Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Recommended Posts

W aktywnym wulkanie Mount St Helens pracuje pierwsza automatyczna sieć wyspecjalizowanych czujników, które komunikują się pomiędzy sobą i wysyłają dane do satelitów oraz stacji naziemnych. System potrafi w razie potrzeby, na przykład gdy jedno z urządzeń ulegnie uszkodzeniu, przeorganizować swój sposób komunikacji tak, by nadal zbierać i wysyłać dane. Zespół z należącego do NASA Jet Propulsion Laboratory ma nadzieję, że w przyszłości takie sieci będą wykorzystywane do badań geologicznych w Układzie Słonecznym.

Na świecie od pewnego czasu stosuje się systemy monitorujące wulkany. Jeden z nich istnieje np. na Mount Erbus na Antarktydzie. Jednak tego typu urządzenia wymagały dotychczas wielu dni wiercenia w skałach i instalowania w nich czujników. Praca była więc ciężka, kosztowna i niebezpieczna.

Tymczasem nowy system został zainstalowany błyskawicznie. Piętnaście czujników zostało opuszczonych z helikoptera do krateru wulkanu oraz rozstawionych wokół niego. Stalowe urządzenia wielkości walizki wyposażono w trzy ramiona każde. W "walizce" zamknięto czujniki odpowiedzialne za wykrywanie i rejestrowanie trzęsień ziemi, ciepła wydobywającego się z wulkanu, chmur popiołów oraz GPS, który umożliwia dokładne określenie pozycji urządzenia oraz wyliczenie miejsca, w którym dochodzi do wstrząsów podłoża.

Czujniki po opuszczeniu ze śmigłowca samodzielnie nawiązały ze sobą łączność, tworząc sieć podobną do Internetu. W razie uszkodzenia jednego z węzłów, wymiana danych zostanie przeorganizowana, więc system nadal będzie działał.

Urządzenia nie tylko gromadzą dane, ale dokonują ich analizy. To z kolei pozwala na monitorowanie wulkanu w czasie rzeczywistym. Informacje przesyłane są do pobliskiego Johnston Ridge Obserwatory. Opóźnienie wynosi zaledwie jedną sekundę, więc pracujący w obserwatorium specjaliści w sytuacjach awaryjnych nie muszą dokonywać analizy, by wiedzieć, co się może wydarzyć.

System komunikuje się też z satelitą, któremu może wydawać polecenia. Jeśli np. czujniki wykryją odbiegające od normy zjawisko, np. pojawienie się nowego źródła ciepła, wyślą do satelity polecenie, by wykonał zdjęcia. Interakcja przebiega w obie strony. Satelita może służyć naukowcom do błyskawicznego aktualizowania oprogramowania sieci urządzeń.

Dalszy rozwój tego typu technik będzie niezwykle przydatny podczas badań kosmosu, gdzie nie będzie możliwości długotrwałego, precyzyjnego konfigurowania sieci czujników czy wymiany uszkodzonych urządzeń.

Taka sieć może zostać na przykład użyta przez automatyczną łódź podwodną, która w przyszłości będzie badała ocean znajdujący się pod zamarzniętą powierzchnią Europy - księżyca Jowisza.

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
      Pewnego dnia będziemy mogli monitorować stan swojego zdrowia używając do tego celu... ołówka i rysując nim urządzenie bioelektroniczne. Tak przynajmniej obiecują naukowcy z University of Missouri, którzy dowiedli, że ołówek i kawałek papieru to wszystko, czego potrzeba, by stworzyć urządzenie do monitorowania stanu zdrowia.
      Profesor Zheng Yan zauważa, że wiele komercyjnych urządzeń biomedycznych umieszczanych na skórze składa się z dwóch podstawowych elementów: modułu biomedycznego oraz stanowiącego podłoże elastycznego materiału, który zapewnia mocowanie do skóry i kontakt z nią.
      Standardowy sposób produkcji takich urządzeń jest złożony i kosztowny. W przeciwieństwie do tego nasza technika jest tania i bardzo prosta. Możemy stworzyć takie urządzenie za pomocą papieru i ołówka, mówi Yan.
      Warto pamiętać, że wkład ołówków stanowi głównie grafit. Naukowcy zauważyli, że ołówki zawierające ponad 90% grafitu są w stanie przewodzić duże ilości energii, jaka powstaje w wyniku tarcia rysika o papier. Szczegółowe badania wykazały, że do stworzenia na papierze różnych urządzeń biomedycznych najlepsze są ołówki, w których rysiku jest 93% grafitu. Yan zauważył też, że pomocny może być biokompatybilny klej w spraju, który można nałożyć na papier, by lepiej przylegał do skóry.
      Naukowcy mówią, że ich odkrycie może mieć olbrzymie znaczenie dla rozwoju taniej, domowej diagnostyki medycznej, edukacji czy badań naukowych. Na przykład jeśli ktoś ma problemy ze snem, jesteśmy w stanie narysować biomedyczne urządzenie, które pomoże monitorować sen tej osoby, stwierdza Yan. Dodatkową zaletą takich urządzeń jest fakt, że papier bardzo szybko ulega biodegradacji, więc produkcja tego typu czujników nie będzie wiązała się z wytwarzaniem zalegających odpadów.
      Autorzy badań twierdzą, że w ten sposób można będzie tworzyć czujniki temperatury, czynności elektrycznej mięśni i nerwów obwodowych, pracy układu krążenia, czujniki oddechu, urządzenia monitorujące pH potu, zawartość w nim glukozy czy kwasu moczowego i wiele innych urządzeń. Jakość przekazywanych przez nie sygnałów jest porównywalna z komercyjnie dostępnymi czujnikami. Całość zaś zasilana będzie dzięki wilgoci obecnej w powietrzu. Jak zauważyli naukowcy, pojedyncze narysowane ołówkiem urządzenie o powierzchni 0,87 cm2 może dzięki wilgotności powietrza generować przez 2 godziny napięcie sięgające 480 mV.
      Opisujący badania Yana artykuł Pencil-paper on-skin electronics został opublikowany w PNAS. Badania były finansowane przez amerykańską Narodową Fundację Nauki, Narodowe Instytuty Zdrowia oraz Biuro Badań Naukowych Sił Powietrznych.

      « powrót do artykułu
    • 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
      Ponad połowa endemicznych gatunków drzew Europy jest zagrożona wyginięciem, wynika z najnowszego raportu MIędzynarodowej Unii Ochrony Przyrody (IUCN). Drzewom zagrażają inwazyjne choroby, szkodniki, zanieczyszczenie powietrza oraz rozrastające się miasta. Wśród gatunków, których liczebność spada wymieniono m.in. jesion, wiąz i jarząb. Europie grozi nie tylko utrata wielu gatunków, ale spadek bioróżnorodności oznacza, że tym trudniej będzie zapobiegać ociepleniu klimatu poprzez zalesianie.
      To poważny problem nie tylko przyrodniczy. Zagrożone są też niektóre ważne gospodarczo gatunki drzew iglastych, mówi jeden z autorów badań, David Allen. Ekspert ostrzega, że kraje, które rozważają zalesianie i sprowadzają sadzonki z zagranicy, powinny je uważnie badać, by nie zawlec na swoje terytorium chorób i szkodników, które zniszczą jeszcze istniejące lasy. Uważa się, że powinniśmy sadzić więcej drzew. I słusznie. Musimy jednak bardzo szczegółowo sprawdzać, czy nie przywieziemy wraz z nimi szkodników. Bezpieczeństwo biologiczne powinno być priorytetem, mówi.
      To inwazyjne gatunki szkodników, rozpowszechniane wskutek handlu sadzonkami i surowym drewnem, są największym zagrożeniem dla rodzimych europejskich gatunków drzew.
      Specjaliści przyjrzeli się 265 endemicznym gatunkom drzew rosnących w Europie i uznali, że 66 z nich jest krytycznie zagrożonych, 58 jest zagrożonych, 31 gatunków uznano za narażone, 7 gatunków trafiło do kategorii „bliski zagrożenia”, a 67 uznano za gatunek najmniejszej troski. Dla 36 gatunków nie było wystarczających danych, by je ocenić.
      Wiele z najbardziej narażonych gatunków należy do rodzaju Sorbus (jarząb). Znajdziemy wśród nich zarówno jarząb pospolity jak i endemiczny dla Wielkiej Brytanii Sorbus leyana, z którego w stanie dzikim pozostało zaledwie 9 drzew. Specjaliści mówią, że ten ostatni gatunek to stosunkowo nowa hybryda, która zawsze była ograniczona do niewielkiej populacji, więc jego zniknięcie nie będzie miało dużych skutków ekologicznych.
      Poważniejszym problemem jest zanikanie bardziej rozpowszechnionych gatunków. Tim Rich, jeden z autorów raportu, mówi, że dla niego szczególnie alarmujące jest niszczenie jesiona przez inwazyjne grzyby. Od pięciu lat monitoruję sytuację. W ubiegłym roku zacząłem się poważnie martwić. A w tym roku widzę wymieranie drzew na dużych obszarach i problem nie dotyczy tylko sadzonek, jak to było dotychczas. Teraz umierają wielkie drzewa. Niedawno jechałem przez Pembrokeshire i co 5–10 metrów widziałem martwe lub umierające drzewo. To poważny problem, znacznie poważniejszy niż sądziłem.
      Narażony na wyginięcie jest też kasztanowiec pospolity, atakowany przez inwazyjnego szrotówka kasztanowcowiaczka. Ten szkodnik został po raz piewrszy zaobserwowany w Macedonii w 1984 roku. Od tamtej pory rozprzestrzenił się od Pirenejów po granice Rosji, dotarł też do Wielkiej Brytanii. Jednak drzewom zagrażają nie tylko inwazyjne gatunki owadów. Kolejne problemy to wycinka lasów, rozrastanie się miast i ośrodków turystycznych, zanieczyszczenia przemysłowe i rolnicze.
      Badania nad stanem drzew to część szerzej zakrojonego przeglądu europejskich gatunków, którego celem było przyjrzenie się statusowi zwykle pomijanych gatunków po to, by określić priorytety w ochronie przyrody. Okazało się, że wyginięcie grozi od 20 do 50 procentom mięczaków, mszaków i krzewów. Większość z nich to gatunki, które zwykle nie przyciągają naszej uwagi, jednak odgrywają one kluczową rolę w produkcji żywności i podtrzymywaniu ekosystemu poprzez produkcję tlenu, recykling substancji odżywczych czy regenerację gleby. Wysoki odsetek zagrożonych gatunków Europy jest niezwykle alarmujący. Na przykład 92% mięczaków żyjących w Europie to gatunki endemiczne. To znaczy, że jeśli wyginą w Europie, w ogóle znikną z Ziemi, mówi Eike Neubert, specjalista ds. mięczaków. Przywrócenie w Europie liczby mięczaków będzie wymagało znaczących zmian w działaniach dotyczących wykorzystania ziemi, kontroli urbanizacji i odpowiedniego zarządzania półdzikimi obszarami.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Znamy 79 księżyców Jowisza, a teraz 5 z nich zyskało oficjalne nazwy. Wszyscy słyszeliśmy o Io, Europie, Kallisto i Ganimedesie, które szczególnie interesują naukowców. Jednak własne nazwy ma jeszcze 49 kolejnych księżyców, a 26 oczekuje na ich nadanie. Nazwy dla 5 z nich zostały właśnie oficjalnie zaakceptowane przez Międzynarodową Unię Astronomiczną.
      W lipcu 2018 roku Scott Sheppard i jego koledzy z Carnegie Institution for Science poinformowali, że odkryli 12 nieznanych wcześniej księżyców Jowisza. Po takim odkryciu księżyce zyskały nazwy numeryczne, a odkrywcom przysługuje prawo do nadania im nazw, które jednak muszą zostać zaakceptowane przez Międzynarodową Unię Astronomiczną.
      Dla każdej z planet istnieje lista warunków, jakie muszą spełniać nazwy ich księżyców. W przypadku Jowisza księżyce można nazywać pochodzącymi z mitologii greckiej i rzymskiej imionami kochanek lub potomków Jowisza/Zeusa. Poza tymi podstawowymi istnieje też wiele innych zasad, dotyczących np. maksymalnej długości nazwy czy ostatniej litery w nazwie, która zależy od kierunku orbity księżyca. Sheppard i jego zespół postanowili poprosić o pomoc opinię publiczną i pomiędzy lutym a kwietnie bieżącego roku zbierali propozycje i wybrali z nich te, które następnie przedstawili do akceptacji Międzynarodowej Unii Astronomicznej.
      Zgodnie z tymi zasadami księżyc S/2017 J4 nazywa się obecnie Pandia. To córka Zeusa i bogini Księżyca Seleny. Pandia jest boginią pełni księżyca i siostrą Ersy, która również zyskała właśnie swój księżyc. Imieniem Ersa został bowiem nazwany S/2018 J1. Ersa to bogini rosy porannej.
      Księżyc S/2003 J5 zyskał imię Ejrene. Ta córka Zeusa i Temidy jest boginią pokoju. Filofrozyna, wnuczka Zeusa, personifikacja cnoty orfickiej, otrzymała księżyc znany dotychczas jako S/2003 J15, a jej siostrze Eufeme przypadł w udziale S/2003 J3.
      Małe księżyce Jowisza, takie jak pięć wspomnianych, to najprawdopodobniej pozostałości po większych obiektach, które rozpadły się w wyniku zderzeń. Jeśli uda się odnaleźć je wszystkie, będzie możliwe odtworzenie oryginalnego układu księżyców Jowisza.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Podczas formowania się Układu Słonecznego mogło dość często dochodzić do zderzeń tworzących się planet. Podczas jednej z takich kolizji powstał ziemski Księżyc. Jednak to, co spotkało Jowisza jest czymś wyjątkowym.
      Astronomowie z amerykańskiego Rice University i chińskiego Uniwersytetu Sun Jat-sena uważaja, że znaleźli wyjaśnienie dziwnych wyników pomiarów pola grawitacyjnego Jowisza dostarczonych przez sondę Juno.
      Wiodące teorie dotyczące formowania się planet mówią, że Jowisz rozpoczął swoje życie jako gęsta skalista lub lodowa planeta i z czasem zyskał olbrzymią warstwę bardzo gęstej atmosfery złożonej z gazów i pyłów z rodzącego się Układu Słonecznego. Jednak odczyty z Juno wskazują, że jądro Jowisza jest znacznie większe i mniej gęste, niż w takim scenariuszu. To było zastanawiające. Wskazywało, że coś się stało z jądrem. W grę wchodzi wielka kolizja, mówi współautor badań Andrea Isella z Rice University.
      Uczony przyznaje, że bardzo sceptycznie podszedł do hipotezy głównego autora badań, Shanga-Fei Liu, mówiącej o zderzeniu, które rozbiło jądro Jowisza i wymieszało je z rzadszymi częściami planety. To brzmiało bardzo nieprawdopodobnie. Jednak Shang-Fei przekonał mnie, za pomocą wielu obliczeń, że nie jest to nieprawdopodobne, stwierdził Isella.
      Naukowcy przeprowadzili tysiące symulacji komputerowych i stwierdzili, że szybko rosnący Jowisz zaburzył orbity pobliskich protoplanet. Uruchomiono więc kolejne symulacje, by sprawdzić, jakie – w różnych warunkach – było prawdopodobieństwo, że doszło do kolizji. Okazało się, że podczas pierwszych kilku milionów lat swojego istnienia Jowisz mógł z co najmniej 40-procentowym prawdopodobieństwem zderzyć się z rodzącą się planetą i ją wchłonął. Modelowanie komputerowe wykazało, że gdyby Jowisz wciągnął planetę o masę Ziemi, opadałaby ona na jego jądro i rozpadłaby się w gęstej atmosferze. Jądro Jowisza pozostałoby nietknięte. Jedyny scenariusz, wyjaśniający, dlaczego obecnie jądro Jowisza wygląda tak, jak obecnie, zakłada, że protoplaneta, z którą się zderzył, miała masę około 10-krotnie większą od masy Ziemi, mówi Liu.
      Obliczenia wskazują, że tak masywna protoplaneta rozbiła jądro Jowisza. Jeśli nawet do tego wydarzenia doszło 4,5 miliarda lat temu, to potrzeba będzie kolejnych miliardów lat, by jądro Jowisza powróciło do stanu sprzed zderzenia, mówi Isella.
       


      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...