Сообщество - Лига Новых Технологий

Лига Новых Технологий

1 747 постов 16 799 подписчиков

Популярные теги в сообществе:

10

«Эффект бабочки» для энергетики: как природа помогает ученым обуздать энергию Солнца

«Эффект бабочки» для энергетики: как природа помогает ученым обуздать энергию Солнца Энергетика (производство энергии), Научпоп, Ученые, Наука, Энергия, Технологии, Инновации, Длиннопост

Леонардо да Винчи, рисуя чертежи для летательных аппаратов, вдохновлялся крыльями птиц и насекомых. Сегодняшние инженеры ищут подсказки для создания новых технологий в наноузорах на крыльях бабочек и структуре лепестков. Какие секреты насекомых и цветов помогают совершать открытия современным ученым?

Секрет 34 градусов

Солнечные панели появились благодаря изучению фотогальванического эффекта, который открыл французский физик Беккерель в 1839 году и математически объяснил Альберт Эйнштейн в 1905 году.

Первые практические фотоэлементы создали на основе кремниевых полупроводников. Драйвером развития этих технологий альтернативной энергетики в середине XX века стали космические программы — например, солнечные панели использовали для питания спутников.

Позже, в XXI веке, структура фасеточных глаз насекомых, обладающих антибликовыми свойствами, подтолкнула ученых к созданию улучшенных покрытий для солнечных элементов.

«Эффект бабочки» для энергетики: как природа помогает ученым обуздать энергию Солнца Энергетика (производство энергии), Научпоп, Ученые, Наука, Энергия, Технологии, Инновации, Длиннопост

Сотрудник Омского нефтеперерабатывающего завода на солнечной электростанции предприятия

Сегодня солнечную энергетику продолжают развивать с помощью технологий, позаимствованных у природы, и одними из самых увлекательных находок в ее коллекции стали… бабочки.

В 2015 году ученые исследовали поведение белянок и капустниц во время принятия солнечных ванн. Выяснилось, что насекомые складывают крылья под углом в 34 градуса: в таком положении их чешуйчатая структура отражает свет прямо на мышцы. Таким образом бабочка быстрее разогревается перед полетом.

Угол в 34 градуса начали закладывать в прототипы тонкопленочных солнечных концентраторов. Эти устройства преобразуют энергию фотонов в тепло, а затем при помощи генератора — в электричество.

Наблюдение за бабочками помогло создать прототип солнечных панелей, КПД которых вырос в полтора раза, а масса уменьшилась в 17 раз.

Крыло против кремния

«Кто был тот ювелир, что, бровь не хмуря, нанес в миниатюре на них тот мир, что сводит нас с ума?» Так писал о бабочках Иосиф Бродский — и действительно, на поверхности их крыльев есть наноузоры. Эти структуры меньше длины волны света, способные по-особому преломлять, рассеивать и фокусировать фотоны. На основе строения этих наноузоров ученые создают гибкие и легкие фотоэлементы. Они уменьшают перегрев солнечной панели, подстраиваются под угол падения лучей и меняют цвет в зависимости от освещения.

Природа создает разнообразные узоры на крыльях бабочек с помощью разнообразных пигментов в их чешуйках. Яркая окраска чешуекрылых может быть предупреждающей, потому что некоторые тропические мотыльки ядовиты. Иногда с помощью своих узоров неядовитые виды имитируют опасные. Чешуйки гасят вибрацию при полете насекомого, что делает его почти беззвучным.

Татьяна Виноградова, кандидат биологических наук, популяризатор науки.

Крылья бабочек Papilio ulysses содержат множество наноотверстий, которые работают как естественный солнечный коллектор. Созданная по их образцу матрица улавливает почти весь свет в диапазоне теплого желто-оранжевого спектра — около 600 нанометров. Это экономит до 84% материала по сравнению с современными батареями.

Коммерческие солнечные панели сделаны из слоев кристаллического кремния толщиной 200–300 микрометров. Новые наноинженерные структуры позволяют сократить этот показатель в сотни раз и повысить эффективность батарей.

Умное охлаждение

Чешуекрылые не только греются — они умеют охлаждаться. На их крыльях распределены микроскопические «радиаторы». Окрашивая нервные клетки, ученые обнаружили, что у мотыльков есть целая сеть механических и температурных датчиков. Они помогают регулировать нагрев жилок через кровеносную и дыхательную системы. В результате тепло отводится от наиболее чувствительных участков тела — и насекомое не перегревается даже под палящим солнцем.

«Эффект бабочки» для энергетики: как природа помогает ученым обуздать энергию Солнца Энергетика (производство энергии), Научпоп, Ученые, Наука, Энергия, Технологии, Инновации, Длиннопост

Бабочка Morpho menelaus. Фото iStock

В 2023 году китайские ученые воспроизвели принцип строения крыла Morpho menelaus в охлаждающих покрытиях. Одно из них — тонкая полимерная пленка, которая под прямыми солнечными лучами остается на два градуса холоднее окружающего воздуха. Такой материал может использоваться на окнах или крышах зданий либо автомобилей, чтобы снизить затраты на кондиционирование воздуха.

Для внутрикомнатных или космических энергогенерирующих элементов легкие концентраторы, вдохновленные поверхностью крыла бабочки, могут оказаться интересным усовершенствованием.

Марина Теплякова, старший научный сотрудник центра энергетических наук и технологий Сколтеха

От бабочек к стрекозам и «солнечным листьям»

У стрекоз подсмотрели форму крыльев, чтобы улучшить аэродинамику лопастей ветряных турбин, которые после доработки начали захватывать воздух плавнее и эффективнее. Растения вдохновили специалистов на создание «солнечных листьев» — гибких фотоэлементов из полимеров, которые буквально тянутся к свету, как подсолнух за солнцем.

«Эффект бабочки» для энергетики: как природа помогает ученым обуздать энергию Солнца Энергетика (производство энергии), Научпоп, Ученые, Наука, Энергия, Технологии, Инновации, Длиннопост

Сотрудники Омского нефтеперерабатывающего завода проходят возле солнечных панелей предприятия

Благодаря аналогичному подходу появилась солнечная панель, имитирующая строение листка растения. В ней предусмотрена система отвода избыточного тепла: испарение воды охлаждает фотогальванический элемент, что помогает избежать перегрева и увеличивает общую производительность батареи.

Многие светопоглощающие материалы для солнечных панелей вдохновлены натуральными красителями: хлорофиллом, пигментами из соков свеклы и граната. Стоило бы чаще обращаться к природе, в которой все так талантливо спроектировано до нас.

Марина Теплякова, старший научный сотрудник центра энергетических наук и технологий Сколтеха

Бабочки и цветы — часть соавторов технологий. Хотите узнать больше? Читайте, как животные приспосабливаются к арктическому холоду и как бактерии меняют технологии нефтедобычи.

Показать полностью 3
11

Сеть пиццерий Domino's выпустила собаку-робота, которая доставляет еду на пляж и защищает ее от птиц

Компания Domino's совместно с Boston Dynamics представили роботизированного пса — «Domidog».

Он разработан для доставки пиццы на пляж, чтобы «защитить еду от чаек».

Компания придумала собаку-робота после исследования, где утверждалось, что чайки входят в топ-10 раздражающих факторов на берегу моря.

Большинство респондентов отметили, что хотели бы защитить еду от птиц.

Ожидается, что прототип робо-пса выйдет уже этим летом.

Канал Осьминог Пауль

Показать полностью
4

В Германии предложили создать тараканов-шпионов с камерами и рюкзаками

В Германии предложили создать тараканов-шпионов с камерами и рюкзаками Тараканы, Технологии, Биоробот, Шпион, Шпионаж, Стартап, Насекомые, Telegram (ссылка)

Идея принадлежит 🇩🇪немецко-🇺🇸американскому стартапу Swarm Biotactics, который разрабатывает биороботов на основе живых насекомых, сообщает Reuters.

По задумке, тараканы-шпионы оснащаются мини-рюкзаками, которые позволяют собирать данные в режиме реального времени с помощью камер. Предполагается, что насекомыми можно будет управлять дистанционно.

Канал Осьминог Пауль

Показать полностью 1
4

AMD Ryzen Threadripper PRO 9995WX разогнали до 5,8 ГГц на все ядра и поставили 8 мировых рекордов

AMD Ryzen Threadripper PRO 9995WX разогнали до 5,8 ГГц на все ядра и поставили 8 мировых рекордов Процессор, AMD, Threadripper, Технологии, Рекорд, Обзор, Telegram (ссылка)

В Cinebench R23 разогнанный Threadripper набрал 222 766 баллов. Это на 6% больше, чем у предыдущего рекордсмена — Ryzen Threadripper PRO 7995WX (210 702 баллов), но с разгоном до 6,25 ГГц, так что Ryzen Threadripper PRO 9995WX, похоже, пока еще не раскрыл весь свой потенциал. Для охлаждения CPU использовалась система на базе жидкого азота, напряжение пришлось поднять до 1,57 В — при этом потребляемая мощность выросла до 1000 Вт.

Другие результаты производительности разогнанного CPU впечатляют не меньше: 760 318 баллов в многоядерном тесте Geekbench 3, 1 449 407 MIPS в 7-ZIP. Стоимость Ryzen Threadripper PRO 9995WX составляет 11 700 долларов.

Канал Осьминог Пауль

Показать полностью 1
10

Wi-Fi могут использовать для идентификации личности

В Европе научились отслеживать и идентифицировать людей по тому, как сигнал Wi-Fi воздействует на их тела. Это некий аналог отпечатка пальцев, и он столь же уникальный.
Тем временем в России начали массово разворачивать общедоступные сети Wi-Fi для доступа в интернет на случай блокировок мобильного интернета.

Беспроводной отпечатков пальцев.

Технологию Wi-Fi оказалось можно использовать, и притом весьма эффективно, для идентификации личности любого человека и слежки за ним. Как пишет The Register, существует технология, которая позволяет с очень высокой точность отличать одного человека от другого по тому, как его тело взаимодействует с сигналом беспроводных сетей.

Метод настолько точный, что издание сравнило его с отпечатком пальцев. Другими словами, каждый человек блокирует сигнал Wi-Fi в уникальной, свойственной лишь ему одному манере.

Такой способ идентификации личности разработан в Италии. Придумавшие его исследователи утверждают, что их разработка, основанная на информации о состоянии канала Wi-Fi, позволяет даже повторно идентифицировать человека в других местах. Другими словами, публичные сети Wi-Fi, равно как и частные, могут стать инструментом скрытой слежки за людьми. Технология работает, даже если у объекта слежки нет ни одного устройства с модулем Wi-Fi внутри.

В России в настоящее время Wi-Fi продвигается как технология, оберегающая россиян от вездесущих сбоев мобильного интернета. Как сообщал CNews, во многих регионах страны начали массово появляться публичные сети Wi-Fi, а карты их размещения на своих официальных сайтах публикуют местные Минцифры.

Очень много возможностей.

Разработка итальянских ученых пополнила длинный список вариантов нетрадиционного применения Wi-Fi. За ней стоят специалисты Римского университета Ла Сапиенса Данило Авола (Danilo Avola), Даниэль Панноне (Daniele Pannone), Дарио Монтаньини (Dario Montagnini) и Эмад Эмам (Emad Emam).

Свое творение эксперты назвали WhoFi, что является объединением слов Who («кто» – англ.) и второй части аббревиатуры Wi-Fi, которая не имеет официальной расшифровки. На заре технологии она существовала и звучала как Wireless Fidelity («беспроводная верность» – англ.), но позже было принято решение отказаться от нее.

Свое творение, как и его потенциальные возможности, итальянские ученые в деталях раcписали в статье «WhoFi: глубокая повторная идентификация личности с помощью кодирования сигнала канала Wi-Fi» (WhoFi: Deep Person Re-Identification via Wi-Fi Channel Signal Encoding).

Создатели технологии утверждают, что повторная идентификация – это довольно часто встречающаяся проблема при видеонаблюдении. Не всегда ясно, является ли попавший в кадр человек тем же, кто был в объективе в другое время и/или в другом месте.

Повторная идентификация не обязательно раскрывает личность человека. Это лишь констатация того, что один и тот же объект наблюдения появляется в разных местах. В системах видеонаблюдения это может быть достигнуто путем сопоставления одежды или других отличительных черт объекта на разных записях. Однако это не всегда возможно при помощи обычных средств видеонаблюдения. Вот тут-то на сцену и выходит WhoFi.

Как все работает.

Создатели технологии заявляют, что сигналы Wi-Fi обладают превосходным потенциалом наблюдения, особенно по сравнению с привычными всем камерами, поскольку они не подвержены влиянию условий освещенности и могут проходить сквозь стены и другие препятствия. Действительно, камеры на такое не способны.

«Основная идея заключается в том, что по мере распространения сигнала Wi-Fi в среде его форма меняется в зависимости от наличия и физических характеристик объектов и людей на пути, – говорится в статье итальянских ученых. – Эти изменения, зафиксированные в виде информации о состоянии канала (Channel State Information, CSI – прим. CNews), содержат ценную биометрическую информацию».

В случае с сигналом WI-Fi термин CSI относится в первую очередь данным об амплитуде и фазе электромагнитных волн. По словам создателей WhoFi, эти параметры сигнала взаимодействуют с телом человека, приводя к искажениям, уникальным для каждого человека. После обработки глубокой нейронной сетью получается уникальная сигнатура данных.

Ох уж этот нейминг.

Разработчики по-видимому, не удосужились проверить, занято ли название, которым они обозначили свою технологию. На деле оно, конечно же, занято и, по всей вероятности, не единожды.

Например, жителям штата Оклахома (США) слово WhoFi очень хорошо знакомо, потому что на его территории действует одноименный региональный провайдер интернета.

Да и сама технология WhoFi на деле не может считаться уникальной, потому что нечто подобное было создано задолго до нее. В 2020 г., когда искусственный интеллект не был столь популярен появилась аналогичная разработка под названием EyeFi. Ее авторы заявляли, что она безошибочно идентифицирует личность человека в 75% случаев.

Итальянцы не говорят, было ли им известно о технологии EyeFi на этапе разработки WhoFi, но утверждают, что их творение намного более точное. По их словам, WhoFi обеспечивает точность сопоставления с общедоступным набором данных NTU-Fi в 95,5% случаев.

«Достигнутые обнадеживающие результаты подтверждают жизнеспособность сигналов Wi-Fi как надежного и сохраняющего конфиденциальность биометрического метода и позиционируют это исследование как значительный шаг вперед в разработке систем повторной идентификации на основе сигналов», – пишут ученые в своей статье.

Универсальная технология.

Wi-Fi – это уже давно не только способ доступа в интернет или подключения к локальной беспроводной сети. The Register пишет, что за последнее десятилетие ученые научились применять сигналы Wi-Fi. В том числе, для наблюдение сквозь стены и распознавания языка язык жестов.

Наиболее активно поиск новых способов применения Wi-Fi не по прямому назначению начался в 2020 г. после утверждения спецификации IEEE 802.11bf. В тот же период Альянс Wi-Fi начал продвигать технологию Wi-Fi Sensing, позиционируя Wi-Fi как нечто большее, чем просто механизм передачи данных.

Источники: Cnews

Показать полностью
Отличная работа, все прочитано!