Робот-повар и стельки с подогревом: что ученые Томска изобрели в 2015г

ТОМСК, 22 дек – РИА Томск. Томские ученые в уходящем году разработали "модные" новинки, начали готовиться к чемпионату мира по футболу среди роботов и подсчитали молнии. О том, какие еще интересные исследования вели томичи в 2015 году, – в обзоре РИА Томск.

Науку – в жизнь

Фантазия томичей, кажется, безгранична - за этот год томские ученые (от студентов до профессоров) работали над устройствами и технологиями, о которых до этого можно было только мечтать. Например, они решили попробовать себя в роли модельеров, предложив сразу две "модных" идеи от науки.

"Перспективный вариант – создание ткани, обладающей способностью генерировать тепло из солнечного света. Одежда из нее будет легкой, но вместе с тем очень теплой. Это оптимальный вариант для людей, которые работают в Арктике либо на Севере - в суровых климатических условиях", - приводит пресс-служба Томского госуниверситета (ТГУ) слова Людмилы Борило, работающей над созданием ткани со встроенными солнечными батареями.

Ученые ТГУ и РАН предложили использовать для ткани специальные наноматериалы и их композиции, после запекания формирующие дешевые и простые в изготовлении фотоэлементы, которые будут генерировать энергию даже в пасмурную погоду. Чтобы технология работала, им нужно найти способ закрепить наночастицы в структуре ткани так, чтобы те не вымывались при стирке и в процессе эксплуатации даже на морозе.

Другая "модная" новинка от госуниверситета - камуфляж, который позволит прятаться не только от глаз, но и от приборов инфракрасного видения (например, тепловизоров).

Сделать минимальной разницу между излучением от объекта и фоновым излучением среды физикам удалось за счет особой структуры материала. Его внутренний слой - теплоизоляционный, а значит, снижает тепловое излучение. Промежуточный - обладает охлаждающими свойствами. Внешний - состоит из особого материала-фильтра с включением наночастиц и обеспечивает максимальное "слияние" с окружающей средой.

От маститых ученых не отстают и студенты. Аспирант Томского политехнического университета (ТПУ) Андрей Колчанов создает "умный" браслет, который по движениям ребенка сможет определить, что он начал тонуть, и подаст сигнал на второй, родительский браслет. Это позволит взрослым среагировать, когда утопающий остается на поверхности воды, и повысит шансы на его спасение.

Другой политехник, Николай Волохов, первым в мире додумался, как заряжать стельки с подогревом не от розетки, а при ходьбе: он установил пьезоэлементы таким образом, чтобы они активировались при каждом шаге и генерировали энергию для аккумуляторов. Предполагается, что стельки будут дешевле и удобней аналогов, а управлять температурой подогрева можно будет через смартфон.

А молодые ученые ТГУ позаботились о сохранности "железных коней", создав велосигнализации. "Ни одно устройство в мире не обладает абсолютно герметичным противоударным корпусом, ни одно не может работать без GPS, ни одно не работает автономно месяц, ни одна система не позволяет следить за несколькими объектами одновременно. Мы нашли способ сделать такую систему "Bikedefend", которая это все может", – сказал Тимошенков.

Осенью томская фирма, созданная разработчиками велосигнализации, начала продажи устройств в Европе.

Искусственный мозг и "счетчик" депрессии

Нельзя отрицать, что томские ученые в течение последних лет решали важные и фундаментальные медицинские проблемы: как и весь мир, они ищут лекарство от рака, совершенствуют способы лечения детей и изобретают средства, которые помогут облегчить жизнь сердечникам и диабетикам. Но и проектов, не попадающих в мейнстрим, в томских лабораториях хватает.

Например, в ТГУ предложили при лечении болезней Альцгеймера, Паркинсона и амнезии прибегнуть к помощи "искусственного мозга".

Разработанный в вузе радиоэлектронный прибор способен обрабатывать видео, звук и другую информацию, а работа его "нейронов" показывает ученым, как идет образование новых нейронных связей и затухание уже имеющихся - у людей это является процессом забывания. Это значит, что его можно использовать для моделирования патологических состояний мозга, а на основе этого опыта подбирать методы их медикаментозной коррекции.

Искусственный мозг уже способен самообучаться и копить жизненный опыт. В будущем ученые хотят достичь максимальной приближенности искусственного разума к биологическому, для чего в проект приглашены биологи и психологи.

А в Сибирском государственном медуниверситете разрабатывают программное обеспечение для диагностики и профилактики депрессии, которой страдают до 7% населения планеты, причем 15% из них совершают суициды. По данным психометрического исследования программа позволит быстро диагностировать депрессию и выбрать правильную тактику работы с пациентом, что облегчит работу врача или социального работника.

От червей до мамонтов

Научные изыскания томичей коснулись не только людей, но и животных. Например, политехники разработали первый отечественный микротомограф для мышей. Согласно расчетам, стоимость такого аппарата будет минимум в три раза ниже зарубежных аналогов, при этом по техническим характеристикам такой микротомограф нисколько не будет уступать импортным приборам, а по ряду показателей даже превзойдет их.

"Политех уже выпускает промышленные микротомографы для различных целей, их и взяли за основу. Снизили дозу рентгеновского излучения, повысили разрешение до 10 микрон и собрали прототип, с помощью которого успешно протомографировали лабораторную мышь. Животное в эксперименте не пострадало", – рассказал представитель вуза.

Ученые же ТГУ предложили создать ферму для разведения червей высокопродуктивной породы. Из них планируется изготавливать белковую муку.

Предполагалось, что она станет сырьем для ветеринарных пищевых добавок, насыщенных белком, компонентом для фармацевтических и косметических препаратов или составляющей для диетического питания. Но ряд российских СМИ неверно интерпретировали информацию, сообщив, что томичи предлагают "накормить Россию червями" или "вместо мяса употреблять дождевых червей".

А томские палеонтологи сделали ряд открытий, связанных с древними животными. Им удалось обнаружить рефугиум (одно из последних мест обитания) мамонтов на Барабинской равнине в Новосибирской области и даже определить место, где находилась их "грязевая ванна". Также на территории рефугиума они нашли инструменты древних людей, что доказывает: люди были свидетелями естественной массовой гибели мамонтов.

Кроме того, ученые ТГУ выдвинули гипотезу, что мамонты вымерли из-за дефицита минеральных веществ. Пытаясь восполнить их недостаток, они ели глину на берегах водоемов или в грязевых ваннах, но все чаще у животных проявлялись остеопороз, остеофиброз, остеомаляция (размягчение и искривление костей) и другие заболевания суставов. Животные слабели и погибали от голода либо становились добычей хищников.

Ближе к природе

К другим "природным" открытиям можно отнести климатическую карту Западной Сибири, которую составили метеорологи ТГУ, проанализировав информацию о погоде за 80 лет. Карта содержит данные о том, где можно ожидать повышенную грозовую активность. Это важно, так как ежегодно экономика РФ теряет сотни миллиардов рублей из-за непогоды. Наибольший ущерб наносят грозы, град, шквалы.

В ходе работы над проектом ученые также подсчитали число молний. "Повышенным значением для (исследованных) территорий считается 5-7 разрядов на квадратный километр. Очаги повышенной грозовой активности привязаны, например, к Бакчарскому железорудному месторождению, открытым карьерам Кемеровской области и некоторым другим", – пояснила РИА Томск сотрудница кафедры метеорологии и климатологии ТГУ Дарья Константинова.

Томская компания DI Group разработала "трогательный", или кинетический песок для развивающих игр. Он создан на основе кварцевого песка и безопасного полимера, который дает эффект пластичности. Томская продукция  не содержит примесей и бактерий, а песчинки обладают способностью притягиваться друг к другу. При этом томичам удалось избавиться от сильного запаха и сделать продукцию дешевле аналогов.

"Наш песок будет продаваться не просто как игрушка. На его основе в Центре планирования карьеры разработана образовательная программа, рассчитанная на год. Несколько детских садов Томска запустят данную программу. Два раза в неделю на занятиях дети будут развивать фантазию и творческие способности", - сообщала представитель компании-разработчика.

А ученые ТПУ занялись уникальным для России исследованием – по зольному остатку из крематориев они составляют геохимическое "лицо" крупных российских городов. Выяснив, какие вещества преобладают в организме жителей мегаполисов, ученые надеются определить, насколько эти города благоприятны для жизни, какова может быть специфика заболеваний в каждом из них и где безопаснее жить.

Так, они установили, что тела жителей Новосибирска самые "золотые", в Екатеринбурге в зольном остатке преобладает бром, в Ростове-на-Дону торий, а в Новокузнецке — алюминий.

Печатаем все!

Все больше места в умах томских ученых и в жизни вузов начинают занимать аддитивные технологии – 3D-печать, которая еще несколько лет назад казалась фантастикой.

Так, ректор Томского госуниверситета систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР) Александр Шелупанов рассказал, что в вузе работают над созданием принтера, который мог бы прямо в мастерских печатать необходимые для ремонта машин запчасти.

А глава ТПУ Петр Чубик на пресс-конференции в РИА Томск рассказал, что политехники разрабатывают принтер для печати в невесомости – он, например, позволит космонавтам создавать необходимые инструменты прямо на орбите.

Кроме того, ученые ТПУ создали технологию, которая позволяет получать нить "чернил" для 3D-принтеров из любого пластика – даже из мусора. Сырье получается не только дешевле, но и экологичней аналогов. Их коллеги из госуниверситета к 2018 году планируют создать собственные "чернила" на основе органических полупроводников – они необходимы при печати дисплеев для компьютеров и другой цифровой электроники.

Аддитивная печать стала настолько повседневной для вузов, что теперь с ней экспериментируют даже студенты. Например, студенты политеха напечатали манипулятор в форме руки, который может помочь при лечении последствий инсульта.

Преподаватель ТГУ пошел еще дальше – собрав 3D-принтер "на коленке", он решил обучить этому всех желающих. И осенью начал читать курс онлайн-лекций о том, как собрать такую установку в домашних условиях из подручных материалов.

Повара, учителя и футболисты

Робототехника – еще одна область науки, которая становится все более обыденной. В этом году министр образования и науки РФ Дмитрий Ливанов одобрил проведение в Томске в 2018 году чемпионата мира по футболу среди роботов, и томичи уже начали готовить команды андроидов к кибер-"мундиалю".

Студент ТПУ Максим Рудь разрабатывает робота-паука, который сможет обследовать заброшенные шахты, искать людей под завалами, работать в местах ядерных аварий и лесных пожаров, а также выполнять функции военного разведчика.

Робот уникален не только конструкцией (он будет оборудован камерой, ультразвуковыми сенсорами и лазерным датчиком, а также сможет адаптироваться к потере конечностей, просто меняя модель движения), но и системой управления.

"Гексапод будет действовать автономно. Он сможет локализовать себя на местности, строить карты и распознавать объекты. Система технического трехмерного зрения способна определить материал, из которого сделаны окружающие предметы", – говорится в сообщении вуза.

Один из резидентов бизнес-инкубатора ТУСУРа, компания XTronik, предложила вариант робота-повара, который будет прост в обслуживании, зато сможет заменить человека в заведениях фаст-фуда. Шеф-поваром машина стать пока не сможет, зато справится с простыми задачами – например, жаркой котлет.

А команда молодых ученых ТПУ и ТУСУРа создала робота, который будет управляться через смартфон и поможет разнообразить уроки физики. После изучения теории детям предлагается решить задачу с участием робота - например, зарядить его солнечную батарею, представив, что робот находится на Марсе.