Сегодня 15 октября 2025
18+
MWC 2018 2018 Computex IFA 2018
реклама
Теги → природа

Учёные подсмотрели у природы и создали нейрон на белковых нанопроводах, впервые работающий как настоящий

Очевидно, что выбранный наукой путь к созданию искусственного интеллекта сопряжён с невероятным потреблением энергии. Если это не «хитрый план» подорвать экономику соперников, то просто недальновидная трата ресурсов планеты. Природа давно уже придумала интеллект, достаточно энергоэффективный, чтобы не пропасть в пучине эволюции биологической жизни на Земле. Осталось воплотить разработки природы в «железе» и, похоже, это произойдёт раньше, чем позже.

 Источник изображения: ИИ-генерация Grok 3/3DNews

Источник изображения: ИИ-генерация Grok 3/3DNews

Учёные из Университета Массачусетса в Амхерсте (UMass) разработали искусственный нейрон, который имитирует поведение и «массогабаритные» характеристики реальных нейронов: по размеру, энергопотреблению, силе сигнала, временным характеристикам и чувствительности к химическим сигналам. Последнее — наиболее важное свойство, поскольку нервная система живых организмов и человека в частности работает не только с электрическим потенциалом, но и с нейромедиаторами — химическими соединениями, возбуждающими электрический сигнал в нейронах.

Разработчики, ничуть не стесняясь, заявили о прорыве в биоэлектронике, который позволит объединить электронику и биологию для более эффективной обработки данных, аналогичной работе мозга, функционирующего при сравнительно низком энергопотреблении по сравнению с современными ИИ-моделями вроде ChatGPT. Исследование также подчёркивает потенциал таких нейронов в медицине, вычислительной технике и интерфейсах мозг-машина, что способно решить проблему несоответствия сигналов между искусственными (высоковольтными) и биологическими (низковольтными) системами.

Искусственный нейрон построен на базе мемристора — памяти на основе изменения сопротивления ячейки, использовавшего белковые нанопровода из бактерии Geobacter sulfurreducens. Эти нанопровода позволили снизить напряжение переключения элемента до 60 мВ и ток до 1,7 нА, что соответствует биологическим уровням и оказалось в 10 раз эффективнее предыдущих аналогов (напомним, электроника обычно работает от 500 мВ и выше). Мемристор был интегрирован в цепь из конденсатора и резистора для имитации фаз нейронной активности — от накопления заряда до его всплеска и последующей стабилизации для новой работы. Кроме того, в схему были добавлены химические сенсоры для обнаружения ионов (например, натрия) и нейромедиаторов (дофамина), чтобы имитировать нейромодуляцию — ту самую реакцию нейронов на химические вещества, например, на кофеин в чашке утреннего кофе.

 Источник изображения: Nature Communications 2025

Источник изображения: Nature Communications 2025

Разработанный учёными нейрон генерировал импульсы с энергией, сравнимой с биологической (0,2–37 пДж), и продемонстрировал частотный отклик, регулируемый химическими сигналами. При подключении к кардиомиоцитам (клеткам сердечной мышечной ткани) из стволовых клеток человека через графеновую сенсорную сетку он в реальном времени смог регистрировать электрические сигналы, отличая нормальную активность от изменений под влиянием норадреналина, что повышало частоту импульсов — вызывало условное учащённое сердцебиение. Тем самым учёные показали, что живые клетки могут без проблем сопрягаться с электроникой и всё это прекрасно работает в связке.

Прототип открывает путь к энергоэффективным датчикам для мониторинга клеток, реакции на лекарства и даже восстановления повреждённых нейронных цепей, возникающих при серьёзных травмах мозга или позвоночника. В будущем такие нейроны могут улучшить интерфейсы мозг-машина и создать вычислители на основе биологических систем, интегрируясь с живой тканью без промежуточных преобразований.

Монокоптер из Сингапура установил рекорд длительности полёта на крохах энергии

Продолжительность полёта дронов зависит от ёмкости и массы аккумуляторов, поэтому физика играет против маленьких и лёгких коптеров. Однако с этой задачей уже справилась природа: уроки сверхлёгкого полёта могут преподать насекомые и семена. Учёным есть чему поучиться у эволюции — и это приносит ощутимые результаты. Так, семена клёна — крылатки — вдохновили исследователей из Сингапура на создание легчайшего монокоптера, установившего рекорд по длительности полёта при минимальных энергозатратах.

 Источник изображения: SUTD

Источник изображения: SUTD

Учёные из Сингапурского университета технологий и дизайна (SUTD) ещё 10 лет назад поставили цель создать коптер, способный держаться в воздухе 50 минут. Тогда это казалось сложной, но выполнимой задачей. Проект был реализован, однако дрон оказался слишком тяжёлым. После этого исследователи изменили приоритеты и сосредоточились на снижении массы устройства без уменьшения времени полёта.

Новый подход привёл их к изучению аэродинамики семян клёна, которые способны долго парить в восходящих потоках воздуха. Реализация идеи показала, что для удержания в воздухе коптера с аэродинамическим профилем крылатки требуется совсем немного энергии.

Итогом работы стал монокоптер с одним небольшим пропеллером весом всего 32 грамма. Расположение двигателя заставляет крыло вращаться по спирали вокруг центра массы, создавая подъёмную силу и позволяя аппарату удерживаться в воздухе даже без естественных воздушных потоков. В пересчёте на массу мощность платформы составила 9,1 г/Вт — это рекорд в области сверхлёгких дронов. Монокоптер держался в воздухе 26 минут.

Разработка велась методом пошаговой оптимизации с помощью искусственного интеллекта, что ускорило создание финальной версии аппарата. В перспективе монокоптеры могут стать недорогой многоразовой альтернативой для датчиков мониторинга погоды и применяться в других ситуациях, когда использование тяжёлых и мощных дронов неэффективно.

Птичка пропела картинку: блогер превратил скворца в передатчик изображений со скоростью до 2 Мбайт/с

Любитель птиц из США по имени Бенн Джордан (Benn Jordan) продемонстрировал возможность передачи графических данных посредством скворца. Он преобразовал изображение в аудиоформат, научил птицу повторять этот звук, а затем показал, что её песню можно преобразовать обратно в графику, восстановив исходное изображение.

 Источник изображения: Benn Jordan / YouTube

Источник изображения: Benn Jordan / YouTube

О своём эксперименте Джордан рассказал в видеоролике на YouTube. Он взял несложный рисунок, изображающий птицу в виде простой линии на чёрном фоне. Затем он преобразовал его из формата PNG в аудиосигнал с помощью спектрального синтезатора и проиграл для скворца. Часть ролика с воспроизведением и записью данных о рисунке птицы начинается примерно на 17-й минуте ролика.

«Птичка воспроизвела его в том же диапазоне, в котором услышала, фактически передав около 176 килобайт несжатых данных», — рассказывает Джордан в 30-минутном видеоролике. При анализе аудиосигнала от птицы можно было отчётливо разглядеть исходное изображение. По его словам, сигнал не был естественным для диапазона скворца, но он всё равно успешно справился с поставленной задачей.

Ютубер даже подсчитал, что при сжатии с коэффициентом 10:1 можно передавать таким образом данные со скоростью до 2 Мбайт/с, хоть и с разного рода ограничениями.

Джордан считает, что успеху эксперимента поспособствовало и то, что скворец жил с людьми и воспитывался ими всю свою жизнь — когда-то его нашли детёнышем и приручили. Благодаря этому он был открыт к новым звукам и, так сказать, экспериментам.

В конце добавим, что хотя этот эксперимент вызывает большой интерес, его стоит воспринимать с определённой долей скептицизма, поскольку это не полноценная научная публикация, а лишь ролик в интернете, который всегда имеет шансы оказаться не в полной мере правдивым.

Mahle разработала бесшумные вентиляторы, вдохновившись крыльями совы

Немецкий производитель запчастей для автомобилей — компания Mahle — создал серию малошумящих вентиляторов для активных систем охлаждения мощностью от 300 Вт до 35 кВт. Низкий уровень шума вентиляторов стал востребованным с появлением электромобилей, и крылья сов — бесшумных ночных охотников за мелкой живностью — стали хорошим примером для заимствования этой особенности.

 Источник изображений: Mahle

Источник изображений: Mahle

Зарядные устройства и инверторы электромобилей работают в всё более экстремальных режимах эксплуатации. Это связано с тем, что время заряда аккумулятора сокращается, что автоматически увеличивает токи заряда и, соответственно, растущую мощность. Но даже в режиме длительного заряда системы охлаждения электрической системы электромобиля могут создавать значительный шум, который будет особенно досаждать тёплой летней ночью. Также следует ожидать, что тяжёлая электрическая техника — от грузовых электромобилей до спецтехники — по умолчанию будет оборудована мощной электрической подсистемой и потребует нетривиальных решений для отвода тепла.

В компании Mahle, как они сообщают, с помощью искусственного интеллекта провели отбор кандидатов на тихое поведение среди сов, рыб-мечей, летучих мышей и другой живности, отличающейся минимальным уровнем шума. В конечном итоге выбор пал на сов и на особенность их перьев на концах крыльев. Следует отметить, что эта особенность неоднократно использовалась в вентиляторах широкого спектра — от промышленных до систем охлаждения компьютеров и ноутбуков. В общем, ИИ плохого не посоветует.

По признанию разработчика, использование лопастей с оконцовками, как на крыльях совы, в два раза снизило уровень создаваемого крыльчаткой шума — до 4 дБ. «Это как отключить одну колонку у стереосистемы», — пояснили в компании.

Новая конструкция лопастей также обеспечивает на 10 % более эффективную работу и на 10 % легче по сравнению с обычной конструкцией вентилятора. Эта разница может быть незаметна водителям электромобилей, однако в совокупности с другими факторами она делает эксплуатацию электромобилей комфортнее.


window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
SL Soft FabricaONE.AI представила систему корпоративного интеллектуального поиска SL AI Search 11 мин.
OpenAI создала совет по влиянию ИИ на психику пользователей — но без экспертов по предотвращению самоубийств 2 ч.
Не просто порт, а «новая эра браузерного ретрогейминга»: энтузиасты реализовали веб-версию мультиплеера классической Doom 2 ч.
«Call of Duty существует только потому, что EA были мерзавцами»: босс Battlefield объяснил, как появился главный конкурент Battlefield 3 ч.
«Один из самых красивых городов во всём Тамриэле»: художник поразил фанатов реалистичным переосмыслением Скинграда из The Elder Scrolls IV: Oblivion 5 ч.
ChatGPT научится вести разговоры для взрослых, но только с проверенными взрослыми 5 ч.
Биткоин и золото движутся синхронно — корреляция вплотную подошла к историческому максимуму 5 ч.
От GTX 1060 до RTX 5080: разработчики Vampire: The Masquerade — Bloodlines 2 объявили полные системные требования игры 5 ч.
Ближе к Call of Duty, чем когда-либо: аналитики раскрыли ударные продажи Battlefield 6 7 ч.
Microsoft выпустила последний пакет обновлений для Windows 10 7 ч.
OpenAI и Oracle развернут 450 тыс. ускорителей NVIDIA в техасском дата-центре Stargate 24 мин.
Frore представила водоблоки LiquidJet с 3D-охлаждением — они справятся с чипами до 4400 Вт 28 мин.
iPhone 17 оживил продажи смартфонов Apple в Китае 38 мин.
Беспилотные такси Waymo преодолеют океан — в следующем году они выйдут на улицы Лондона 48 мин.
В России собрались построить свой космоплан — в теории его уже просчитали 54 мин.
Верховный суд поставил точку в деле московского изобретателя против Apple 58 мин.
МВФ: мир уже прошёл половину пути до лопнувшего ИИ-пузыря и нового финансового кризиса 2 ч.
Первая гарнитура на Android XR дебютирует на следующей неделе — Samsung представит Project Moohan 2 ч.
Broadcom представила первые в мире 800GbE-адаптеры Thor Ultra с поддержкой Ultra Ethernet для масштабных ИИ-кластеров 2 ч.
Квартальная выручка неооблаков выросла на 200 %, а в 2030 году она достигнет $180 млрд 3 ч.