умного» бумажника и др). В­третьих, развиваются новые среды для работы, образования и досуга людей – виртуальные миры для самых разнообразных целей, в том числе созданные на основе технологий дополненной реальности.

Инновации в других отраслях рождаются на стыке с информационными технологиями, поэтому возникает большое количество кросс­отраслевых задач для прорыва. Вероятными точками прорыва в ближайшее десятилетие станут:

новые квантовые и оптические компьютеры, позволяющие существенно ускорить обработку больших массивов данных;

семантические системы, работающие со смыслами естественных языков (перевод, поиск в интернете, общение Человек – Компьютер и др.);

распространение программного обеспечения, на которое может влиять обычный пользователь;

развитие человеко­машинных интерфейсов.

Это неминуемо приведет к появлению следующих новых профессий.

Дизайнер интерфейсов будет заниматься разработкой и созданием «дружественных», адаптирующихся под человека и безопасных для него интерфейсов оборудования, техники, софта различного уровня.

IТ­проповедник – специалист по коммуникации с конечными пользователями ІТ­продуктов, продвижению новых решений в группы, консервативно настроенные по отношению к передовым технологиям, осуществляющий обучение людей новым программам и сервисам для сокращения цифрового разрыва среди населения.

Разработчик моделей Big Data – специалист, который проектирует системы сбора и обработки больших массивов данных, получаемых через интернет, разрабатывает интерфейсы сборки и сами аналитические модели.

Сетевой юрист – специалист, занимающийся формированием нормативно­правового взаимодействия в сети (в том числе в виртуальных мирах), разрабатывающий системы правовой защиты человека и собственности в интернете (включая виртуальную собственность).

Цифровой лингвист – профессионал, разрабатывающий лингвистические системы семантического перевода (т.е. перевода с учетом контекста и смысла), обработки текстовой информации (в том числе семантический поиск в интернете) и новые интерфейсы общения между человеком и компьютером на естественных языках.

Развитие нейроинтерфейсов и технологии искусственного интеллекта будет определять возникновение новых профессий в ІТ­сфере после 2020 года.

Архитектор виртуальности – специалист по проектированию решений, позволяющих работать, учиться и отдыхать в виртуальной реальности, который разрабатывает софт и оборудование с учетом био­ и психопараметров пользователя (в том числе под индивидуальный заказ).

Дизайнер виртуальных миров будет создавать концептуальные решения для виртуального мира: философия, законы природы и общества, правила социального взаимодействия и экономики, ландшафт, архитектура, ощущения (в том числе запахи и звуки), живой мир и социальный мир.

Проектировщик нейроинтерфейсов – специалист, занимающийся разработкой совместимых с нервной системой человека интерфейсов для управления компьютерами, домашними и промышленными роботами с учетом психологии и физиологии пользователей.

Продолжение следует.

 

Александр ШИБУТ

Ученые нашли ключ к изучению механизма памяти

Обычно в подобных исследованиях ученые контролируют, как происходит экспрессия установленных генов в клетках с помощью флуоресцентного белка. Как свидетельствуют эксперименты, которые проводились на грызунах, если активировать отдельные нейроны, то это влияет на формирование новых воспоминаний, такие эксперименты, несомненно, пригодятся в медицине.

 

Эксперимент проходил следующим образом, сначала биологи специально ввели животным гены, которые между собой взаимосвязаны. Один из генов действовал на нейрон — под его влиянием он создавал рецепторы, которые активизируют клетку, если на нее действует определенное химическое вещество. Другой ген активизируется тогда, когда клетка начинала формировать определенные воспоминания.

 

Таким образом, ученым удалось создать в живом организме определенный генетический выключатель. Во второй части эксперимента — грызунов закрывали в коробку и при этом действовали на них электрическим током — так ученые формировали у животных чувство страха. После, животных перемещали в другие условия, таким образом, они создали так называемую гибридную память. Сейчас ученые пытаются научиться, более точно управлять нейронами. Такие опыты помогут познать и совершеннее изучить механизм памяти. Кроме того, результаты таких опытов могут дать ключ к лечению шизофрении.

Учёные испытали стерилизуемый органический транзистор

Японские и американские учёные впервые построили очень тонкую и гибкую электронную схему, без повреждений переживающую процедуру стерилизации, которая идентична обеззараживанию медицинских инструментов. Разработка может найти применение в умных имплантатах.

Опытный образец термостойкой схемы на органических транзисторах (показанный на снимке под заголовком) выдержал три разных способа стерилизации: простое кипячение, термическую обработку при 150 градусах Цельсия и атмосферном давлении на протяжении 20 секунд и нагрев до 121 градуса при двух атмосферах так же в течение 20 секунд.

Перед тестами на поверхности схемы культивировались одноклеточные организмы. После тепловой обработки практически все они погибли. В то же время испытания показали, что электрические характеристики транзисторов остались практически без изменений.

Этот интересный проект реализован группой исследователей из нескольких японских и американских институтов и лабораторий, возглавляемой профессором Такао Сомея (Takao Someya) из университета Токио.

Ключом к рождению стерилизуемого транзистора послужила методика напыления на поверхности образца тонкого (2 нм), но при этом очень плотного и ровного самоорганизующегося молекулярного монослоя (SAM). Он сыграл роль изолятора затвора (в сочетании со слоем оксида алюминия толщиной 4 нм), при этом оказался гибким, прочным и не допускал утечек тока даже после сильного нагрева.

В качестве полупроводникового слоя выступило органическое соединение динафтотиенотиофен (DNTT). Оно было выбрано исследователями также благодаря своей относительной жаростойкости.

После размещения на подложке всех рабочих элементов транзистора они были укрыты эластичной защитной оболочкой, представляющей собой композит из металла и опять же органики.

Лаборатория Брукхэвен, в которой проходила часть работы, отмечает, что в 2004 году Сомея и его соратники уже построили органический транзистор, способный выдержать стерилизацию при 150 градусах Цельсия.

Но довольно толстый слой органического полимера, применённый в том приборе в качестве изолятора, обусловил высокое рабочее напряжение устройства и тем самым полную непригодность такого транзистора для медицинских имплантатов (низкое напряжение схемы важно из соображений безопасности).

Принципиальная новизна нынешнего образца заключается в том, что он сочетает тонкость, гибкость и отличную термическую стабильность с малым потребляемым напряжением – оно составляет всего два вольта. (Подробности разработки можно найти в статье в Nature Communications.)

Кстати, Сомея известен нам по созданию плёнки-сканера, кожи для роботов и органической флеш-памяти.

 

Отказ от курения

Ученые из Йельского университета обнаружили, что потребность курильщиков в еде значительно больше, вследствие чего они наиболее подвержены излишнему весу. После проведения серии опытов удалось выяснить, как же все — таки бороться со следствием вредной привычки.

По полученным данным, индекс массы тела курильщика реально меньше чем у здорового человека, который не притрагивается к табаку и сигаретам.

Результаты одного из исследований показали то, что производители табачных изделий добавляют в свою продукцию некоторые вещества, которые при воздействии на организм делают курильщиков более стройными – рассказал Discovery. .

Группа исследователей, под руководством Марины Пиччотто из вышеупомянутого университета решила провести эксперименты с мышами, чтобы проверить данное утверждение. Результаты показали, что «курящие» мыши теряли до 20% запасов своего жира.

Как выяснилось, никотин воздействует на рецепторы, передающие информацию нейронам в отделе мозга, который отвечает за сон и голод. Марина вместе с коллегами выяснили, что в итоге активизируются проопиомеланокортиновые клетки (РОМС), работа которых и приводит к понижению аппетита.

Еще было установлено, что вещество под названием цитизин действует схожим образом, однако используется оно при лечении от никотиновой зависимости. При проведении опытов, животные, употребляющие цитизин , ели значительно меньше, однако причина этого установлена не была.

 

Биомедики создали имплантат для плавания по кровотоку

Новое крошечное устройство способно нести разные сенсоры или лекарство. Оно умеет передвигаться в потоке жидкости контролируемым образом. При этом питание чип получает извне, что как раз и позволило сократить его размеры настолько, чтобы он мог проходить по крупным сосудам.

Ада Пун (Ada Poon) и её коллеги из Стэндфорда представили на Международной конференции по микросхемам (ISSCC) в Сан-Франциско прототипы беспроводных чипов-имплантатов. Они предназначены для медицинского обследования пациента, а в перспективе и для лечения, то есть доставки препаратов или выполнения микрохирургических операций (к примеру, чистки сосудов).

В этой работе Пун прежде всего интересовала передача энергии на чип извне, сквозь кожу, жир и мышцы. Ведь такая передача позволяла избавить микроскопическую «подлодку» от громоздких и небезопасных (при коррозии корпуса) батарей.

Подобные системы передачи электричества ранее были успешно опробованы на стационарных имплантатах.

А вот зонд, плывущий в кровотоке, нуждался в особом решении, поскольку его приёмная антенна не могла быть слишком большой.

Ада со товарищи провели численное моделирование и установили, что взаимодействие человеческого тела с электромагнитными волнами не вполне такое, как представлялось раньше. Говоря упрощённо, группа Пун открыла, что высокочастотные волны определённого диапазона проникают в толщу тканей существенно глубже, чем можно было предположить.

Пун выяснила, что оптимальная частота для передачи энергии на имплантат находится в районе одного гигагерца. «Это примерно в 100 раз выше, чем считалось ранее», — утверждает Ада. Значит, антенна внутри плавающего чипа могла быть в сто раз мельче при той же передаваемой мощности, что и в низкочастотных системах с антеннами поперечником в сантиметры. В новых чипах антенну удалось уменьшить примерно до 2 мм2.

Стэндфордские специалисты разработали два типа плавающих имплантатов, отличающихся способом привода. Первый генерирует небольшой ток в самой крови. Ток взаимодействует с внешним полем и создаёт движущую силу. Второй тип использует нечто вроде микроскопического весла – маленькой проволочной петли, которая колеблется при попеременном прохождении через неё тока разной полярности.

Самоходный чип открывает новую главу в диагностике и терапии. «Возможностей для улучшения — масса. Предстоит выполнить немало работы, прежде чем эти устройства будут готовы для медицинского применения, — говорит Пун. — Но впервые за последние десятилетия возможность построения подвижных имплантатов кажется ближе, чем когда-либо».

«Болотная» легенда

В Ирландии, во время экскаваторных работ на болотистой местности была обнаружена древняя книга. Бернард Михан (специалист по древним манускриптам Тринити – колледжа),  дал свои комментарии по поводу находки, которые гласили, что это первый документ ирландского средневековья, который был найден за последние 200 лет.

Содержание книги укладывается в 20 страниц и датируется IX-XI веками.

 

Директор Ирландского национального музея Пэт Уоллес рассказал о том, что на данный момент книга помещена в музей, где она будет подвергнута очень тщательному, возможно многолетнему, анализу. Только после окончания анализа книга будет выставлена на всеобщее обозрение.

Также мистер Уоллес рассказал о том, что территорию разрывали с целью добычи материала для грунтовых смесей. Ценный манускрипт же был замечен водителем бульдозера прямо перед ковшом. «Невероятно, что такой предмет смог сохраняться в болоте столь долгое время, но удивительнее то, что манускрипт был замечен и не уничтожен по неосторожности», — удивлялся Уоллес.

 

Место находки пока засекречено, известно лишь, что на нем сейчас работает группа археологов.

Исследователям потребуются долгие месяцы работ лишь для того, чтобы понять, какой из способов раскрыть страницы будет самым безопасным, вполне возможно, что страницы книги будут просто просвечены рентгеном, во избежание порчи манускрипта.

Находка очень ценна тем, что в Ирландии всего несколько книг священного писания, которые датированы ранним средневековьем.

А вообще, опыт археологов показывает, что в болотах можно найти немало уникальных вещей – от костей животных и до руин легендарной империи.