В преддверии ежегодной встречи в Давосе эксперты Всемирного экономического форума (WEF) опубликовали отчёт о вероятных последствиях внедрения искусственного интеллекта в рабочие процессы. Впервые эффект от внедрения ИИ перестали считать положительным фактором. До 2030 года сокращения рабочих мест под влиянием ИИ произойдут в 41 % крупнейших мировых компаний. Теперь ИИ считают также угрозой интеллектуальному труду человека.

Источник изображения: ИИ-генерация Kandinsky 3.1

Опрос WEF — это свежие данные, которые отражают невероятную скорость смены парадигмы в восприятии ИИ работодателями. Ранее искусственный интеллект воспринимался как помощник или своеобразный усилитель навыков человека. Отчасти так и произойдёт, однако способность ИИ решать ряд интеллектуальных задач в производственном процессе также сделает ненужным вовлечение в труд определённых масс людей. В частности, к граничной черте приблизились графические дизайнеры и юрисконсультанты. Эти две профессии, отметили в WEF, идут сразу за десятью наиболее подверженными риску стать автоматизированными.

В общем случае в ближайшие годы рабочие места начнут терять люди, связанные с оформлением почтовых отправлений, на секретарских должностях и в сфере расчётов заработной платы (учёта рабочего времени). Таким специалистам придётся сменить деятельность или пройти курсы повышения квалификации, например, чтобы уметь работать совместно с ИИ.

Опрос руководителей крупнейших мировых компаний показал, что 77 % из них планируют провести в период с 2025 по 2030 годы переподготовку сотрудников, чтобы они могли использовать в своей работе ИИ. В то же время впервые в отчёте было указано, что теперь от ИИ и других технологий не ждут, что они «положительно скажутся» на количестве рабочих мест.

В то же время более востребованными становятся навыки использования ИИ в повседневной работе. Ещё в прошлом году было выяснено, что около 70 % компаний планируют нанять новых сотрудников, обладающих навыками разработки инструментов и усовершенствований приложений с ИИ, а 62 % намерены привлечь больше людей, обладающих навыками более эффективной работы с ИИ. Остаётся надеяться, что человек будет «усилен» внедрением ИИ, а не вынужден будет смотреть на плоды его труда со стороны улицы.

Исследователи из Техасского университета и Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе разработали экспериментальный метод 3D-печати «татуировок» на голове из проводящих полимеров. Эти «татуировки» работают как традиционные электроэнцефалографические (ЭЭГ) электроды, которые применяются для интерфейсов мозг-компьютер (BCI) и обеспечивают управление роботизированными конечностями, компьютерами, а также объектами в среде виртуальной реальности.

Источник изображений: Cell Biomaterials

Мозг постоянно генерирует электрические сигналы, которые меняются в зависимости от разных мыслей и движений. Инвазивные (имплантируемые) интерфейсы BCI позволяют точно считывать сигналы мозга. Однако такой подход к реализации интерфейсов мозг-компьютер создают возможность заражения или отторжения имплантата, да и в целом не слишком безопасен. Печатать электроды на коже головы куда проще.

Электроды, размещённые на коже головы по одному или с помощью ЭЭГ-колпачков, также могут считывать сигналы мозга, пусть и не с такой точностью, как имплантаты. Последующая обработка полученных сигналов с помощью алгоритмов искусственного интеллекта позволяет улучшить точность считывание сигналов мозга, но без дополнительного обширного изучения этого направления, напечатанные ЭЭГ-электроды по точности будут сопоставимы с традиционной энцефалографией.

Разработанные исследователями из Техасского университета и Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе электроды выполнены из проводящего полимера PEDOT:PSS, который наносится на голову в виде жидкости с помощью микроструйного 3D-принтера. «Чернила» просачиваются через волосы к коже головы, так что брить голову не придётся. После полимер можно просто смыть. Учёные отмечают, что PEDOT:PSS остаётся эластичным после застывания, так что его также можно использовать как для создания растягивающейся электроники, так и для растягивающихся дисплеев.

Процесс создания электродов начинается со сканирования головы пациента. После этого на компьютере подбирается необходимый дизайн ЭЭГ-электродов. Для печати десяти ЭЭГ-электродов требуется всего десять минут, а также пять минут для последующей калибровки. Это значительно меньше, чем обычно занимает процесс установки традиционных ЭЭГ-электродов. Кроме того, 3D-напечатанные электроды исключают необходимость в использовании специального влажного состава для лучшего контакта электрода с кожей. Обычно это вещество быстро высыхает, делая процесс традиционной энцефалографии неэффективным. Тесты на добровольцах показали потрясающие результаты. В то время как обычные электроды перестают быть эффективными через 6 часов, электронные «тату» продолжают считывать сигналы мозга в течение 24 часов и даже дольше.

О своём экспериментальном методе 3D-печати «татуировок» на голове из проводящих полимеров исследователи поделились в статье журнала Cell Biomaterials.

Не секрет, что электропроводность кожи зависит от степени её потоотделения и отражает также динамику эмоционального состояния человека. Когда-нибудь носимые гаджеты смогут предугадывать эмоции и начнут морально поддерживать владельцев, но этому предстоит научное изучение вопроса, как эмоции соотносятся с проводимостью кожного покрова. Японские учёные впервые провели изучение динамики влияния эмоций на скорость и сохранность проводимости кожи.

Источник изображения: Tokyo Metropolitan University

Команда Токийского столичного университета привлекла группу добровольцев, которым последовательно показывала фрагменты из фильмов-ужасов, сцен о семейной жизни и выступления стендап-комиков. В каждом случае проводились точные измерения электропроводности кожи рук (ладоней) и динамики проявления сигналов от начала до затухания. На основе измерений были построены графики, которые дали достаточно пищи для размышлений и организации новых экспериментов.

Например, было отмечено, что связанные со страхом сигналы продолжались дольше всего, что, вероятно, обусловлено эволюционным развитием человека — чем сильнее напуган, тем больше вероятность спастись. Эмоции от наблюдения семейных сцен имели самую пологую наклонную роста. Учёные объяснили это смесью эмоций, которые мешают друг другу в процессе ощущения момента. Также было определено, что отклик в проводимости кожи наступал с задержкой от 1 до 3 секунд после выражения эмоции.

В любом случае, собранные данные позволяют считать, что эмоции можно определять с помощью датчиков на коже человека. Пока говорить об этом рано, но в перспективе предложенное решение позволит убрать из уравнения определения эмоции человека камеры слежения, и сделает эту операцию доступной умным часам или фитнес-браслетам. Правильное определение текущего эмоционального состояния человека поможет оказать ему автоматическую поддержку, что в ряде случаев может сыграть решающую роль в его судьбе.

Учёные из Оксфордского университета представили технологию изготовления логических схем, полностью совместимых с биологией человека. Вместо электронов «человеческая электроника» использует ионный обмен. Это тоже перенос зарядов, который поддаётся программированию и контролю. Из мельчайших капель гидрогеля можно создавать диоды, транзисторы, память и логические элементы, которые будут воспринимать электрические сигналы тела человека и транслировать их обратно.

Источник изображений: University of Oxford

Исследователи даже придумали название для новой электроники — каплетроника (dropletronic). Каждая капля имеет объём в несколько нанолитров и, в зависимости от состава, может обладать катионной (p) или анионной (n) проводимостью, аналогично переходам в полупроводниках. Таким образом, из капель с различной проводимостью можно создавать диоды, транзисторы и логические схемы. В качестве примера исследователи разработали электронную схему, способную подсчитывать сердечные ритмы, используя сигналы непосредственно от сердечной мышцы.

Ранее учёные уже применяли ионную проводимость для создания логических элементов, но все предыдущие работы базировались на твёрдых подложках. Разработка британских учёных отличается тем, что она полностью мягкая — ведь что может быть мягче капли гидрогеля? Это даёт новое преимущество: такая электроника будет полностью совместима с биосистемой человеческого тела как на физическом, так и на сигнальном уровне. Организм можно будет модернизировать, вживляя электронные устройства как для медицинских целей, так и для повышения качества жизни.

Отдельно исследователи выразили надежду, что предложенная ими каплетроника поспособствует развитию нейроморфных вычислений, наиболее близко имитирующих работу мозга человека. Если же вживлённому вычислительному устройству будет не хватать питания, учёные уже предусмотрели решение — капельный литиево-ионный аккумулятор. Но это будет уже другая история.

Наука многое узнала о работе нервных тканей мозга, но тайн от этого меньше не становится. На самом деле учёным не хватает тонких инструментов, чтобы без вреда для человека или животного следить за мозговой активностью и процессами на субклеточном уровне. Исследователи из Массачусетского технологического института попытались устранить этот пробел и представили платформу, которую назвали «носимыми устройствами для клеток».

Источник изображения: Pablo Penso, Marta Airaghi

С появлением фитнес-браслетов, умных часов и подобных гаджетов жизнь многих людей изменилась в лучшую сторону. Появилась возможность постоянно следить за своим здоровьем, качеством сна и получать стимул к физической активности. Нечто подобное учёные придумали для клеток нервной ткани. Крошечные плёночные устройства микронного масштаба вводятся в область мозга и обволакивают нервные окончания нейронов — аксоны и дендриты.

Источник изображения: Nature 2024

Обволакивание — сворачивание в трубочку вокруг этих клеточных структур нейронов происходит при активации плёнок светом, что выглядит предпочтительнее хирургического вживления. В своей работе учёные освещали материал зелёным светом в диапазоне 545–555 нм. Обволакивание вдоль или поперёк и до заданного диаметра осуществляется посредством изменения интенсивности и поляризации. Иными словами, это полностью управляемый процесс. Вопрос проникновения вглубь мозга остаётся открытым, но наверняка решаемым, если подобрать диапазон излучения, проникающего сквозь живые ткани.

В качестве материала для искусственных оболочек нервных тканей был испытан азобензол. Он показал полную биосовместимость (в экспериментах на мышах) и может быть использован для работы с нервной тканью человеческого мозга. Поскольку азобензол — это изолятор, его обволакивание нейронных отростков способно повысить их проводимость, что, например, может помочь в лечении таких заболеваний, как атеросклероз, когда живая ткань не может самостоятельно восстановить электроизоляцию.

Исследователи также разработали техпроцесс массового производства азобензольных микронных плёнок относительно простыми методами, не прибегая к использованию чистых комнат, известных в производстве полупроводников. Азобензол наносится на водорастворимую основу и формируется микроштампом, после чего основа растворяется. Это обещает сделать технологию массово доступной.

В перспективе на азобензольной плёнке можно будет создавать гибкие наноэлектронные схемы для управления активностью нейронных отростков или её фиксации. Тогда они станут настоящими фитнес-браслетами для клеток. У нас появится возможность следить за субклеточной активностью и ещё лучше понимать работу мозга и лечить поражающие его заболевания.

Десять лет кропотливой работы привели к появлению первой в мире объёмной карты фрагмента человеческого мозга с субклеточным разрешением. В одном кубическом миллиметре серого вещества женского мозга обнаружено 57 тыс. клеток и 150 млн синапсов. Карта раскрыла детали всех хитросплетений нервной ткани во всём многообразии обнаруженных там клеток, среди которых нашлись неизвестные науке, что вывело изучение топологии мозга на новый уровень.

Источник изображения: Harvard and Google

Ещё в 2014 году женщине с диагнозом эпилепсия была сделана операция по удалению крошечного участка cortex cerebri — ткани серого вещества головного мозга, покрывающей оба полушария тонким слоем. Группа учёных из Гарвардского университета взялась восстановить как можно более точную объёмную карту образца. Для этого ткани насытили тяжёлыми металлами, которые связались с липидным слоем мембран нервных клеток и проявили их для считывания электронным микроскопом. Затем ткани напитали отвердевающим раствором и нарезали на пластинки толщиной по 34 нм, после чего начали сканирование и составление карты.

Объём сырых данных по 2D-срезам составил 1,4 Пбайт. Для обработки информации по сшиванию изображений в один 3D-объект учёные запросили помощи у компании Google. Последняя предоставила ресурсы на основе систем машинного обучения. Кроме этого, учёные вручную раскрашивали ткани в самых сложных случаях и проверяли точность работы модели. Для лучшей визуализации самые маленькие клетки окрасили в синий цвет, а самые большие — в красный. Клетки промежуточных размеров получили свои цвета из обычной спектральной палитры.

На выходе получилась самая подробная на сегодня интерактивная карта объёма ткани мозга человека с субклеточным разрешением. Она выложена в открытый доступ, чтобы любой научный коллектив мог использовать карту для собственных исследований. Карта проявила много удивительного и даже неожиданного. Например, учёные обнаружили расширения нервных клеток в виде яйцевидных клеток-отростков неизвестного назначения, которые раньше науке не были известны. Обнаружены также зеркальные по форме клетки и нейроны, опутавшие нервной тканью сами себя.

Изучение карты нервной ткани позволит прояснить топологию сети и работу её отдельных участков. Это важно не только для понимания работы мозга, что поможет лечить множество связанных с ним заболеваний, но также обещает оказать влияние на развитие технологий искусственного интеллекта. А развить их можно только понимая основы — работу человеческого мозга, которая пока полна загадок.

По сообщению Reuters, подконтрольная Саудовской Аравии компания планирует в начале 2025 года начать строительство в новой столице Египта первой в своём роде 55-этажной офисной башни. Львиную долю энергии небоскрёб станет получать с помощью утилизации чистого водорода, который будет подаваться туда в жидком виде. Стоимость проекта достигает $1 млрд. Он станет примером устойчивой экономики, жизни и производства.

Источник изображения: Forbes

Рамочное решение о реализации проекта было подписано в последний день 53 Всемирного экономического форума в Давосе в январе 2023 года. Строительные работы будет контролировать саудовская компания Magnom Properties — дочка саудовской промышленной группы Rawabi Holding. Заказчик башни — медиагруппа Forbes. Рабочее название проекта — Forbes International Tower. Это будет первая коммерческая башня Forbes. Медиагруппа рассчитывает зарабатывать на аренде офисов в новой административной столице Египта, которая несколько лет назад начала возводиться к востоку от Каира.

Солнечные панели будут встроены в фасад башни и смогут обеспечивать её потребности в электричестве на 25 %. Остальное электричество будет получаться из поставляемого в башню водорода. Проект не предусматривает никакого сотрудничества с коммунальными службами Египта, который время от времени сталкивается с перебоями в подаче энергии. Для Magnom Properties это станет пробным камнем. Затем по данному проекту планируется построить аналогичные башни в Дубае и Эр-Рияде.

В здании будет два сверхскоростных VIP-лифта и вертолётная площадка на крыше. Безопасность обеспечат новейшие системы предотвращения вторжений как физических, так и кибернетических. Автоматика, искусственный интеллект, новые подходы в организации офисного пространства и так далее — будет всё самое лучшее, что обойдётся заказчику в изрядную сумму. Для сравнения, около 20 похожих башен рядом построили китайцы — фактически целый квартал, что обошлось властям Египта всего в $3 млрд.

Детальная проработка здания поручена архитектурной группе AS+GG из Чикаго (архитектор Адриан Смит (Adrian Smith) и компания Gordon Gill Architecture). Строительство объекта должно стартовать в начале 2025 года и обещает завершиться к 2030 году.

Учёные давно подозревают, что с высшей умственной деятельностью что-то нечисто, что она может опираться не только на обычную биохимию, но также на квантовые явления. Интуиция, спонтанность принятия решений и другие малопонятные умственные процессы оставляют простор для спекуляций на тему квантовой природы человеческого сознания. Новая работа китайских учёных показывает, что нервная ткань человеческого мозга совместима с квантовыми явлениями.

Источник изображения: Pixabay

Исследователи из Шанхайского университета в журнале Physical Review E опубликовали статью, в которой изучили возможности протекания квантовых химических реакций в нервных клетках человеческого мозга. Подчеркнём, учёные не открыли и не зафиксировали квантовых процессов в мозге. Они лишь определили физическую осуществимость квантовых явлений в живой нервной ткани.

Как поясняют учёные: «Сознание в мозге зависит от синхронизированной активности миллионов нейронов, но механизм, ответственный за организацию такой синхронизации, остаётся неуловимым. В этом исследовании мы используем квантовую электродинамику резонатора для изучения генерации запутанных двойных фотонов посредством каскадного излучения в спектре колебаний С-Н-связей в хвостах липидных молекул».

Углерод-водородные связи, о которых говорят исследователи, находятся в изолирующей оболочке аксонов (в «хвостах» нейронов, передающих нервный импульс другим нейронам). Эта миелиновая оболочка может быть представлена в виде условного полого цилиндра. Цилиндр может служить резонатором, который способен усиливать рождённые в нейронах инфракрасные фотоны. Этим учёные обосновывают возможность перехода от квантового микроуровня (от молекул и атомов) до макроуровня живых клеток и клеточных процессов (биохимии).

Источник изображения: Physical Review E

Импровизированные резонаторы в виде миелиновых оболочек способны не только усиливать, но также запутывать пары фотонов — придавать им одну и туже волновую функцию. Затем плазма и протекающие в мозге биохимические реакции разносят связанные фотоны по всему мозгу, что может создавать механизм глобальной синхронизации мыслительных процессов. Это ещё не открытие этого неуловимого механизма, но вполне объясняющая его работу концепция. Разгадав тайну сознания, человек шагнёт на путь к его бессмертию. Пугающая и бесконечно привлекательная перспектива. Вполне в духе квантовых явлений.

Четыре года назад весь мир оказался в плену страха перед синим светом экранов гаджетов. Причиной для опасений стало обоснованное наукой угнетение выработки мелатонина в организме людей в вечернее и ночное время, чему способствовал синий свет экранов смартфонов, компьютеров и телевизоров. Теперь же выяснилось, что синий свет от гаджетов также пагубно влияет на кожу.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

Уже есть научные работы, которые обнаруживают существенное влияние синего света на пигментацию кожи. Синий свет усиливает выработку меланина, что для большинства людей вряд ли будет иметь значение. И всё же, данные показывают, что синий свет сильнее воздействует на людей с тёмной кожей и поэтому более опасен для них в этом плане, а также может спровоцировать усиленную пигментацию кожи у граждан с гиперактивной выработкой меланина. Пятна на коже лица, к которому мы подносим смартфон, очевидно, не лучшее украшение, поэтому для людей с чувствительной кожей следует учитывать эту особенность синего света.

Также синий свет может разрушать коллаген (структурный белок) в составе кожи, что ведёт к появлению морщин. Учёные установили явную связь между синим светом смартфона и появлением морщин, однако она проявляется только при достаточно близком и непрерывном «облучении». Например, необходимо один час держать включённый смартфон на расстоянии 1 см от кожи. Отодвинув смартфон от лица на 10 см мы снижаем негативный эффект от света в 100 раз. Иначе говоря, при обычном использовании гаджетов это не такая уж большая опасность для здоровья кожи. Но здесь также следует напомнить, что есть люди с повышенной чувствительностью.

Третий фактор влияния синего света на кожу косвенный. Это уже избитая тема угнетения выработки мелатонина — гормона, играющего ключевую роль в процессе засыпания. Проблемы со сном обернутся проблемами с кожей. Недостаток сна, стресс перед сном — социальные сети, игры и другое спровоцируют воспалительные процессы в организме и выльются в ухудшении кожного покрова вплоть до видимых поражений. Отключение синего света в этом случае не поможет. Необходимо понимать и принимать гигиену использования гаджетов перед сном.

В остальных двух случаях людям с чувствительной кожей могут помочь косметические средства защиты широкого спектра. Синий свет будет лишь частью проблемы заботы о коже, но это всё ещё обсуждаемый вопрос. Исследований о пользе косметики для защиты граждан от света экранов гаджетов нет. Очевидная польза есть только для производителей косметики, но это уже другая история.

Стартап Inbrain Neuroelectronics из Барселоны добился разрешения на первые в мире эксперименты с перспективным нейроимплантатом из графена. В отличие от традиционных металлических электродов для считывания активности клеток мозга, графен не подвержен электрохимическим изменениям, что позволит использовать более мощную стимуляцию тканей с выраженным терапевтическим эффектом. Графеновые имплантаты будут не просто считывать сигналы, они будут лечить.

Источник изображения: Inbrain Neuroelectronics

Погружение электродов имплантатов в мозг или их тесный контакт с живыми тканями мозга равнозначно погружению металла в электролит. При прохождении даже слабого электрического сигнала на границе электролит/металл происходят так называемые фарадеевские (электрохимические окислительно-восстановительные) процессы, которые постепенно снижают эффективность электродов. Ситуация усугубляется, если требуется стимулировать ткани мозга более сильными импульсами, что, например, необходимо делать для проведения терапии (лечения).

Инженеры Inbrain Neuroelectronics предложили обойти это ограничение с помощью электродов из графена. Графен — это обычный углерод с высокой проводимостью, обусловленной его строением. В электролите он ни окисляется, ни восстанавливается. Имплантируемый в мозг графеновый датчик в виде массива точек мкм размера сможет считывать импульсы с нервной ткани пациента и, в случае необходимости, возвращать ей стимулирующие импульсы повышенной мощности без опасения вызвать ухудшение в работе электродов, а в мозг лишний раз лучше не влезать, с чем все согласятся.

Впервые в мире датчик Inbrain будет испытан этим летом в Университете Манчестера во время операции по удалению пациенту опухоли головного мозга. Датчик Inbrain будет использоваться в данном случае как регистратор здоровой ткани для определения границ опухоли, чтобы не удалить пациенту незатронутые болезнью области мозга. На следующем этапе датчик будет испытан на больном болезнью Паркинсона. Интерфейс в таком случае помещается в области нигростриарного пути, что поможет с высоким разрешением регистрировать мозговую активность пациента в процессе его активности.

На втором этапе датчик тоже не будет напрямую использоваться для восстановления здоровья пациента. Его задачей станет выявление симптомов, указывающих на улучшение или ухудшение течения болезни. Это должно помочь снизить приём часто небезопасных лекарств до 50 %.

На третьем этапе испытаний графенового нейродатчика его будут использовать непосредственно для терапии болезни Паркинсона. Предложенное решение будет способно выдержать без запуска фарадеевских реакций в 200 раз более сильный импульс, чем металлические электроды. Графеновые имплантаты компания уже проверила на биосовместимость с тканями мозга на «крупных животных» и уверена, что у людей не возникнет проблем совместимости с графеном.

С производством графеновых датчиков всё достаточно просто, заявляют в компании. Они могут выпускаться на любом даже не самом современном полупроводниковом заводе. Их толщина составляет 10 мкм, а точки-контакты будут размерами от 25 до 300 мкм.

Исследователи Массачусетского технологического института создали и испытали вместе с пациентами передовой бионический протез голеностопного сустава. Протез считывает сигналы о мышечных сокращениях на оставшейся части конечности и достраивает алгоритм работы недостающей части, транслируя его в сигналы для электромеханического протеза. С таким протезом пациенты могут танцевать, заявили учёные.

Источник изображения: Hugh Herr and Hyungeun Song / MIT

Операции по ампутации конечностей разрывают нервные связи и мышцы, участвующие в работе конечностей. Эти мышцы делятся на агонистов, которые отвечают за конкретные действия и антагонистов, которые совершают обратное движение. Как предположили в MIT, отсутствие (ампутация) агонистов не помешает восстановить нервный сигнал и реакцию на него протеза, если считать данные с мышц антогонистов.

С помощью специального хирургического вмешательства в процессе ампутации конечности на мышцах антагонистах создаётся интерфейс для считывания импульсов по их сокращению. Также операция должна предусматривать сохранение работы этих мышц, что, вероятно, потребует дополнительных хирургических действий по закреплению мышц со стороны ампутации. Затем эти сигналы считываются протезом голени, который заканчивается механической стопой с несколькими степенями свободы. Контроллер декодирует сигналы с мышц-антагонистов и направляет их на сервомоторы голеностопа, делая ходьбу пациента более естественной.

Нервные сигналы, приходящие в мышцы выше уровня ампутации, соответствуют намерениям человека двигать отсутствующей (фантомной) конечностью. Работа с семью пациентами показала, что во всех случаях интерфейс AMI (мионевральный интерфейс агонист-антагонист) сходу показывает свои лучшие качества, делая походку пациента более естественной и простой, а также снижает посттравматические боли в ампутированных частях конечностей. В MIT рассчитывают, что коммерческий вариант бионического протеза с интерфейсом AMI будет готов через пять лет. А пока на видео выше можно посмотреть, как пациент с механической ногой ходит по лестнице. Это просто фантастика.

Исследователи из Австралии придумали плёнку, которая позволит человеку видеть в темноте почти также хорошо, как днём. Очки с такой плёнкой будут гораздо менее громоздкими и сложными, чем нынешние приборы ночного видения. Это изменит быт, привычки и навыки людей, считают исследователи.

Источник изображения: TMOS

Сегодня приборы ночного видения преобразуют излучение в инфракрасном спектре (фотоны) в видимое изображения с помощью многоступенчатой системы. Фотоны через линзы попадают на электронную трубку, в которой фотокатод преобразует фотоны в электроны. Затем электронная трубка порождает усиленный поток электронов, который попадает на экран с люминофором и возбуждает свечение — воспроизводит сцену. Более сложные и чувствительные приборы требуют охлаждения, чтобы избавиться от фонового шума. В результате даже самые развитые приборы ночного зрения получаются громоздкими и тяжёлыми.

Исследователи из Центр передового опыта ARC Австралийского национального университета в области преобразующих метаоптических систем (TMOS) создали тончайшее как пищевая плёнка покрытие для линз очков или гарнитур, которая сразу преобразует инфракрасные фотоны в фотоны видимого спектра. Достигается этот за счёт использования накачки или опорного луча, поэтому наклейкой одной лишь «инфракрасной» плёнки на стёкла обойтись нельзя. Потребуется некое устройство в виде гарнитуры, но в любом случае оно будет проще и легче современных приборов ночного видения.

В новом устройстве инфракрасные фотоны проходят через метаповерхность с резонансными свойствами. Метаповерхность изготавливается из ниобата лития. Вместе с лучом накачки материал метаповерхности повышает энергию фотонов и переводит их в видимый спектр, минуя процесс с переводом фотонов в электроны, их усиление и бомбардировку экрана с люминофором. Более того, предложенное решение свободно пропускает видимый диапазон света, дополняя невидимые в обычном свете детали изображения видимыми. Картинка получается более насыщенной деталями, хотя пока она как и у приборов ночного видения зелёного цвета, к которому глаз человека наиболее чувствительный. В будущем ночное зрение обещает стать цветным.

Источник изображения: Advanced Materials

Разработанная учёными метаповерхность представляет собой тонкую плёнку и может быть установлена на обычные стёкла в оправу очков. Её вес менее одного грамма. О массе необходимого для работы очков дополнительного оборудования учёные умалчивают. Но даже если сейчас оно не покажется компактным, современные полупроводниковые лазеры способны быть очень и очень маленькими, а значит, ночное зрение со временем может стать доступным для обычных людей в их повседневной жизни, работе или досуге.

Компания Augmental разработала и создаёт на заказ тачпады в виде зубной капы, пользоваться которыми можно языком и движениями головы. Устройство, батареи которого хватает на пять часов, позволяет парализованным людям пользоваться почти без ограничений современными информационными технологиями, возвращая возможность общения, учёбы и даже работы.

Источник изображения: Augmental

Капа MouthPad толщиной 0,7 мм содержит сенсорный датчик, который отслеживает положение и движения кончика языка, а также датчики для отслеживания движений головы. Тачпад настолько чувствительный, что позволяет полноценно работать со многими приложениями вплоть до набора математических формул, если это требуется для учёбы.

Производитель изготавливает тачпады MouthPad с помощью 3D-печати из сертифицированных стоматологических материалов, делая их максимально незаметными для пользователей (индивидуальное проектирование). Электроника, аккумулятор и сенсорная панель надёжно герметизируются во избежание контакта со слюной и выхода из строя. С гаджетами и компьютером устройство работает по Bluetooth. Со стороны почти незаметно, что человек управляет компьютером с помощью движений языка.

«Мы надеемся, что человек с серьёзными нарушениями сможет так же грамотно пользоваться телефоном или планшетом, как кто-то пользуется руками», — делятся в компании. Устройство уже получили много заказчиков от геймеров до программистов и просто желающих чем-то занять себя.

Человечество столетиями использует медьсодержащие препараты для борьбы с грибковыми и бактериальными заболеваниями растений. Также медь известна способностью при контакте убивать болезнетворные бактерии человека. Добавка меди к покрытию сенсорных экранов значительно снизила бы биологическую опасность использования сенсорных дисплеев в общественных местах, что в «постковидные» времена пришлось бы весьма кстати. К сожалению, медь непрозрачна, но варианты нашлись.

Наноструктурированное антимикробное медное покрытие сенсорных дисплеев. Источник изображения: ICFO

Исследователи из испанского Каталонского института исследований и перспектив (ICREA), Института фотонных наук (ICFO) и корпорации Corning придумали, как сделать медное покрытие дисплеев прозрачным для видимого света и сохранить при этом его бактерицидные свойства. Придуманное решение назвали TANCS или, по-русски «прозрачная наноструктурированная медная поверхность».

На первом этапе процесса на подложку Corning Gorilla Glass нанесли плёнку из меди. Затем с помощью техпроцесса «быстрый термический отжиг» плёнку нагревали до 390 ℃ и выдерживали при этой температуре 10 мин, после чего охлаждали. В результате такой процедуры плёнка растекалась на множество равномерно размещённых медных наночастиц.

Проверка показала, что в таком виде покрытие сохраняет антибактериальные свойства меди, но стало прозрачным, нейтральным по цвету и сохранило электропроводность. Дополнительно поверх пленки были нанесены слои диоксида кремния и фторсиланов (водо- и жироотталкивающих соединений), что дополнительно повысило прочность покрытия и повысило его эффективность.

В ходе испытаний было установлено, что покрытие TANCS в течение 2 ч уничтожает 99,9 % бактерий золотистого стафилококка. При этом покрытие оставалось целым и эффективным даже после многократных процедур очистки чистящими средствами. Проверка по ускоренной процедуре показала, что если в течение 2 лет такое покрытие дважды в день тщательно очищать, то оно полностью сохранит свои бактерицидные и другие свойства.

«Хотя для полноценного коммерческого применения необходимы дальнейшие разработки, это шаг в правильном направлении, позволяющий создать антимикробные сенсорные экраны для общественных или персональных дисплеев», — заявили разработчики.

Традиционно онкология выявляется случайно. Чем раньше это сделать, тем выше вероятность выживания пациента. Но часто источник заболевания остаётся неизвестным, а узнают о нём по появлению клеток метастаз в лимфе или других биологических жидкостях человека. Врачи научились распознавать некоторые из них, но привязка клеток метастаз к видам онкологии остаётся непростой задачей, а ИИ — это тот инструмент, который может делать это лучше.

Клетка метастаз рака молочной железы. Источник изображения: Steve Gschmeissner/SPL

Группа китайских учёных из Тяньцзинского университета опубликовала в журнале Nature статью, в которой поделилась собственным опытом тренировки искусственного интеллекта на распознавание типов клеток метастаз. Они взяли за основу 12 типов наиболее распространённой онкологии, которые сопровождаются выбросом раковых клеток в лёгочную жидкость и жидкость брюшной полости, включая рак лёгких, яичников, молочной железы и желудка. Некоторые другие формы рака, в том числе те, которые возникают в предстательной железе и почках, включить в исследование не удалось, поскольку они обычно не сопровождаются выбросом клеток метастаз в биологические жидкости человека.

По словам учёных, каждый год из 300 тыс. больных раком пациентов, которые проходят лечение в больнице при университете, около 4000 случаев диагностируются с помощью изучения изображений клеток метастаз врачами, но около 300 человек остаются без выявления источника онкологии и их судьба печальна. Против рака нет универсального метода лечения — оно своё для каждого случая, поэтому выживаемость среди больных без диагноза самая низкая.

Исследователи обучили свою ИИ-модель примерно на 30 тыс. изображениях клеток метастаз, обнаруженных в брюшной полости или лёгочной жидкости у 21 тыс. человек, происхождение опухоли у которых было известно. Затем они протестировали свою модель на 27 тыс. снимках образцов клеток метастаз и обнаружили 83-процентное распознавание источника онкологии. Более того, первые три отобранные искусственным интеллектом кандидата на источник клеток метастаз попали в яблочко с точностью 99 %, а ведь появление метастаз — это сигнал о достаточно запущенной онкологии и промедление с диагностированием недопустимо.

Наконец, в процессе анализа примерно 500 изображений ИИ оказался лучшим прогнозистом, чем опытные врачи. Также была проверена группа из 391 пациента, четыре года назад получившая лечение в соответствии с прогнозом ИИ и прогнозами врачей. Оказалось, что если курс лечения соответствовал прогнозу ИИ, то выживаемость пациентов была выше, а если врачи не брали в расчёт прогноз ИИ, то ниже. В сочетании с другими методами диагностики онкологических заболеваний, считают исследователи, использование ИИ для распознавания источников опухолей по идентификации клеток метастаз обещает значительно повысить вероятность лечения этого смертельного недуга.