Znajdź zawartość

Pomimo gwałtownego rozwoju techniki tworzone przez nas urządzenia są pod wieloma względami niezwykle prymitywne w porównaniu z tym, co stworzyła natura. Dlatego też Rahul Sarpeshkar z MIT-u próbuje stworzyć podstawy projektowe dla przyszłych elektronicznych obwodów scalonych wzorując się na komórkach ludzkiego ciała. Pojedyncza komórka jest bowiem 10 000 razy bardziej wydajna energetycznie niż jakikolwiek współczesny tranzystor. Dość wspomnieć, że w każdej sekundzie w komórce dochodzi do około 10 milionów reakcji chemicznych, które w sumie zużywają około pikowata energii. Sarpeshkar jest autorem właśnie wydanej książki Ultra Low Power Bioelectronics, w której podkreśla podobieństwa pomiędzy reakcjami chemicznymi w komórce, a przepływem prądu w obwodzie scalonym. Opisuje też, w jaki sposób komórka może przeprowadzać wiarygodne obliczenia korzystając z niedoskonałych "podzespołów" i zmagając się z zakłócającym szumem. Autor proponuje uczyć się od natury. Dzięki temu, jego zdaniem, będzie można wyprodukować bardzo wydajne procesory graficzne dla telefonów komórkowych czy wszczepiane do mózgu implanty pozwalające niewidomym odzyskać wzrok. Sarpeshkar ma wieloletnie doświadczenie w projektowaniu energooszczędnych obwodów scalonych oraz układów biomedycznych. W ubiegłym roku stworzył energooszczędny układ radiowy, który naśladuje budowę ślimaka w ludzkim uchu. Układ potrafi przetwarzać sygnały z internetu, telefonu komórkowego, radia czy telewizora znacznie szybciej i przy mniejszym użyciu energii niż było to wcześniej możliwe. Teraz naukowiec przechodzi z elektroniki neuromorficznej do cytomorficznej. Z przeprowadzonych przez niego analiz wynika bowiem, że równania opisujące dynamikę reakcji chemicznych i przepływ elektronów przez obwody analogowe są niezwykle do siebie podobne. Prace Sarpeshkara mogą mieć kapitalne znaczenie dla przyszłości. Jednym z możliwych pól ich zastosowań jest, zaprezentowane podczas konferencji 2009 IEEE Symposium on Biological Circuits and Systems, stworzenie obwodów scalonych modelujących dowolną sieć denów. Sarpeshkar zaprojektował obwód, który umożliwia przeprowadzenie symulacji pracy dowolnej sieci genów na układzie scalonym.

Profesor James Dumesic z University of Wisconsin-Madison opracował prostą technologię produkcji biopaliwa. Wykorzystuje ona dwustopniowy proces chemiczny, znacznie bardziej wydajny niż obecnie stosowane metody. W jej efekcie powstaje paliwo, które jest identyczne na poziomie molekularnym z paliwem używanym z samolotach, silnikach diesla i silnikach benzynowych. Profesor Dumesic postanowił zwrócić się ku reakcjom chemicznym, zamiast polegać na mikroorganizmach, które są najczęściej wykorzystywane do produkcji biopaliw. Proces chemiczny przebiega w wyższych temperaturach i jest tysiące razy szybszy niż produkcja z wykorzystaniem mikroorganizmów. Dzięki temu wymaga użycia mniejszych, tańszych reaktorów. Jego dodatkową zaletą jest fakt, że używane katalizatory można ponownie wykorzystać, tymczasem mikroorganizmy giną i trzeba je uzupełniać. Co więcej cały proces jest podobny do technologii obecnie stosowanych w rafineriach oleju, dzięki czemu jego wdrożenie będzie stosunkowo proste. Pomysł Dumesica polega na zastosowaniu dwóch reaktorów. W pierwszym z nich roztwór wody i cukru przechodzi przez katalizator z platyny i renu. Reakcja przebiega w temperaturze 226 stopni Celsjusza, a w jej wyniku od cukru jest odłączane pięć z sześciu atomów tlenu. W efekcie powstaje mieszanina węglowodorów, która na powierzchni wodnego roztworu formuje warstwę podobną do oleju. Olej ten jest następnie przepompowywany do drugiego reaktora. Tam przechodzi przez całą serię katalizatorów, dzięki czemu powstają różne rodzaje paliwa. Jeśli np. przepuścimy go przez katalizator składający się z miedzi i magnezu, otrzymamy paliwo do silników diesla i samolotów. Co więcej, jak informuje Dumesic, alkohole i kwasy organiczne, które powstają w pierwszym z reaktorów można wykorzystać też do produkcji tworzyw sztucznych i odczynników chemicznych. Profesor chce, by docelowo cukry wykorzystywane do produkcji biopaliwa w jego reaktorze pochodziły z celulozy zawartej w odpadach roślinnych, a nie z roślin uprawnych. Tylko wówczas będzie można mówić, że produkcja biopaliw jest korzystna dla środowiska. Obecnie jednak enzymy wykorzystywane do pozyskiwania cukrów z celuluzy są bardzo drogie, co wpływa na cenę całej technologii. Z drugiej jednak strony ma ona niezaprzeczalne plusy. Proces pozyskiwania węglowodorów jest znacznie prostszy niż w przypadku tradycyjnych paliw kopalnych, a uzyskane w ten sposób paliwo charakteryzuje się aż o 30% wyższą gęstością energetyczną.

Na placu Ladeuzeplein w Leuven w Belgii zjawiło się ok. 1500 studentów. Wszyscy byli ubrani w błękitne peleryny przeciwdeszczowe, choć nie zanosiło się, że zacznie padać. Na ustawionych pośrodku biesiadnych stołach nie było nic poza butelką dietetycznej coca-coli. Tak wyglądały przygotowania do pobicia rekordu największego eksperymentu naukowego pod chmurką. Zadanie ochotników polegało na jednoczesnym wrzuceniu do napoju drażetki miętowych mentosów. Po zajściu reakcji chemicznej z placu wystrzeliły w niebo setki brunatnych fontann. Widok niesamowity. Ciekawe, czy bezprobówkowy eksperyment zostanie wpisany do Księgi rekordów Guinnessa. Podobne zjawisko można zaobserwować po wrzuceniu mentosów do różnych napojów gazowanych. Mentosomania rozpoczęła się przez Frtiza Grobe'a i Stephena Voltza, którzy zorganizowali w Barcelonie happening. Do kilkuset butelek napoju wrzucili cukierki, zaskakując Hiszpanów i licznych turystów wybuchem słodkiego gejzeru. Pokaz nie należał do tanich, bo same mentosy kosztowały 500 dol. Potem w 2006 roku zorganizowano konkurs filmowy. Nagrania konsumentów trafiały na stronę Mentosgeysers.com. Grupa gejzerów mentosowych powstała też na YouTube'ie. Działa zresztą do dziś. Liczy 1827 członków, którzy zamieścili 122 nagrania. Z czasem internauci zaczęli kojarzyć napój, do którego wrzuca się cukierki, z coca-colą, chociaż organizatorzy konkursu wspominali jedynie o napoju gazowanym. Zapewne z tego samego powodu Belgowie zdecydowali się użyć podczas happeningu właśnie coca-coli. Co powoduje, że z butelki zaczyna tryskać piana? Drażetka mentosa jest porowata, co powiększa jej powierzchnię. Jest stosunkowo ciężka, więc opada na dno butelki. Rozpuszcza się zawarty w niej cukier i w płynie pojawia się coraz więcej dwutlenku węgla. Sam napój również jest mocno gazowany. Gromadzący się na dole gaz wypycha znajdujący się wyżej słup cieczy i tak powstaje gejzer...