Пчелы научили дроны находить дорогу домой без GPS, ультразвук используют в Арктике для исследования толщи льда, а хантавирус оказался особенно опасен для подростков. «Известия» собрали главные научные новости недели: от бесконтактного управления техникой в шахтах и операционных до новой теории происхождения континентов. Подробнее — в нашем материале.
Ученые используют «УЗИ» для изучения льдов в Арктике
Российские исследователи из МФТИ научили ультразвук «видеть» сквозь арктические торосы — масштабные ледяные хребты, которые несут угрозу судам и нефтеплатформам. Численное моделирование показало, что по характеру отраженных акустических волн можно не только обнаружить внутри этих глыб скрытые полости, но и определить, чем они заполнены: воздухом или водой.
Чтобы безопасно прокладывать маршруты и строить подводную инфраструктуру, инженерам необходимо знать не только форму тороса снаружи, но и что скрывается внутри. Лед — далеко не монолитный материал. Внутри него могут прятаться полости, заполненные воздухом или водой. Обнаружить такие скрытые структуры, глядя лишь на поверхность глыб, практически невозможно. Здесь на помощь может прийти ультразвук, рассказали ученые.
Источник посылает акустический импульс, волна распространяется через среду, отражается от границ раздела материалов с разными физическими свойствами и возвращается к приемникам. Для корректного описания такой системы ученые применили особые математические инструменты.
— Торос — сложная трехмерная структура с непредсказуемым внутренним устройством: полостями, слоями разной плотности, трещинами. Наш метод позволяет заглянуть внутрь, не разрушая объект и не выходя на лед с буровым оборудованием. Мы показали, что ультразвуковой сигнал несет в себе отпечаток этой структуры, и научились его читать с помощью численного моделирования, — рассказала ведущий научный сотрудник лаборатории прикладной вычислительной геофизики МФТИ Алена Фаворская.
Хантавирус особенно опасен для подростков
Бразильские ученые выяснили, что смертность от хантавирусной инфекции среди подростков 15–19 лет достигает 50% — это самый высокий показатель среди всех возрастных групп. Специалисты предполагают, что это может быть связано с чрезмерно сильной иммунной реакцией молодого организма.
— Такие результаты можно объяснить тем, что у молодых людей был тесный контакт с зараженной грызунами землей. Например, во время игры в футбол или сельскохозяйственных работ. Кроме того, у них развивается более сильная иммунная реакция, при геморрагических лихорадках это встречается часто. Вероятно, инфекцию диагностировали слишком поздно. При заражении крайне важны своевременная медицинская помощь и контроль воспаления, — прокомментировал исследование иммунолог Михаил Болков.
Всего ученые проанализировали 177 случаев заражения. Госпитализация потребовалась 89,7% пациентов, а средняя смертность по всем возрастным группам составила 33,3%. Первые выраженные симптомы заболевания проявлялись в среднем через 3,5 дня после обращения к врачу, а выздоровление наступало примерно через восемь дней. Наиболее частыми клиническими проявлениями инфекции были лихорадка, головная боль и мышечные боли.
Промышленный ИИ научили понимать жесты в грязных перчатках
Программисты Новгородского государственного университета (НовГУ) создали программно-аппаратный комплекс, который позволяет управлять промышленными компьютерами и техникой с помощью жестов в условиях реального производства.
Система, используя алгоритмы искусственного интеллекта (ИИ) и обычную веб-камеру, позволяет распознать движения руки в защитной перчатке в условиях плохого освещения, пыли, зашумленного фона и других помех. Точность программы составила 90–95%, а скорость реакции — менее 0,1 секунды.
— Разработчики не ставили задачу создать систему распознавания жестов с нуля — такие алгоритмы существуют. Цель — заставить программный комплекс стабильно работать там, где «слепнут» обычные компьютеры, — рассказал «Известиям» один из разработчиков, старший преподаватель кафедры информационных технологий и систем НовГУ Игорь Кулаков.
Систему можно применять в цехах, шахтах или при спасательных работах в завалах. Также подобные решения востребованы в медицине, где, к примеру, хирурги в стерильных перчатках смогут бесконтактно листать на компьютере снимки и вращать 3D-модели органов. Кроме того, управление жестами востребовано для манипулирования интерфейсами банкоматов и информационных стоек без касания экрана.
Ученые раскрыли происхождение древнейших континентов Земли
Первые континенты нашей планеты возникли не из свежего мантийного материала, а из переработанных океанских пород. К такому выводу пришли ученые, проанализировавшие граниты возрастом около 3 млрд лет. Об этом 12 мая сообщили в журнале Science X.
— Наши результаты показывают, что большинство архейских континентальных кор образовались путем частичного плавления надкоровых источников, а не нетронутых глубинных пород, — написали авторы исследования.
Команда ученых собрала образцы архейских пород из Северокитайского кратона — одного из древнейших фрагментов земной коры. Исследованию подверглись 22 гранитных образца и несколько амфиболитов возрастом от 2,5 млрд до 2,7 млрд лет.
Ученых интересовали два элемента — сера и кремний. Оба оставляют в породах устойчивые химические «отпечатки» поверхностных процессов, которые сложно стереть даже при сильном нагреве и давлении. Все исследованные граниты показали аномалии изотопного состава: необычные соотношения изотопов серы и чуть более «тяжелые», чем у мантийных пород, атомы кремния.
Когда ученые сопоставили свои данные с мировыми образцами архейских пород, картина сложилась: практически все сохранившиеся континентальные граниты, образовавшиеся после 3,8 млрд лет назад, несут те же изотопные метки. Это означает, что первые континенты повсеместно строились из материала, уже побывавшего на поверхности. Авторы полагают, что столь активный круговорот породы возможен только при наличии ранней протоформы тектоники плит. Именно этот процесс, по их версии, обеспечил связь атмосферы, океана и земных недр и создал условия для появления жизни около 3,8 млрд лет назад.
Пчелы научили дроны находить дорогу домой
Группа робототехников из Делфтского технологического университета (Нидерланды) совместно с биологами из Германии представила стратегию Bee-Nav, полностью воспроизводящую навигационные алгоритмы медоносных пчел. Ученые создали систему для минидронов, которая занимает всего 42 килобайта памяти. Оснащенные ей роботы могут отлетать на сотни метров от базы и возвращаться, даже без GPS, используя лишь камеру и крошечную нейросеть.
Природа распорядилась так, что пчелы с мозгом размером с кунжутное семечко способны удаляться от улья на километры и безошибочно возвращаться. Секрет в комбинации двух механизмов: одометрии (оценки пройденного пути по визуальным сигналам) и зрительной памяти. Во время первого вылета пчела совершает короткий облет вокруг дома, запоминая панораму. Позже, возвращаясь издалека, она сначала полагается на одометрию, а приблизившись к знакомым местам — на визуальные ориентиры.
Инженеры перевели этот алгоритм в цифру. Созданный ими дрон сначала совершает обучающий полет рядом с базой, собирая панорамные снимки. Микро-нейросеть (всего 3,4 килобайта веса модели) учится по этим снимкам определять направление и расстояние до дома. Во время обратного пути робот ускоряется, когда далеко от цели, и замедляется при приближении — точь-в-точь как насекомое.
Во время испытаний в помещении система отработала без сбоев. На открытом воздухе в полевой лаборатории дрон преодолел более 600 м и вернулся домой.