Znajdź zawartość

Żywe tkanki mają wyjątkową zdolność do samoleczenia się. Od dawna marzeniem technologów materiałowych były samo samonaprawiające się tworzywa, ale do tej pory osiągnięcia nie były porywające: w tworzywach sztucznych umieszczano na przykład mikroskopijne kapsułki z substancją, która przy uszkodzeniu „zaklejała" ubytki. Taka samonaprawa działała jednak tylko raz. Nowe polimery stworzone przez Polaka potrafią wręcz same poskładać się w całość, dowolną ilość razy - wystarczy im do tego nieco ultrafioletu. Przełomowe odkrycie jest dziełem Krzysztofa Matyjaszewskiego - polskiego wybitnego chemika, pracującego obecnie w USA. To jego zespół, złożony z uczonych z Carnegie Mellon University (Pittsburgh, USA) oraz japońskiego Kyushu University, opracował polimery o zaskakujących właściwościach. Kluczem do tych właściwości są odpowiednie wiązania kowalencyjne, które pod wpływem światła ultrafioletowego mogą na nowo łączyć się dowolną ilość razy. Cząsteczki polimeru łączą się „krzyżowo" poprzez specjalne grupy (trithiocarbonate units) - atom węgla takiej grupy łączy się z trzema atomami siarki, z których dwa używają swojego drugiego wiązania do przyłączenia kolejnego atomu węgla. To właśnie te grupy mają tę właściwość: energia dostarczona przez promieniowanie UV powoduje zerwanie jednego wiązania węgiel-siarka, tworząc w ten sposób dwie bardzo reakcyjne molekuły z wolnym (niesparowanym) elektronem, które agresywnie szukają miejsca do stworzenia nowej grupy złożonej z atomu węgla i trzech atomów siarki. Ta wiążąca reakcja łańcuchowa zatrzymuje się dopiero, kiedy dwie takie reakcyjne molekuły połączą się ze sobą. W praktyce taki materiał można przeciąć na pół, a następnie wystarczy lekko ścisnąć rozcięte kawałki i lekko naświetlić ultrafioletem, aby trwale połączyły się ze sobą. Nie koniec na tym: eksperymentalną próbkę badacze pocięli na małe kawałki, które po złożeniu i naświetleniu zrosły się bez śladu, tworząc równie zwarty element, jak przed eksperymentem. Takie operacje można powtarzać. Możliwe zastosowania takich materiałów ogranicza tylko wyobraźnia. Uczeni zauważają, że taki polimer to nie tylko możliwość konstruowania samonaprawiających się konstrukcji, ale też świetny materiał do recyklingu, czyli bardzo ekologiczny. Studium Krzysztofa Matyjaszewskiego „Repeatable Photoinduced Self-Healing of Covalently Cross-Linked Polymers through Reshuffling of Trithiocarbonate Units" ukazało się w Angewandte Chemie International Edition.

Jedną z najbardziej frustrujących czynności związaną z obsługą komputera jest oczekiwanie na ściągnięcie pliku. Chris Harrison z Carnegie Mellon University uważa, że frustrację można zmniejszyć stosując wizualną sztuczkę, która oszuka nasz mózg sugerując, iż pobieranie odbywa się o 10% szybciej niż w rzeczywistości. Harrison i jego zespół postanowili wykorzystać wcześniejsze badania, z których wynika, że regularna stymulacja wywołuje efekt "zakrzywienia czasu", a sposób w jaki postrzegamy ruch jest zależny od kontekstu. Biorąc to pod uwagę uczeni stworzyli serię animowanych pasków postępu, z których jedne pulsowały z różną prędkością zmieniając kolor od jasno- do ciemnoniebieskiego, a w innych jasnoniebieskie prążki z różną prędkością wędrowały z lewa na prawo lub z prawa na lewo. Paski pokazano następnie 20 ochotnikom. Każdy z nich przedstawiał pobieranie pliku, które trwało dokładnie 5 sekund. Wielu badanych stwierdziło jednak, że tam, gdzie pulsowanie było szybsze, szybciej też odbywało się pobieranie. Ponadto ochotnicy stwierdzili też, że plik był pobierany szybciej wówczas, gdy kolor na pasku postępu przesuwał się w lewo, niż gdy biegł w prawo. Nieco podobnej sztuczki używa Apple. W Mac OS X prążki w pasku postępu przesuwają się ze stałą prędkością w lewo. Jednak z badań Harrisona wynika, że ta stała prędkość jest niekorzystna dla postrzegania tempa pobierania. Wielu osobom pobieranie wydawało się szybsze, gdy w miarę jego postępu kolor przesuwał się coraz wolniej. Podczas drugiego z eksperymentów postanowiono sprawdzić efekt "zakrzywiania czasu" i porównywano pasek ze zwalniającymi w miarę pobierania prążkami, z paskiem jednolitym. W czasie testu pobieranie z paskiem prążkowanym było stopniowo spowalniane, a z paskiem jednolitym - pozostawiane bez zmian. Iluzja świetnie zadziałała. Badani stwierdzili, że pobieranie trwało tak samo długo, mimo iż w rzeczywistości tam, gdzie pasek był prążkowany zajęło ono w pierwszym przypadku 5,61 sekundy, a w drugim 16,75 sekundy wobec, odpowiednio, 5 i 15 sekund przy pasku jednolitym. Uzyskano zatem iluzoryczne przyspieszenie pobierania o ponad 10 procent. Badania zespołu Harrisona zostaną zaprezentowane podczas 2010 Conference on Human Factors in Computing Systems.

System Skinput ma być odpowiedzią na małe, niewygodne w obsłudze klawiatury telefonów komórkowych czy odtwarzaczy MP3. Łączy on w sobie technologię zdolną do wykrywania dźwięków o bardzo niskiejczęstotliwości oraz pikoprojektor. Skinput przymocowujemy do ręki poniżej łokcia, a ono wyświetla na skórze odpowiednią dla obsługiwanego urządzenia klawiaturę. Dzięki technologii wykrywania dźwięków system oblicza, który z klawiszy wybraliśmy. System jest dziełem Chrisa Harrisona z Carnegie Mellon Univerisity oraz Dana Morrisa i Desneya Tana z Microsoft Research. Specjaliści, dzięki szczegółowej analizie właściwości skory, mięśni i kości, zidentyfikowali na przedramieniu i dłoni szereg obszarów, które wydają charakterystyczne dźwięki gdy zostaną stuknięte. Skinput wykorzystuje pięć czujników piezoelektrycznych, które odpowiadają na różne częstotliwości. Różna kombinacja tych czujników związana jest z konkretną lokalizacją. Na razie system przetestowano na 20 ochotnikach i większość bez problemu mogła się nim posługiwać. Twórcy Skinputa twierdzą, że działa on bardzo dobrze, nawet gdy się poruszamy. Wszystkie komendy są przesyłane za pomocą łączy bezprzewodowych do wybranych urządzeń. Skinput może współpracować z telefonami komórkowymi, odtwarzaczami MP3 i pecetami. Jak zauważa Pranav Mistry z MIT-u, użytkownicy Skinputa będą musieli mocować go w ściśle określonym miejscu przedramienia. Mimo to, jak twierdzi Michael Liebschner, dyrektor Bio-Innovations Lab z Baylor College, to niezwykle obiecująca technologia. Zostanie ona zaprezentowana w kwietniu podczas konferencji Computer-Human Interaction.

Uczeni z Carnegie Mellon University, pracujący pod kierunkiem profesora Michaela McHenry'ego, we współpracy ze specjalistami Intela stworzyli nową klasę materiałów lutowniczych oraz technikę lutowania układów scalonych do płytek drukowanych. Materiały nazwano lutowniczymi nanokompozytami magnetycznymi. Pozwalają one używać fal radiowych w procesie lutowania. Obecnie podczas mocowania układów na płytkach drukowanych stosuje się albo gorące powietrze albo piecyki działające na podczerwień. Metody te wymagają użycia dużej ilości energii i są obarczone pewnym ryzykiem, gdyż mogą prowadzić do wypaczania się chipów. Ponadto w przypadku niektórych preprogramowanych układów scalonych może dojść do wymazania z nich danych pod wpływem ciepła. Pomysł Intela i Carnegie polega na umieszczeniu w materiale lutowniczym cząstek magnetycznych, które rozgrzewają się pod wpływem fal radiowych. Manipulując koncentracją i składem cząstek można kontrolować czas potrzebny do rozgrzania materiału lutowniczego. To z kolei pozwala na zoptymalizowanie całego procesu i obniżenie kosztów. Nowa technika nieprędko zostanie zastosowana na skalę przemysłową, jednak koncepcja miejscowego rozgrzewania i lutowania materiałów z pewnością przyda się nie tylko w przemyśle półprzewodnikowym.

Dzięki pracom inżynierów z Carnegie Mellon University roboty mogą teraz poruszać się po wodzie. Trzy lata temu projekt budowy takich urządzeń został rozpoczęty w ramach zajęć ze studentami. Obecnie powstały mechaniczne insekty, które mają od czterech do szesnastu nóg, ich długość wynosi od 5 do 15 centymetrów, a waga to kilka gramów. Urządzenia utrzymują się na powierzchni wody dzięki napięciu powierzchniowemu. Napięcie powierzchniowe jest w stanie utrzymać na powierzchni wody np. drobne monety. Efekt napięcia powierzchniowego można zwiększyć, gdyby pokryć monety np. teflonem. Uczeni pokryli odnóża sztucznych insektów warstwą teflonu o grubości kilkuset mikronów. Roboty poruszają się po jej powierzchni tak samo, jak owady z gatunku nartnikowatych. Robią to jednak, przynajmniej na razie, znacznie wolniej. Prawdziwy owad potrafi pędzić po powierzchni z prędkością 1,5 metra na sekundę. Prędkość robota to kilkanaście centymetrów w ciągu sekundy. Sztuczne insekty poruszają odnóżami szybciej, niż ich biologiczni kuzyni, jednak ruchy ich odnóży są znacznie krótsze, a same roboty wielokrotnie cięższe od nartnikowatych. Naukowcy pracują teraz nad dwoma aspektami rozwoju robotów. Pierwszy to zwiększenie ich prędkości. Drugi to poprawa wydajności. Pojedyncza kończyna prawdziwych insektów może unieść na powierzchni wody ciężar od 15 do 23 razy przekraczający wagę właściciela. Noga robota unosi jedynie 0,5 wagi urządzenia. Kolejną właściwością prawdziwych owadów jest zdolność do wynurzenia się na powierzchnię, gdy zostaną zanurzone przez wiatr lub deszcz. Dzieje się tak dzięki temu, że nogi owadów pokryte są miniaturowymi włoskami. Uczeni spróbują uzyskać ten sam efekt pokrywając nogi sztucznych insektów włoskami ze stóp gekonów, sztucznym owłosieniem czy zastępując teflon goreteksem. Pozostaje pytanie, do czego mogą służyć miniaturowe insekty. Ich twórcy mówią, że będą idealnymi urządzeniami służącymi do monitorowania stanu środowisk wodnych. Mogą poruszać się po spokojnych akwenach o minimalnej głębokości i, po wyposażeniu w odpowiednie czujniki, informować naukowców o ich stanie. Przydadzą się też w wielu innych miejscach, do których jest utrudniony dostęp.

Badacze z Carnegie Mellon University (CMU) używają fluorescencyjnych nanocząsteczek do obrazowania guzów mózgu podczas biopsji i interwencji chirurgicznych. Nowa technologia jest na razie testowana na gryzoniach. Może być ona szczególnie pomocna przy precyzyjnym oznaczaniu glejaków, wyjątkowo agresywnych i często spotykanych guzów mózgu. Rokowania pacjentów z glejakami są bardzo złe. Średnio żyją oni mniej niż rok po postawieniu diagnozy. Częściowo dlatego, że glejaka jest trudno usunąć. Neurochirurdzy usuwając glejaki korzystają z obrazów uzyskanych przed operacją dzięki rezonansowi magnetycznemu (MRI). Mózg jednak ma konsystencję podobną do galarety i wycięcie jednego fragmentu powoduje, że reszta się przesuwa. Na obrazach MRI nie można więc polegać. Okazuje się, że w ponad połowie przypadków w mózgu pacjenta pozostają części guza. Pewnym rozwiązaniem jest wykonywanie MRI na bieżąco podczas operacji. Jednak sale operacyjne wyposażone w rezonans magnetyczny są bardzo drogie, a lekarze muszą używać specjalnych narzędzi, na które nie oddziałuje magnes urządzenia. Chemik Marcel Bruchez z CMU oraz Steven Toms, ordynator oddziału neurochirurgii w Geisinger Clinic wykorzystali nowatorski sposób precyzyjnego oznaczania glejaków. Stworzyli nanocząsteczki które, po pobudzeniu światłem widzialnym, emitują światło podczerwone. Promienie są wychwytywane przez małą kamerę i chirurg może obserwować je na ekranie. Rdzeń nanocząsteczek zbudowany jest z kadmu i tellurku, które są otoczone siarczkiem cynku, a całość zamknięta jest w polimerowej kapsule. Po wstrzyknięciu do krwioobiegu gryzonia nanocząsteczkami zajęły się makrofagi - komórki odpornościowe – które przetransportowały je do guza. Co ważne, nanocząsteczki nie trafiły do żadnego innego obszaru mózgu, skupiając się tylko w chorej tkance. W ten sposób została ona precyzyjnie oznaczona i podczas operacji lekarze będą na bieżąco widzieli jak przesunęła się chora tkanka po kolejnych nacięciach. Uczeni pracują teraz nad odpowiednimi urządzeniami, w które można wyposażyć sale operacyjne. Musi się wśród nich znaleźć kamera na podczerwień oraz odpowiednie filtry, które wyeliminują promieniowanie podczerwone z innych źródeł niż umieszczone w mózgu nanocząsteczki. Próbują też skonstruować wyposażoną w system optyczny igłę do biopsji. Za jej pomocą można by na bieżąco sprawdzać, czy jest jeszcze jakaś chora tkanka do wycięcia. Wenbin Lin, chemik z University of North Carolina zwraca uwagę, że stosowany w nanocząsteczkach kadm jest wysoce toksyczny. Bruchez odpowiada: martwi nas ten kadm, ale nanocząsteczki są tak zbudowane, że kadm nie może się z nich wydostać. Zastosowane polimery nie rozkładają się bowiem podczas normalnych procesów biologicznych. Mimo to naukowiec pracuje nad technologią, która pozwoli na zmniejszenie liczby koniecznych do zastosowania nanocząsteczek oraz nad zamknięciem ich w jeszcze bezpieczniejszym „pojemniku”.

Opracowano nową technologię wymiany plików, której zadaniem jest przyspieszenie działania sieci P2P. Zdaniem jej twórców wymiana plików w takich sieciach może odbywać się nawet pięciokrotnie szybciej niż obecnie. Tradycyjne sieci P2P pozwalają na pobieranie identycznych plików. W sieci wyszukiwane są kopie tego samego pliku i jest on pobierany jednocześnie z wielu źródeł. Prędkość wymiany jest w dużej mierze zależna od liczby dostępnych kopii. Im ich więcej, tym szybciej można plik pobrać. W przypadku mało popularnych plików pobieranie trwa bardzo długo. Nowa technologia, nazwana Similarity-Enhaced Transfer (SET), polega nie na pobieraniu identycznych, a wystarczająco podobnych plików. W ten sposób znacznie zwiększa się liczba źródeł pliku, a co za tym idzie – prędkość jego pobierania. Przeprowadzone analizy wykazały, że wiele plików jest podobnych do siebie w 99%. Na przykład dostępne w Sieci pliki z muzyką różnią się od siebie często tylko nazwą czy nagłówkiem w którym opisano wykonawcę i tytuł utworu. Poza tym są identyczne. David G. Andersen profesor informatyki na Carnegie Mellon University mówi: Z P2P można uzyskać znacznie więcej niż obecnie. Technika SET uczyni te sieci szybszymi i bardziej wydajnymi. Uczeni zapewniają, że w zależności od liczby źródeł SET ma przyspieszyć wymianę od 5 do 500%. Przeprowadzone testy wykazały, że średnie wzrost prędkości pobierania pliku MP3 wynosi obecnie 71%. Gdy system skonfigurowano tak, by pobierał pliki identyczne w 47%, zaobserwowano 30-procentowe przyspieszenia prędkości transferu trailera filmowego o objętości 55 megabajtów. Najmniejsze przyspieszenia za pomocą SET obserwuje się w przypadku najpopularniejszych plików, które i bez tego ściągają się szybko. Ponadto część dostępnego pasma SET wykorzystuje na ciągłe wyszukiwanie i porównywanie plików. Naukowcy oceniają, że wydłuża to czas pobierania o około 0,5%. SET do identyfikowania plików wykorzystuje funkcje skrótu (hash) zaszyte w samych plikach. Dlatego też, jak zapewnia Andersen, jest niemal niemożliwe, by pobrane zostały nieprawidłowe dane. Istnienie dwóch identycznych funkcji skrótu jest mało prawdopodobne. Akademicy zdają sobie sprawę, że sieci P2P są wykorzystywane przede wszystkim do nielegalnej wymiany plików. Jednak korzystają z nich też osoby, które chcą w ten sposób dystrybuować legalne programy. Z tego typu sieci korzysta np. środowisko Open Source. Andersen wierzy, że wraz z dojrzewaniem sieci P2P, znajdzie się w nich coraz więcej legalnych materiałów. Technologia SET ma być stosowana w sieciach, w których środowisko naukowe wymienia oprogramowanie oraz własne dzieła. Nie ma obecnie planów zaimplementowania jej w sieciach wymieniających filmy czy muzykę.

Psycholodzy już od dawna podejrzewali, że właściciele mocno idealizują swoich czworonożnych przyjaciół. Po pierwsze, niemal zawsze usprawiedliwiają ich złe zachowanie, a te same postępki u innych zwierząt potępiają. Po drugie, antropomorfizują, czyli uczłowieczają. Kiedy kot łasi się, gdy są np. smutni, potrafią to przypisać chęci poprawienia im humoru. Aby zbadać opisane zjawisko, psycholog społeczny Sara Kiesler z Carnegie Mellon University wybrała grupę 82 osób: pracowników i studentów uczelni. Poprosiła, żeby przez 2 tygodnie opiekowali się bojownikami syjamskimi. Połowę nazwano czasowymi właścicielami rybek, a pozostałych opiekunami zwierząt innych ludzi. Po zakończeniu eksperymentu akwariowego pupila chciało zatrzymać 95% właścicieli i tylko 75% opiekunów. Ci pierwsi uzyskali też wyższe wyniki w teście dotyczącym oznak przywiązania. Osoby, które najbardziej lubiły rybkę, uznawały także, że podobnie można określić uczucia bojownika w stosunku do nich. Wysoko oceniały również jego inteligencję. Ludzie, którzy są właścicielami zwierzęcia i opiekują się nim, uciekają się do antropomorfizacji w większym stopniu niż ci, którzy je po prostu znają i uważają, że dokonuje ono konkretnych wyborów, ponieważ ma ku temu powody — opowiada Kiesler. W innym eksperymencie zespół naukowców dr Kiesler poprosił 36 studentów o obejrzenie filmu, na którym przedstawiono utarczkę pomiędzy dwoma trójkątami, większym i mniejszym, oraz kołem. Połowie wolontariuszy powiedziano przed seansem, że są właścicielami małego trójkąta. W tej grupie większy trójkąt uznawano za mniej sympatyczny i bardziej agresywny (Anthrozoös).

Badania przeprowadzone przez naukowców z Carnegie Mellon University wykazały, że dyski twarde są znacznie mniej wytrzymałe, niż twierdzą ich producenci. Na 100 000 zbadanych dysków pracujących tam, gdzie poddawane były dużym obciążeniom, każdego roku wymienianych było 2-4% tych urządzeń. Tymczasem z danych producentów wynika, że awariom powinno ulegać 0,88%. Ponadto badanie wykazało, że dyski z interfejsem Fibre Channel (FC) chociaż droższe i bardziej wydajne, ulegają równie częstym awariom jak urządzenia SATA. Garth Gibson z Carnegie Mellon podkreśla, że badania nie pokazują rzeczywistego odsetka awarii, a raczej liczbę sytuacji, w których użytkownicy dysków sądzili, że wymagają one wymiany. Zauważył też, że twierdzenia sprzedawców, którzy mówią, iż połowa zwracanych im dysków w rzeczywistości nie uległa żadnej awarii, nie mogą być brane pod uwagę, gdyż dane te nie pochodzą z obiektywnych źródeł. Wyższa niż przewidywana awaryjność to kolejna zła wiadomość w ciągu ostatnich kilku tygodni. Niedawno Google poinformował, że z firmowych badań wynika, iż narzędzie SMART, które stosowane jest w dyskach twardych do diagnozowania przyszłych awarii, stawia dobrą diagnozę jedynie w połowie przypadków.