Polski inżynier stworzył gaśnicę tłumiącą pożar za pomocą... dźwięku
By
KopalniaWiedzy.pl, in Technologia
-
Similar Content
-
By KopalniaWiedzy.pl
Pod wodą nie słychać ludzkiego krzyku. Ale odgłosy wydawane przez foki szare – już owszem. Jakie zjawiska akustyczne decydują o tym, że foki wydobywać mogą dźwięki i na wodzie, i pod jej powierzchnią? Sprawdził to w swoich badaniach dr Łukasz Nowak. Ciało foki działa jak głośnik – streszcza naukowiec.
Z fokami szarymi jest trochę jak ze starym małżeństwem. One rozmawiają ze sobą bardzo rzadko. A konkretne – kiedy przychodzi okres godowy. U fok taki okres występuje tylko na początku roku, tuż po tym, kiedy urodzą się młode foki i samice są gotowe, by ponownie zajść w ciążę. Wtedy komunikacja między samcami, samicami i młodymi jest bardzo ożywiona – opowiada dr Nowak. W swoich badaniach naukowiec skupiał się jednak nie na tym, co te odgłosy oznaczają, ale jak one powstają. Wszystkie swoje nagrania udostępnił w otwartych zbiorach danych.
A to, jak foki wydają dźwięki jest o tyle ciekawe dla akustyków, że zwierzęta żyją trochę w wodzie, a trochę na lądzie. I w przeciwieństwie do człowieka potrafią nie tylko wydawać odgłosy, które świetnie rozchodzą się w powietrzu, ale i odgłosy, które słychać pod wodą – mimo skrajnie dużych różnic między tymi środowiskami. Kolejną interesującą sprawą jest to, że foki szare rozmiarami są porównywalne z człowiekiem, a częstotliwości wydawanych przez nie odgłosów są dobrze odbierane przez ludzkie ucho.
To, jak wydają dźwięki foki, może to stanowić dla nas inspirację, jak budować systemy do podwodnej komunikacji – komentuje akustyk dr Łukasz Nowak z University of Twente (Holandia).
Badacz przestudiował odgłosy wydawane przez foki szare w fokarium w stacji morskiej UG na Helu. Wydzielił trzy różniące się akustyką grupy dźwięków i przedstawił hipotezy, jak dźwięki te mogą być generowane. Jego badania ukazały się w czasopiśmie Bioacustics.
W bazie udostępnionej przez naukowca można obejrzeć filmiki z nagraniami foczych rozmów, a także posłuchać nagrań audio - zarówno odgłosów podwodnych, jak i wydawanych na powierzchni.
Foki musiały się dostosować do komunikacji akustycznej, do porozumiewania się i nad, i pod wodą – zwraca uwagę naukowiec. Tłumaczy, że powietrze i woda stanowią zaś dwa bardzo różne ośrodki pod względem właściwości akustycznych. My, ludzie, zazwyczaj, jeśli chcemy coś powiedzieć, wprawiamy w drgania kolumnę powietrza wydychaną z płuc. Z kolei jamę nosowo-gardłową wykorzystujemy jako filtr, który możemy przestrajać. Nasze układy głosowe stworzone są tak, by emitować dźwięk głównie przez usta - tam skąd uchodzi z nas powietrze. W emisji dźwięku zaś nie mają znaczenia same drgania np. klatki piersiowej – opowiada dr Nowak.
W przypadku wody taka metoda tworzenia dźwięków nie będzie efektywna, bo dźwięk z powietrza generalnie do wody nie przechodzi. W wodzie przenoszą się lepiej dźwięki strukturalne - powstające w drgających ciałach stałych (to np. stuknięcie ręką w drzwi) niż aerodynamiczne – te wywołane wibracją powietrza (np. ludzki głos). Dlatego człowiek mówiący pod wodą praktycznie nie będzie w wodzie słyszalny – zwraca uwagę akustyk.
Dlatego foki, aby przekazywać sobie sygnały dźwiękowe pod wodą, muszą zmienić drgania powietrza na drgania swojego ciała. Tkanki mają właściwości mechaniczne całkiem podobne do właściwości wody. I z nich całkiem dobrze drgania - a więc i dźwięki - do wody się przenoszą. Ciało foki działa więc jak wielki głośnik podwodny – wyjaśnia rozmówca PAP.
Dodaje, że czasem części podwodnych odgłosów fok towarzyszy wydobywanie się bąbelków (a to znaczy, że odgłos powstaje przy wydechu). A części – nie. Naukowiec po strukturze tych ostatnich dźwięków domyśla się, że zwierzęta muszą wtedy przepompowywać powietrze to w jedną, to w drugą stronę. Dźwięk ten jednak wprawia w wibracje ciało foki, a ciało przekazuje te drgania do wody.
Inaczej jest jednak, kiedy foka przebywa na powierzchni – wtedy duża część dźwięku wypromieniowana jest przez nozdrza.
Foki szare żyją między wodą a lądem. Komunikują się w zakresie częstotliwości akustycznych, które słyszymy gołym uchem. Właściwości ich układów głosowych – w odróżnieniu np. od delfinów, które posługują się ultradźwiękami – są zbliżone do ludzkich. Dlatego foki były dla mnie inspiracją przy opracowywaniu systemów komunikacji głosowej dla nurków – mówi dr Nowak.
Jego zespół już kilka lat temu opracował taki system komunikacji podwodnej. Obserwując, jak foki wydają dźwięk pomyślałem o układach technicznych, które tłumaczyłyby drgania powietrza na drgania struktur wokół i potem przenoszą dźwięk do wody. Wraz z zespołem zbudowaliśmy działające prototypy urządzeń do komunikacji między nurkami – wspomina. Nurkowie mówili do opracowanego przez Polaków urządzenia, a dźwięk wydobywający się z tego wynalazku rozchodził się w wodzie. Każdy pod wodą mógł go więc usłyszeć bez użycia żadnego dodatkowego sprzętu.
Urządzenie działało, można było dzięki niemu rozmawiać pod wodą. Podjęliśmy się komercjalizacji, ale rozbiliśmy się o etap wdrożeniowy. Projekt umarł – opowiada akustyk.
Dodaje, że choć wtedy zgromadził ogromne ilości danych dotyczących odgłosów fok i miał przypuszczenia, jak one ze sobą się komunikują, to dopiero teraz, w czasie pandemii, miał czas, aby opracować dane i przekuć w publikacje naukową. Dopiero teraz jednak prezentujemy uporządkowaną klasyfikację odgłosów fok i przedstawiamy hipotezy dotyczące generacji tych dźwięków – tłumaczy.
Dr Nowak opowiada, że do badania odgłosów fok szarych zachęcił go prof. Krzysztof Skóra, który był wtedy szefem Stacji Morskiej UG. Badania przerwała jednak śmierć profesora. Dziś stacja Morska nosi imię tego biologa.
« powrót do artykułu -
By KopalniaWiedzy.pl
Stetoskop na miarę XXI wieku, który bezprzewodowo prześle dźwięk, dostosuje charakterystykę dźwięku do potrzeb lekarza, usprawni proces diagnostyki nawet w trudnych warunkach pandemii. Taki wynalazek opracowali studenci Politechniki Wrocławskiej i Uniwersytetu Medycznego.
Ich projekt otrzymał nagrodę specjalną w konkursie Forum Młodych Mistrzów podczas XXVI Forum Teleinformatyki. Zespół tworzą: Karol Chwastyniak, Wojciech Kania, Wojciech Korczyński z Wydziału Informatyki i Zarządzania oraz Filip Ciąder z Wydziału Mechanicznego, a także studenci Wydziału Lekarskiego Uniwersytetu Medycznego we Wrocławiu: Tomasz Skrzypczak i Jakub Michałowicz.
Czuły, dokładny, inteligentny
Zespół zaprojektował inteligentny stetoskop, który ma wspomagać lekarza w jego codziennej pracy. Kluczowym atrybutem rozwiązania jest cyfrowe przetwarzanie dźwięku. Dzięki redukcji niechcianego szumu otoczenia osłuchiwanie pacjenta staje się bardziej precyzyjne. Regulacja głośności umożliwia dostosowanie dźwięku do potrzeb lekarza. Zwiększa to komfort badania oraz pozwala na wzmocnienie najbardziej stłumionych szmerów – tłumaczą pomysłodawcy.
Dzięki współpracującej ze stetoskopem aplikacji mobilnej można bezprzewodowo przesłać dźwięk wprost do słuchawek użytkownika. To jest szczególnie przydatne w czasie pandemii COVID-19, gdy lekarz musi osłuchać pacjenta w pełnym kombinezonie ochronnym z zachowaniem zasad bezpieczeństwa.
Zastosowana przez studentów technologia pozwala na wyposażenie urządzenia w takie funkcje, jak możliwość konsultacji z innymi specjalistami, zapisywanie w pliku, eksportowanie, porównywanie z nagraniami wzorcowymi i przywoływanie nagranych dźwięków z historii pacjenta. Co więcej, zespół rozpoczął także wdrażanie do projektu metod sztucznej inteligencji. Pierwsze próby dały bardzo obiecujące wyniki.
Dzięki wykorzystaniu uczenia maszynowego można dostrzec i sklasyfikować subtelne różnice szmerów wad zastawkowych serca – wyjaśniają studenci.
Projekt z potencjałem
Od strony merytorycznej wsparcia udzielił studentom m.in. dr inż. Zbigniew Szpunar z Wydziału Informatyki i Zarządzania. To są kreatywni młodzi ludzie, którzy myślą nieszablonowo i bardzo konkretnie. W trudnym czasie izolacji, pracując zdalnie, realizują projekt, który zahacza o zagadnienia z kilku dziedzin: mechatroniki, medycyny i zaawansowanej informatyki. Musieli opanować wiele tematów z zakresu uczenia maszynowego, inżynierii oprogramowania, elektroniki, ale też kardiologii czy telemedycyny – mówi opiekun studentów z PWr. Tak naprawdę to moją istotną rolą jest nie przeszkadzać im w realizacji tego, co sobie zaplanowali – dodaje dr Szpunar.
Potencjał studenckiego projektu dostrzegły już dwa wrocławskie szpitale, które wspomagają zespół we wszystkich etapach pracy. W ich działania zaangażowali się: prof. Marta Negrusz-Kawecka, dr n. med. Anna Goździk i dr n. med. Marta Obremska z Centrum Chorób Serca Uniwersyteckiego Szpitala Klinicznego, a także dr hab. Joanna Jaroch, lek. Alicja Sołtowska i lek. Jakub Mercik z Oddziału Kardiologii Szpitala Specjalistycznego im. T. Marciniaka. W projekcie współpracują również studenci Uniwersytetu Medycznego we Wrocławiu: Klaudia Błachnio, Julia Szymonik, Michał Kosior oraz Sebastian Tokarski – student Wydziału Elektroniki Politechniki Wrocławskiej.
« powrót do artykułu -
By KopalniaWiedzy.pl
Drużyna Impuls z Politechniki Świętokrzyskiej, która zwyciężyła dwie ostatnie edycje organizowanych od 2014 r. Europejskich Zawodów Łazików Marsjańskich (ERC), wycofała się z tegorocznej rywalizacji. Dwóch członków zespołu zostało bowiem skierowanych na kwarantannę.
Finał ERC Space and Robotics Event odbędzie się 11-13 września na terenie Politechniki Świętokrzyskiej w Kielcach. Jak podkreślono na witrynie ERC, ERC 2020 to edycja wyjątkowa – pierwsza zorganizowana w formule hybrydowej.
W zawodach robotów marsjańskich biorą udział drużyny z całego świata. Podobnie jak University Rover Challenge, ERC należy do Rover Challenge Series, ligi najbardziej prestiżowych zawodów robotycznych na świecie. Warto przypomnieć, że w zeszłym roku łazik studentów z PŚk wygrał University Rover Challenge.
Musieliśmy się wycofać z zawodów, bo dwóch członków ekipy, w tym i ja, miało ostatnio kontakt z osobą zarażoną koronawirusem. Istnieje bardzo duże prawdopodobieństwo, że i my zostaliśmy zarażeni tym wirusem. Zostaliśmy skierowani na kwarantannę – powiedział Kamil Borycki.
Nie chcieliśmy ryzykować zdrowia innych członków zespołu. Co prawda teraz wszystkie konkurencje w zawodach są przeprowadzane zdalnie, ale do tej imprezy musimy się przecież przygotować. Konieczne są wspólne spotkania, a później podczas zawodów musimy podejmować wspólne decyzje. Niestety, nie jest to możliwe, bo mam obowiązkową kwarantannę do 14 września, a wtedy będzie już po zawodach.
Członkowie zespołu Impuls podkreślają, że będą trzymać kciuki za inne drużyny, a w przyszłym roku będziemy chcieli znowu wygrać te zawody.
« powrót do artykułu -
By KopalniaWiedzy.pl
Przełom na gruncie inżynierii i fizyki ogłosili naukowcy z CUNY ASRC i Georgia Tech. Jako pierwsi w historii zaprezentowali bowiem porządek topologiczny bazujący na modulacjach czasu. Osiągnięcie to pozwala na propagację fal dźwiękowych wzdłuż granic metamateriałów topologicznych bez ryzyka, że fale wrócą czy też zaczną propagować się poprzecznie z powodu niedoskonałości materiału.
Topologia zajmuje się badaniem właściwości, które nie ulegają zmainie nawet po zdeformowaniu obiektów. W izolatorze topologicznym prąd płynie wzdłuż granic obiektu, a na przepływ ten nie mają wpływu niedoskonałości struktury obiektu. W ostatnich latach dzięki postępom na polu metamateriałów udało się w podobny sposób kontrolować rozprzestrzenianie się światła i dźwięku.
Andrea Alu z CUNY ASRC i profesor Alexander Khanikaev z City College of New York wykorzystali asymetrie geometryczne do stworzenia porządku topologicznego w metamateriałach akustycznych. Fale dźwiękowe rozprzestrzeniały się wzdłuż ich krawędzi i brzegów. Jednak poważnym problemem był tutaj fakt, że mogły one rozprzestrzeniać się zarówno w przód jak i w tył. To zaś bardzo zaburzało odporność materiału na zakłócenia i ograniczało topologiczny porządek propagacji dźwięku. Zaburzenia w strukturze materiału mogły bowiem prowadzić do odbicia dźwięku.
Najnowsze badania pozwoliły na przezwyciężenie tych problemów. Ich autorzy wykazali, że do uzyskania porządku topologicznego można wykorzystać złamanie parzystości operacji odwrócenia czasu (parzystość T), a nie tylko asymetrii geometrycznych. Dzięki takiemu podejściu dźwięk rozprzestrzenia się tylko w jednym kierunku i jest bardzo odporny na wszelkie niedoskonałości materiału.
To przełom na polu fizyki topologicznej. Uzyskaliśmy porządek topologiczny dzięki zmianom w czasie, co jest procesem zupełnie innym i dającym więcej korzyści niż cała topologiczna akustyka opierająca sie na asymetriach geometrycznych, mówi Andrea Alu. Dotychczasowe metody wymagały istnienia kanału, który był wykorzystywany do odbijania dźwięku, co znacząco ograniczało ich właściwości topologiczne. Dzięki modulacjom czasowym możemy uniemożliwić powrót dźwięku i uzyskać silną ochronę topologiczną.
Przełomy dokonano dzięki stworzeniu urządzenia składającego się z zestawu okrągłych piezoelektrycznych rezonatorów ułożonych w strukturę powtarzających się heksagonów. Całość przypominała plaster miodu. Całość podłączono do zewnętrznego obwodu, który dostarczał sygnał modulujący odpowiedzialny za złamanie parzystości T.
Co więcej, całość jest programowalna, co oznacza, że fale można wysłać wieloma różnymi drogami. Jak mówi Alu, wynalazek ten posłuży do udoskonalenia sonarów, układów elektronicznych wykorzystujących dźwięk czy urządzeń do obrazowania za pomocą ultradźwięków.
Ze szczegółami badań można zapoznać się na łamach Science Advances.
« powrót do artykułu -
By KopalniaWiedzy.pl
We wrześniu w Kielcach odbędzie się jedyny na świecie tegoroczny turniej kosmiczno-robotyczny ERC Space and Robotics Event. Wszelkie inne tego typu imprezy zostały odwołane po wybuchu pandemii koronawirusa.
Światowe turnieje robotyczne, na czele z międzynarodowymi zawodami URC odbywającymi się na pustyni w amerykańskim stanie Utah, zdecydowały o anulowaniu lub ograniczeniu tegorocznych edycji jedynie do weryfikacji dokumentacji. Tymczasem przygotowania do szóstej edycji prestiżowych zawodów ERC, do której zgłosiło się 45 drużyn z 15 krajów świata idą pełną parą. Podczas finału wydarzenia zaplanowanego na 11–13 września br. zespoły zmierzą się w konkurencjach terenowych, które – po raz pierwszy w historii ERC – zostaną przeprowadzone w nowej, zdalnej formule. Zmagania uczestników, sterujących za pomocą platformy symulacyjnej robotem znajdującym się fizycznie na torze marsjańskim w Kielcach, będzie można śledzić w ramach internetowej transmisji na żywo.
Nowa, hybrydowa formuła ERC ma umożliwić start w zawodach wszystkim chętnym zespołom, niezależnie od tego w którym miejscu kuli ziemskiej będą znajdować się we wrześniu. ERC jest i zawsze było wydarzeniem skupiającym uczestników z całego świata. Nie wyobrażamy sobie sytuacji, w której jedna z drużyn musiałaby zrezygnować z udziału, bo straciła fundusze sponsorskie na przyjazd lub nie mogła dokończyć budowy robota ze względu na zamknięte uczelnie. Dlatego zdecydowaliśmy się na organizację wydarzenia w formie hybrydowej. To nasz świadomy krok w kierunku wyrównywania szans na uczestnictwo i zdobycie bezcennego doświadczenia w realizacji projektów robotyczno-kosmicznych, jakie daje udział w ERC . Trzymam kciuki za cały projekt, który po raz kolejny potwierdza potencjał innowacyjności jaki tkwi w naszym regionie – tłumaczy Łukasz Wilczyński z Europejskiej Fundacji Kosmicznej.
W ramach tegorocznej odsłony zawodów zaprojektowana zostanie wirtualna platforma odwzorowująca w najdrobniejszych detalach, zbudowany już w zeszłym roku, największy sztuczny tor marsjański. Za jej pośrednictwem drużyny będą miały za zadanie stworzyć odpowiednie algorytmy i zaprogramować robota do startu w rywalizacji. Następnie, sterując zdalnie pojazdem poruszającym się fizycznie po torze zlokalizowanym na kampusie Politechniki Świętokrzyskiej, zawodnicy wezmą udział w dwóch konkurencjach terenowych, odzwierciedlających zadania wykonywane przez łaziki na powierzchni Marsa. Symulacje robotyczne to teraźniejszość sektora kosmicznego i przyszłość robotyki – także przemysłowej. Hybrydowa formuła zawodów doskonale wpasowuje się w aktualne trendy w dziedzinie automatyki i robotyki, które stawiają autonomiczność projektowanych urządzeń w centrum uwagi. W ten sposób jeszcze mocniej przybliżamy ERC do standardów, według których branże wysokich technologii testują nowe rozwiązania mające znaleźć zastosowanie na Ziemi i poza nią – mówi Marcin Perz, prezes Specjalnej Strefy Ekonomicznej „Starachowice” S.A., współorganizatora wydarzenia ERC.
Andrzej Bętkowski, Marszałek Województwa Świętokrzyskiego, drugiego współorganizatora wydarzenia dodaje: Nasz region jak w soczewce skupia wszystkie elementy potrzebne do rozwoju konkurencyjnej i innowacyjnej gospodarki. Łącząc w sobie bogatą spuściznę historyczną Centralnego Okręgu Przemysłowego z potencjałem młodych i ambitnych umysłów konsekwentnie rozwijamy specjalizacje w ramach nowych gałęzi przemysłu. Wsparcie ERC to dla nas wyraz zaangażowania w budowę porozumienia i współpracy między sektorami nauki i biznesu.
Pandemia wywołana koronawirusem doświadczyła boleśnie sektor turystyki, także tej biznesowej. Wiele międzynarodowych wydarzeń, targów czy konferencji zostało anulowanych. Dlatego tym bardziej cieszy fakt, że organizatorzy ERC sięgnęli do innowacyjnych pomysłów i jako jedni z nielicznych postawili na dostosowanie formuły do zaistniałej sytuacji, nie tracąc przy tym charakteru projektu – chwali organizatorów Poseł na Sejm RP Krzysztof Lipiec.
Zespoły, które najlepiej poradzą sobie w tegorocznej rywalizacji zostaną nagrodzone. Organizatorzy przewidują także wyróżnienia w dodatkowych kategoriach. Relacja zarówno z rywalizacji na torze marsjańskim, jak i ceremonii zamknięcia ERC 2020 będzie transmitowana na żywo w dwóch językach m.in. na stronie internetowej ERC, a studio komentatorskie ponownie poprowadzi Piotr Kosek z największego astronomicznego programu internetowego „Astrofaza”. Jego zeszłoroczną trzydniową relację z wydarzenia obejrzało do tej pory ponad 85 tys. osób.
W skład każdej edycji ERC Space and Robotics Event, oprócz międzynarodowych zawodów robotów mobilnych, wchodzi również Strefa Pokazów Naukowo-Technologicznych otwarta dla szerokiej publiczności. W tym roku również jej nie zabraknie. Na terenie kampusu Politechniki Świętokrzyskiej pojawi się kilkadziesiąt namiotów wypełnionych po brzegi atrakcjami dla entuzjastów kosmosu, nauki i nowych technologii w każdym wieku. Odwiedzający będą mogli wziąć udział w mini warsztatach oraz interaktywnych prezentacjach urządzeń, stworzonych w oparciu o zaawansowane technologie. W trosce o bezpieczeństwo uczestników wydarzenia, część programu tegorocznej Strefy obejmująca prelekcje popularnonaukowe, wykłady ze specjalnymi gośćmi, a także pokazy filmów będzie dostępna wyłącznie w formie online. Dodatkowo studio Pyramid Games S.A. zorganizuje e-turniej, którego uczestnicy wcielą się w rolę mechaników naprawiających i konserwujących łaziki w jednej z pierwszych kolonii marsjańskich w grze Mars Rover Simulator.
Podobnie jak w zeszłym roku, szóstej edycji ERC towarzyszyć będzie konferencja mentoringowo-biznesowa, na program której składać się będą wykłady gości specjalnych, spotkania biznesowe oraz warsztaty projektowe dla zawodników. Konferencja zostanie realizowana w formule hybrydowej: część wystąpień odbędzie się na miejscu wydarzenia, czyli w Auli Głównej Politechniki Świętokrzyskiej, a całość programu będzie transmitowana na żywo w Internecie.
Współorganizatorami ERC 2020 są Europejska Fundacja Kosmiczna, Specjalna Strefa Ekonomiczna „Starachowice” S.A., Politechnika Świętokrzyska, Województwo Świętokrzyskie przy wsparciu Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego, które dofinansowało projekt z programu „Społeczna odpowiedzialność nauki” Ministra Nauki i Szkolnictwa Wyższego. Honorowy patronat nad wydarzeniem objęło Ministerstwo Rozwoju. Gospodarzem wydarzenia jest Miasto Kielce.
« powrót do artykułu
-
-
Recently Browsing 0 members
No registered users viewing this page.