Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Recommended Posts

Urządzenie wielkości zegarka może monitorować chemię organizmu, by pomóc w poprawie osiągów sportowych czy zidentyfikować ewentualne problemy zdrowotne. Jego twórcy uważają, że potencjalnych zastosowań jest wiele: od wykrywania odwodnienia po monitorowanie regeneracji organizmu.

Technologia pozwala prowadzić w czasie niemal rzeczywistym testy pod kątem szerokiej gamy metabolitów - opowiada prof. Michael Daniele z Uniwersytetu Stanowego Karoliny Północnej.

W tym weryfikującym koncepcję badaniu wykorzystaliśmy pot ochotników. Monitorowaliśmy poziom glukozy, mleczanów, a także pH oraz temperaturę.

Wymienialny pasek mocowany z tyłu urządzenia wyposażono w czujniki chemiczne. Pasek styka się ze skórą użytkownika i jego potem. Dane z czujników są interpretowane przez urządzenie, które zapisuje wyniki i przekazuje je np. do smartfona czy smartwatcha.

Urządzenie ma wielkość przeciętnego zegarka, ale zawiera elementy analityczne stanowiące odpowiednik 4 pokaźnych aparatów elektrochemicznych, stosowanych obecnie do pomiaru metabolitów w laboratorium. Opracowaliśmy coś przenośnego, by można tego było używać w terenie.

Autorzy artykułu z pisma Biosensors and Bioelectronics dodają, że paski można dostosować, tak by monitorować różne markery zdrowotne i sportowe, np. elektrolity.

Mamy nadzieję, że [kiedyś] nasz sprzęt sprawi, że nowe technologie ograniczą urazy odnoszone podczas treningów wojskowych i sportowych; problemy zdrowotne zostaną bowiem wykryte, nim osiągną punkt krytyczny. Za jego pomocą można by też śledzić osiągi w czasie i, na przykład, ustalać, jaka kombinacja diety i innych zmiennych jest korzystna.

Obecnie prowadzone są dalsze testy w różnych warunkach. Chcemy potwierdzić, że urządzenie może zapewniać stały monitoring podczas wykorzystania przez dłuższy czas.

Daniele mówi, że trudno określić cenę dla klienta. Wiadomo jednak, że cena paska, który może wytrzymać co najmniej dobę, powinna być podobna jak dla pasków do glukometrów.

Naukowcy szukają partnerów przemysłowych, by ocenić opcje komercjalizacji rozwiązania.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Badacze z Imperial College London opracowali czujnik, który pozwala monitorować parametry życiowe zwierząt i ludzi, odpowiednio, przez futro i ubranie. Zespół porównuje swój wynalazek do elastycznej głowicy stetoskopu.
      Autorzy artykułu z pisma Advanced Functional Materials wyliczają, że za pomocą ich rozciągliwego kompozytowego przetwornika akustycznego można monitorować np. tętno czy częstość oddechu. Nie przeszkadza przy tym sierść i do 4 warstw ubrania.
      Brytyjczycy uważają, że ich wynalazek przyda się nie tylko właścicielom zwierząt, ale i weterynarzom, którzy by monitorować stan zwierzęcia w czasie operacji, nie będą musieli golić jego futra. Ekipa wspomina też o usprawnieniu pracy psów tropiących, poszukujących bomb i zaginionych osób. W przypadku ludzi można by mierzyć parametry życiowe przez ubranie, bez kontaktu ze skórą.
      Uważa się, że ubieralne rozwiązania odegrają ważną rolę w monitorowaniu zdrowia i wczesnym wykrywaniu chorób. Nasza rozciągliwa, elastyczna propozycja to całkowicie nowy typ czujnika do monitorowania zdrowia zwierząt i ludzi przez sierść lub ubranie - podkreśla dr Firat Guder.
      W przypadku ludzi mamy sporo różnych urządzeń monitorujących, lecz dla psów, kotów i innych zwierząt nie ma obecnie zbyt wielu ubieralnych opcji. Brytyjczycy sugerują, że jednym z powodów jest to, że dzisiejsze rozwiązania nie spełniają swojej funkcji przez futro.
      Rozwiązanie zaprezentowane przez zespół z Imperial College London jest wytwarzane kilkuetapowo. Najpierw do formy wlewa się ciekły, odgazowany silikon. Gdy częściowo zastygnie (trwa to ok. 2 godzin), usuwa się go z formy i wypełnia demineralizowaną wodą. Na wodę ponownie wylewa się ciekły silikon, który całkowicie ją enkapsuluje. Następnie przy brzegu montuje się mikrofon z potrzebną elektroniką i na to nakłada się jeszcze jedną warstwę silikonu. Końcowym etapem jest montaż uprzęży.
      Czujnik [z kompozytowego materiału] działa jak elastyczny stetoskop, który wypełnia przerwy między sobą a podłożem, tak że nie występują bąble powietrza, które mogłyby tłumić dźwięk - wyjaśnia Yasin Cotur.
      Dźwięk jest przetwarzany na sygnał cyfrowy, przekazywany do pobliskiego przenośnego komputera.
      Na początku kompozytowy przetwornik przetestowano na symulowanych dźwiękach serca. Później eksperymenty (fonokardiografię) prowadzono na 5 ludzkich ochotnikach, którzy mieli na sobie do 4 warstw ubrania, i na psie - zdrowym labradorze - przyzwyczajonym do uprzęży. By dokładniej ocenić osiągi czujnika, podczas wykonywania fonokardiografii za jego pomocą elektryczną aktywność serca mierzono także za pomocą konwencjonalnej metody EKG (tutaj elektrody mocuje się do skóry). Oba zapisy dawały silnie skorelowane sygnały.
      Naukowcy podkreślają, że czujniki mogą znaleźć zastosowanie u psów tropiących. Są one trenowane, by namierzać urządzenia wybuchowe czy ludzi. Gdy znajdą np. bombę, powiadamiają opiekuna (siadają i zaczynają szczekać). Ich tętno i częstość oddechu rosną w oczekiwaniu na nagrodę. Brytyjczycy tłumaczą, że zachowanie powiadamiające może być trudne do ilościowego zmierzenia. Jeśli jednak za pomocą nowego czujnika zmierzy się normalne wartości tętna i częstości oddechu danego psa, wiadomo będzie, jak bardzo w danym momencie parametry te od nich odbiegają. Na podstawie pomiaru poziomu ekscytacji psa wbudowany algorytm będzie mógł określić siłę reakcji psa na wykrywany zapach i ustalić, jak bardzo zwierzę jest pewne, że znalazło dobry obiekt.
      Na razie urządzenie testowano tylko na psach i ludziach. Teraz badacze chcą przystosować je do innych zwierząt domowych, a także koni i trzody. Ekipa pracuje też nad zintegrowaniem czujnika ruchu, tak by dało się monitorować ruchy zwierzęcia w czasie rzeczywistym. Algorytm sztucznej inteligencji mógłby wskazywać, czy zwierzę stoi, siedzi czy leży, a także, w którą stronę jest zwrócone. Dane przekazywano by do aplikacji na smartfony. Dzięki temu właściciel wiedziałby, jak zwierzę się czuje i gdzie się w danym momencie znajduje.
       


      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Trenowanie systemów sztucznej inteligencji trwa obecnie wiele tygodni. Firma Cerebras Systems twierdzi, że potrafi skrócić ten czas do kilku godzin. Pomysł polega na tym, by móc testować więcej pomysłów, niż obecnie. Jeśli moglibyśmy wytrenować sieć neuronową w ciągu 2-3 godzin, to rocznie możemy przetestować tysiące rozwiązań, mówi Andrew Feldman, dyrektor i współzałożyciel Cerebras.
      Jeśli chcemy wytrenować sieć sztucznej inteligencji, która np. ma zarządzać autonomicznym samochodem, potrzebujemy wielu tygodni i olbrzymiej mocy obliczeniowej. Sieć musi przeanalizować olbrzymią liczbę zdjęć czy materiałów wideo, by nauczyć się rozpoznawania istotnych obiektów na drodze.
      Klienci Cerebras skarżą się, że obecnie trenowanie dużej sieci neuronowej może trwać nawet 6 tygodni. W tym tempie firma może wytrenować około 6 sieci rocznie. To zdecydowanie zbyt mało dla przedsiębiorstw, które chcą sprawdzić wiele nowych pomysłów za pomocą SI.
      Rozwiązaniem problemu ma być komputer CS-1, a właściwie jego niezwykły procesor. Maszyny CS-1 mają wysokość 64 centymetrów, a każda z nich potrzebuje do pracy 20 kW. Jednak 3/4 obudowy każdego z komputerów zajmuje układ chłodzenia, a tym, co najbardziej rzuca się w oczy jest olbrzymi układ scalony. Zajmuje on powierzchnię 46 255 milimetrów kwadratowych, czyli około 50-krotnie więcej niż tradycyjny procesor. Zawiera 1,2 biliona tranzystorów, 400 000 rdzeni obliczeniowych i 18 gigabajtów pamięci SRAM.
      Procesor o nazwie Wafer Scale Engine (WSE) wypada znacznie lepiej niż podobne systemy. Jak zapewniają przedstawiciele Cerebras, ich maszyna, w porównaniu z klastrem TPU2 wykorzystywanym przez Google'a do trenowania SI, zużywa 5-krotnie mniej energii i zajmuje 30-krotnie mniej miejsca, a jest przy tym 3-krotnie bardziej wydajna. Takie zestawienie brzmi imponująco, a na ile rzeczywiście WSE jest lepszy od dotychczasowych rozwiązań powinno ostatecznie okazać się w bieżącym roku. Jak zauważa analityk Mike Demler, sieci neuronowe stają się coraz bardziej złożone, więc możliwość szybkiego ich trenowania jest niezwykle ważna.
      Trzeba jednak przyznać, że w twierdzeniach Cerebras musi być ziarno prawdy. Wśród klientów firmy jest m.in. Argonne National Laboratory, które ma już maszyny CS-1 u siebie. Zapewne już wkrótce dowiemy się, czy rzeczywiście zapewniają one tak wielką wydajność i pozwalają tak szybko trenować sieci neuronowe.
      Twórcami Cerebras są specjaliści, którzy pracowali w firmie Sea Micro, przejętej przez AMD. Pomysł stworzenia komputera wyspecjalizowanego w sztucznej inteligencji zaczął kiełkować w ich głowach w 2015 roku. Stwierdzili, że odpowiedni procesor musi być w stanie szybko przesyłać duże ilości danych, układy pamięci muszą znajdować się blisko rdzenia, a same rdzenie nie powinny zajmować się danymi, którymi już zajmują się inne rdzenie. To zś oznaczało, że tego typu układ musi składać się z olbrzymiej liczby niewielkich rdzeni wyspecjalizowanych w obliczeniach z zakresu sieci neuronowych, połączenia między rdzeniami muszą być szybkie i zużywać niewiele energii, a wszystkie dane muszą być dostępne na procesorze, a nie w osobnych układach pamięci.
      Twórcy Cerebras uznali, że tym, czego potrzebują, jest chip niemalże wielkości całego plastra krzemowego. Udało im się taki układ skonstruować, chociaż nie było to łatwe zadanie i wciąż muszą poradzić sobie z licznymi problemami. Jednym z nich było poradzenie sobie z filozofią tworzenia współczesnych plastrów krzemowych. Obecnie z pojedynczego plastra tworzy się wiele procesorów. Po ich przygotowaniu, plaster, zawierający wiele identycznych układów, jest cięty. W procesie przygotowywania plastra do produkcji tworzy się na nim specjalne linie, wzdłuż których przebiegają cięcia. Tymczasem Cerebras potrzebowało takiego plastra w całości, z połączeniami pomiędzy poszczególnymi rdzeniami. To zaś wymagało nawiązania współpracy z TSMC i opracowania metody przeprowadzenia połączeń przez linie.
      Wysiłek się opłacił. Poszczególne rdzenie komunikują się między sobą z prędkością 1000 Pb/s, a komunikacja pomiędzy pamięcią a rdzeniami przebiega w tempie do 9 PB/s. To nie jest trochę więcej. To o cztery rzędy wielkości więcej, gdyż wszystko odbywa się w ramach tego samego plastra, cieszy się Feldman.
      Jednak przeprowadzenie połączeń przez linie nie był jedynym problemem. Trzeba było zmodyfikować cały proces projektowania i produkcji układów. Nawet oprogramowanie do projektowania procesorów jest przygotowane pod niewielkie układy. Każda zasada, każde narzędzie i każde urządzenie jest obecnie dostosowana do produkcji układów scalonych o zwyczajowych rozmiarach. My zaś potrzebujemy czegoś znacznie większego, dlatego też musieliśmy na nowo opracować każdy element, dodaje Feldman.
      Jeszcze innym problemem okazało się zasilanie takiego układu. Każdy z 1,2 biliona tranzystorów potrzebuje 0,8 wolta. To standardowe napięcie, ale tranzystorów jest tak dużo, że do układu należy doprowadzić prąd o natężeniu 20 000 amperów.
      Uzyskanie w całym plastrze 20 000 amperów bez znacznego spadku napięcia było kolejnym wyzwaniem inżynieryjnym, mówią przedstawiciele Cerebras. Doprowadzenie prądu do krawędzi WSE nie wchodziło w rachubę, gdyż opory spowodowałyby spadek napięcia do zera zanim prąd osiągnąłby środek układu. Rozwiązaniem okazało się prostopadłe podłączenie od góry. Inżynierowie Cerebras zaprojektowali specjalny zestaw składający się z setek układów wyspecjalizowanych w kontrolowaniu przepływu prądu. Za pomocą miliona miedzianych połączeń dostarcza on zasilanie do WSE.
      Cerebras nie podaje żadnych danych odnośnie testów wydajności swojego rozwiązania w porównaniu z innymi systemami. Zamiast tego firma zachęca swoich klientów, by po prostu sprawdzili, czy  CS-1 i WSE sprawują się lepiej w zadaniach, których ci klienci potrzebują. Nie ma w tym jednak nic dziwnego. Każdy korzysta z własnych modeli dostosowanych do własnych potrzeb. To jedyne co się liczy dla klienta, mówi analityk Karl Freund.
      Jednym z takich klientów jest właśnie Argonne National Laboratory. Ma ono dość specyficzne potrzeby. Wykorzystuje sieci neuronowe do rozpoznawania różnych rodzajów fal grawitacyjnych w czasie rzeczywistym. Pracujący tam specjaliści wolą więc samodzielnie przekonać się, czy nowe urządzenie lepiej sprawdzi się w tych zastosowaniach niż dotychczas stosowane superkomputery.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Amerykańscy naukowcy stworzyli pierwsze żywe maszyny. Zbudowali je z komórek żaby szponiastej (Xenopus laevis), bezogonowego płaza zamieszkującego Afrykę. Roboty poruszają się i można je dostosowywać do swoich potrzeb. Jednym z najbardziej udanych jest miniaturowa maszyna wyposażona w dwie nogi. Z kolei inny projekt zawiera wewnątrz otwór, w którym może transportować niewielkie ładunki.
      Jak zapewnia Michael Levin, dyrektor Allen Discovery Center na Tufts University, to całkowicie nowe formy życia. Nigdy wcześniej nie istniały one na Ziemi. To żywe, programowalne organizmy. Tego typu rozwiązanie ma olbrzymie zalety w porównaniu z tradycyjnymi robotami. Po pierwsze, żywe roboty potrafią samodzielnie się naprawić. Po drugie zaś, można je zaprogramować tak, by po wykonaniu zadania ginęły, ulegając naturalnemu rozkładowi, jak inne organizmy żywe.
      Ich twórcy uważają, że w przyszłości tego typu roboty mogą np. oczyszczać oceany z mikroplastiku, samodzielnie lokalizować i przetwarzać toksyczne substancje, dostarczać leki do wyznaczonego miejsca w organizmie czy w końcu oczyszczać ze złogów ściany naczyń krwionośnych.
      Projektowaniem robotów zajmuje się specjalny „algorytm ewolucyjny” działający na superkomputerze. Projektowanie zaczyna się od symulacji przypadkowego połączenia 500 do 1000 komórek skóry i serca. Następnie każdy z takich robotów jest wirtualnie testowany. Te projekty, które najlepiej odpowiadają oczekiwaniu naukowców, mają największą szansę wykonać założone zadania, są dalej rozwijane i na ich podstawie tworzy się nowe roboty.
      Urządzenia są napędzane przez komórki serca, które spontanicznie kurczą się i rozszerzają, działając jak niewielkie silniki. Robotów nie trzeba niczym zasilać. Komórki mają na tyle dużo energii, że żyją przez 7-10 dni.
      Grupa Levina poczekała na 100. generację robotów stworzonych przez algorytm i z niej wybrała niektóre projekty do zbudowania ich w laboratorium. Jako, że do stworzenia maszyn użyto komórek Xenopus, urządzenia zyskały miano „xenobotów”.
      Architektura xenobotów jest, jak zapewniają twórcy, skalowalna. Podczas eksperymentów z prawdziwymi robotami powstały takie, które poruszały się w wodzie po linii prostej, inne krążyły w kółko, jeszcze inne tworzyły grupy. Można je wyposażyć w naczynia krwionośne, układ nerwowy czy komórki odbierające np. bodźce świetlne i stworzyć w ten sposób proste oczy. Jeśli do zbudowania robotów użyjemy komórek ssaków, urządzenia będą mogły pracować na suchym lądzie.
      Głównym celem prac zespołu Levina jest zrozumienie życia i tego, jak ono powstaje i funkcjonuje. Oczywiście rodzi to wiele pytań etycznych, chociażby o status xenobotów. Czy należy uznawać je za roboty, czy za organizmy żywe. I do jakiego stopnia złożony powinien być ich układ nerwowy.
      Xenoboty zostały szczegółowo opisane na łamach PNAS, w artykule A scalable pipeline for designing reconfigurable organisms.


      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Pacjenci z nowotworami powinni mieć ściśle dostosowany program ćwiczeń, który pomoże ochronić serce przed skutkami ubocznymi terapii (kardiotoksycznością).
      Pacjenci onkologiczni są często mniej aktywni niż dorośli bez nowotworów. Bez względu na rodzaj terapii ćwiczenia mają jednak [dla nich] zasadnicze znaczenie - podkreśla dr Flavio D'Ascenzi z Uniwersytetu w Sienie.
      Jak tłumaczą autorzy publikacji z European Journal of Preventive Cardiology, zarówno trening wytrzymałościowy, jak i oporowy stymulują odżywienie mięśnia sercowego. Trening wytrzymałościowy jest uznawany za skuteczniejszy, jeśli chodzi o właściwości przeciwzapalne czy sprawność krążeniową, ale jego uprawianie może być dla pacjentów onkologicznych trudne. Bardziej odpowiednim punktem wyjścia wydaje się więc dla nich trening oporowy (zwłaszcza jeśli weźmie się pod uwagę jego większy potencjał anaboliczny). Trening mięśni wdechowych (ang. inspiratory muscle training, IMT) pomaga wzmocnić mięśnie wdechowe i w ten sposób ograniczyć duszność, szczególnie u pacjentów z nowotworami klatki piersiowej. Konkretne ćwiczenia powinny być dobierane indywidualnie - wyjaśnia D'Ascenzi.
      Choroby sercowo-naczyniowe (ChSN) są częstymi powikłaniami leczenia onkologicznego; terapia upośledza funkcję i budowę serca albo przyspiesza rozwój choroby sercowo-naczyniowej, zwłaszcza gdy występują czynniki ryzyka ChSN, np. nadciśnienie. Należy też pamiętać, że choroby sercowo-naczyniowe i nowotwory dzielą czynniki ryzyka. Z tego względu pacjentom onkologicznym zaleca się, by zdrowo się odżywiali, rzucili palenie, ćwiczyli i kontrolowali wagę.
      Włosi podkreślają, jak ważne jest ustalenie indywidualnego planu ćwiczeń dla każdego pacjenta. Program ćwiczeń powinien się zaczynać tak szybko, jak to możliwe, nawet przez wdrożeniem leczenia, np. chemioterapii.
      D'Ascenzi i inni twierdzą, że formułowanie programu ćwiczeń to zadanie dla multidyscyplinarnego zespołu, złożonego z onkologów, kardiologów, fizjoterapeutów, pielęgniarek, dietetyków i psychologów. Na początku, by ocenić reakcję na aktywność fizyczną, trzeba by przeprowadzić np. badania spiroergometryczne czy określić próg mleczanowy. Później określa się odpowiednią dawkę ćwiczeń (tak jak się to robi w odniesieniu do leków), w tym intensywność, typ treningu oraz jego objętość (liczbę godzin bądź minut treningu tygodniowo).
      Zdefiniowanie intensywności i objętości ćwiczeń jest ważne dla zmaksymalizowania korzyści wynikających z aktywności i jednoczesnego ograniczenia zmęczenia mięśni, zmęczenia ogólnego i zaburzeń snu.
      Trwająca terapia nie jest, wg Włochów, przeciwwskazaniem do ćwiczeń, ale przed podjęciem nowej aktywności pacjenci powinni się skonsultować z lekarzem. Należy też pamiętać, że chorzy z niskim poziomem hemoglobiny powinni unikać aktywności o dużej intensywności, osobom z małopłytkowością nie zaleca się zaś uprawiania sportów kontaktowych. W grupach zagrożonych łamliwością kości trzeba, oczywiście, unikać aktywności zwiększających ryzyko złamań. Duszności czy zmęczenie wymagają dogłębniejszego zbadania. Jeśli wykluczy się problemy zdrowotne, warto pamiętać, że ćwiczenia mogą pomóc w walce ze zmęczeniem, czyli objawem często występującym u chorych z nowotworami.
      Aktywność fizyczna przed, w trakcie i po terapii przeciwnowotworowej może przeciwdziałać negatywnemu wpływowi leczenia na układ sercowo-naczyniowy. Dodatkowo może usunąć takie objawy, jak mdłości i zmęczenie, a także zapobiec niepożądanym zmianom w zakresie wagi.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Na Politechnice Gdańskiej powstał projekt i stanowisko pilotażowe do monitorowania parametrów... pszczelich uli. Studenci pracujący pod kierunkiem doktora Piotra Musznickiego stworzyli system do zdalnych pomiarów temperatury i wilgotności we wnętrzu ula oraz ciągłego monitorowania jego wagi. Dzięki temu możliwa jest zdalna ocena stanu pszczelich rodzin i lepsza ich ochrona.
      Dane są gromadzone i archiwizowane na centralnym serwerze, a dedykowana aplikacja pozwala na szybki dostęp i szczegółową analizę warunków panujących w rodzinie pszczelej. Docelowo opracowany system będzie umożliwiał także długoterminową statystykę danych.
      Monitorowanie stanu rodzin pszczelich ma szczególne znaczenie w okresie zimowania pszczół oraz w okresie dynamicznego ich rozwoju w trakcie wiosenno-letniej pracy przy zbiorze nektaru. Odpowiednie umiejscowienie czujników temperatury i wilgotności pozwala m.in. określić położenie kłębu zimujących owadów bez konieczności otwierania ula. Z kolei waga zamontowana w podstawie dostarcza informacji o stanie zapasów miodu zbieranego i przechowywanego przez pszczoły.
      Wykorzystanie zdalnego monitorowania stanu rodzin pszczelich może również posłużyć do opracowania metod przeciwdziałania niepokojącemu spadkowi ich liczebności, co od kilkunastu lat obserwuje się na całym świecie.

      « powrót do artykułu
×
×
  • Create New...