Исследователи из Массачусетского технологического института, в прошлом году создавшие материал, который способен захватывать и удерживать свет, продолжили работу, разобравшись в механизмах наблюдаемого явления. До того свет удавалось захватывать с помощью зеркал либо фотонных кристаллов. В МТИ же предложили новый метод, основанный на пропускании света через меняющий его поляризацию кристаллический материал.

Новое исследование показало, что поляризация света по мере его прохождения сквозь такой кристалл меняется вихреобразно, и как объясняют ученые, свет попадает в ловушку в центре этого вихря. По их словам, воспользовавшись данным явлением, можно сформировать векторный пучок — особый лазерный луч, с помощью которого можно было бы разгонять и сталкивать друг с другом частицы. Не исключено, добавляют исследователи, что в дальнейшем будут созданы настольные аппараты для проведения высокоэнергетических экспериментов, которые сегодня требуют многокилометровых подземных туннелей.

Наряду с этим открытие обещает возможности микроскопии с огромным разрешением и передачи гораздо большего количества каналов данных по одиночному оптическому волокну, чем сейчас.

Принтеры трехмерных объектов распечатывают изделия толщиной больше нескольких сантиметров слишком медленно, в связи с чем исследователи ищут способы 3D-вывода плоских листов, которые затем сами будут принимать новую более сложную форму.

Специалисты Массачусетского технологического института и компаний Autodesk и Stratasys разработали процесс изготовления подобного «программируемого» материала. Одна из групп исследователей разработала алгоритмы, определяющие, насколько участки произвольного 3D-объекта должны растянуться, чтобы тот принял нужную форму, а другая придумала, как именно этого добиться.

Был разработан полимер, расширяющийся при поглощении воды. 3D-принтеры Stratasys могут каждый слой распечатываемого объета формировать из нескольких полимеров; исследователи рассчитали, как именно можно комбинировать полимеры, чтобы при погружении распечатанного предмета в воду он принял нужную форму. Была также разработана конструкция, растягивающая сегменты изделия за счет использования эффекта расширения полимера. А в Autodesk в свою очередь создали систему компьютерного моделирования процесса самосборки, проверяющую точность первоначальных спецификаций.

Компания i4C Innovations представила электронный ошейник Voyce в начале этого года и собиралась приступить к продажам уже весной. Однако разработка задержалась, и только сейчас компания открыла прием предварительных заказов. Первая партия ошейников Voyce будет отправлена покупателям в феврале. Ошейник стоит 300 долл., но для полного использования его функций нужна подписка на сервис Voyce, стоящая 10 долл. в месяц.

Ошейник Voyce оснащен трехосным акселерометром, отслеживающим движения собаки, а длинноволновый датчик измеряет частоту дыхания и пульса. Именно с этим датчиком была связана одна из задержек в разработке: у Федеральной комиссии по связи США до сих пор не было методологии тестирования таких приборов.

По частоте пульса и дыхания собаки можно судить о состоянии ее здоровья. Данные каждые четыре часа передаются по Wi-Fi в облачную систему i4C. На сайте можно посмотреть, сколько времени в сутки собака провела в движении, сколько калорий было израсходовано, какую дистанцию преодолела и так далее. Как утверждают в компании, точность Voyce сравнима с точностью профессионального ветеринарного холтеровского монитора.

На сегодня вне Солнечной системы идентифицировано уже около 2 тыс. планет. Вероятность жизни на них определяется в том числе углом наклона оси вращения по отношению к орбите обращения вокруг звезды. У Земли эта ось почти перпендикулярна плоскости обращения, а что касается других планет, считалось, что чем больше отклонение, тем менее вероятна жизнь. Казалось бы, при сильном наклоне условия на планете должны быть слишком экстремальными — водоемы бы кипели и замерзали.

Однако ученые Массачусетского технологического института пришли к выводу, что даже на планете с почти горизонтальной осью вращения могут быть условия для жизни, если вся поверхность такой планеты это океан глубиной хотя бы 50 метров — на ней круглый год бы стояла температура около 15 ºC. Компьютерное моделирование «наклонной» планеты размером с Землю показало, что океан поглощал бы достаточно солнечного тепла во время полярного лета, чтобы затем всю зиму отпускать его, поддерживая мягкий климат. Исследователи отмечают, что на тысячу планет, близких по размерам к Земле, имеются одна-две с плотностью, похожей на воду, то есть некоторая вероятность существования «аквапланет» есть.

До недавнего времени компьютерные модели уступали мозгу приматов в деле распознавания объекта при кратком взгляде на него. Исследование, проведенное специалистами Массачусетского технологического института, позволило выяснить, что одна из глубоких нейросетей последнего поколения справляется с этой задачей не хуже обезьян.

Нейробиологи путем экспериментов разобрались, как именно в головном мозге происходит распознавание объектов, и нынешние нейросети создаются с учетом результатов этих исследований, отмечают в МТИ. Зрительные нейросети, в частности, заимствуют принцип иерархической обработки визуальной информации в мозге: образ поступает с сетчатки в первичную зрительную кору, а затем в нижневисочную; на каждом уровне происходит обработка информации и отбрасывается лишняя.

Выяснилось, что наилучшей на сегодня является нейросеть, разработанная в Нью-Йоркском университете, — она классифицирует объекты так же хорошо, как и мозг макаки. Как отмечают в МТИ, улучшенное понимание принципов работы мозга приматов будет способствовать развитию систем искусственного интеллекта и новых методов лечения расстройств зрения.

Сами датчики представляют собой элементы на углеродных нанотрубках, меняющие электрическое сопротивление при контакте с различными веществами. В отличие от коммерчески доступных хеморезисторов, созданные в МТИ требуют ничтожного количества электроэнергии и могут работать при обычной температуре воздуха. Для питания датчиков достаточно тока, индуцируемого импульсами, которые отправляет смартфон с поддержкой NFC.

Инженеры МТИ продемонстрировали датчики, распознающие пары аммиака, перекись водорода и циклогексанон, но в принципе возможны детекторы практически любых газов, причем регистрируются даже концентрации в миллионные доли.

Недорогие датчики можно размещать повсюду — в помещениях для распознавания взрывоопасных веществ, на улице для мониторинга загрязнения воздуха. Можно загружать информацию, считываемую смартфонами, в облако, регистрируя общую статистику загрязнения воздуха по большим регионам. Рассматривается возможность встраивания датчиков в упаковки пищевых продуктов, чтобы иметь возможность обнаруживать порчу и загрязнение.