proatom.ru - сайт агентства ПРоАтом
Журналы Атомная стратегия 2024 год
  Агентство  ПРоАтом. 28 лет с атомной отраслью!              
Навигация
· Главная
· Все темы сайта
· Каталог поставщиков
· Контакты
· Наш архив
· Обратная связь
· Опросы
· Поиск по сайту
· Продукты и расценки
· Самое популярное
· Ссылки
· Форум
Журнал
Журнал Атомная стратегия
Подписка на электронную версию
Журнал Атомная стратегия
Атомные Блоги





PRo IT
Подписка
Подписку остановить невозможно! Подробнее...
Задать вопрос
Наши партнеры
PRo-движение
АНОНС

Вышла в свет книга Б.И.Нигматулина и В.А.Пивоварова «Реакторы с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем. История трагедии и фарса». Подробнее 
PRo Погоду

Сотрудничество
Редакция приглашает региональных представителей журнала «Атомная стратегия»
и сайта proatom.ru.
E-mail: pr@proatom.ru Савичев Владимир.
Время и Судьбы

[14/04/2023]     Великобритания – 2023: войти в мировой топ-3

Академик Олег Фиговский, Израиль  

Правительство Великобритании в марте представило Рамочные условия для развития науки и технологий до 2030 года, поставив цель в этой сфере войти в мировой топ-3 (после США и Китая) - опубликовано на сайте Института статистических исследований и экономики знаний Национального исследовательского университета «Высшая школа экономики» На основе анализа более чем 50 технологических направлений по восьми критериям были выделены пять групп критических технологий, на которых власти предлагают сфокусировать ключевые ресурсы.



Прочие приведенные в документе шаги призваны обеспечить максимально благоприятную среду для развития критических технологий. Планируемые на 2024–2025 гг. госрасходы составят 20 млрд фунтов стерлингов (около 2 трлн руб.), что на четверть выше уровня 2022 г. Ставится задача снизить дефицит финансирования инновационных компаний и достигнуть уровня США по этому показателю, особенно в части компаний – скейлапов на поздних раундах привлечения инвестиций. Кроме бюджетных будут привлекаться средства заемного капитала, пенсионных фондов, грантовых программ и зарубежных инвесторов. 

Усиливается цифровизация науки, в частности для ученых расширяется доступ к данным из разных источников через Интегрированную службу данных Национального статистического ведомства. В перспективе могут быть созданы пилотная версия исследовательской облачной инфраструктуры, а также платформа стандартизации искусственного интеллекта (ИИ), которая объединит промышленность, науку, органы власти, потребителей и гражданское общество.

Кадровую базу науки и технологий предполагается ускоренно наращивать, в том числе под углом прогнозируемых потребностей рынка. Доступ к развитию цифровых и STEM-компетенций будет расширен для самых разных категорий. Для цифровизации госсектора планируется довести до 50% долю выпускников STEM-специальностей среди участников программы подготовки управленческих кадров. Повестке ИИ уделяется особое внимание и в программах по привлечению талантов из-за рубежа. ·        

Великобритания выстраивает многоуровневую систему международного взаимодействия в научно-технологической сфере. Страна все более утверждается в роли источника международных стандартов и регулирования для новой продукции и рынков, возникающих в процессе развития критических технологий, что дает ей «преимущество первопроходца». В отличие от других государств, которые скорее подключаются к международным проектам, предполагающим использование международной научной инфраструктуры, Великобритания видит себя одним из центров, где такая инфраструктура будет создаваться, открывает доступ зарубежным партнерам к своей инновационной инфраструктуре, готова оказывать помощь в сфере технологий другим странам, в том числе развивающимся экономикам.

Базисом технологического развития страны является традиционно высокий уровень высшего образования. Британская аналитическая компания Quacquarelli Symonds, специализирующейся на образовании, опубликовала новый рейтинг мировых вузов по предметам. В области «Инженерия и технологии» в первую десятку входят 3 университета Великобритании, 5 университетов США и по одному Швейцарии и Китая; в области «Науки о жизни и медицина» - 4 университета Великобритании, 6 университетов США; в области «Естественные науки» - 3 университета Великобритании, 6 университетов США и один Швейцарии. Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова занимает 163 место, Московский физико-технический институт находится во второй сотне рейтинга, Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого – в третьей, а Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ» в четвёртой сотне рейтинга. Лучшие высшие школы Великобритании в 2022 и 2023 годах представлены в нижеследующей таблице.

Проиллюстрируем достижения науки и технологий Великобритании следующими опубликованными материалами за последними три месяца 2023 года. Физики из Англии, Кореи и Японии сообщили об обнаружении и измерении свойств нового изотопа урана с массовым числом, равным 241. Ранее его свойства были известны только по экстраполяции данных о его соседях по таблице нуклидов. В ходе эксперимента авторы измерили массы в общей сложности 19 нуклидов, для многих из которых это было сделано впервые. Сегодня физикам известно около 300 нуклидов естественного происхождения и около 3000 — полученных в лабораториях. Тяжелейший из найденных на сегодня — это оганессон-294, который вместе с еще несколькими новыми элементами занял место в таблице Менделеева лишь в 2016 году. В целом теоретики предсказывают существование еще около 4000 новых нуклидов, преимущественно в области богатых нейтронами ядер. Особый интерес представляет поиск и исследование изотопов вблизи протонной и нейтронной границ стабильности ядер, поскольку это самый строгий ориентир для различных ядерных моделей. Не так давно физики из RIKEN смогли получить богатый нейтронами натрий-39 — заряд этого ядра равен 11. Физики из Англии, Кореи и Японии сообщили об обнаружении и измерении свойств нового изотопа урана с массовым числом, равным 241. Ранее его свойства были известны только по экстраполяции данных о его соседях по таблице нуклидов. В ходе эксперимента авторы измерили массы в общей сложности 19 нуклидов, для многих из которых это было сделано впервые. 

Сегодня физикам известно около 300 нуклидов естественного происхождения и около 3000 — полученных в лабораториях. Тяжелейший из найденных на сегодня — это оганессон-294, который вместе с еще несколькими новыми элементами занял место в таблице Менделеева лишь в 2016 году. В целом теоретики предсказывают существование еще около 4000 новых нуклидов, преимущественно в области богатых нейтронами ядер.

Особый интерес представляет поиск и исследование изотопов вблизи протонной и нейтронной границ стабильности ядер, поскольку это самый строгий ориентир для различных ядерных моделей. Не так давно физики из RIKEN смогли получить богатый нейтронами натрий-39 — заряд этого ядра равен 11.

Исследования, проводимые Тоситакой Нивасэ (Toshitaka Niwase) из Японская организация по физике высоких энергий KEK и его коллегами из Англии, Кореи и Японии, касаются более тяжелых ядер. Для этого они применяют сравнительно новый метод синтеза тяжелых нуклидов, основанный на реакциях многонуклонного переноса. В таких реакциях обмен нуклонами между ядром-снарядом и ядром-мишенью протекает в обе стороны. В результате физикам удалось измерить массы 19 богатых нейтронами изотопов в диапазоне зарядов от 91 до 94 и диапазоне масс от 235 до 242, также открыть новый изотоп — уран-241.

Ученые проводили эксперимент на установке по ядерной спектроскопии KISS (KEK Isotope Separation System). Они разгоняли пучок ядер урана-238 интенсивностью около 1,9×1010 частиц в секунду по синхротронному кольцу до энергий 10,75 мегаэлектронвольта на нуклон и воздействовали им на вращающуюся мишень из платины-198, обогащенной до 91,63 процента, толщиной 12,5 миллиграмма на квадратный сантиметр. Продукты реакции физики направляли в мультирефлекторный времяпролетный спектрометр, который с высокой точностью определял их массу. Для большей части полученных изотопов эксперимент стал первым прямым измерением массы. Это же касается и изотопов урана-242 и урана-241, чьи массы в общем перечне известны только благодаря экстраполяции данных о соседних нуклидах. Последний ранее не наблюдался в эксперименте, поэтому работа группы Нивасэ стала, фактически, его открытием. В будущем физики планируют использовать другие ядра в комбинации снаряд-мишень, чтобы добиться синтеза ядер с числом нейтронов, равным 152 и более. Ожидается, что в этой области ядра будут деформироваться, чтобы обеспечить замыкание нуклонных оболочек.

Исследования, проводимые Тоситакой Нивасэ (Toshitaka Niwase) из Японской организации по физике высоких энергий KEK и его коллегами из Англии, Кореи и Японии, касаются более тяжелых ядер. Для этого они применяют сравнительно новый метод синтеза тяжелых нуклидов, основанный на реакциях много-нуклонного переноса. В таких реакциях обмен нуклонами между ядром-снарядом и ядром-мишенью протекает в обе стороны. В результате физикам удалось измерить массы 19 богатых нейтронами изотопов в диапазоне зарядов от 91 до 94 и диапазоне масс от 235 до 242, также открыть новый изотоп — уран-241. Ученые проводили эксперимент на установке по ядерной спектроскопии KISS (KEK Isotope Separation System). Они разгоняли пучок ядер урана-238 интенсивностью около 1,9×1010 частиц в секунду по синхротронному кольцу до энергий 10,75 мегаэлектронвольта на нуклон и воздействовали им на вращающуюся мишень из платины-198, обогащенной до 91,63 процента, толщиной 12,5 миллиграмма на квадратный сантиметр. Продукты реакции физики направляли в мульти-рефлекторный времяпролетный спектрометр, который с высокой точностью определял их массу. Для большей части полученных изотопов эксперимент стал первым прямым измерением массы. Это же касается и изотопов урана-242 и урана-241, чьи массы в общем перечне известны только благодаря экстраполяции данных о соседних нуклидах. Последний ранее не наблюдался в эксперименте, поэтому работа группы Нивасэ стала, фактически, его открытием.

Физики экспериментально продемонстрировали двухщелевую интерференцию светового импульса во временной области. В этом опыте роли двух щелей играли два пика в зависимости отражательной способности зеркала на основе оксида индия-олова от времени, инициированные двумя импульсами накачки. Работа авторов не только подтвердила принципиальную возможность интерференции во временной области, но и показала, что этот эксперимент позволяет рекордно точно измерять время нелинейного отклика среды на оптическую накачку. В начале XX века Эйнштейн показал, что пространство и время равноправны и связаны в четырехмерный континуум. Вместе с тем первые успехи квантовой механики касались преимущественно стационарных состояний физических систем, то есть таких, чья динамика тривиальна. Даже первая версия динамического уравнения — уравнение Шрёдингера — была нерелятивистской и выделяла время в отдельную сущность, а зависящие от времени задачи физики решали, раскладывая искомую волновую функцию по состояниям с определенной энергией. Основной причиной такого положения дел можно считать большое значение скорости света в привычных человеку системах единиц. Один метр пространства при Лоренц-преобразовании эквивалентен примерно 3,3 наносекунды на временной шкале. Такая разница масштабов обусловила то, что в большинстве феноменов, таких, как интерференция или дифракция, время традиционно не играет особой роли.

Сегодня ситуация меняется благодаря тому, что у физиков появляются приборы и материалы, способные помочь исследовать временные аналоги множества известных феноменов. Мы уже рассказывали о таких явлениях, как кристаллы времени (аналог обычных кристаллов) или фотонные временные кристаллы (аналог фотонных кристаллов). Интересны также исследования рефракции во временной области в материалах с близким к нулю показателем преломления. Физики из Англии, Германии и США под руководством Джона Пендри (John Pendry) и Риккардо Сапиенца (Riccardo Sapienza) из Имперского колледжа Лондона решили развить эту тему. Они задались вопросом, как будет вести себя плоская световая волна, если подвергнуть ее двухщелевой интерференции во временной области? Свыше 200 лет тому назад английский ученый Томас Юнг провел ставший знаменитым эксперимент, направив луч света на экран с двумя прорезями и получив интерференцию света. В новом варианте двухщелевого опыта физики заменили щели в экране на «щели» во времени — и обнаружили новый вид интерференционной картины. Эксперимент открывает новый аспект классического опыта, доказавшего волновую природу света, а также открывает новые возможности создания оптических устройств. 

Команда ученых из Великобритании, Германии и США направила инфракрасный луч на поверхность, изготовленную из стекла и золота и покрытого тонким слоем оксида индия-олова. При нормальных условиях этот слой прозрачен для ИК-лучей. Но если использовать второй лазер, возбуждающий электроны в материале, то его оптические свойства изменятся. Разместив световой датчик, ученые направили два сверхкоротких импульса с разницей в несколько десятков фемтосекунд в экран, таким образом превратив его в зеркало дважды в быстрой последовательности. И наблюдали, как изменилась в ответ форма волны дважды отраженного света — из простой, монохромной волны она стала более сложной. Если зеркало включали только один раз, интерференция исчезала. Это соответствует классическому опыту Юнга, когда интерференционная картина пропадала, если свет проходит только через одну щель.      Результаты эксперимента показали также, что оксиду индия-олова потребовалось менее 10 фемтосекунд, чтобы стать возбужденным — это намного меньше теоретических ожиданий. Это открытие может привести к проявлению устройств, отражающих сигналы обратно во времени, как если бы аудиозапись проигрывали в обратном направлении. «Наш опыт — прекрасная демонстрация волновой физики, а также он показывает, как можно переносить различные явления вроде интерференции из области пространства в область времени, — пишут исследователи для издания Conversation. — Также этот опыт помог нам в понимании материалов, которые управляют поведением света в пространстве и времени. Применение этому может найтись в сфере обработки сигналов и, возможно, даже в оптических компьютерах».

Ученые не только запустили успешный процесс регенерации нерва, но и проследили все этапы процесса заживления. Теперь они лучше понимают весь механизм и могут предложить новые инструменты для восстановления нервной ткани, включая сложные повреждения периферических нервов. Исследователи из Австрии и Великобритании изучали свойства двух типов шелка, производимого пауками и тутовым шелкопрядом. Каждый материал обладает своими преимуществами, поэтому они решили их объединить для применения в регенеративной медицине для восстановления поврежденных нервов. Шелк тутового шелкопряда использовали в качестве каркаса, а «наполнение» нерва сделали из шелка пауков. Затем ткань протестировали на моделях крыс с поврежденным седалищным нервом. Лечение оказалось сопоставимым по эффективности с клеточной терапией — нерв успешно рос вдоль шелковых нитей до тех пор, пока разорванные нервные окончания не были соединены. Помимо впечатляющего терапевтического эффекта ученые проследили весь механизм регенерации. Например, они выяснили, что каркас содержит пористую стенку для обмена питательными веществами, а их особая молекулярная структура отвечает за стабильность ткани. Помимо прочего, определены клетки, играющие решающее значение для регенерации нервов. Теперь ученые исследуют возможности новой технологии для регенерации при травмах периферических нервов у человека. В случае успеха это откроет новую главу в регенеративной неврологии.

Исследователи Великобритании выяснили, что ключевой этап фотосинтеза происходит намного раньше, чем считалось ранее. Ученые случайно обнаружили, что один из наиболее хорошо изученных химических процессов в природе, фотосинтез, может работать не совсем так, как мы думали. В рамках нового исследования биологи впервые использовали новую технику — спектроскопию сверхбыстрого нестационарного поглощения. Цель — выяснить, как фотосинтез работает в масштабе одной квадриллионной доли секунды (0,0000000000000001 секунды). Сначала ученые пытались выяснить, как хиноны — кольцеобразные молекулы, которые могут красть электроны во время химических процессов, — влияют на фотосинтез. Но вместо этого обнаружили, что во время фотосинтеза электроны могут высвобождаться намного раньше, чем считалось ранее. В процессе фотосинтеза используются две фотосистемы: фотосистема I (PSI) и фотосистема II (PSII). PSII в первую очередь предоставляет электроны PSI, забирая их у молекул воды: затем PSI дополнительно возбуждает электроны, прежде чем выпустить их. Цель — в конечном итоге передать их углекислому газу для создания сахаров.

Прошлые исследования показали, что белковые каркасы в PSI и PSII были очень толстыми, что помогало удерживать электроны внутри них, прежде чем попасть в нужное место. Однако новый метод сверхбыстрой спектроскопии показал, что белковые каркасы оказались более «дырявыми», чем ожидалось. Часть электронов могла покинуть фотосистемы почти сразу после того, как хлорофилл поглотил свет внутри фотосистем. Таким образом, эти электроны могут достигать своих целей быстрее, чем ожидалось. «Новый путь переноса электронов, который мы обнаружили, совершенно удивителен. Мы знали о фотосинтезе не так много, как думали», — пишут ученые. Утечка электронов наблюдалась как в изолированных фотосистемах, так и в составе «живых» фотосистем внутри цианобактерий. Исследование не только переписывает то, что мы знаем о фотосинтезе, но и открывает новые возможности для биотехнологических приложений будущего. Ученые считают, что, «взломав» фотосинтез и высвободив больше электронов на ранних стадиях, процесс можно сделать более эффективным. Так появятся растения, более устойчивые к солнечному свету. Однако, прежде необходимо провести гораздо больше исследований.

Организм человека — это удивительный механизм, способный выполнять множество сложнейших функций одновременно. Многие аспекты строения, функционала или химического состава той или иной части нашего тела кажутся обыденными вещами, но лишь благодаря колоссальному исследовательскому труду, который длится уже много веков. Нам удалось не только установить пределы возможностей нашего организма, но и во многом преодолеть их. Однако далеко не всегда удается обыграть природу. К примеру, регенеративные способности человека достаточно скудные, особенно если сравнивать с саламандрами. Одним из самых ярких примеров ограниченности регенеративных способностей является невозможностью полноценно восстанавливать нервные окончания, без которых та или иная часть тела не сможет функционировать, даже если другие ткани не повреждены. Ученые из Кембриджского университета (Великобритания) в попытках решить эту проблему разработали метод восстановления ампутированного периферического нерва с использованием биогибридной регенеративной биоэлектроники.

Как отмечают авторы исследования, основным препятствием в устранении последствий повреждения периферической нервной системы является врожденная неспособность нейронов регенерировать и восстанавливать нарушенные нейронные цепи. Следовательно, пока мы не научили свои нейроны регенерировать, нам необходимо найти им замену. В последнее время большое внимание научного сообщества привлекают имплантируемые нейротехнологии и клеточная терапия. Эти методы пытаются восстановить функцию, либо минуя место повреждения и электрически взаимодействуя с существующими нейронами, либо создавая новые клетки для замены поврежденных. К сожалению, оба метода имеют недостатки, которые тормозят процесс перехода от лабораторных исследований до клинических. В контексте поврежденной ткани в зрелой нервной системе трансплантированные нейроны изо всех сил пытаются восстановить функциональные связи в существующих цепях без надлежащего руководства. Точно так же электроды не могут работать без взаимодействия со здоровыми рабочими клетками, потому что эти клетки повреждены травмой или скрыты образованием плотной рубцовой ткани вокруг имплантата (FBR от foreign body reaction / реакция на инородное тело). Более того, современным нейротехнологиям не хватает избирательности и специфичности для взаимодействия с разными подтипами нейронов, отвечающих за разные функции.

Критическим ограничивающим фактором является разрешение, с которым нервные импульсы отображаются на импланты. Это определяется различными факторами, такими как близость между электроактивными клетками и электродами, а также амплитуда их сигналов. Биогибридная стратегия, включающая клетки в качестве промежуточного слоя на электронике, позволяет осуществлять «управляемую» синаптическую интеграцию между имплантированными клетками и существующей нейронной схемой. Биогибридные импланты имеют потенциальную возможность принимать, взаимодействовать и контролировать поведение трансплантированных клеток; способствовать организованной, функциональной интеграции клеток с живой тканью; и снижать образование рубца (т.е. FBR). Ученые предположили, что использование масштабируемого клеточного источника, который можно интегрировать в биоэлектронное устройство в качестве биологической мишени для импульсов периферических нервов, может обеспечить запись с выбранных подмножеств нервных волокон, уменьшить расстояние между аксоном и электродом и улучшить амплитуду сигнала. Взяв за основу вышеупомянутые принципы, ученые создали биогибридный нейронный интерфейс, объединяющий скелетные миоциты человека, происходящие из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (iPSC от induced pluripotent stem cell), и гибкую электронику в модели хронического сенсомоторного нерва крысы.

Инженеры разработали квантовую память, которая может хранить информацию в течение длительных периодов времени несмотря на сетевой шум. Исследователи из Оксфордского университета недавно создали квантовую память в узле квантовой сети с захваченными ионами. Уникальная конструкция позволяет сохранять запутанность между ионом стронция и фотоном более 10 с. Захваченные ионы, удерживаемые с помощью электромагнитных полей, являются широко используемой платформой для реализации квантовых вычислений. Фотоны, с другой стороны, обычно используются для передачи квантовой информации между удаленными узлами. В своем эксперименте исследователи объединяют эти подходы для создания более мощных квантовых технологий. Они запутали атомы стронция с фотоном, а затем сохранили эту запутанность в соседнем ионе кальция. Стронций-88 идеально подходит для генерации фотонов для создания квантовых сетей, объясняют ученые, но он чувствителен к шуму магнитного поля. Ионы кальция-43 — напротив, нечувствительны к магнитным полям. В результате использование кальция устраняет потерю информации и увеличивает время когерентности.

Используя комбинированную систему, исследователи смогли сохранить запутанность между ионом памяти и фотоном в течение более длительного времени, передав квантовую информацию от стронция к кальцию. Запутанность сохранялась в течение не менее 10 с, что как минимум в тысячу раз дольше, чем между отдельным ионом стронция и фотоном. С помощью нового подхода отдельные квантовые вычислительные узлы могут быть загружены заданным количеством процессорных кубитов (например, кальция), а сетевой кубит (например, стронций) может затем использоваться для создания квантовых связей между удаленными модулями, отмечают разработчики. Разработка открывает возможность для создания масштабируемых систем квантовых вычислений, поскольку использование небольших модулей, способных обрабатывать квантовую информацию, и их соединение с другими модулями позволяет избежать необходимости в больших и сложных ионных ловушках.

Британская компания запатентовала автономное устройство для доставки товаров, которое решает проблемы, связанные с использованием дронов. Компания BTM запатентовала в Великобритании для воздушной доставки грузов. BMT Sparrow представляет собой тихое и безопасное дополнение к дронам для спуска товаров с высоты в сложных условиях плотной застройки. Устройство BMT Sparrow в несколько раз меньше традиционных дронов, используемых для транспортировки. Оно автономно управляет своим спуском с помощью внутреннего барабана и выполняет точную горизонтальную регулировку с помощью четырех небольших бесшумных пропеллеров. Оно будет работать с более крупным дроном-доставщиком, который останется на большой высоте, выпуская BMT Sparrow, как спускаемый аппарат. Классические дроны-доставщики оборудованы тяжелыми аккумуляторами большой емкости и мощными роторами для создания необходимой подъемной силы, что делает их большими, шумными и потенциально опасными. Альтернативная система доставки оборудована собственными небольшими аккумуляторами и датчиками, которые позволяют регулировать высоту и направление спуска. Разработчики сообщают, что BMT Sparrow может контролируемо спускать весь груз, который доставляет массивный дрон, с высоты 60 м при сильном ветре и до 300 м при слабом ветре. Такая система может стать безопасной альтернативой вблизи вертикальных поверхностей и в условиях плотной городской застройки.

 Новое нанобарьерное покрытие может помочь защитить сверхлегкие углеродные композитные материалы от экстремальных условий в космосе, говорится в исследовании Университета Суррея и компании Airbus Defence and Space. Новая функциональность, добавленная к ранее разработанным структурам “космической кожи”, добавляет слой защиты, помогающий сохранить космические полезные нагрузки во время путешествия в космосе, подобно наличию собственной прочной ультралегкой защитной оболочки. Исследовательская группа показала, что их инновационный нано-барьер поможет резко повысить стабильность материалов из углеродного волокна, одновременно снижая радиационное повреждение. Профессор Рави Сильва - директор Института передовых технологий (ATI) в Университете Суррея, сказал: – «Существующее алюминиевое экранирование не является термически стабильным или полностью конформным, и поэтому обычно нежелательно для стабильных конструкций. Не говоря уже о том, что алюминиевое экранирование увеличивает массу и стоимость спутников. Наш нанобарьер решает эти проблемы и является многообещающим обновлением для отрасли. стандарт, который может стать ключевым аксессуаром для всех космических и авиационных конструкций, которые могут быть как мобильными, так и статичными».   Покрытие представляет собой сверхплотную сверхрешетчатую структуру, наносимую на материалы из углеродного волокна при комнатной температуре, которая не увеличивает толщину более 1 мкм, поэтому материалы остаются легкими. 

Ключевым компонентом биогибридного устройства являются индуцированные плюрипотентные стволовые клетки. Исследователи из Кембриджского университета разработали новый тип нейронного имплантата, который сочетает в себе стволовые клетки и электронику. Он поможет пациентам с ампутированными конечностями и пациентам с параличом. Революционное биогибридное устройство может интегрироваться с тканями организма. Ключевым компонентом устройства являются индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (иПС). Это клетки взрослого человека (обычно кожи или крови), которые перепрограммируют в лаборатории, чтобы они стали похожи на эмбриональные стволовые клетки. Затем они развиваются в клетки любого другого типа. Исследователи использовали иПС для создания миоцитов — строительных блоков скелетных мышц и впервые использовали в живом организме. Клетки расположили в виде сетки на массивах микроэлектродов; настолько тонких, что они прикрепились к концу нерва. Так появился слой миоцитов, который находился между электродами устройства и живой тканью. Затем исследователи имплантировали биогибридное устройство крысам для тестирования. Они прикрепили покрытую клетками сторону устройства к перерезанным локтевым и срединным нервам на передних лапах животных. Эти нервы выбрали потому, что они схожи с повреждениями нервов верхних конечностей человека и связаны с потерей мелкой моторики и сенсорных функций. По сравнению с контрольной группой, устройство интегрировалось в тело крысы и предотвращало образование рубцовой ткани. Кроме того, клетки, полученные из иПСК, выживали в течение четырех недель после имплантации. Это первый раз, когда клетки выжили в продолжительном эксперименте такого рода.           

Космическое агентство Великобритании (UKSA) приняло решение продолжить финансирование проекта Rolls-Royce по созданию небольшого ядерного реактора, который мог бы служить долгосрочным источником энергии для лунных баз. Ядерная энергия может значительно увеличить продолжительность будущих лунных миссий и их научную ценность. Космическое агентство Великобритании объявило о новом финансировании проекта в размере 2,9 миллионов фунтов стерлингов (или почти 272 миллиона рублей по текущему курсу). «Новое» — потому что год назад Космическим агентством Великобритании уже профинансировало исследование на эту тему за 249 000 фунтов стерлингов. Благодаря новому раунду финансирования компания надеется создать демонстрационную модель модульного микрореактора, который нужно будет доставить на Луну к 2029 году. Продолжающиеся исследования будут сосредоточены на трех важнейших аспектах микрореактора: выработке тепла, передаче и преобразовании тепла в полезную энергию.

Перовскитовые фотоэлементы обладают высоким потенциалом в солнечной энергетике и могут прийти на смену кремниевым. Специалисты из Университета Свонси (Великобритания) вывели формулу недорогих углеродных чернил для печати солнечных элементов из перовскита промышленным методом. Таким образом, открывается возможность серийно выпускать полностью работоспособные устройства почти неограниченных размеров — в тестах длина подложки для печати достигла 20 метров, а КПД напечатанных фотоэлементов  10,8%. Обычно перовскитовые фотоэлементы изготавливают с электродами из золота в ходе медленного и дорогостоящего процесса испарения. Ученые из центра инноваций SPECIFIC смогли найти правильный состав раствора с углеродными электродами, один из компонентов которого при высыхании образует пленку, не разъедая находящийся ниже слой. Эту технологию можно использовать многократно, при низкой температуре и большой скорости серийного производства. Устройства с углеродными электродами обеспечивают схожую фотогальваническую производительность по сравнению с золотыми электродами. Испытания мелкомасштабных фотоэлементов на жесткой стеклянной подложке показали КПД 13–14% и дополнительные преимущества: рост эффективности при высоких температурах, улучшение долгосрочной стабильности. Напечатанное рулонным методом на подложке длиной 20 метров устройство показало эффективность преобразования энергии на уровне 10,8%. Следующая задача, которой займутся исследователи — доказательство работоспособности технологии. Для этого они должны будут изготовить своим методом функциональную солнечную панель из перовскитовых материалов с углеродными электродами. Затем ее надо будет испытать в полевых условиях, под открытым небом.     

Команда английских физиков добилась прорыва в квантовых технологиях, позволяющего создать квантовые компьютеры совершенно нового типа — без переноса каких-либо частиц в пространстве-времени. Физики назвали свое изобретение «контрпортацией» и представили первый в истории науки план создания в лабораторных условиях экспериментальной кротовой норы (или червоточины), на которой можно будет проверить гипотезу о тоннелях в пространстве-времени, позволяющих совершать путешествия быстрее скорости света. «Это достижение, к которому мы шли много лет, — заявил руководитель научной команды Хатим Салих из Университета Бристоля. — Оно дает теоретическую и практическую основу нового изучения загадок Вселенной, например, истинной природы пространства-времени». Традиционно считается, что для передачи информации нужны носители, например, поток фотонов, движущийся по оптоволокну или воздуху. Это же верно и для квантовой телепортации, которая переносит информацию о небольшом объекте, позволяя ее реконструировать в другом месте таким образом, что она неотличима от оригинала, который уничтожается. В частности, недавнее моделирование червоточины на квантовом процессоре Sycamore — это, фактически, эксперимент в области телепортации. Салих и его команда разработали новую вычислительную схему, которая использует базовые законы физики. Она позволяет воспроизвести в пространстве небольшой объект безо всяких проникающих сквозь него частиц.

«В этом заключается коренное различие, — пояснил Салих. — Тогда как контрпортация достигает конечной цели телепортации, а именно, бесплотного переноса, это происходит без какого-либо определяемого носителя информации, движущегося сквозь пространство». По его словам, если контрпортацию можно будет достигнуть на практике, появится возможность построить совершенно новый тип квантового компьютера, в котором стороны коммуникации не обмениваются никакими частицами. И теперь ведущие специалисты Великобритании в области квантовой физики собираются создать червоточину в лаборатории. «Цель на ближайшее будущее — физически построить такую кротовую нору в лаборатории, которую можно будет использовать потом как опытный образец для проверки соперничающих физических теорий, даже теорий квантовой гравитации», — сказал Салих. Не исключено, что астрономы уже находили гипотетические червоточины во Вселенной, но принимали их за черные дыры. Если новая модель, предложенная командой болгарских физиков, окажется точной, у ученых появится метод распознавания этих гипотетических небесных тел. Есть даже первый кандидат на червоточину — черная дыра М87*, на которой этот метод будет проверен.

Рак простаты — второй по распространению вид онкологических заболеваний среди мужчин и четвертый — среди всех групп населения. Вариантов лечения разработано множество, от иммуно- и радиотерапии до удаления опухолевых тканей. Специалисты из Великобритании оценили эффективность некоторых доступных методов при помощи математики Один из распространенных подходов лечения рака простаты — андрогенная депривационная терапия (АДТ), которая включает прием медикаментов, снижающих количество андрогенов, мужских половых гормонов, вырабатываемых в семенниках. Эти половые гормоны способствуют росту нормальных и раковых клеток простаты, а АДТ подавляет их развитие. Однако у некоторых пациентов возникает сопротивляемость этому виду терапии. В недавнее время для прогнозирования развития рака и воздействия терапевтических методов в онкологии начали использовать математическое моделирование. Оно состоит в создании упрощенного математического представления реальных сценариев для того, чтобы лучше понять происходящее и выработать более эффективную стратегию.

Ученые из Университета Портсмута разработали такую математическую модель для оптимизации терапии рака простаты в краткосрочной и долгосрочной перспективах. Модель включала применение различных препаратов, в чистом виде и в комбинациях. Исследование показало, что в краткосрочный период, за 12 или 18 недель, самым эффективным видом монотерапии является применение кабацитакселя, препарата для химиотерапии. Анализ образцов тканей продемонстрировал, что количество опухолевых клеток сокращается в таком случае больше всего. При этом комбинированная терапия, в целом, более эффективна, чем моно. Кроме того, ученые выяснили, что попеременная терапия энцалутамидом и кабацитакселем действует лучше всего и может значимо улучшить результаты лечения. Выводы были подтверждены сравнительным исследованием. Исследователи уверены в эффективности метода математического моделирования поведения опухоли, однако подчеркивают, что модель была построена на клетках мышей, и ее применение на материале человека требует дальнейшей работы.           

Английская компания Equipmake, производитель двигательных и силовых установок для электрического транспорта, представила на конференции Future Propulsion в Солихалле новый продукт — передовой электромотор высокой мощности, предназначенный для использования в космосе или на воде. При массе в 40 кг он обеспечивает 400 кВт пиковой мощности. Помимо электромоторов для наземного транспорта, в частности, для двухэтажных лондонских автобусов, Equipmake экспериментировала с электрическими технологиями для аэрокосмического сектора. Так, ее моторы применяются в ракетах, которые разрабатывает австралийская компания Gilmour Space Technologies. Новый мотор HPM-400 обеспечивает 20 000 оборотов в минуту, 400 кВт пиковой мощности и 250 Н*м максимального крутящего момента. И все это при массе в 40 кг, включая инвертор из карбида кремния. Поначалу HPM-400 отнесли к разряду ракетных топливных насосов, однако его конструкция позволяет использовать его в других отраслях, например, в космонавтике и морском транспорте. К его преимуществам можно отнести, во-первых, легкий вес и способность выдерживать значительные ускорения. Во-вторых, это инвертор. Обычно, когда они работают в вакууме, им требуется высокое напряжение. HPM-400 сохраняет внутри воздушное давление и обладает способностью выдерживать давление изнутри, попадая из атмосферы в вакуум. В итоге получается сверхкомпактная цилиндрическая оболочка из углеволокна.

Британская оборонная компания представила дрон Strix на проходящем в Австралии авиа-шоу «Авалон» перед руководителями ВВС ведущих военных держав мира, за исключением России и Китая. Беспилотник способен поднять в воздух до 160 кг груза и перенести его на 800 км, а в сложенном виде помещается в стандартный грузовой контейнер. BAE Systems разработала летательный аппарат в сотрудничестве с австралийской Innovaero. По ее словам, Strix — это «гибридный, многофункциональный беспилотный летательный аппарат с двумя парами крыльев для полетов в различных условиях». Он предназначается для нанесения ударов с воздуха по наземным целям, разведывательных операций и может служить ведомым, сопровождая военные вертолеты. Передние крылья расходятся под углом вниз и в стороны, задние, наоборот, вверх. Если смотреть на дрон строго анфас, то получается Х-образная конфигурация крыльев, которые оснащены крупными пропеллерами. Крылья складываются, и в таком виде дрон занимает 2,6×4,5 м, так что его можно перевозить в кузове грузовика. Взлетает и садится Strix вертикально. Задранный благодаря высоким передним опорам шасси нос позволяет аппарату после запуска пропеллеров сразу вставать на задние колеса, а затем отрываться от земли. При посадке он будет садиться на хвост, почти как ракета, а потом уже опускаться на передние шасси. Благодаря гибридной силовой установке запас хода позволяет выполнять широкий диапазон боевых задач. Strix может работать автономно, под управлением собственной системы Strix Vehicle Management System, которая уже функционирует на других наземных и воздушных аппаратах BAE. Контроль можно осуществлять с наземной станции или борта вертолета.   

Великобритания начала наращивать производство автономных подводных аппаратов, включая и дроны, способные погружаться на глубину до 1 км. Речь идёт о заключённых контрактах на общую сумму в 6 млн фунтов стерлингов (около 538,7 млн рублей) для производства таких необитаемых аппаратов с глубиной погружения до 1 тыс метров как Gavia Offshore Surveyor и IVER4 580 в количестве 2 и 3 единиц, соответственно. Согласно информации, предоставленной компанией-подрядчиком, подводные дроны IVER4 580 смогут опускаться на глубину до 300 м, а наличие в них батарей, заменяемых в «горячем режиме», позволит поддерживать дальнейшую работу устройства. Примечательно, что это уже второй беспилотный дрон нового поколения семейства IVER4 для проведения широкого перечня миссий, в том числе и радиационной разведки, а также ведения противолодочных и противоминных операций. Королевские ВМС Британии также приобрели ещё 2 портативных дрона «Gavia» на основе модульной конструкции, обладающих различными возможностями наблюдения с гидролокацией бокового обзора, многолучевым сонаром и акустическим доплеровским измерителем течений. Также они обладают модулем с аппаратурой для океанографических исследований.

В самой Британии пишут следующее: Подводные морские дроны разработаны в рамках проекта HECLA, позволяющие британским королевским ВМС заниматься сбором и анализом гидрологических и океанографических данных. Потребность в такой технике вызвана интересом в дальнейшем исследовании окружающей океанической среды, в частности, Североатлантического региона, который является критической зоной в плане проведения подводных операций, особенно в том, что касается изучения таких ключевых факторов как процентное содержание соли, скорость звука в морской воде, а также её температура. Интересно, а интерес к газопроводам со стороны этих подводных аппаратов окажется выше, чем интерес по содержанию соли в морской воде? Дополнительно сообщается, что информация с подводных дронов крайне актуальна для военных кораблей (фрегаты Тип 23) и патрульных противолодочных самолётов Boeing P-8. И тут уж вряд ли патрульный противолодочный самолёт поднимается в небо британским командованием для того, чтобы определить процент содержания соли и температуру воды в северной Атлантике.

Rolls-Royce разрабатывает ядерную систему деления в рамках соглашения, подписанного с Космическим агентством Великобритании в 2021 году. Об этом сообщает «Хайтек» со ссылкой на соцсети компании. Rolls-Royce показал новое изображение микрореактора для космических кораблей. По словам представителей компании, он «предназначен для безопасной и чрезвычайно надежной формы топлива». Ядерные двигательные установки, использующие энергию расщепления атомов, обладают огромным потенциалом для ускорения космических путешествий и сокращения времени в пути. Это имеет особое значение при отправке людей на Марс. На изображении Rolls-Royce показан ранний проект микроядерного реактора. Также представители компании поделились деталями разработки. «Каждая частица урана заключена в несколько защитных слоев. Они действуют как система удержания, которая способна выдержать экстремальные условия космоса», — сообщили в Rolls-Roycе. Ученые и крупные организации все чаще рассматривают ядерное деление для космоса. Например, в прошлом месяце НАСА объявило о планах построить к 2027 году функционирующую ядерную тепловую ракету. А в интервью Popular Science в 2010 году Чанг Диас из Ad Astra Rocket Company заявил, что «химические ракеты не доставят нас на Марс. Это будет слишком долгое путешествие». Ядерный двигатель может сократить время пути до Марса с 8–9 месяцев до 45 дней или меньше. Rolls-Royce разрабатывает ядерную систему деления в рамках соглашения, подписанного с Космическим агентством Великобритании в 2021 году.   

Физики разработали лазерные «зеркала», которые живут несколько долей секунды, но подходят для работы сверхмощных лазеров. Физики из университета Стратклайда в Шотландии придумали, как отражать и управлять сверхмощными лазерными лучами без помощи огромных зеркал. Они создали короткоживущие «призрачные» отражатели из плазмы. Технология поможет уменьшить размер и увеличить мощность лазеров. Слоистые плазменные зеркала, предложенные и продемонстрированные учеными, формируются с использованием встречных лазерных лучей. Плазма — это полностью ионизированный газ, из которого состоит большая часть видимой Вселенной. Встречные лазерные лучи создают в ней волну биений, которая приводит электроны и ионы в регулярную слоистую структуру. Как показали эксперименты, такая структура действует как очень прочное зеркало с высокой отражательной способностью. Оно существует в течение нескольких пикосекунд, но его призрачное присутствие позволяет отражать или манипулировать очень интенсивным лазерным светом. Мощные лазеры активно используются в различных научных исследования и на промышленных производствах. Их недостаток связан с размером: для размещения современных мощных лазеров требуются здания сравнимые по размеру с авиационным ангаром или хотя бы подвалом крупного университетского кампуса. Большая часть пространства связана с зеркалами: оптические компоненты, которые используются в каскадах усилителя и компрессора, должны быть большими, чтобы избежать повреждений. Исследователи полагают, что использование альтернативных «призрачных» зеркал позволит с одной стороны уменьшить размер существующих лазерных установок, а с другой — открывает путь к созданию еще более мощных лазеров с мощностью от сотен петаватт до экзоватт (10¹⁷–10¹⁸ Вт).

Химики из Великобритании разработали алгоритм глубокого обучения, способный предсказывать механизмы реакций по кинетическим данным. Ученые обучили свою модель на нескольких тысячах наборах кинетических данных, сгенерированных автоматически, а затем использовали для анализа шести изученных каталитических реакций. Анализ кинетических данных позволяет изучать механизмы каталитических реакций. Обычно для подобного анализа химики проводят каталитическую реакцию с разными загрузками катализатора и измеряют концентрацию продукта или реагента в разные моменты времени. Затем, чтобы сделать выводы из этих зависимостей, необходимо рассчитать теоретические зависимости для нескольких предполагаемых механизмов, а затем сравнить полученные зависимости с экспериментальными. Если зависимости совпадают — значит механизм найден. Еще один способ изучить механизм реакции — измерить начальные скорости реакции при разных начальных концентрациях реагента или катализатора. Далее можно построить логарифмическую зависимость начальной скорости от начальной концентрации, а из нее определить порядок реакции по реагенту или катализатору. Это тоже помогает делать предположения о механизме реакции. Эти и другие более современные методы работают хорошо и ими часто пользуются. Но если механизм реакции сложный, достоверно интерпретировать полученные кинетические данные бывает очень трудно. Это происходит, например, если на нескольких каталитических стадиях катализатор дезактивируется. В этом случае нужно провести много кинетических экспериментов, и все равно гарантированно выбрать один подходящий механизм может не получиться. Чтобы преодолеть эти проблемы, Игорь Ларроса (Igor Larrosa) и Jordi Burés (Хорди Бурес) решили разработать алгоритм машинного обучения, способный предсказывать механизмы каталитических реакций по кинетическим данным.

Люди пока не умеют передвигаться со скоростью света. Однако авторы нового исследования решили понять, что бы такие наблюдатели видели. «Хайтек» рассказывает подробности о новом эксперименте. В начале ХХ века Альберт Эйнштейн полностью изменил восприятие времени и пространства людьми, пересмотрев саму суть этих концепций. Вместо привычного трехмерного пространства, он предложил время в качестве четвертого измерения. Да, и в целом, понятия времени и пространства, которые существовали отдельно, стали трактоваться как единое целое. Такое видение мира физик сформулировал в специальной теории относительности в 1905 году Альбертом Эйнштейном. Время и пространство «по Эйнштейну» различаются только знаком в некоторых уравнениях. В целом, физик основывал специальную теорию относительности на двух предположениях: принципах относительности Галилея и постоянства скорости света. Согласно принципу относительности Галилея, законы механики одинаковы во всех инерциальных системах отсчета. Это значит, что математическая форма второго и третьего законов Ньютона не меняется при переходе от одной инерциальной системы отсчета к другой. Согласно принципу постоянства скорости света, скорость света в пустоте одинакова во всех инерциальных системах отсчета и не зависит от движения источников и приемников света. Авторы нового исследования особое внимание уделили первому принципу, который предполагает, что в каждой инерциальной системе действуют одни и те же законы физики и все инерциальные наблюдатели равны. Примечательно, что обычно его применяют к наблюдателям, которые движутся относительно друг друга со скоростями, которые меньше скорости света. Однако нет фундаментальной причины, по которой наблюдателей, движущихся относительно описываемых физических систем с большими скоростями, не ждет тоже самое. Этот постулат стал основой нового исследования.    

Физики решили проверить, (конечно, пока теоретически), что произойдет, если наблюдать мир из сверхсветовых систем отсчета. Возможно, это позволит включить основные принципы квантовой механики в специальную теорию относительности. Авторы революционной гипотезы — профессора Анджей Драган и Артур Экерт из Оксфордского университета. Ученые задались вопросом, как бы увидели наш мир наблюдатели, которые движутся быстрее скорости света в вакууме. Они предположили, что они наблюдали бы не только явления, которые происходят спонтанно, без детерминированной причины, но и частицы, путешествующие одновременно по нескольким путям. Кроме того, физики считают, что и само понятие времени было бы другим. Так, сверхсветовой мир характеризовался бы тремя временными измерениями и одним — пространственным. При этом, его требовалось бы описать на знакомом языке теории поля. Выходит, что присутствие сверхсветовых наблюдателей, логически, не противоречит науке. А, значит, сверхсветовые объекты действительно существуют. Ученые решили это проверить. Авторы исходят из концепции пространства-времени, соответствующего нашей физической реальности: с тремя пространственными измерениями и одним — временным измерением. Однако с точки зрения сверхсветового наблюдателя только одно измерение этого мира сохраняет пространственный характер, то, по которому могут двигаться частицы. Остальные три — это измерения времени. С точки зрения такого наблюдателя частица «стареет» независимо в каждом из трех времен. Но для нас это выглядит как одновременное движение во всех направлениях пространства, т. е. распространение квантово-механической сферической волны, связанной с частицей. Это соответствует принципу Гюйгенса, сформулированному в XVIII веке, согласно которому каждая точка, достигаемая волной, становится источником новой сферической волны. Первоначально его применяли только к световой волне, но квантовая механика распространила его на другие формы материи. В итоге, включение в описание сверхсветовых наблюдателей требует создания нового определения скорости и кинематики. Оно сохраняет постулат Эйнштейна о постоянстве скорости света в вакууме даже для сверхсветовых наблюдателей. Поэтому их расширенная специальная теория относительности не кажется такой уж «экстравагантной идеей», — объясняют ученые. 

После учета сверхсветовых решений мир становится недетерминированным, а частицы двигаются сразу по множеству траекторий, в соответствии с квантовым принципом суперпозиции. Согласно принципу детерминированности, существует строгая однозначная связь между величинами, характеризующими состояние механической системы в заданный момент времени, и значениями этих величин в любой последующий (или предыдущий) момент времени. В мире детерминизма каждое событие с необходимостью вызывается предшествующими, а также законами природы. Под жесткой детерминированностью процессов понимается однозначная предопределенность, то есть у каждого следствия есть строго определенная причина. В итоге, согласно расширенной теории относительности, наша реальность становится непредопределенной и похожа на хаос. На самом деле, для сверхсветового наблюдателя частица, которая живет по законам классической механики, перестает иметь смысл, и поле становится единственной величиной, которую можно использовать для описания физического мира. До недавнего времени считалось, что принципы, которые составляют саму основу квантовой теории, — фундаментальны. Однако мысленный эксперимент ученых показал: обоснование квантовой теории с помощью расширенной теории относительности можно обобщить концепцией четырех измерений (пространство-время 1+3). Такое расширение связывает относительность с выводам, постулируемыми квантовой теорией поля. Таким образом, в расширенной специальной теории относительности все частицы, похоже, обладают экстраординарными свойствами. Но работает ли это наоборот? Можем ли мы найти обычные для сверхсветовых наблюдателей частицы, те, которые движутся относительно нас со сверхсветовыми скоростями? Увы, это не так просто, объясняют ученые. Одно только экспериментальное открытие новой фундаментальной частицы — уже подвиг. Однако ученые все же надеются использовать результаты исследования, чтобы лучше понять явления спонтанного нарушения симметрии, связанного с массой бозона Хиггса и других частиц в Стандартной модели, особенно в ранней Вселенной. Ключевым компонентом любого механизма  

 
Связанные ссылки
· Больше про Геополитика
· Новость от Proatom


Самая читаемая статья: Геополитика:
Правда об АЭС «Белене»

Рейтинг статьи
Средняя оценка работы автора: 0
Ответов: 0

Проголосуйте, пожалуйста, за работу автора:

Отлично
Очень хорошо
Хорошо
Нормально
Плохо

опции

 Напечатать текущую страницу Напечатать текущую страницу

"Авторизация" | Создать Акаунт | 1 Комментарий | Поиск в дискуссии
Спасибо за проявленный интерес

Re: Великобритания – 2023: войти в мировой топ-3 (Всего: 0)
от Гость на 18/04/2023
Господин академик, спасибо за новости. Однако, Вы сами читали ли это сообщение, в начале которого встречаются повторы текста? С уважением, Патологоанатом.


[ Ответить на это ]






Информационное агентство «ПРоАтом», Санкт-Петербург. Тел.:+7(921)9589004
E-mail: info@proatom.ru, Разрешение на перепечатку.
За содержание публикуемых в журнале информационных и рекламных материалов ответственность несут авторы. Редакция предоставляет возможность высказаться по существу, однако имеет свое представление о проблемах, которое не всегда совпадает с мнением авторов Открытие страницы: 0.06 секунды
Рейтинг@Mail.ru