Город будущего

2021-08-24 21:08:00 ​​Ученые из Балтимора при помощи анализа крови и ИИ выявляют рак легких на ранней стадии

Рак легких считается самым смертоносным: шансы прожить хотя бы пять лет после постановки диагноза составляют менее 20%. Зачастую это происходит потому, что болезнь выявляют на поздней стадии, когда лечение менее эффективно, а опухоль продолжает расти. Хотя масштабные исследования показали, что скрининг рака легких при помощи компьютерной томографии грудной клетки с сокращенной дозой облучения снижает смертность, этот метод по-прежнему непопулярен из-за опасений по поводу радиации и ложноположительных результатов визуализации.

Поэтому медицина нуждается в неинвазивных подходах, которые помогут диагностировать рак легких. Исследования белков, аутоантител, профилей экспрессии генов и микроРНК в крови или эпителии дыхательных путей показали себя как многообещающих кандидатов в биомаркеры для раннего выявления этого онкологического заболевания, но некоторые из них могут сбить с толку из-за возраста пациента, воспаления в результате курения или других сопутствующих состояний.

Ученые из Школы медицины Университета Джонса Хопкинса (Балтимор, штат Мэриленд, США) разработали общегеномный подход к анализу профилей фрагментации внеклеточной ДНК под названием DELFI — он позволил провести обзор и оценить распределение размеров и частоту миллионов встречающихся в природе фрагментов вкДНК.

Здоровые клетки «упаковывают» ДНК в ядро так, будто грамотно раскладывают вещи по чемодану: разные участки генома аккуратно размещены по своим отсекам. Ядра опухолевых клеток, напротив, разбросаны хаотично, а когда они погибают, то беспорядочно выделяют ДНК в кровоток. DELFI помогает определить наличие рака с помощью ИИ, которому удается изучить миллионы внеклеточных фрагментов ДНК на предмет аномальных паттернов, включая размер и количество макромолекул в различных областях генома. Подход требует только секвенирования генома с низким охватом, что позволяет технологии быть рентабельной.

Ученые исследовали образцы крови 365 человек, на протяжении семи месяцев проходивших обследование в больнице Биспебьерг в Копенгагене (Дания). Всем провели КТ грудной клетки или позитронно-эмиссионную томографию, совмещенную с компьютерной томографией всего тела. Затем ученые выделили по два-четыре миллилитра плазмы крови от каждого пациента и исследовали извлеченную вкДНК с использованием DELFI, проведя секвенирование генома. В результате удалось с 94% точностью выявить злокачественное новообразование, в том числе на ранней и поздней стадиях развития, а также с разными подтипами.

src Открыть/Комментировать

2021-08-24 19:40:10 «Био-майнинг»: с помощью бактерий ученые научились извлекать драгметаллы из аккумуляторов электромобилей

Исследователи из Университета Ковентри разработали новое экологичное решение для утилизации аккумуляторов электромобилей. Восстановить содержащиеся в устройстве металлы предлагается методом биовыщелачивания (bioleaching) или биодобычей (bio-mining) — это процесс извлечения металлов из руд и других твердых материалов с использованием бактерий, прокариот, грибов или растений.

Проблема в том, что литий-ионные батареи в настоящее время крайне мало перерабатываются. В Европе — менее 5%, причем большинство таких аккумуляторов расплавляются и из них извлекаются металлы. Для этого процесса нужны специальные заводы, сложное оборудование для очистки воздуха от вредных выбросов, образующихся в процессе плавки. Несмотря на высокую стоимость, эти заводы редко восстанавливают все ценные материалы из аккумулятора.

Профессор Себастьен Фарно вместе с коллегами из Университета Ковентри определил, что бактерии Acidithiobacillus ferrooxidans могут восстанавливать отдельные металлы в батареях электромобилей, снижая потребность в неэкологичных методах их переработки, связанных с высокими температурами или токсичными химикатами. Очищенные металлы представляют собой химические элементы, которые можно повторно использовать.

Метод окисления металлов с помощью микроорганизмов широко применяется в горнодобывающей промышленности — микрофауна помогает извлекать ценные металлы из руд. Еще ранее этот метод использовался для очистки и восстановления материалов из электронных отходов: печатных плат компьютеров, солнечных панелей, загрязненной воды.

src Открыть/Комментировать

2021-08-24 17:40:00 ​​Персонализированная медицина, борьба с ожирением, раком и деменцией: Великобритания представила стратегию здравоохранения до 2030 года

Правительство Великобритании опубликовало десятилетнюю стратегию Life Sciences Vision, в которой значительная роль отведена высокотехнологичным медицинским разработкам. На реализацию программы запланировано выделить из бюджета не менее 1 млрд фунтов стерлингов, также ожидается дополнительное финансирование от инвесторов.

Стратегия направлена на выполнение семи критически важных миссий: поиск новых методов лечения деменции, ранняя диагностика и лечение онкопатологий (включая иммунотерапию и противораковые вакцины), поддержание позиций лидерства Великобритании в области открытия, разработки и производства вакцин, лечение и профилактика сердечно-сосудистых заболеваний (и их основных факторов риска, включая ожирение), снижение смертности и заболеваемости от респираторных заболеваний, разработки в сфере биологии старения и общей геронтологии, пересмотр отношения к различным состояниям психического здоровья и переопределение диагностической картины ряда ментальных особенностей (снятие стигмы с «психиатрического расстройства» как такового).

В Великобритании продолжат исследования в сфере генетического редактирования CRISPR/Cas9. Продолжат собирать данные о состоянии здоровья граждан с помощью ИИ: это так называемая прецизионная (персонализированная) медицина — направление, в котором используют информацию о генах, белках и состоянии здоровья для предотвращения, диагностики и лечения заболеваний, включая рак, ишемическую болезнь сердца, ВИЧ, гиперлипидемию и муковисцидоз.

В рамках реализации Life Sciences Vision особенное внимания будут уделять созданию деловой среды, в которой биотех-компании могли бы получить доступ к госзаказам и грантам. Значительная ставка будет делаться на научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы — совокупность практик, направленных на получение новых знаний и практическое применение при создании нового лекарства или технологии. Причем, как сказано в документе, «с акцентом на поддержку частных компаний при одновременной коммерциализации разработанных ими лекарств и медицинских технологий — с выходом на массовый рынок».

src Открыть/Комментировать

2021-08-24 15:41:00 ​​Немцы придумали забор из солнечных панелей — он аккумулирует энергию и защищает сельхозугодья от ветра

Немецкий стартап Next2Sun Mounting Systems представил свою новую разработку — двусторонний солнечный забор. Продукт представляет собой комбинацию фотоэлектрической системы и ограждения — производство солнечной энергии сочетается с привлекательным дизайном.

Стальная конструкция состоит из двух столбов и решеток. В нижней части есть настраиваемый элемент ограждения, с помощью которого можно гибко изменять высоту всей конструкции. Оцинковка поверхности материала обеспечивает защиту от внешних воздействий. Двустороннее солнечное ограждение доступно в однорядном варианте с высотой от 1,2 до 1,6 м и в двухрядном варианте для более высокого ограждения. Также доступна премиум-версия для разных типов построек.

Двусторонний солнечный забор легко установить с помощью нескольких винтовых соединений. В качестве альтернативы утрамбованным стальным профилям возможно сверление или бетонирование фундамента, если того требуют условия.

Монтажная конструкция Next2Sun позволяет вертикально установленным панелям использовать падающее солнечное излучение с передней и задней стороны и обеспечивать максимальную производительность в часы высокого потребления энергии — на рассвете и в сумерках. Защищая от ветра и солнца, занимая мало места и легко встраиваясь в ограждение между полями или другими сооружениями, система отлично подходит и для применения в сельском хозяйстве.

src Открыть/Комментировать

2021-08-24 15:12:00 ​​Нейросеть обучают выполнять когнитивные задания, взяв за образец работу мозга

Ученые из Монреальского неврологического института и Института искусственного интеллекта Квебека провели исследование данных магнитно-резонансной томографии в крупном репозитории Open Science, реконструировали паттерны мозговых связей и спроектировали на их основе нейросеть. В результате получилась система модулей ввода-вывода, напоминающая работу биологического мозга.

Это работает примерно так: системе поставили когнитивное задание, связанное с памятью. То есть, речь идет не о побитной фиксации данных, а об интерпретации получаемой информации и ее усвоении как знания — по образцу работы человеческого мозга. Далее исследователи провели наблюдение за тем, как система выполняла задание.

Выяснилось, что нейроморфная нейросеть (построенная по образцу мозговых связей) выполняет когнитивные задания, связанные с памятью, более гибко и эффективно, чем ее аналоги на основе традиционной произвольной архитектуры.

Все предыдущие работы по мозговым связям предполагали описание организации структуры мозга без оглядки на то, как при этом осуществляется процесс вычислений и реализуются базовые функции. Кроме того, традиционные современные нейросети имеют произвольную структуру, не всегда привязанные к моделям организации мозговых связей. Поэтому, интегрируя мозговую коннектомику в архитектуру нейросети, авторы исследования надеются получить дополнительные сведения о физиологической реализации когнитивных процессов в мозге, чтобы на основе этих данных вывести новые принципы проектирования нейросетей.

src Открыть/Комментировать

2021-08-24 14:38:00 ​​Роботы укладывают фундамент, а стены печатаются на 3D-принтере: новые технологии в строительстве позволяют возводить жилые дома за месяц с нуля

Стартап Diamond Age получил 8 млн долларов венчурных инвестиций на доведение своих роботов-строителей до промышленного серийного производства. Компания из Калифорнии разработала систему печати жилых домов на массивных 3D-принтерах и обещает показать ее в деле в ближайшее время на строительстве частного дома площадью 335 кв. м.

Стартап ссылается на данные, согласно которым строительные компании США не способны удовлетворить весь спрос на возведение жилой недвижимости — сегодня в очереди стоят около 4 млн заказчиков, ожидая сдачи их домов в эксплуатацию. В Diamond Age считают, что у этой проблемы есть решение — автоматизация строительных проектов и отказ от большей части персонала. Основатель и гендиректор компании Джек Ослан заверяет, что роботы сократят ручной труд на 55% и увеличат скорость строительства частных домов в девять раз — с 9 месяцев до 30 дней.

Компания делает ставку на эффективную 3D-печать (принтеры на «портальной основе» — крупногабаритные агрегаты быстро печатают внутренние и внешние стены будущего здания) и роботизированные установки, включающие набор из 26 различных насадок для строительных роботов, занимающихся транспортировкой стройматериалов и укладкой фундамента.

Diamond Age не планирует самостоятельно заниматься строительством, а намерен серийно производить и сдавать своих роботов в аренду строительным компаниям. При этом стартап пока не раскрывает подробную дорожную карту и стоимость своих услуг. Известно только, что первыми клиентами будут жители Сан-Франциско.

src Открыть/Комментировать

2021-08-24 14:02:00 ​​В Гарварде придумали нейросеть, отслеживающую браконьеров

Группа ученых из Центра искусственного интеллекта при Университете Гарварда под руководством профессора Милинда Тамбэ разработала нейросеть PAWS (Protection Assistant for Wildlife Security), отслеживающую места, где браконьеры ставят ловушки для животных, и предлагающую маршруты патрулирования через районы наибольшего риска.

PAWS опирается на данные о браконьерстве из открытой системы SMART (Spatial Monitoring and Reporting Tool), разработанной Всемирным фондом дикой природы, и использует теорию игр, в которых игрок должен оптимизировать ограниченные ресурсы для наибольшей защиты от угроз и атак. PAWS разбивает исследуемую территорию на квадраты по 1 кв. км и присваивает каждому показатель риска в зависимости от того, где ранее были обнаружены браконьерские ловушки.

Затем система предлагает маршруты патрулирования в зонах наибольшего риска. Эти предложения меняются по мере того, как браконьеры приспосабливаются к действиям рейнджеров. На построение маршрута также влияет время года, расположение тропинок, рек и дорог, погодные и топографические условия.

src Открыть/Комментировать

2021-08-24 13:48:00 ​​«Живые» строительные материалы научились использовать для 3D-печати

Исследователи Имперского колледжа Лондона создали трехмерные строительные блоки, которые могут самовосстанавливаться в ответ на повреждения. Эти материалы могут использоваться для 3D-печати — с их помощью можно создавать сверхпрочные детали автомобилей или самолетов.

Созданные «живые материалы» (ELM) используют способность растений к заживлению и восполнению материала и могут реагировать на повреждения с помощью системы «чувство и реакция». Используя эти способности, можно создавать материалы, обнаруживающие и заживляющие повреждения: для устранения трещин в лобовом стекле, разрыва в фюзеляже самолета или выбоины на дороге. Интегрировав строительные блоки в самовосстанавливающиеся строительные материалы, ученые хотят сократить объем технического обслуживания и продлить срок службы материала.

Для создания ELM исследователи генетически модифицировали бактерии под названием Komagataeibacter rhaeticus, чтобы заставить их производить флуоресцентные трехмерные клеточные культуры в форме сферы, известные как сфероиды, и наделить их сенсорами, обнаруживающими повреждения. В итоге бактерии выстраивали сфероиды в различные формы и узоры, демонстрируя их потенциал как модульных строительных блоков.

Исследование показало, что тот же принцип можно применить для проектирования и создания материалов на основе бактериальной целлюлозы.

src Открыть/Комментировать

2021-08-24 13:21:00 ​​Стартап Herophilus занимается поиском новых способов лечения эпилепсии и шизофрении, выращивая мини-копии мозга — органоиды

Калифорнийский стартап Herophilus проводит фенотипический скрининг для поиска новых лекарств и методов терапии при сложных неврологических и психических заболеваниях, таких как эпилепсия, аутизм и шизофрения. Стартап объединяет нейробиологию, роботизированную автоматизацию и расширенную аналитику ИИ, а также выращивает мини-копии человеческого мозга — органоиды (mini-brains, «мини-мозги»).

«Для понимания биологических систем более релевантен опыт работы с нейронными сетями, поскольку они совершенно не обязательно ведут себя так, как изначально задумывалось и рассчитывалось — на результат влияет множество разных факторов. Часто это воздействие плохо предсказуемо или меняется в зависимости от других параметров», — рассказывает Алексей Рогожников, сотрудник Herophilus, занимающийся в стартапе разработкой машинного обучения.

«Органоид — довольно общий термин, который по какой-то причине обычно используется именно для описания церебральных органоидов, то есть моделей головного мозга. Но вообще говоря органоиды можно выращивать, например, и для легких, и для почек, — для любых сложных тканей. Мы хотим получить наиболее точную из всех возможных моделей того, что происходит в голове человека. Включая и его генетические особенности, и тот клеточный репертуар, который в норме можно встретить в живом организме. Эта модель будет наиболее точно повторять генетику конкретного человека», — отмечает ученый.

src Открыть/Комментировать

2021-08-24 12:54:00 ​​Power Ark 100 — концепт «электроковчега», созданного специально для перевозки чистой энергии

Японский стартап PowerX разработал судно Power Ark 100 — тримаран, специально сконструированный для транспортировки чистой энергии. «Электроковчег» способен значительно расширить потенциал прибрежных ветроэлектростанций и помочь стране достичь заявленных 10 ГВт ветрогенерации к 2030 году.

Судно пока существует только в виде концепта и цифровой модели. Как отмечают разработчики, его использование сократит расходы и минимизирует ущерб для окружающей среды, поскольку судно отличается гибкостью эксплуатации, не требует больших капиталовложений и устойчиво к морской стихии. Длина «электроковчега»— 100 м, ширина — 22 м, крейсерская скорость — 7 узлов (13 км/ч), максимальная — в два раза больше. Power Ark 100 оборудован сотней аккумуляторов, вмещающих до 200 МВт/ч энергии. Судно будет полностью автономным и работающим на электротяге — с запасом хода около 300 км. На случай дальних поездок предусмотрены баки с биодизелем.

Разработчики заверяют, что Power Ark 100 совершит революцию в морской энергетике, учитывая сложности и ограничения, с которыми сталкиваются компании, вынужденные тянуть силовые кабели по дну к берегу, чтобы подключить прибрежные станции к сети.

src Открыть/Комментировать