Tech 4 - 10 pasaules zinātnes sasniegumi 2018. gadā15

ASV uzsāka pasaulē pirmo 5G tīklu

Interneta un komunikāciju lomu mūsdienu pasaulē nav iespējams pārvērtēt. Šodien tas ir tirdzniecības dzinējs, galvenais zināšanu avots un rūpniecības darba pamats. Tāpēc datu pārraides tehnoloģiju attīstībai ir ļoti nozīmīga loma ne tikai zinātnē un ekonomikā, bet arī ikdienas dzīvē.

2018. gada 1. oktobrī kompānija Verizon atvēra ASV pasaulē pirmo 5G tīklu.  Vidējais interneta ātrums tajā ir 300 Mbps, ar maksimālo datu pārraides ātrumu 1 Gbps.

5G tehnoloģiju izmantošana nodrošina lielāku mobilo sakaru platjoslas pieejamību, ļauj izveidot ļoti uzticamas liela apjoma sakaru sistēmas starp ierīcēm, kā arī nodrošina īsāku aiztures laiku, interneta ātrumu 1&gdash;2Gb/s, zemāku akumulatora enerģijas patēriņu nekā 4G iekārtām, kas pozitīvi ietekmēs lietišķā interneta – vienas no mūsdienu populārākajām koncepcijām attīstību, kas var mainīt personas ikdienas dzīvi.

Misija InSight sasniegusi Marsu – pētām Marsa dzīles

Kosmiskie projekti vienmēr ir virzījuši cilvēci uz priekšu. Cilvēku, kuri interesējas par kosmosu, uzmanība pagājušajā gadā tika pievērsta misijai InSight. Tas ir projekts NASA programmas Discovery ietvaros, lai piegādātu uz Marsu izpētes nosēšanās aparātu ar seismometru. Tas ir paredzēts Marsa iekšējās uzbūves un sastāva izpētei, aprēķinātais aparāta darbības termiņš –720 dienas.

InSight tika palaists 2018. gada 5. maijā no Vandenberga bāzes, bet jau 26. novembrī tas veiksmīgi nolaidās uz Marsa virsmas Elysijas līdzenumā un nosūtīja pirmo attēlu. 19. decembrī ar robotu rokas palīdzību InSight uzstādīja seismometru SEIS uz Marsa virsmas 1,6 metru attālumā no iekāpšanas platformas

Atšķirībā no citiem aparātiem, kas atrodas uz Marsa, InSight nemeklē ūdeni un citas dzīvības pazīmes, bet izzina Sarkanās planētas ģeoloģiju:

«Galvenais jautājums ir pētīt Zemei līdzīgās planētas iekšējo saturu un kalnu iežus. Tas ir nepieciešams, lai salīdzinātu to ar Zemi. Un tas ir jaunās misijas mērķis», - atzīmēja vācu Kosmosa izpētes institūta vadītājs Tilmans Špons.

Tieši Zemes un Marsa salīdzinošā analīze piesaista zinātniekus. Liu Pena no Lionas Universitātes saka, ka par Marsa ģeoloģiju ir zināms ļoti maz:

«Mums ir vairāki minējumi. Vadoties no Zemes dzīļu pētījumiem, mēs pieņemam, ka Marsa sastāvs ir aptuveni tāds pats, kā mūsu planētai. Tātad, kodols, mantija un garoza. Mums ir zināms, ka Zemes ārējais kodols ir magnētiskā lauka rašanās iemesls. Tā kā uz Marsa tādas pazīmes nav konstatētas, tad tas nozīmē, ka ārējā kodola tā struktūrā nav», - saka Liu Pena.

Ogļskābā gāze: no ienaidniekiem par draugiem

Sadegoša kurināmā izmantošana ir novedusi pie tā, ka Zemes atmosfērā ir ievērojami palielinājies oglekļa dioksīda CO2 saturs. Sakarā ar to, ka šī gāze ietekmē klimata pārmaiņas, zinātnieki pēdējā laikā strādā pie emisiju samazināšanas atmosfērā. No otras puses, ogļskābā gāze – tas ir atjaunojamais resurss. Tie ir atkritumi no daudziem ražošanas veidiem, pat cilvēks izelpo apmēram 1 kilogramu CO2 diennaktī. Tāpēc daudzi pētnieki meklē veidus, kā vienlaicīgi neitralizēt kaitējumu un gūt labumu no šīs vielas.

«Mūsu izrāviens ļauj pārvērst oglekļa dioksīdu ķīmiskās un farmaceitiskās rūpniecības izejvielās» - pastāstīja Čarlzs Dismuks, viens no CO2 pārstrādes projekta vadītājiem, Ratgers universitātes Ķīmijas un bioloģijas katedras profesors.

Izmantojot piecus dažādus katalizatorus no niķeļa un fosfora, kas ir diezgan lēti un izplatīti elementi, pētnieki Dismuksa vadībā iemācījušies elektroķīmiskā veidā pārvērst ogļskābo gāzi par ūdeni plašā oglekļa bāzes produktu klāstā. Katalizatora izvēle un piemēroti apstākļi nosaka, cik daudz oglekļa atomi var būt savienoti kopā, lai iegūtu molekulas vai pat garākus polimērus.

Turpmāk zinātnieki plāno noskaidrot, vai, izmantojot līdzīgas reakcijas, ir iespējams ražot atjaunojamo oglekļa degvielu un dioli, ko izmanto polimēru rūpniecībā.  

Startējis vērienīgākais cilvēka DNS atšifrēšanas projekts

Viens no augsto tehnoloģiju segmentiem, kurš attīstās visātrāk – tā ir veselības aprūpe. Daudzas privātās kompānijas sīki izzina cilvēka ķermeni, lai izvestu tirgū pēc iespējas vairāk «gudro»elektronikas, kas var palīdzēt mums tikt galā ar slimībām un uzraudzīt mūsu veselību. Bet, dažus vērienīgus pētījumus, bez kuriem būs grūti virzīties šajā jomā, spēj organizēt tikai valsts. ASV Nacionālo veselības institūtu grupa saņēma no valdības valsts finansējumu 28,6 miljonu dolāru apmērā, lai izveidotu ģenētisko datu apstrādes centru. Projekts ieguva nosaukumu All of Us – un tas ir vērienīgākais cilvēka DNS izpētes projekts vēsturē.

Projekta ietvaros zinātnieki plāno izdalīt un ienest datu bāzē informāciju par DNS aptuveni 1 miljonam cilvēku. Pašlaik programmā ir reģistrējušies 110 000 cilvēku, no kuriem 60 000 jau ir pabeiguši sākotnējo datu vākšanas pirmo posmu. Turklāt, projekta dalībnieki ne tikai nodod izpētīšanai savu DNS, bet arī iziet aptaujas par veselību un dzīvesveidu.

«Projekts «Cilvēka genoms » ir noslēdzies pirms 15 gadiem un tagad mēs sākam ne mazāk vērienīgu pasākumu, kura laikā apkopojam milzīgu daudzumu ģenētiskās informācijas. Jaunā datu bāze palīdzēs uzlabot ne tikai zināšanas par mūsu organismu, bet arī pozitīvi ietekmēs nākamo paaudžu veselību», – norādīja viens no Nacionālo veselības institūtu grupas direktoriem Frensis Kollins. 

Prezentēts fluorīda dzinējs – elektronika kļūs 8 reizes izturīgāka

Enerģijas uzkrāšanas problēma elektromobiļu un pārnēsājamās elektronikas pasaulē ir aktuāla, kā nekad. Pagājušajā gadā tika ierosināts viens ļoti interesants risinājums šajā jomā. Izstrādātāju kolektīvs 2015. gada Nobela prēmijas ķīmijas laureāta Roberta Grabba vadībā iepazīstināja ar akumulatoru uz fluorīdu, kas ļauj palielināt elektroniskās ierīces autonomo darbības laiku astoņas reizes.

Atšķirībā no šodien izplatītajiem litija-jonu akumulatoriem, jaunajās baterijās litija virzulis var strādāt divos virzienos, tas ir, negatīvie joni arī rada elektrisko strāvu. Šī akumulatoru īpašība bija zināma jau agrāk, tomēr augstās reakcijas temperatūras dēļ tā nerada praktisku pielietojumu, jo fluors pie šādas temperatūras sasilst līdz 150 grādiem. Roberta Grabba komanda ir atradusi veidu, kā šo problēmu atrisināt – viņi radīja šķīdinātāju, kas ļauj fluorīdu anjoniem sajaukties ar elektroniem istabas temperatūrā.

Fluorīda akumulatoram ir augstāks enerģijas blīvums, un tas var nodrošināt pat astoņas reizes lielāku lādiņu, nekā šodien izplatītās baterijas. Iegādāties šādu bateriju sev vēl nevar – vēl būs nepieciešams zināms laiks, lai nodrošinātu šīs tehnoloģijas nonākšanu līdz komerciālas izmantošanas stadijai, piemēram, viedtālruņos, planšetdatoros, klēpjdatoros vai pat elektromobiļos. 

 Ir palaists vislielākais pasaulē neiromorfiskais superdators

Cilvēku smadzenes līdz šim paliek priekš zinātnes noslēpums. To izpēte palīdzēs robotu tehnikas, mašīnmācības un citu tehnikas jomu attīstībā. Detalizētākai smadzeņu izpētei 2018. gada 2. novembrī Mančestras universitātes Informātikas skolā tika palaists lielākais pasaulē neiromorfiskais superdators SpiNNaker. Tas simulē smadzeņu paralēlās komunikācijas arhitektūru, vienlaikus nosūtot miljardiem nelielu informācijas daudzumu tūkstoš dažādos virzienos. Šodien tā ir lielākā bioloģisko neironu darba imitācija.

Tagad zinātnieki varēs modelēt smadzeņu darbību plašākā mērogā nekā līdz šim, tas palīdzēs arī autonomu robotu izstrādātājiem «iemācīt» tos droši pārvietoties un runāt.

«Neirobiologi tagad var izmantot SpiNNaker, lai izzinātu dažus cilvēka smadzeņu noslēpumus, veicot nepieredzētas liela mēroga simulācijas», – saka datorzinātņu profesors Stīvs Farbers. & ndash; «Turklāt, tas darbojas arī kā reālā laika neironu simulators, kas ļauj robotu tehniķiem izveidot liela mēroga neironu tīklus mobilajiem robotiem, lai tie varētu staigāt, runāt un pārvietoties.”». 

Sākusies vislielākā misija, lai attīrītu okeānu no plastmasas atkritumiem

Saskaņā ar pieejamiem datiem, šodien pasaules okeāna ūdeņos ir aptuveni 350 miljoni tonnu plastmasas atkritumu. Galvenā problēma ir tā, ka tie ir ļoti neviendabīgi un mazi, tāpēc ir ļoti grūti tos savākt. Lai atrisinātu šo problēmu, zinātnieki ierosināja uzstādīt barjeras, kas palīdzēs koncentrēt plastmasu vienā vietā, lai to savāktu. Tieši tāpēc bija radīts projekts Ocean Cleanup. Plastmasas atkritumus savāc speciālas slazdošanas caurules, kas tiek izvietotas uz ūdens virsmas un uzkrāj atkritumus. Pēc tam, kad caurules tiek piepildītas, Ocean Cleanup darbiniekiem atliek tikai tos savākt un aizvest uz sauszemi pārstrādei.

Projekta attīstītāji apgalvo, ka izmēģinājumu veiksmes gadījumā, ar šo tehnoloģiju 5 gadu laikā būs iespējams dzēst līdz pat 50% no visiem plastmasas atkritumiem Pasaules okeānā, bet līdz 2040. gadam varēs sasniegt 90% rezultātu.