Пристрій розміром з невелике насіння вводиться в тіло і розміщується у безпосередній близькості від потрібного нерва. Опинившись на місці, він починає посилати точно контрольовані електричні сигнали, які змінюють активність нерва. Живлення подається бездротовим способом ззовні, що дає лікарям або пацієнтам можливість регулювати інтенсивність стимуляції в режимі реального часу.

Результати дослідження, опубліковані у журналі Science Advances, описують метод, який може стати менш інвазивною альтернативою для точкової стимуляції нервів. Нова технологія не замінює наявні методи лікування — такі як приймання лікарських препаратів або використання пристроїв, що імплантуються, — а пропонує додатковий варіант, адаптований до індивідуальних медичних потреб пацієнта.

"Ця робота знаменує собою зрушення у нашому підході до лікування станів, пов'язаних із роботою нервової системи", — зазначає професор Халіл Рамаді, доцент кафедри біоінженерії в NYU Abu Dhabi та Політехнічній школі інженерії Нью-Йоркського університету (NYU Tandon), старший автор дослідження. "Створивши пристрій, який можна вводити шляхом ін'єкції, а не через хірургічну операцію, ми робимо терапію простішою, безпечнішою та доступнішою, зберігаючи при цьому можливість точного контролю над активністю нервів."

Бездротова стимуляція нервів без хірургічного втручання

Однією з ключових переваг пристрою є те, що лікарі можуть виявляти його та відстежувати його положення за допомогою стандартних методів візуалізації, таких як ультразвукове дослідження (УЗД) або комп'ютерна томографія (КТ). Ці методи допомагають точно розмістити пристрій поруч із цільовим нервом, а також дозволяють контролювати його розташування надалі.

Імплантат також підтримує програмовану електричну стимуляцію. Це означає, що параметри сигналів можна настроювати відповідно до потреб пацієнта, що дає фахівцям більше гнучкості при лікуванні станів, що супроводжуються аномальною або небажаною нервовою активністю.

"Наша співпраця з NYU Abu Dhabi відображає прагнення розвитку інноваційних, клінічно значущих досліджень, які дозволяють суттєво покращити якість медичної допомоги", — каже доктор Савсан Абдель-Разіг, директор з академічних питань у Cleveland Clinic Abu Dhabi. "Об'єднання міждисциплінарного досвіду демонструє, як академічне партнерство може прискорити створення безпечніших та менш інвазивних методів лікування, а також розширити доступ пацієнтів до передових медичних технологій."

Багатообіцяльні попередні результати у лікуванні хронічного болю

Дослідники оцінили цю технологію під час лабораторних експериментів та доклінічних випробувань. Отримані результати показали, що мініатюрний пристрій здатний забезпечувати точну стимуляцію нервів, зберігаючи стабільну працездатність за умов, наближених до реальних сценаріїв використання.

Команда також продемонструвала, що пристрій може успішно активувати нерви in vivo - тобто всередині живого організму, а не тільки в ізольованих лабораторних умовах. Цей результат є важливим першим кроком до розуміння того, чи дана технологія може в майбутньому знайти застосування в медичній практиці.

"Ця технологія здатна стати сполучною ланкою між неінвазивними методами лікування та традиційними імплантатами", – зазначає доктор Мохамед Ельшериф, науковий співробітник Нью-Йоркського університету в Абу-Дабі (NYU Abu Dhabi) та провідний автор дослідження. "Вона відкриває шлях до методів лікування, які одночасно ефективні та прості у застосуванні, що може суттєво покращити якість медичної допомоги пацієнтам."

Попри перспективні результати ранніх випробувань, здатність пристрою полегшувати хронічний біль або коригувати рухові порушення у людей поки не доведена.

Якщо подальші дослідження підтвердять безпеку та ефективність технології, вона дозволить скоротити потребу в інвазивних втручаннях, одночасно спрощуючи проведення процедур нервової стимуляції. Відмова від хірургічної імплантації допоможе знизити ризики, пов'язані з операцією, та прискорити відновлення, що, своєю чергою, може зробити подібні методи лікування більш доступними.

Абу-Дабі

Результати дослідження показали: майже половина опитаних студентів назвали прокрастинацію основним фактором, що заважає їм справлятися з навчальними завданнями — це вдвічі більше за тих, хто вказав на депресію. Така ж значна частка респондентів зазначила, що прокрастинація завдає їм сильніших страждань, ніж будь-які інші проблеми, включаючи тиск з боку сім'ї або цькування.

Ітамар Шац, автор дослідження та викладач Кембридзького університету, зазначив: хоча він очікував, що опитування американських студентів підтвердить негативний вплив прокрастинації, масштаб цього впливу виявився для нього несподіваним.

Шац пояснив: "По суті, всі ми іноді прокрастинуємо, але для більшості це не стає серйозною перешкодою. Однак для тих, кого ця проблема торкається навсправжки, наслідки можуть бути колосальними. Як показують результати дослідження, прокрастинація — це не просто епізодична трудність, а найчастіше серйозна перешкода."

"Це бар'єр, який заважає досягненню успіхів у навчанні та кар'єрі, провокує конфлікти у відносинах, викликає стрес, призводить до проблем зі здоров'ям і навіть заважає людині звернутися за необхідною допомогою."

У дослідженні, опублікованому в журналі PLOS ONE, також висловлюється припущення, що прокрастинація може бути частиною "порочного кола", здатного викликати або посилювати інші проблеми, наприклад, стрес.

"Прикладом такого зворотного зв'язку може бути ситуація, коли студент відкладає виконання завдання, через що починає відчувати стрес; це заважає йому нормально спати, що, своєю чергою, призводить до того, що він продовжує відкладати виконання завдання", — наголошується в роботі.

Фушія Сіруа, професор психології Даремського університету і співредактор журналу British Journal of Health Psychology (яка не брала участі в даному дослідженні), коментує: "Проблема прокрастинації в житті студентів і її негативні наслідки вивчаються вже майже 30 років — перші роботи про вплив прокрастинації на здоров'я проведені наприкінці 1990-х та на початку 2000-х років. Таким чином, існує велика доказова база, що чітко вказує на те, як згубно прокрастинація позначається на житті студентів."

"Це описове дослідження, проведене на великій вибірці, дає додаткове уявлення про те, як саме прокрастинація провокує низку проблем. Однак це лише 'зріз' ситуації, тому висновки, які можна зробити на його основі, обмежені."

Сіруа зазначає, що, попри наявні наукові дані, досі зберігаються міфи про те, що прокрастинація — нібито "вада характеру".

"Люди вдаються до прокрастинації, щоб уникнути важких емоцій, пов'язаних із тим чи іншим завданням; це дозволяє їм на короткий час покращити свій настрій. Але в довгостроковій перспективі почуття провини, сором і стрес, спричинені відкладенням справ, наздоганяють людину, негативно впливаючи на її здоров'я та добробут", — пояснює вона.

Шац, який нещодавно випустив посібник з подолання прокрастинації, підкреслює, що її не слід плутати з лінощами. Прокрастинатори дуже мотивовані виконати завдання, але їм заважають інші фактори — наприклад, перфекціонізм або емоційне вигоряння.

Університетам слід враховувати, що багато студентів можуть натрапляти на труднощі через схильність до прокрастинації. "Їм слід зрозуміти, що прокрастинація — це не просто недолік в управлінні часом, який можна виправити за допомогою якоїсь листівки; це одна з найсерйозніших перешкод, з якими стикаються студенти, і тут потрібні позитивні заходи впливу. Хороша новина полягає в тому, що, як свідчать дослідження, такі заходи справді можуть допомогти", - зазначив Шац.

студент

Команда пішла ще далі в розробці технологій, сумісних з текстилем, створивши FiberMotor - двигун ниткоподібної форми, що перетворює електричну енергію безпосередньо в рух. FiberMotor має діаметр 1-3 мм і складається з двох порожнистих волокон, вкладених одна в одну.

Навколо кожного волокна щільно намотані електроди з ізольованого мідного дроту, товщина якого лише трохи перевищує товщину людського волосся. При подачі напруги на електроди електростатичні сили, що виникають, багаторазово вирівнюють волокна відносно один одного, змушуючи внутрішнє волокно ковзати всередині зовнішнього — подібно до того, як розсувається телескоп.

"Наш FiberMotor – це перший мотор ковзання волоконного типу", – каже керівник Лабораторії м'яких перетворювачів Герберт Ші (Herbert Shea). "Він розвиває достатню силу для приведення в дію пристроїв м'якої робототехніки, залишаючись при цьому безшумним, гнучким і здатним працювати в обох напрямках."

Результати дослідження опубліковані в журналі Advanced Materials.

Надійний та природний рух

Багато повсякденних дій, таких як підйом, штовхання або тяга, засновані на лінійному (а не обертальному) русі. Відтворення такого руху довгий час залишалося складним завданням в області натільної робототехніки, оскільки потужні мотори, здатні забезпечити лінійне переміщення, часто вимагають використання жорстких шестерень, трансмісій та інших громіздких компонентів. Були розроблені так звані "штучні м'язи", однак діапазон їхнього руху обмежений межами розтягування, стиснення або вигину матеріалів, з яких вони виготовлені.

На відміну від штучних м'язів, діапазон руху FiberMotor обмежений лише довжиною самих волокон.

Відсутність шестерень і трансмісій також забезпечує пристрою можливість зворотного ходу (backdrivability): його можна безпечно переміщати під впливом зовнішньої сили, що дозволяє природніше взаємодіяти з рухами людини в порівнянні з традиційними моторами. Наприклад, якщо користувач здійснить несподіваний рух або спробує рухатися в напрямку, протилежному роботі FiberMotor, волокна пристрою просто ковзають один до одного, не блокуючись.

Сила - в об'єднанні

В ході лабораторних випробувань окремі модулі FiberMotor могли утримувати статичні навантаження масою близько 75 грамів. При об'єднанні в групу чотири таких двигуни розвивали зусилля, достатнє для того, щоб підняти шоколадний батончик вагою 46 грамів і привести в рух роботизований палець, що працює за принципом сухожильної передачі.

Дослідники також інтегрували FiberMotor у прототип елемента одягу, що повторює форму коліна. Оскільки ці мотори відрізняються малою товщиною та вагою, розробники планують розподіляти їх по поверхні "розумної" тканини, а не концентрувати зусилля в одному громіздкому жорсткому блоці.

На наступному етапі вчені мають намір підвищити ефективність та довговічність FiberMotor шляхом використання ще тонших електродів, виготовлених переважно з ізоляційних матеріалів та оптимізованих компонентів. Зрештою вони планують використовувати унікальне поєднання потужності й гнучкості FiberMotor для створення допоміжних пристроїв, що носяться — наприклад, м'яких екзокостюмів, що полегшують пересування, тактильних систем для віртуальної реальності та легких протезів. Провідний автор дослідження Сільвен Шаллер вже заснував стартап Elecsyor для комерціалізації цієї технології.

Перспективні напрями досліджень включають інтеграцію даних зворотного зв'язку про положення тіла та рухи користувача, що дозволить мотору оперативно адаптувати свою роботу відповідно до намірів людини.

–

Ця закономірність стосувалося всіх типів болю, які аналізували дослідники. Результати були отримані на тлі стурбованості з приводу гендерної нерівності у сфері знеболювання: жінкам рідше призначають необхідні їм препарати для зняття болю.

Вчені з усього світу провели роботу, яку назвали "одним із найбільших на сьогодні проєктів з уніфікації даних у галузі епідеміології болю". Були зібрані відомості про більш ніж 6 мільйонів осіб зі 118 країн за період з 1990 по 2025 рік; вік учасників варіювався від 5 до більш ніж 100 років.

У дослідженні, опублікованому в журналі Nature Medicine, аналізувалося поширення болю - провідної причини інвалідності у світі - у глобальному масштабі й протягом життя людини.

З'ясувалося, що жінки частіше повідомляли про біль у 11 зонах тіла (голова, обличчя, шия чи плече, стопа чи кісточка, кисть чи зап'ястя, лікоть, грудна клітка, спина, живіт, стегно та коліно), ніж чоловіки.

Це особливо стосувалося головного болю, а також болю в області обличчя та живота.

І у чоловіків, і у жінок найбільш різке зростання інтенсивності болю спостерігалося у віці до 55 років, а пікові показники припадали на вік 75 років та старше; при цьому біль у спині, стегні та коліні посилювався в міру дорослішання та старіння.

Автори зазначають, що це вказує на те, що "значна частина загального тягаря болю, який зазнає людина за все життя, формується у працездатному віці".

Близько 40% учасників повідомили про біль у спині, тоді як біль у ділянці обличчя зустрічалася найрідше — у 2% опитаних.

У жителів регіонів з найнижчим індексом людського розвитку (ІЛР) спостерігалася значно вища поширеність тілесного болю в літньому віці, а частота випадків болю в попереку в старшому віці була майже вдвічі вищою.

Пік інтенсивного болю припадав приблизно на 50 років, а пік генералізованого (поширеного по всьому тілу) болю - на вік близько 70 років.

"Загалом наші результати свідчать про те, що, хоча ймовірність виникнення болю будь-якого типу неухильно зростає з віком, важчі форми болю, що призводять до інвалідності, розвиваються траєкторією у формі перевернутої літери U: досягаючи піку в середньому або літньому віці, вони потім йдуть на спад", - пишуть автори. "Ця відмінність — між накопиченням болю та болем, що посилюється, а потім проходить, — має важливе значення для визначення того, на яких етапах життя слід зосередити зусилля щодо профілактики та надання медичної допомоги."

Автори зазначають, що чинні оцінки спираються на дані про поставлені діагнози, через що люди з обмеженим доступом до медичних послуг можуть залишатися неврахованими; саме тому в цьому дослідженні аналізувалися показники болю, про який повідомляли самі пацієнти. На думку авторів, такий підхід може бути основою для більш справедливої ​​організації моніторингу та профілактичних заходів.

"Характер змін (траєкторії) суттєво відрізнявся залежно від типу болю: пік головного болю, а також болю в ділянці живота та обличчя припадав на більш ранній вік з подальшим зниженням, тоді як інтенсивність скелетно-м'язового болю, як правило, прогресивно зростала з роками", — пишуть дослідники.

"Щодо скелетно-м'язового болю, то пік больових відчуттів у верхній частині тіла (включаючи шию, плечі та лікті) спостерігався в середньому віці, після чого інтенсивність болю знижувалася. В той самий час біль у нижній частині тіла (включаючи спину, стегна і коліна) посилювався протягом усього життя, що узгоджується з більш значущою роллю кумулятивного механічного та дегенеративного навантаження на ділянки тіла, що несуть основне вагове навантаження."

Дослідження показало, що 18,3% загального тягаря болю у світі обумовлено курінням, ожирінням та низьким рівнем доходу домогосподарств. Цей показник варіювався від 12,6% у країнах Африки на південь від Сахари до 27,1% у Східній Європі.

В Океанії на частку куріння припадало 6,6% випадків болю (для порівняння: 2,5% у країнах Африки на південь від Сахари й 8,5% у Східній Європі), на частку ожиріння — 11,2% (проти 2,7% у Центральній та Південній Азії та 14,6% у Північній Америці — 8%) 6,6% у країнах Африки на південь від Сахари та 8,6% у Східній Європі).

Автори наголосили на наявності певних обмежень дослідження, які могли вплинути на інтерпретацію результатів, але не змінили загальну картину виявлених закономірностей. До таких обмежень відносяться відмінності в методах оцінки болю, нерівномірність охоплення даними різних регіонів та вікових груп (зокрема, найстарших і наймолодших), а також той факт, що в роботі описувалися характеристики болю для певних вікових груп, а не відстежувалися зміни стану тих самих людей з часом. Професор Ендрю Хорн, директор Центру репродуктивного здоров'я при Единбурзькому університеті (Великобританія), назвав це дослідження знаковим: воно показало, що жінки зазнають сильнішого болю, ніж чоловіки, у будь-якій із вивчених ділянок тіла.

"Крім того, інтенсивність болю найбільш різко зростає у віці до 55 років — у період, коли жінки активно працюють, займаються доглядом за близькими й реалізують свою репродуктивну функцію. Це переконливий доказ того, що гендерний розрив у сприйнятті болю є реальним, стійким і глобальним явищем. Проте на скарги жінок на біль досі занадто часто не звертають належної уваги, а сама проблема недостатньо вивчена і не отримує адекватного лікування", - зазначив він.

"Щоб усунути цей розрив, необхідно серйозно ставитись до болю, на який скаржаться жінки, під час медичної практики; на постійній основі аналізувати дані з урахуванням статі; забезпечувати належне фінансування досліджень біологічних та соціальних причин болю; а також розробляти ефективніші та персоналізовані методи лікування для жінок."

Професор Ребекка Слейтер, фахівець у галузі педіатричної нейронауки з Оксфордського університету, підтримала цю думку. "Тривожний парадокс полягає в тому, що жінки зазнають сильнішого болю, проте саме їхні скарги частіше ігноруються, діагноз ставиться із запізненням, а лікування виявляється недостатнім", — сказала вона. "Це масштабне дослідження демонструє, що підвищене болюче навантаження у жінок спостерігається повсюдно в організмі й характерне для неймовірно різноманітних груп населення по всьому світу."

Питання, як мозок керує почуттями, поведінкою і функціями організму, тривалий час залишався загадкою. У XX столітті дослідники почали вивчати, які області мозку відповідають за ті чи інші функції, проте методи, що використовувалися, не дозволяли довести наявність причинно-наслідкових зв'язків. Складана у них картина мозку нагадувала схематичну карту, яка рясніла знаками запитання і невідомими елементами. Наразі ситуація змінюється.

"Оптогенетика відкриває можливості для картування мозку, про які раніше можна було тільки мріяти", - говорить Пер Свеннінгссон, голова Нобелівського комітету з фізіології або медицини.

Все почалося з цікавості Петера Хегемана. Його цікавило, яким чином одноклітинна водорість Chlamydomonas (хламідомонада) здатна плисти в напрямку джерела світла. На початку 2000-х років він та Георг Нагель відкрили каналородопсин — білок з унікальними властивостями, розташований на поверхні клітини водорості. При дії синього світла у білку відкривається канал. В результаті заряджені іони прямують усередину клітини, генеруючи електричний імпульс. Дослідники виявили, що при введенні цього білка в будь-які інші клітини ті також набували чутливості до світла.

Карл Дайссеррот ввів ген каналородопсину в нервові клітини щурів. Впливаючи на ці клітини синім світлом, він зміг спричинити нервовий імпульс. Про своє проривне відкриття він повідомив у 2005 році. Через два роки йому вдалося змусити цей світлокерований механізм працювати в мозку живих мишей.

Цей метод управління нервовими сигналами за допомогою світла отримав назву «оптогенетика» і швидко набув світового значення. За допомогою оптогенетики дослідники змогли виявити нейронні ланцюги, які відповідають за конкретні спогади, почуття та форми поведінки, які відіграють важливу роль при неврологічних та психічних розладах. У клінічній медицині цей метод застосовують у спробах відновити зір у людей із порушеннями зорової функції.

Оптогенетика докорінно змінила наше уявлення про мозок. Кожен новий день приносить відкриття, які допомагають розгадати одну з найбільших таємниць людства — те, як працює наш дивовижний мозок.

Хімічну основу життя називають гомохіральною (від грецьких слів, що означають "однаковий" та "рука"). Подібно до людських рук, всі амінокислоти існують у вигляді двох дзеркальних форм, але в білках ваших клітин зустрічається лише одна з них; друга ж дуже рідко зустрічається у природі.

Хіміки тривалий час ставили питання, як виникає гомохіральність. Під час проведення експериментів з реакціями, здатними породжувати дві дзеркальні молекули, у пробірках незмінно виходили рівні частки обох форм. Тим часом хіміки прагнули отримувати тільки одну з цих дзеркальних форм, оскільки при створенні молекул, що взаємодіють з живими організмами (наприклад, у фармацевтиці), бажаний ефект має лише одна з них.

Нобелівську премію з хімії 2026 року присуджено за відкриття, що дозволило хімікам управляти реакціями, що призводять до гомохіральності.

"Анрі Каган і Кенсо Соаї знайшли рішення хімічної загадки, яка існувала понад століття: як може спонтанно виникати гомохіральність. Розроблені ними хімічні реакції вражають", — зазначає Хайнер Лінке, голова Нобелівського комітету з хімії.

Перший рішучий крок зробив Анрі Каган у 1986 році, відкривши новий спосіб керування хімічними реакціями. Це дозволило йому отримати значний надлишок однієї із дзеркальних форм — результат, який раніше вважався неможливим.

Наступний крок зробив Кенсо Соаї. У 1995 році було опубліковано важливу роботу, в якій описувалася розроблена ним перша у своєму роді хімічна реакція, потенційно здатна призвести до гомохіральності. У 2003 році він досяг успіху: йому вдалося здійснити реакцію, в ході якої утворювалася лише одна з двох можливих дзеркальних форм. До цього подібного результату вдавалося досягти лише природі. Завдяки Анрі Кагану та Кенсо Соаї ми тепер знаємо, як може виникати гомохірургія. Їхні відкриття відіграли вирішальну роль для хіміків, які розробляють реакції для виробництва фармацевтичних препаратів.

Нейтрино всюди, але вони не виявляють своєї присутності. Вони проходять крізь Землю та наші тіла, залишаючись непоміченими. Лише в окремих випадках окреме нейтрино взаємодіє з атомним ядром, що дозволяє виявити його за наявності відповідного обладнання.

Вченим давно відомо про існування в космосі природних прискорювачів частинок, що викидають частинки з енергією, що в мільйони разів перевищує ту, якої можна досягти у земних лабораторіях. Природа цих джерел огорнута таємницею: що вони являють собою, де знаходяться і які процеси в них відбуваються?

Нейтрино надвисоких енергій народжуються у тих умовах, що й інші типи частинок. Проте, на відміну від інших частинок, нейтрино досягають нас, не змінюючи напрям руху і не втрачаючи енергії. Це означає, що вони можуть бути джерелом інформації, недоступної в інший спосіб.

Френсіс Хальцен вперше представив свою ідею реєстрації нейтрино на Південному полюсі в 1988 році. При зіткненні нейтрино з атомним ядром виникає спалах світла, який можуть зафіксувати датчики, які розміщені в прозорому льодовиковому кубі. Лід Південного полюса має низку переваг: він вільний від різних перешкод, а сам регіон геологічно стабільний і не схильний до землетрусів. Ідея Хальцена незабаром отримала підтримку інших дослідників, і вже за кілька років було проведено попередні випробування датчиків, занурених у лід.

Космічні нейтрино надвисоких енергій зустрічаються дуже рідко, тому для реєстрації достатньої кількості зіткнень потрібен величезний обсяг льоду. Обсерваторія IceCube, що охоплює обсяг одного кубічного кілометра, була повністю побудована у 2011 році. Незабаром дослідники зареєстрували перші нейтрино високих енергій, а через кілька років змогли оголосити про відкриття нейтрино, що прийшли з-за меж Сонячної системи. Так розпочався повномасштабний пошук космічних джерел нейтрино. "Френсіс Халзен очолював міжнародну команду дослідників та інженерів, які створили для нас чудовий інструмент. Його завзятість та наукове бачення відкрили шлях до нового напряму в астрономії", — каже Марк Пірс, голова Нобелівського комітету з фізики.

Дані про взаємодії нейтрино, які безперервно збирає IceCube, забезпечать вчених новими знаннями про ті екстремальні умови, в яких народжуються нейтрино високих енергій, і, можливо, навіть дозволять виявити раніше невідомі космічні явища.

Розлад аутистичного спектру - це порушення розвитку, що впливає на те, як людина спілкується, взаємодіє з оточенням та сприймає світ. За наявними оцінками, на даний час цей стан торкається близько 3,2% дітей у США. Вакцина проти кору, паротиту та краснухи входить до стандартного календаря щеплень для дітей раннього віку та захищає від трьох високозаразних та потенційно небезпечних вірусних інфекцій.

Серед деяких батьків зберігаються побоювання щодо зв'язку цієї планової вакцини з аутизмом, що часто призводить до відкладання щеплень або відмови від них. Ці страхи багато в чому зумовлені публікацією 1998 року, що описує клінічні випадки лише 12 дітей; згодом цю статтю було відкликано через порушення наукової етики. Численні масштабні дослідження, проведені за минулі роки, не виявили жодного зв'язку між вакциною та даним порушенням розвитку.

Попри велику доказову базу, спостережні дослідження безпеки вакцини стикаються з певними методологічними складнощами. Такі фактори, як звички сім'ї щодо медичного обслуговування, ранні побоювання батьків щодо розвитку дитини та вік самої дитини можуть впливати як на терміни вакцинації, так і на ймовірність постановки діагнозу «аутизм».

Тодд Берстейн, лікар системи охорони здоров'я UW Medicine та провідний автор дослідження, пояснив необхідність застосування нового підходу. "Попередні дослідження зв'язку вакцини КПК з аутизмом проводилися переважно в Європі, де сама вакцина та графік імунізації дещо відрізняються", – розповів Берстейн виданню PsyPost. "Європейські дослідження було проведено раніше (на основі даних за 2000–2012 роки). У той період аутизм діагностували не так часто, і показник поширеності цих досліджень становив приблизно третину від поточного рівня, що спостерігається в США."

Якщо в аналізі не враховувати те, що діти отримують вакцини на різних етапах розвитку, результати можуть бути спотвореними. Щоб зважити на ці нюанси, Берстейн та його колеги використовували більш точну схему дослідження. Автори застосували підхід, відомий як аналіз із прив'язкою до віку (age-anchored landmark analysis). Цей метод передбачає угруповання дітей за віковими інтервалами, протягом яких зазвичай приймається рішення про вакцинацію, та порівняння вакцинованих та невакцинованих дітей усередині цих інтервалів, що дозволяє мінімізувати систематичну помилку.

Даний метод дозволяє уникнути так званої "помилки безсмертного часу" (immortal time bias) - статистичного спотворення, що виникає, коли період до моменту вакцинації дитини помилково враховується як частина часу перебування у групі вакцинованих. Крім того, дизайн дослідження передбачає врахування лише тих діагнозів аутизму, які були поставлені після початку відповідного вікового інтервалу; таким чином, діагноз не може передувати вакцинації, з якою проводиться порівняння. Берстайн зазначив, що в ході попередніх європейських досліджень, де порівняння вакцинованих та невакцинованих дітей проводилося без прив'язки до конкретного віку, "могла виникнути систематична помилка, пов'язана із 'безсмертним часом'".

Для проведення дослідження вчені проаналізували дані з Cosmos – великої бази електронних медичних карток, що охоплює лікарні та клініки по всій території США. "База даних Cosmos – це найцінніший ресурс для проведення клінічних спостережних досліджень", – заявив Берстайн. "Більшості дослідників варто ознайомитися з Cosmos і навчитися відповідально використовувати її, спираючись на передові наукові принципи."

У вибірку увійшли 2560035 дітей, які пройшли як мінімум один плановий огляд у педіатра або лікаря первинної ланки у віці від 12 до 24 місяців. Поширеність дитячого аутизму у цій вибірці становила 2,55%. Дослідники зосередилися на конкретному діагностичному коді, що відповідає дитячому аутизму (вузькішої категорії, ніж розлади аутистичного спектру в цілому); цим частково пояснюється той факт, що показник поширеності у вибірці виявився нижчим від загальнонаціонального рівня.

Дослідники виключили з аналізу дітей, у яких аутизм був діагностований у віці 11 місяців або раніше, щоб гарантувати, що вакцинація передувала постановці діагнозу. За дітьми велося спостереження до досягнення ними восьмирічного віку або до грудня 2024 року. До 24 місяців життя 91,4% дітей з вибірки отримали першу дозу вакцини проти кору, епідемічного паротиту та краснухи.

Автори розділили дітей на групи за віковими інтервалами (наприклад, від 11,5 до 12,5 місяця, від 12,5 до 13,5 місяця та до 24 місяців). Усередині кожного інтервалу вони порівнювали дітей, які отримали першу дозу вакцини в цей період, з тими, хто не був щепленим до початку інтервалу і залишався неприщепленим протягом усього періоду спостереження.

Для забезпечення максимальної коректності порівняння дослідники запровадили поправки на фактори, здатні вплинути як на вакцинацію, так і постановку діагнозу "аутизм"; вибір цих факторів здійснювався за допомогою причинно-наслідкової діаграми (DAG), що відображає взаємозв'язок між різними показниками. До таких чинників ставилися: вік, раса та етнічна приналежність матері; гестаційний вік при народженні; мала вага дитини щодо гестаційного віку або багатоплідна вагітність; наявність у матері діабету або інфекцій статевих шляхів або сечовивідних шляхів під час вагітності; несприятливі соціально-економічні умови району проживання та регіон країни. Дослідники уникали обліку факторів, що виникають після вакцинації, оскільки це могло б спотворити результати.

У жодному з проаналізованих вікових інтервалів запровадження першої дози вакцини не було пов'язане з підвищеним ризиком розвитку аутизму. Під час основного аналізу, що охоплював вакцинацію віком від 11,5 до 24 місяців, скоригований коефіцієнт ризиків складав 0,97 (99-відсотковий довірчий інтервал: від 0,91 до 1,03). Співвідношення ризиків дозволяє порівняти частоту появи нових діагнозів у двох групах; оскільки отриманий інтервал включає значення 1,0, результат свідчить про відсутність відмінностей на рівні ризику. Показник 0,97 відповідає зниженню частоти встановлення діагнозу серед вакцинованих дітей приблизно на 3% — різниці, яка статистично не відрізняється від нуля. Верхня межа довірчого інтервалу виключає можливість підвищення ризику більш ніж на 3%. "Масштаб дослідження важливий лише остільки, оскільки він підвищує статистичну потужність, дозволяючи виявити навіть незначні відмінності", – зазначив Берстайн. "Потужність цього дослідження була значно вищою, ніж у попередніх європейських робіт, тому навіть мінімальне підвищення ризику було б зафіксовано, якби воно відбулося."

"Тепер можна з високим ступенем впевненості стверджувати: у дітей у США, які отримали вакцину MMR (проти кору, епідемічного паротиту та краснухи) у віці від 11,5 до 24 місяців, не спостерігається підвищеного ризику розвитку аутизму", - додав він.

У двох пізніших вікових інтервалах — від 14,5 до 17,5 місяців та від 17,5 до 24 місяців — частота постановки діагнозу "аутизм" серед вакцинованих дітей була дещо нижчою (співвідношення ризиків склало 0,90 та 0,92 відповідно). Автори пояснюють подібні незначні відхилення залишковими систематичними похибками даних, а не захисною дією вакцини.

Отримані результати підтвердилися за різних варіантів аналізу. Вони практично не змінилися після включення додаткових факторів, пов'язаних з народженням (співвідношення ризиків 0,97), а також після виключення показника, що характеризує район проживання (дані, за яким були відсутні для 53% дітей; співвідношення ризиків 0,96). Результати залишилися незмінними й після виключення з вибірки дітей, у яких діагноз "аутизм" було зафіксовано лише одного разу.

Для додаткової перевірки методології дослідники використовували також метод "негативного контролю". Вони проаналізували дані про ревакцинацію пневмококової кон'югованої вакцини, яку проводять у віці 12-15 місяців для профілактики бактеріальних інфекцій і яка теоретично ніяк не пов'язана з аутизмом. Негативний контроль - це порівняння, при якому не очікується жодного ефекту; такий метод дозволяє перевірити, чи не видає дослідження хибні сигнали.

Аналогічні результати, отримані під час аналізу даних про ревакцинацію проти пневмококової інфекції, свідчать, що аналіз не виявляв хибних взаємозв'язків, зумовлених лише фактом відвідування лікаря для планових оглядів. Це підтверджує думку авторів, що залишкові систематичні похибки навряд чи можуть пояснити результати, отримані для вакцини MMR.

"Використання коригувань на основі спрямованих ациклічних графів (DAG), методу негативного контролю та дизайну дослідження з урахуванням ключових часових точок (landmark design) дозволяє усунути потенційні спотворення, характерні для попередніх робіт", - підкреслив Берстайн.

Як і в будь-якому дослідженні тут є свої нюанси. Робота ґрунтувалася на даних медичної документації (наглядове дослідження), тому вчені не могли врахувати абсолютно всіх факторів, що впливають на життя дитини. Автори визнають, що деякі залишкові побічні ефекти не можна повністю виключити.

"Оскільки це спостережливе дослідження, ми можемо стверджувати лише те, що не виявили зв'язку між аутизмом та вакцинацією проти кору, паротиту та краснухи (КПК) у цій віковій групі; проте ми не можемо заявити, що вакцина КПК не викликає аутизму", - пояснив Берстайн. "Про причинно-наслідковий зв'язок можна говорити лише за результатами рандомізованих проспективних досліджень. Проте проведення таких досліджень було б неетичним. Таким чином, це найкраще, що може запропонувати наука у цих умовах."

Варто зазначити, що у використаному масиві даних була відсутня інформація про сімейний анамнез аутизму. Якщо батьки, які вже мають старшу дитину з аутизмом, з більшою обережністю ставляться до вакцинації молодших дітей, відсутність цих відомостей могло спотворити результати. Подібна закономірність могла б створити помилкове враження, що вакцина має захисний ефект, а не шкідливий. У дослідженні 2015 року, на яке посилаються автори, також не було виявлено зв'язку між вакциною КПК та аутизмом у дітей, які мають старших братів чи сестер із цим діагнозом.

"Найчастіше це дослідження розуміють неправильно, приписуючи йому висновки, яких воно не містить", – уточнив Берстайн. "У роботі не стверджується, що у невеликої групи пацієнтів із певним діагнозом чи сімейним анамнезом тощо відсутній підвищений ризик. Це питання не розглядалося в цій статті, проте оно вивчалося в інших роботах, присвячених аналізу даних рідних братів та сестер."

Крім того, період медичного спостереження за вакцинованими дітьми був значно довшим, ніж за невакцинованими: медіанне значення становило 853 дні проти 366 днів відповідно. Як правило, частіша взаємодія з медичними працівниками підвищує ймовірність постановки офіційного діагнозу, проте дослідники все одно не виявили зв'язку між вакцинацією та аутизмом.

Вимога про наявність пов'язаних записів про дитину та її батьків також призвела до виключення з аналізу значної частини дітей, які в іншому відповідали критеріям включення. Це означає, що отримані результати можуть не відображати досвіду всіх дітей, які отримують медичну допомогу.

У майбутніх дослідженнях можна було б використовувати додаткові дані про сімейний анамнез і соціально-економічні чинники, щоб отримати більш детальну картину. Вчені також могли б перевірити, чи справедливі ці висновки для ширшого спектра діагнозів розладів аутистичного спектру, а не лише для конкретного коду діагнозу "дитячий аутизм", використаного в даному аналізі.

У ході недавнього дослідження вчені з Індії використовували часникове лушпиння та пластик для створення інноваційного автономного датчика та продемонстрували можливість його застосування в системі домашньої безпеки, що працює в режимі реального часу. Один шар часникового лушпиння, поміщений між листами поліетилену, виявився надійним джерелом енергії, яке зберегло свої властивості навіть після шести місяців зберігання.

Результати дослідження, опубліковані 20 серпня у журналі IEEE Sensors Letters, показують, як можна використовувати органічні відходи для створення простих та недорогих технологічних рішень.

Цей датчик є різновидом трибоелектричного наногенератора, що складається з двох шарів різних матеріалів: один з них заряджається позитивно, а інший - негативно. Під час руху або тиску поверхні багаторазово стикаються і роз'єднуються, створюючи змінний струм, який можна накопичувати або використовувати безпосередньо як сигнал датчика.

"Це простий і дешевий спосіб перетворення звичайних механічних рухів - кроків, вібрацій або відчинення дверей - в корисну електричну енергію", - пояснює Діпак Бхарті, доцент кафедри електроніки та комунікаційних технологій Національного технологічного інституту Малавія (Джайпур, Індія), який проводив дослідження спільно з Манісом разом з Манісом.

Чому як джерело напруги було обрано часникове лушпиння?

Раніше Бхарті та Тіварі вже вивчали можливість використання інших органічних відходів для живлення технічних пристроїв, наприклад, лушпиння арахісу та сухих волокнистих залишків цукрової тростини. У своїй останній роботі вони зосередилися на часниковому лушпинні з низки причин.

"Часникове лушпиння — це сільськогосподарський та побутовий органічний відхід, який утворюється у величезних кількостях, але практично не знаходить повторного застосування: зазвичай його просто викидають", — пояснює Бхарті. "Нам було цікаво дізнатися, чи зможе такий матеріал — легкий, біорозкладний і широко доступний — скласти конкуренцію синтетичним полімерам як трибоелектричний шар."

Він додає, що часникове лушпиння має природну текстуровану шарувату поверхню, яка, на думку дослідників, сприятливо позначається на процесі контактної електризації. У ході дослідження вчені подрібнили часникове лушпиння, що має позитивний заряд, і нанесли його шаром на лист поліетилену, що має негативний заряд.

Комбінація з одного шару часникового лушпиння та пластику забезпечувала напругу холостого ходу близько 210 вольтів і дуже низький струм короткого замикання (порядку 45 мікроампер) при щільності потужності 2,16 вата на квадратний метр. Коли дослідники додали ще один шар часникового лушпиння з іншого боку поліетиленового листа, вихідні показники зросли приблизно вдвічі — до 400 В та 65 мкА. Поєднання високої напруги та низької сили струму характерне для даного класу наногенераторів, що робить їх придатними для використання в малопотужних сенсорних пристроях та системах збирання енергії.

Бхарті зазначає, що його здивувало не лише те, як додавання другого шару часникового лушпиння майже подвоїло вихідну потужність, а й довговічність цього матеріалу як джерела енергії: він зберіг свої робочі характеристики після шести місяців зберігання та 200 циклів механічного впливу.

"Той факт, що пристрій демонстрував практично ті ж показники після шести місяців зберігання у звичайних умовах, став переконливим доказом того, що подібний 'відхідний' матеріал може служити практичним компонентом для датчиків, а не просто залишатися лабораторною дивиною", - говорить він.

Демонстрація роботи системи домашньої безпеки

Потім дослідники інтегрували розроблений ними датчик на основі часникового лушпиння в систему домашньої безпеки, розмістивши його між верхнім краєм дверей і дверною коробкою. При відкритті дверей шари часникового лушпиння та пластику роз'єднуються, викликаючи стрибок напруги, який передається на мікроконтролер та Bluetooth-модуль. (Хоча сам датчик із часникового лушпиння не вимагає зовнішнього джерела живлення, мікроконтролер в даному експерименті живиться від портативного акумулятора.)

Bluetooth-модуль передає сигнал бездротового зв'язку на смартфон, на якому встановлено спеціально створений дослідниками додаток для Android. Програма формує голосове сповіщення в режимі реального часу, що повідомляє власника про те, що двері були відчинені.

У ході 50 випробувань система з датчиком розпізнавала відкриття дверей з точністю 92%.

Бхарті зазначає, що надалі має намір вивчити цікаве явище, виявлене в ході цих експериментів: хоча використання двох шарів (часткового лушпиння та поліетилену) подвоювало вихідний електричний сигнал, додавання більш як двоє шарів не призводило до істотного збільшення вироблення енергії. Бхарті планує детальніше досліджувати цей феномен, а також вивчити інші види біологічних відходів, які можуть знайти застосування як трибоелектричні матеріали.

Це маловідоме поєднання зараз привертає до себе величезну увагу.

В останні роки вчені уважно вивчають уролітин А, оскільки він, мабуть, має протизапальні, антиоксидантні, протипухлинні та омолоджувальні властивості.

Попередні дані, отримані в ході досліджень за участю людей, навіть вказують на те, що уролітин А допомагає організму позбавлятися старих або пошкоджених компонентів клітин, тим самим покращуючи їхній загальний стан.

Тепер дослідники з Королівського коледжу Лондона (KCL) вперше виявили, що уролітин А здатний активувати білок, який відіграє ключову роль у підтримці здоров'я серця.

Згідно з пресрелізом KCL, в експериментах на мишах з підвищеною жорсткістю серцевого м'яза та серцевою недостатністю уролітин А покращив показники роботи серця на 80% порівняно з тваринами, які не отримували цю речовину.

Результати дослідження опубліковані у журналі Science Advances за фінансової підтримки Британського кардіологічного фонду (British Heart Foundation).

Ці дані вселяють у вчених надію, що уролітин А може стати новим, раніше невідомим засобом лікування поширеної форми серцевої недостатності.

Йдеться про серцеву недостатність зі збереженою фракцією викиду (HFpEF) — стан, при якому серце нормально скорочується, але стає занадто жорстким, щоб належним чином розслабитись у фазі наповнення кров'ю.

Це захворювання дуже важко піддається лікуванню. Можливо, уролітин А допоможе заповнити цю прогалину в терапії.

"Це відкриває захопливі перспективи для розробки нових методів лікування, здатних покращити клінічні результати та якість життя людей, які страждають на це захворювання", — зазначає старший автор дослідження, фахівець у галузі кардіології Джозеф Бургойн.

"Хоча наявних даних недостатньо, щоб рекомендувати вживання гранатів для лікування серцевої недостатності, результати дослідження припускають, що дієтичні підходи, що стимулюють вироблення уролітину А, можуть допомогти полегшити перебіг цього захворювання."

Дослідження базувалося на експериментах за участю мишей, а також на дослідах зі зразками тканини людського серця, вирощеними в лабораторних умовах зі стовбурових клітин.

У мишей з ригідністю та серцевою недостатністю уролітин А зменшував рубцювання серцевої тканини та сприяв нормальному розслабленню органу в паузах між скороченнями.

Зрештою, це знижувало тиск усередині серця, надмірне зростання якого може призвести до накопичення рідини та патологічного збільшення розмірів органу.

Щоб з'ясувати, чи застосовні ці багатонадійливі результати до людини, Бергойн та її колеги перевірили дію уролітину А на зразках серцевої тканини, вирощених у лабораторних умовах.

З'ясувалося, що цей метаболіт справді прискорює процеси скорочення та розслаблення серцевої тканини, ймовірно, шляхом активації білка під назвою PKGIα.

Даний білок бере участь у регуляції артеріального тиску та сприяє розслабленню серця після скорочення.

"Наші результати відкривають абсолютно нову терапевтичну мету і демонструють, що уролітин А здатний активувати цей механізм, покращуючи розслаблення серця і знижуючи тяжкість захворювання", - пояснює Бергойн.

Нині існує дуже мало методів лікування пацієнтів із серцевою недостатністю зі збереженою фракцією викиду (HFpEF).

Багато традиційних методів лікування серцевої недостатності спрямовані на підтримку помпової функції ослабленого органу. Однак при HFpEF проблема не в цьому.

При даному стані серце продовжує ефективно перекачувати кров, але зазнає труднощів із розслабленням у паузах між скороченнями.

"Цей тип серцевої недостатності зустрічається все частіше в міру старіння населення і зростання показників ожиріння та діабету", - пояснює Бергойн.

"Попри поширеність захворювання, що зростає, можливості його лікування залишаються обмеженими, оскільки воно відрізняється складністю і значними відмінностями в клінічній картині у різних пацієнтів."

Щоб з'ясувати, чи справді уролітин А допомагає при лікуванні HFpEF у людей, необхідно провести рандомізоване контрольоване дослідження за участю великої та різнорідної групи пацієнтів.

У цьому дослідженні розглядалися лише самці мишей, хоча жінки страждають від HFpEF частіше, ніж чоловіки.

Однак доклінічні дослідження вказують на наявність статевих відмінностей у реакції серця гризунів на метаболічний стрес та стрес, спричинений гіпертензією.

Тому поки що неясно, чи будуть отримані результати справедливі й для самок.

"Хоча ці результати подають надію, поки позитивний ефект спостерігався лише у тварин та у зразках штучно вирощеної тканини людини; тому необхідні клінічні випробування за участю людей, щоб перевірити ефективність цього підходу для пацієнтів", — зазначає Джеймс Лейпер, директор із наукових досліджень Британського кардіологічного фонду.

"Тим часом здорове та збалансоване харчування залишається одним із найкращих способів турботи про серце.

"Вживання великої кількості фруктів та овочів сприяє покращенню здоров'я серця, проте важливо пам'ятати, що жоден окремий продукт не здатний самостійно запобігти серцево-судинним захворюванням або вилікувати їх."

Потім у цей вир спрямовуються крихітні частинки літію; вони виблискують, немов червоний чарівний пилок, а потім спалахують яскравими зелено-жовтими смугами світла.

Завдяки високошвидкісній кольоровій камері ми можемо спостерігати за цим процесом у реальному часі: плазма розігрівається всередині установки ST40 компанії Tokamak Energy, створюючи умови, подібні до тих, що будуть використовуватися в майбутніх токамаках для зіткнення атомних ядер і отримання термоядерної енергії — джерела, здатного одного дня забезпечити енергією весь світ.

Але вражає не лише чудове видовище.

Технології термоядерного синтезу мають пройти довгий шлях, перш ніж вони стануть придатними для практичного застосування, і спостереження за траєкторією розпеченого літію може допомогти фізикам подолати одну з головних перешкод: завдання безпечного відведення колосального тепла, що виділяється термоядерною плазмою.

Для зближення атомних ядер у токамаку необхідно утримувати плазму, розігріту до мільйонів градусів.

Проте забезпечити таке утримання непросто: частина колосальної енергії, що циркулює всередині, неминуче залишає ділянку утримання плазми.

Ця енергія повинна кудись йти, тому конструкція токамаків передбачає відведення максимальної кількості тепла до спеціальних елементів – диверторів.

На сьогодні експерименти на токамаках мають відносно короткочасний характер. Однак у майбутніх термоядерних електростанціях цим компонентам доведеться витримувати екстремальні теплові навантаження протягом тривалого часу, не руйнуючись при цьому.

Проблема теплового навантаження на дивертор настільки серйозна, що є одним із ключових факторів, що визначають конструкцію майбутніх електростанцій на базі сферичних струмів. У ході експериментів на установці ST40 дослідники зафіксували теплові потоки, що досягають 150 мегаватів на квадратний метр.

У зв'язку з цим відведення тепла - одне із завдань, що вивчаються дослідниками за допомогою ST40; зокрема, вони з'ясовують, чи можна залучити саму плазму до розв'язання цієї проблеми.

Зрозуміло, токамаки оснащуються високошвидкісними камерами високої роздільної здатності практично з моменту їх появи.

Високошвидкісне кольорове фільмування також не є нововведенням: кольорову камеру вже встановлювали на токамаку раніше.

Однак тоді відзначався важливий нюанс. Хоча камера і відстежувала рух літію на межі плазми, вона працювала із частотою 1000 кадрів на секунду; дослідники визнали цю швидкість недостатньою для того, щоб простежити за динамікою літієвих ниток у часі. За їхніми словами, для цього знадобилася б частота фільмування понад 10 000 кадрів за секунду.

Камера, спрямована всередину установки ST40, записує зі швидкістю 16 000 кадрів в секунду.

Ось що вона фіксує.

Зазвичай домішки в плазмі, що циркулює всередині термоядерного реактора, створюють серйозні проблеми: вони прискорюють втрати тепла шляхом випромінювання, що призводить до охолодження плазми та може порушити умови, необхідні для протікання термоядерної реакції.

Однак, якщо таке охолодження відбувається в потрібному місці - на периферії плазмового шнура, воно може стати перевагою: це дозволяє знизити теплове навантаження на дивертори, тоді як центральна частина плазмового тора зберігає температуру, достатню для підтримки термоядерного синтезу.

На цьому принципі заснований експериментальний режим роботи, який отримав назву XPR (X-point radiator - випромінювач у X-точці).

Плазма утримується потужним магнітним полем. X-точка (або розділова точка) - це область магнітного поля поблизу дивертора, де силові лінії утворюють характерну структуру у формі літери X.

Стимулюючи випромінювання енергії домішками у цій зоні, фізики розраховують охолодити плазму до досягнення дивертора. Це дозволяє знизити екстремальні навантаження на елементи конструкції, не охолоджуючи при цьому центральну область плазми, де відбувається термоядерна реакція.

Літій — один із матеріалів, з якими експериментують фізики, намагаючись зрозуміти, як можна керувати цим процесом охолодження.

Саме це і створює таку дивовижну кольорову картину.

Попри очікування, різноколірна плазма, зафіксована камерою, - це не найгарячіша частина установки ST40. Температура термоядерного ядра занадто висока для випромінювання видимого світла; камера ж фіксує процеси, що відбуваються у відносно холоднішій плазмі на периферії.

Рожеве свічення походить від дейтерію, що подається в токамак: цей газ випромінює світло, що поєднує червоні та сині хвилі.

Потрапляючи в ці холодніші зовнішні області, крихітні - розміром з піщинку - частинки літію переходять у збуджений стан і починають яскраво світитися малиново-червоним кольором.

Однак у міру проникнення літію в більш гарячу та щільну плазму його атоми втрачають електрон, перетворюючись на позитивно заряджені іони (Li⁺). Ці іони випромінюють характерне зеленувато-жовте світло.

Оскільки іони літію мають електричний заряд, вони рухаються вздовж ліній магнітного поля, перетворюючи яскраві зеленувато-жовті смуги на слід, що світиться, що позначає невидимі силові лінії, що утримують плазму.

Карту розподілу температур у токамаку можна було б отримати й в чорно-білому зображенні. Кольорова камера дозволяє фізикам відстежувати поведінку різних атомів і іонів у різних режимах плазми, спостерігаючи за траєкторією і глибиною проникнення літію.

У поєднанні зі спектроскопією, що дозволяє точно визначити довжини хвиль світла, що випускається, високошвидкісне фільмування дає фізикам можливість побачити, чи відбувається випромінювання енергії домішками саме там, де це необхідно.

Якщо цього не відбувається, дослідники можуть змінити умови експерименту та повторити спробу навчитися локалізувати охолодження в потрібній зоні. Отримані знання можуть у майбутньому визначити способи відведення величезних теплових потоків термоядерних реакторах.

Вже з'явилися перші ознаки того, що метод XPR може бути ефективним.

Згідно з попередніми результатами експериментів на установці ST40, дослідникам вдалося створити випромінювальну область, яка переміщається через X-точку та суттєво охолоджує периферійний шар плазми. Вимірювання показують, що при цьому знижується кількість тепла, що досягає дивертора.

Дослідники вважають, що значна частина випромінювання у тих експериментах була викликана частинками вуглецю, вибитими зі стінок токамака, а не спеціально введеним літієм. Втім, зараз уже проводяться експерименти з використанням літію та неону для додаткового зниження теплового навантаження.

Комп'ютерне моделювання показує, що літій може бути особливо ефективним: його можна сконцентрувати в диверторі, де потрібен охолодний ефект, і при цьому не допустити попадання значної кількості цієї речовини в центральну частину плазмового шнура, де воно могло б погіршити характеристики плазми.

Компанія Tokamak Energy має намір піти ще далі у реалізацію цієї ідеї.

Зараз установка ST40 проходить масштабну модернізацію: вуглецеве облицювання замінюють на молібденове, впроваджують системи нанесення літієвого покриття на елементи, що контактують із плазмою, а також встановлюють нові діагностичні засоби для детального вивчення процесів на периферії плазми.

Можливо, після цього ми побачимо ще більш разючі переливи кольорів, що виходять із глибин установки, — кольори, що несуть інформацію, яка допоможе нам наблизитися до майбутнього, що ґрунтується на термоядерній енергії.

Коли токамак вмикається, у його укріпленому "череві" відбувається щось магічне.

У цьому рецензованому дослідженні, опублікованому в журналі European Journal of Psychotraumatology, було проаналізовано дані опитування, що охопило репрезентативну вибірку цивільного населення, яке проживає на підконтрольних уряду територіях України.

Робота містить нові дані щодо поширеності посттравматичного стресового розладу (ПТСР) та комплексного ПТСР (кПТСР): з'ясувалося, що критеріям одного з цих психічних розладів відповідають 31,2% респондентів.

Люди, які живуть у зонах конфлікту, наражаються на підвищений ризик зіткнутися з такими травматичними подіями, як фізичне насильство, вимушене переміщення та втрата близьких. ПТСР може розвинутися після пережитої чи побаченої травми та супроводжується стійкими симптомами, включаючи нав'язливі спогади, тривожність, дратівливість та порушення сну. кПТСР - це споріднений, але тяжчий розлад, який зазвичай виникає внаслідок тривалої або повторюваної травматизації, наприклад, при хронічному насильстві або перебування в полоні.

Результати дослідження свідчать про те, що ПТСР та кПТСР поширені серед цивільного населення України, що живе в умовах активних бойових дій.

"Це дослідження стало результатом співпраці двох команд, які подолали міждисциплінарні кордони та адаптували свої дослідницькі підходи до умов воєнного часу", – зазначила професор Ольга Онуч із Манчестерського університету. "Оскільки двоє з нас — українці, ця робота мала для нас не лише важливе суспільне, а й особисте значення. Вивчення травматичного досвіду, а також ПТСР та кПТСР на основі репрезентативної загальнонаціональної вибірки дозволяє нам зробити внесок у життя наших професійних та особистих спільнот, а також сприяти вдосконаленню державної політики та механізмів реагування. Ми виконуємо цю роботу, керуючись загальним розумінням соціальної відповідальності науки перед суспільством."

Розуміння ПТСР і кПТСР — а також наслідків впливу війни у ​​ширшому сенсі — на основі даних репрезентативної загальнонаціональної вибірки в умовах бойових дій, що тривають, має життєво важливе значення для політичного, економічного та суспільного життя України. Знання цих закономірностей допоможе місцевим спільнотам, органам влади та міжнародним організаціям організувати невідкладну допомогу та спланувати заходи підтримки на довгострокову перспективу.

Співавтор дослідження, професор Володимир Кулик із кафедри соціальних наук Київської школи економіки, додає: "Важливо пам'ятати, що ПТСР та кПТСР зустрічаються не лише у ветеранів чи людей, які знаходяться поблизу зони бойових дій; ці розлади широко поширені й серед інших категорій населення, які сильно постраждали від війни, — наприклад, серед внутрішньо переміщених осіб, жителів міст і селищ, що зазнали ракетних ударів і атак безпілотників (навіть далеко від лінії фронту), а також тих, хто доглядає поранених або людей, які отримали психологічні травми."

У дослідженні взяли участь фахівці, чию співпрацю самі автори називають "незвичною": дослідники в галузі психічного здоров'я та соціологи. Усіх їх поєднував глибокий інтерес до впливу психологічних травм в Україні як на психічне здоров'я, так і на соціально-політичні процеси.

Ця робота виросла з досліджень Манчестерського університету, присвячених питанням ідентичності, демократії та соціальної стійкості в Україні у воєнний час. Цей проєкт, очолюваний професором Онуч у рамках ініціативи «Ідентичність і кордони в умовах змін» (Identity and Borders in Flux — IBIF), виявив необхідність глибшого розуміння травм та досвіду переживання війни. Це призвело до розширення міжнародної міждисциплінарної співпраці за участю дослідників з Манчестерського університету, Королівського коледжу Лондона, Київської школи економіки, Університету Джорджа Вашингтона, Центру східноєвропейських та міжнародних досліджень (ZOiS) та організації Combat Stress. Надалі дослідження розвивалися у межах мережі «Конфлікт та співробітництво у Східній Європі» (KonKoop).

Формування по-справжньому міждисциплінарної команди забезпечило доступ до якісної репрезентативної загальнонаціональної вибірки, що є рідкістю в нинішніх умовах. Під час телефонного опитування оцінювалися факти переживання травматичних подій (протягом усього життя), травми, пов'язані з війною, а також симптоми психічних розладів, спричинених травматичним досвідом.

Результати аналізу загальної вибірки, що складається з 2504 дорослих респондентів, показали:

- більшість учасників повідомили про те, що протягом життя та у зв'язку з війною стикалися з травматичними подіями, включаючи пожежі або вибухи, артилерійські обстріли, руйнування, спричинені війною, а також поранення, вимушене переміщення, зникнення або загибель членів сім'ї та інших близьких людей;
- у 31,2% респондентів виявили ознаки ПТСР (25,2%) або комплексного ПТСР (6%).

До факторів, пов'язаних з підвищеною ймовірністю розвитку ПТСР або комплексного ПТСР, належали: жіноча стать, старший вік, нижчий рівень освіти, наявність досвіду військової служби, вимушене переміщення через війну, а також більша кількість перенесених за життя подій, що травмують, і стресових факторів, пов'язаних з війною.

Відсутність партнера (статус самотньої людини) виявилося єдиним фактором, специфічно пов'язаним саме з комплексним ПТСР, а не зі звичайним ПТСР.

Оскільки дані збиралися одноразово під час активного конфлікту, результати відображають стан психічного здоров'я населення в конкретний час, а не динаміку зміни симптомів.

"Особливий інтерес для нас представляє той факт, що в даній репрезентативної загальнонаціональній вибірці ПТСР зустрічалося набагато частіше, ніж комплексне ПТСР", — зазначає провідний автор дослідження, клінічний психолог (який спеціалізується на роботі як з дітьми, так і з дорослими) і викладач клінічної психології в Королівському коледжі Лондона (KCL) доктор Емм-Ерм. "Це може вказувати на те, що психологічні реакції на війну, що триває, не завжди укладаються в рамки моделей, розроблених на основі даних, отриманих у постконфліктний період. Коли загроза залишається реальною та непередбачуваною, способи переживання травматичного стресу та адаптації до нього можуть відрізнятися, і це важлива сфера для майбутніх досліджень."

Професор Кулик додає: "У міру зростання навантаження на систему охорони здоров'я України та посилення невизначеності щодо майбутньої гуманітарної допомоги розуміння поширеності ПТСР та комплексного ПТСР стає критично важливим для планування послуг у сфері охорони психічного здоров'я як невідкладних, так і довгострокових. Подальші дослідження необхідні для розуміння того, як змінюватиметься психологічний вплив війни на населення у міру продовження конфлікту."

Як обмеження дослідження автори зазначають, що висновки ґрунтувалися на даних про симптоми, які повідомили самі учасники; на це могло вплинути те, як респонденти інтерпретували питання анкети.

Наступним напрямом досліджень, яким планують зайнятися автори, стане вивчення потенційного впливу травм на політичні погляди.

"Фізики називають цю властивість універсальністю: складні мікроскопічні деталі нівелюються, і залишаються лише деякі ключові характеристики", — пояснює Джейсон Алісеа, професор теоретичної фізики (що займає іменну кафедру імені Вільяма К. Девіса).

Для опису такої універсальної поведінки фізики часто використовують математичний апарат, відомий як конформна теорія поля.

Квантові симулятори для перевірки фундаментальних фізичних принципів

У дослідженні, опублікованому в журналі Nature, вчені провели перші у своєму роді експерименти з двома різними конформними теоріями поля, використовуючи квантові симулятори. Ці спеціалізовані системи простіше за квантові комп'ютери загального призначення і призначені для відтворення конкретних квантових явищ.

У роботі взяли участь експериментальна група під керівництвом професора фізики Мануеля Ендреса з Калтеха (Каліфорнійського технологічного інституту), група теоретиків під керівництвом Алісеа, а також дослідники з Університету Париж-Саклі та Мюнхенського технічного університету.

Використовуючи нещодавно розроблену технологію квантового моделювання, вчені вперше провели прямі вимірювання енергетичних рівнів у синтетичній квантовій матерії, існування яких передбачалося конформними теоріями поля Ізінга та трикритичною моделлю Ізінга. (Назва «Ізінг» відсилає до фізика Ернста Ізінга, який у 1920-х роках вирішив завдання для однієї з ранніх моделей магнетизму.)

Обидві теорії описують універсальну поведінку, що виникає, коли квантова система, що має незвичайні властивості (такі як заплутаність і суперпозиція), досягає критичної точки між двома станами, один з яких більш впорядкований, ніж інший.

Квантовий переломний момент поблизу абсолютного нуля

На відміну від звичайного фазового переходу, наприклад, перетворення води на пару, цей перехід не викликаний зміною температури. Він виникає виключно завдяки квантовим ефектам при температурах, близьких до абсолютного нуля.

У цій критичній точці за допомогою лазерів систему можна перевести до ряду специфічних енергетичних станів. Вчені порівнюють ці рівні зі сходами.

"Енергетичні рівні, що передбачаються цими теоріями, важливі, оскільки вони містять фундаментальну інформацію про самі теорії", - зазначає Алісеа.

Вже близько 40 років фізики використовують конформні теорії поля для розрахунку відстаней між цими енергетичними ступенями. Очікується, що рівні співвідноситимуться один з одним у суворих пропорціях, проте до проведення даного експерименту ці передбачення не були підтверджені прямими вимірами. "Наші нові інструменти запозичені у платформ для квантових обчислень", — каже Сянкай Сунь, один із провідних авторів дослідження та аспірант лабораторії Ендреса. "За останні десять років вчені навчилися керувати такими системами, і тепер ми підійшли до етапу, коли ми можемо використовувати їх для фундаментальних фізичних досліджень."

Утримання атомів за допомогою лазерів

В основі експерименту лежить технологія, яку лабораторія Ендрес також застосовує для створення квантових комп'ютерів. Система базується на масивах нейтральних атомів, які утримуються на місці за допомогою сильно сфокусованих лазерних променів — оптичних пінцетів.

Раніше в цій же лабораторії на аналогічній платформі, що працює з нейтральними атомами, було досягнуто важливого досягнення: дослідникам вдалося зафіксувати 6100 атомів в одному масиві.

Хоча масиви оптичних пінцетів розроблялися переважно для потреб квантових обчислень, вчені застосували цю технологію для вивчення фундаментальної фізичної проблеми.

За допомогою оптичних пінцетів вони розташували атоми стронцію в ряд. Потім додаткові лазери перевели атоми на високозбуджені енергетичні рівні, відомі як ридбергівські стани. У таких станах сусідні атоми починають дуже сильно взаємодіяти один з одним.

В результаті цих взаємодій ланцюжок атомів став поводитися як єдине ціле, а не як набір окремих частинок. Після цього дослідники регулювали параметри лазерів до того часу, поки вся система не досягла критичної точки переходу, що вони прагнули вивчити.

Вимірювання прихованої енергетичної "драбини"

Для виявлення передбачуваних енергетичних рівнів дослідники розробили метод, який одержав назву "модуляційна спектроскопія багаточасткових систем".

Вони злегка збурювали весь ланцюг атомів, модулюючи параметри лазерного випромінювання з певною частотою, а потім вимірювали інтенсивність відгуку атомів. Скануючи діапазон частот та фіксуючи піки відгуку, дослідники змогли визначити різні енергетичні рівні.

Цей принцип нагадує витяг звуку з келиха для вина шляхом проведення вологим пальцем по краю. Коли частота руху збігається з частотою келиха, виникає резонанс і з'являється звук. На інших частотах помітного ефекту немає.

"Ми повторили експеримент із ланцюжками, що складаються з 35 атомів, і виявили, що енергетичні рівні ("сходи") розташовуються саме так, як передбачає конформна теорія поля Ізінга: після масштабування з урахуванням розміру системи спектри накладалися на єдину універсальну криву", — розповідає Сунь. "Потім ми налаштували систему на трикритичну точку та виміряли нижчі рівні відповідного спектру; їх співвідношення виявилися саме такими, як передбачає теорія."

Приховані закономірності, що виникають з окремих атомів

Оскільки вчені могли керувати кожним атомом окремо, їм вдалося провести вимірювання, які було б дуже складно здійснити з використанням традиційних матеріалів.

Команда класифікувала збудження за їхньою симетрією, виявивши другий набір енергетичних рівнів, який залишався прихованим при початкових вимірах.

Дослідники також змінили поведінку атомів на кінцях ланцюжка. Це призвело до перебудови енергетичних "сходів" і виникнення інших змін, відповідних прогнозам теорії трикритичної моделі Ізінга.

"Хоча ми й вважали ці теорії вірними, дуже важливо отримати експериментальне підтвердження — мати справу з реальним об'єктом, який можна вивчати та перевіряти на практиці", — зазначає Алісеа. "Бачити, як теоретичні передбачення втілюються в життя, це приголомшливо."

Нові горизонти квантового моделювання

Тепер дослідники планують розширити експерименти, перейшовши до більших квантових систем. Вони сподіваються вивчати як лінійні ланцюжки, так й двомірні решітки з атомів.

"У двовимірному випадку конформні теорії поля вивчені не настільки глибоко, тому можливості, що відкриваються, дуже цікаві", — говорить Сунь.

Це дозволить вченим дослідити квантові системи, поведінку яких поки що неможливо розрахувати з високою точністю, і, можливо, розв'язувати завдання, непосильні для класичних комп'ютерів.

"Мене особливо надихає те, що цей метод не вимагає знання відповіді заздалегідь. У цьому випадку ми змогли зіставити результати наших вимірів із точними теоретичними пророкуваннями", — каже Ендрес. "Наступний крок — застосувати цей підхід до систем, поведінка яких в кількісному вимірі поки що невідома, у тому числі до таких режимів, які недоступні для моделювання на класичних комп'ютерах."

Команда під керівництвом професора фізики Університету Центральної Флориди (UCF) Мадхаба Неупане виявила перспективний матеріал для цього. Вчені виявили ознаки альтермагнетизму - нової форми магнетизму, що поєднує корисні характеристики двох більш відомих типів: феромагнетизму та антиферомагнетизму. Результати дослідження опубліковані у журналі Nature Communications.

Феромагнетизм обумовлює поведінку, характерну для звичайних магнітів. У таких матеріалах магнітні моменти орієнтовані в одному напрямку, створюючи магнітне поле. Ця властивість корисна для електроніки, проте паразитні магнітні поля, що виникають при цьому, можуть створювати перешкоди для сусідніх компонентів.

Антиферомагнетики поводяться інакше. Їхні магнітні моменти спрямовані в протилежні сторони та взаємно компенсуються, що практично виключає появу паразитних полів. Однак їм бракує деяких корисних електронних властивостей, властивих феромагнетикам.

Альтермагнетики пропонують інше рішення, поєднуючи цінні характеристики обох типів.

Подібно до антиферомагнетиків, вони не створюють небажаних паразитних магнітних полів. Водночас вони здатні генерувати та детектувати спінові струми — потоки спинів електронів усередині матеріалу, які дослідники планують використовувати в електроніці майбутнього.

Неупане та його колеги експериментально виявили ознаки цього незвичайного магнітного стану у шаруватому матеріалі Co₁/₄TaSe₂, що містить атоми магнітного кобальту. Це відкриття надає дослідникам універсальну платформу для вивчення альтермагнетизму та може сприяти розвитку технологій електроніки та спінтроніки.

"Ці матеріали відрізняються від традиційних антиферомагнетиків здатністю генерувати та детектувати спінові струми без негативного ефекту у вигляді паразитних магнітних полів", – зазначає Неупане. "Завдяки цій новій властивості вони відмінно підходять для різних областей застосування, включаючи спінтроніку, надшвидкі запам'ятовувальні пристрої, терагерцові мережі та енергоефективну електроніку".

Пошук ознак альтермагнетизму

Щоб визначити, чи з'єднання Co₁/₄TaSe₂ виявляє властивості альтермагнетизму, дослідникам необхідно було вивчити поведінку його електронів.

Вони використовували метод фотоемісійної спектроскопії з кутовою роздільною здатністю (ARPES), що дозволяє вимірювати енергію та рух електронів, а також визначати електронну структуру матеріалу.

"Наш підхід полягав у використанні методів з високою роздільною здатністю, які не залежать від спину електрона, для вимірювання розщеплення енергетичних рівнів", — каже Неупане. "Потім ми доповнили ці вимірювання методом ARPES з дозволом по спіну, щоб остаточно переконатися, що картина, що спостерігається, відповідає альтермагнетизму."

Спершу команда виявила характерне розщеплення електронних зон матеріалу. Потім, застосувавши ARPES з роздільною здатністю по спіну для більш детального аналізу, дослідники встановили, що розщеплені стани мають протилежну спінову поляризацію, що є ключовою ознакою альтермагнетизму.

Спостереження за цим явищем пов'язані з певними труднощами. Оскільки вимірювання методом фотоемісії вкрай чутливі до стану поверхні матеріалу, для точного аналізу процесів, що відбуваються, дослідникам були потрібні зразки з виключно чистою поверхнею.

Колеги виготовили високоякісні зразки Co₁/₄TaSe₂, а команда Неупан ретельно відібрала ті з них, які мали надчисту поверхню, перш ніж братися до вивчення електронних властивостей матеріалу.

"Важливість відкриття стала очевидною, коли результати експериментальних вимірів незмінно підтверджували наші теоретичні прогнози", — зазначає Неупане. "Збіг цих незалежних свідчень переконав нас у тому, що ми справді виявили шаруватий альтермагнетик."

Чому шаруваті матеріали змінюють правила гри

Виявлення ознак альтермагнетизму — лише одна з причин, через які матеріал Co₁/₄TaSe₂ привернув увагу дослідників.

Цей матеріал складається з надзвичайно тонких шарів, покладених один на одного. Оскільки зв'язок між шарами слабкий, вчені можуть розділяти їх і комбінувати, створюючи надтонкі структури; це робить шаруваті матеріали перспективними для використання у тонкоплівкових пристроях та інших передових технологіях.

Вчені називають це сімейство шаруватих матеріалів дихалькогеніди перехідних металів (або TMD - від англ. Transition-metal dichalcogenides).

У матеріалі Co₁/₄TaSe₂ магнітні атоми кобальту, впроваджені між шарами, сприяють формуванню незвичайних магнітних властивостей. Шарувата структура також забезпечує високу гнучкість налаштування матеріалу, дозволяючи дослідникам модифікувати його та вивчати, як ці зміни впливають на електронні та магнітні характеристики.

Команда також прагнула зрозуміти природу цієї незвичайної електронної поведінки. До початку дослідження було неясно, чи виходять ключові ознаки альтермагнетизму в шаруватих матеріалах переважно з поверхні або глибини самого матеріалу.

Проведені вимірювання показали, що відповідний електронний стан формується головним чином усередині самого матеріалу та демонструє явні ознаки альтермагнітного впорядкування.

"Виявлення ознак альтермагнетизму в матеріалі з широкими можливостями налаштування відкриває безліч нових перспектив", — каже Майло Спраг, аспірант та провідний дослідник у цій роботі. "Наразі в альтермагнетній теорії точаться численні дискусії щодо того, як спін-поляризовані електронні стани взаємодіють з іншими магнітними явищами. Тепер ми маємо матеріал, який можна легко модифікувати для вивчення цих нових питань."

Створення фундаменту для технологій майбутнього

Більшість традиційних електронних пристроїв використовують електричний заряд електронів для передачі та обробки інформації. Однак в електронів є й інша властивість – спін; дослідники вивчають його як альтернативний спосіб перенесення інформації.

Ця галузь науки отримала назву «спінтроніка».

Альтермагнетики можуть бути особливо корисними для спінтроніки, оскільки вони здатні генерувати й детектувати спінові струми, не створюючи при цьому паразитних магнітних полів, здатних заважати роботі щільно упакованих електронних компонентів.

"У міру того, як електронні пристрої стають все більш мініатюрними, дослідникам потрібні нові матеріали, здатні працювати швидше і споживати менше енергії", - зазначає Неупане. Шаруваті матеріали вже досліджуються щодо їх використання в надмалих транзисторах, оптичних технологіях та інших електронних пристроях. Водночас вчені вивчають, чи можуть спінові струми відкрити нові засоби передачі цифрової інформації.

Шаруваті альтермагнетики здатні поєднати ці два напрями досліджень, ставши основою для створення надтонких, гнучко настроюваних матеріалів, що дозволяють керувати спіном електронів без виникнення небажаних магнітних перешкод, властивих звичайним магнітам.

"Якщо цей підхід виявиться життєздатним, шаруваті альтермагнетики займуть передові позиції у розвитку електроніки", - зазначає Неупане.

Що ще належить з'ясувати дослідникам

Дане дослідження надає вченим цінний ресурс: матеріал, за допомогою якого можна вивчати безліч питань щодо альтермагнетизму в Co₁/₄TaSe₂.

Вчені поки не до кінця розуміють, чому виникає цей незвичайний магнітний стан, чому він може ставати більш енергетично вигідним у порівнянні з іншими можливими магнітними структурами (включаючи феромагнетизм та інші форми антиферомагнетизму), а також які особливості його поведінки.

Теоретичні дослідження вказують на те, що конкуренція різних взаємодій між електронами може визначати тип магнітного стану, що формується, проте вчені все ще працюють над тим, щоб встановити, наскільки точно ці теорії описують поведінку реальних матеріалів.

"У теорії роботи альтермагнетиків залишається безліч невивчених та неперевірених аспектів", — каже Неупане. "Тепер, коли ми визначили низку платформ для пошуку відповідей на ці питання, почалися більш поглиблені дослідження цих матеріалів."

Оскільки вчені можуть модифікувати Co₁/₄TaSe₂ та спостерігати за змінами його властивостей, цей матеріал є новою експериментальною базою для вивчення нерозв'язаних питань та дослідження того, як альтермагнетизм взаємодіє з іншими магнітними та електронними явищами.

Знайомтеся: робот у формі вигнутого кільця, що не містить електроніки. Зовні він нагадує сережку, а поводиться як персонаж відеоігри: завдяки енергії інфрачервоного випромінювання може стрибати практично нескінченно.

У статті, опублікованій в журналі Proceedings of the National Academy of Sciences, аспіранти Цайчжі Чжоу та Хаоцзе Сунь, доктори наук Хайтао Цін та Яое Хун, а також професор Цзе Інь та постдокторант Фанцзе Ці (всі з Університету штату Північна Кароліна) описують свого "м’якого кільцевого стрибуна". Якщо говорити спрощено, принцип його руху схожий на те, як літають іграшкові літачки з гумомотором.

"Для накопичення пружної енергії ми використовуємо кручення", - пояснює Інь, професор кафедри машинобудування та аерокосмічної інженерії. Оскільки накопичена енергія вивільняється миттєво, роботу "не потрібне повернення у вихідне становище між стрибками — він відновлює форму самостійно".

Цей робот, виконаний переважно зі шнура на основі рідиннокристалічного еластомеру, має тонкий алюмінієвий фіксатор V-подібної форми, що з'єднує кінці шнура. Під впливом інфрачервоного випромінювання шнур стискається, скручуючи та натягуючись; завдяки V-подібному фіксатору він при цьому не перекочується та не розкручується. Коли запас енергії в шнурі досягає максимуму, алюмінієвий фіксатор різко відкидається вниз, ударяючись об поверхню і підкидаючи пристрій вперед або вгору. У процесі руху шнур повертається до вихідної форми й знову готовий забезпечити енергію для наступного стрибка за умови, що на нього продовжує падати інфрачервоне світло.

Як пояснює провідний автор дослідження Фанцзе Ці, команда з Університету штату Північна Кароліна могла "керувати характером руху робота, вносячи незначні зміни до його конструкції. Якщо V-подібний елемент на одному кінці краплеподібної форми дуже широкий – з кутом 120 градусів, – робот просто повзе вперед. Якщо зменшити кут до 90 градусів, він стрибає уперед. А якщо зменшити кут ще сильніше, до 50 градусів, робот робить вертикальний стрибок. Іншими словами, всього один геометричний параметр визначає, чи буде пристрій повзти, стрибати вперед [на відстань, що дорівнює трьом довжинам його корпусу] або підстрибувати вгору [на висоту, що дорівнює 80 висот корпусу]."

Дослідники з'ясували, що для збільшення дальності стрибка достатньо додати невелику вагу на той бік кільця, який протилежний V-подібному обмежувачу. За словами Ці, це "зміщує центр мас робота і забезпечує потужніший і стабільніший рух уперед — подібно до того, як плавець нахиляється вперед, відштовхуючись від стартової тумбочки".

Досі забезпечення можливості багаторазових стрибків у автономних м'яких роботів було складним завданням, оскільки такі дії, як зазначається у статті в журналі PNAS, вимагали "зовнішнього повернення у вихідне положення, складної системи керування чи просторово-часової стимуляції". Однак завдяки використанню ефекту фототермічного скручування (викликаного інфрачервоним випромінюванням) та особливої ​​краплеподібної форми, робот-стрибун з Університету штату Північна Кароліна здатний безперервно стрибати, приземлятися, повертатися у вихідний стан і знову стрибати, адаптуючись до різного рельєфу в автономному режимі.

Хоча розробники поки що не мають конкретних планів щодо застосування цих "стрибучих" роботів, масштабні дослідження в галузі робототехніки для наземних і позаземних місій дозволяють припустити, що для таких "світлострибунців" з часом знайдеться відповідне завдання. Зрештою, колись ніхто не підозрював, що гума знайде таке широке застосування у транспортних засобах, які, безперечно, змінили світ. У поєднанні з легкими та малопотужними мікросенсорами ці роботи могли б автономно збирати корисні дані на величезних і навіть важкодоступних відстанях.

"Ця розробка не має негайного практичного застосування", — каже Інь. "Проте це фундаментальне досягнення, яке заслуговує на подальше вивчення з прицілом на використання в таких сферах, як навігація в навколишньому середовищі, ройова робототехніка та пересування по неструктурованій місцевості."

Середня планета в цій системі, Бета Живописця b, є газовим гігантом, маса якого в кілька разів перевищує масу Юпітера. Як газовий гігант, вона, мабуть, не має твердої поверхні, на яку можна було б "висадитися", а її вік — лише кілька десятків мільйонів років — дозволяє вважати її "новонародженою" за астрономічними мірками. Крім того, це одна з найбільш докладно вивчених екзопланет, які спостерігаються методом прямої візуалізації. Завдяки своїй молодості вона залишається гарячою та яскравою, а віддаленість від зірки (порівняна з відстанню від нашого Сонця до Сатурна) дозволяє відрізнити її від світила за допомогою досить потужних телескопів.

У новому дослідженні, проведеному вченими з Гарварду та Орегонського університету, стверджується, що Бета Живописця b є джерелом явища, яке раніше ніколи не вдавалося однозначно зафіксувати в іншого небесного тіла: радіовипромінювання.

Сигнал, зареєстрований радіотелескопом MeerKAT в Південній Африці, мабуть, має природне походження, тобто це не інопланетяни. Автори особливо наголошують на цьому вже на самому початку свого препринта. І хоча робота ще не пройшла процедуру рецензування, дослідники наводять вагомі докази на користь своєї гіпотези про те, що джерелом сигналу є потужна магнітна активність.

Характеристики радіохвиль відповідають теоретичним прогнозам щодо магнітних полів, що генеруються молодими масивними планетами. Заряджені частинки можуть захоплюватись потужним магнітним полем планети; у міру її обертання ці частинки прискорюються та вивільняють енергію у вигляді радіохвиль. У певному сенсі це явище, відоме як авроральне радіовипромінювання, є своєрідним "криком" магнітосфери планети в космічний простір.

Команда дослідників зафіксувала кілька таких сигналів і вперше зуміла точно визначити їхнє джерело – саму екзопланету; домогтися цього вчені намагалися багато років. В останні роки астрономи вже кілька разів наближалися до такого досягнення — наприклад, у 2023 році, коли в системі YZ Ceti було зафіксовано сплески радіовипромінювання. Здавалося, що це сигнали повторюються синхронно з орбітальним рухом однієї з планет. Проте дослідники не могли виключити ймовірність того, що це випромінювання було викликано виключно магнітною активністю самої зірки.

Особливе місце в історії астрономії займає і система Бета Живописця. У 1984 році Бета Живописця стала першою зіркою, навколо якої вдалося безпосередньо сфотографувати диск із пилу та уламків. Це зображення вказувало на можливі процеси формування планет, хоча на той момент астрономам не вдалося підтвердити існування будь-яких планет у цій системі.

У ході випробувань на свинях ця паперова батарейка "виробляла достатньо енергії для виконання важливих функцій у шлунково-кишковому тракті, включаючи бездротову передачу даних на відстань до метра та безперервну електростимуляцію протягом кількох днів", — зазначає Джованні Траверсо, професор машинобудування в MIT.

"Розумні" таблетки та електроніка для прийняття всередину

У сфері охорони здоров'я спостерігається загальна тенденція розробки так званих "розумних" таблеток. Ці електронні пристрої, призначені для вживання, здатні аналізувати стан організму і проводити лікування зсередини в режимі реального часу. Однак для їх роботи необхідне безпечне та надійне джерело живлення.

Звичайні лужні або літій-іонні батареї можуть становити смертельну небезпеку, якщо їх захисна оболонка пошкодиться всередині організму. Раніше робилися спроби розробити методи отримання енергії безпосередньо всередині тіла для живлення таких пристроїв, але вони зазвичай забезпечували лише низький і нестабільний рівень енергопостачання. Вчені також створювали біорозкладні батареї, але їх енергомісткість часто виявлялася обмеженою.

Траверсо та його колеги розробили батарейку на паперовій основі з електродами з магнію та триоксиду молібдену; докладний опис цієї технології було опубліковано в журналі Nature Chemical Engineering. Раніше ці матеріали вже розглядалися як компоненти біорозкладних батарейок, проте для скріплення великих частинок використовувалися громіздкі речовини. В результаті виходили товсті електроди, процес розкладання яких займав багато часу.

У новій батарейці для фіксації електродних матеріалів використовуються целюлозні нанофібрили (по суті, папір). За словами Траверсо, ці фібрили відрізняються міцністю, здатні утримувати частинки електродних матеріалів у своїй пористій структурі, а також можуть бути тонкими та біорозкладними.

Електроліти - речовини, що забезпечують переміщення електричних зарядів між електродами для вироблення енергії, - часто токсичні. У новій паперовій батарейці як електроліт застосовується біорозкладний гель на основі іонної рідини (суміші хлориду холіну та молочної кислоти). Як зазначає Траверсо, це рішення забезпечило більш стабільну роботу в порівнянні з іншими варіантами електролітів, що біорозкладаються.

"Критично важливим етапом також стала розробка системи інкапсуляції", - додає Траверсо. "Якщо шлунковий сік досягав батареї дуже швидко, її енергомісткість знижувалася передчасно. Якщо захисна оболонка зберігалася занадто довго, пристрій не руйнувався належним чином. Покриття з натурального воску дозволило уповільнити проникнення рідини та регулювати термін служби пристрою."

Паперова батарея для шлунково-кишкових пристроїв

У ході випробувань на живих свинях батареї виробляли пікову напругу 1,84 вольта та зберігали працездатність у шлунку тварин до трьох днів. Вони могли мати RFID-мітку всередині капсули, яка після ковтання підтримувала стійкий бездротовий зв'язок з приймачем, що знаходився на відстані 1,5 метра. Теоретично подібні "розумні" капсули могли б допомогти лікарям відстежувати, чи пацієнт справді прийняв призначені ліки.

Батареї також можуть забезпечувати енергією капсулу для електростимуляції шлунка протягом 20 хвилин - це метод електроцевтики, що застосовується при лікуванні захворювань шлунково-кишкового тракту, що супроводжуються порушенням травлення, нудотою або втратою апетиту. Якогось помітного пошкодження тканин внаслідок стимуляції не спостерігалося. RFID-мітка та електронна плата, що відповідає за електростимуляцію, не були біорозкладними, але виводилися з організму природним шляхом.

"Ця батарея потенційно може живити датчики, що проковтуються, вимірюють температуру, рівень pH, тиск, моторику або біохімічні показники; системи передачі фізіологічних даних; пристрої для контрольованого доставлення ліків; системи тимчасової реєстрації електрофізіологічних сигналів, а також шлункові чи кишкові електроцевтичні пристрої", – каже Траверсо. "Вона може бути особливо корисна для пристроїв, розрахованих на перебування в шлунку протягом кількох днів, оскільки біорозчинне джерело живлення здатне зменшити необхідність вилучення пристрою або зовсім усунути її."

Наразі вчені розробляють прототипи пристроїв, що поєднують ці нові акумулятори з антенами та RFID-системами, що біорозкладаються. Мета - проведення клінічних випробувань на людях устрою, здатного відстежувати дотримання пацієнтами режиму прийняття ліків; "Ми плануємо почати тестувати їх приблизно через два роки", - говорить Траверсо.

Компанія з видобутку ресурсів на астероїдах, що базується в Каліфорнії, забронювала місце для своєї місії Autonomy-1 на борту ракети Nova Pathfinder компанії Stoke Space; її перший політ заплановано на початок 2027 року. Як випливає з назви, місія Autonomy-1 виконуватиметься автономно завдяки новій інтелектуальній системі керування Solo, розробленій фахівцями AstroForge.

"Autonomy-1 стане першою космічною місією, яка повністю виконає своє завдання після відокремлення від носія без жодної команди із Землі", — написав у блозі компанії її генеральний директор та співзасновник Метт Джаліч, анонсуючи цей проєкт. "Завдяки системі Solo ми виключимо людину-оператора із процесу керування."

Компанія AstroForge була заснована в січні 2022 року з амбітною метою, сформульованою в тому ж блозі: відкрити доступ до ресурсів Сонячної системи.

AstroForge має намір видобувати метали, використовуючи при цьому угруповання космічних апаратів, розосереджених у космічному просторі. Ручне керування великою кількістю таких зондів було б складним і дорогим завданням – саме тому стартап розробив систему Solo.

Ця інтелектуальна система "призначена для автономної координації бортових функцій космічного апарату", – зазначив Джаліч. "Solo працює поверх детермінованого програмного забезпечення для польоту, що вже існує в AstroForge, заснованого на фізичних моделях, що дозволяє апарату приймати рішення в режимі реального часу безпосередньо під час польоту."

Досягнення повної автономності місії - це "святий Грааль" у проєктуванні космічних апаратів, додав він. І AstroForge рухатиметься до цієї мети поетапно.

Першим випробуванням для Solo стане місія DeepSpace-2; її буде запущено за допомогою тієї ж ракети SpaceX Falcon 9, яка пізніше цього року має відправити до Місяця третій роботизований посадковий модуль компанії Intuitive Machines.

Метою місії DeepSpace-2 є зближення з навколоземним астероїдом, проте система Solo не керуватиме цими операціями. Натомість інтелектуальна модель працюватиме в "тіньовому режимі": вона оброблятиме дані з апарату і прийматиме рішення, але ці рішення не будуть виконуватися. Ситуація зміниться із місією Autonomy-1, яка стане повномасштабною демонстрацією роботи апарату Solo на навколоземній орбіті.

"Мета місії навмисно проста: після того, як Autonomy-1 відокремиться від ракети-носія, ми не збираємося відправляти космічному апарату жодної команди", - написав Джаліч.

"Autonomy-1 буде передавати на Землю телеметрію і наукові дані, щоб ми могли спостерігати за діями апарату, розуміти рішення, які він приймає, і збирати наукову інформацію", — додав він. "Але потік даних буде одностороннім: тільки від апарата до пункту наземного керування."

Solo також має забезпечувати роботу наукової апаратури — зокрема, приладу COMPASS (Compact Multi-Spectral Photometer for Space Science), розробленого NASA для досліджень у галузі геліофізики та включеного до складу корисного навантаження місії.

В активі AstroForge вже є дві космічні місії. У квітні 2023 року компанія вивела на навколоземну орбіту прототип кубсату під назвою Brokkr-1, проте запустити на ньому технологію перероблення матеріалів не вдалося.

Потім, у лютому 2025 року, апарат Odin компанії AstroForge вирушив у далекий космос разом із місячною місією IM-2 компанії Intuitive Machines. Odin повинен був здійснити проліт повз навколоземного астероїда і вивчити його, але в AstroForge виникли проблеми зі зв'язком, і апарат був втрачений.

За запуском Autonomy-1 уважно стежитимуть не лише ті, хто цікавиться видобутком ресурсів на астероїдах. Це буде перший в історії орбітальний пуск для компанії Stoke Space, яка розробляє повністю багаторазові ракети — технологію, яка, на думку експертів, здатна зробити революцію у космічних польотах. Серед тих, хто поділяє цю думку, - компанія SpaceX, що створює власний повністю багаторазовий носій: надважку ракету Starship.

Як із хімічних процесів, що лежать в основі життя, виникла свідомість? Наявні теорії розглядають те, як мозок транслює інформацію, інтегрує сигнали та формує прогнози. Однак пояснення цих механізмів залишає відкритим еволюційне питання: яку саме проблему допомагало вирішувати свідомість організмам?

Джефф Стібел, який є опікуном Музею природної історії округу Лос-Анджелес та Університету Тафтса, припускає, що когнітивні здібності та свідомість виникли під впливом різних еволюційних факторів. Когнітивні процеси допомагали організмам орієнтуватися в умовах невизначеності, тоді як регуляторні механізми, що лежать в основі свідомості, сприяли самозбереженню та управлінню суперницькими потребами.

"Ця робота мала глибоко особистий характер. Вона виросла з багаторічних бесід із моїм покійним наставником Деном Деннетом, який спонукав мене формалізувати думки про еволюційні відмінності між когнітивними здібностями та свідомістю", — пояснив Стібел. "Коли Ден пішов із життя, я відчув необхідність повернутися до наших обговорень; і це стало ще більш нагальним, враховуючи прогрес, який ми спостерігаємо у сфері штучного інтелекту. Мене захопила зростальна підозра, що ми ставимо невірне питання: розглядаємо свідомість як найвищий щабель інтелекту, тоді як вона більше схожа на окрему адаптацію, яка виконує власну еволюційну функцію. Питання стало невідкладним у міру зростання можливостей ШІ та поширення переконання, що досить 'розумна' машина просто 'прокинеться' - або вже прокинулася. Цей наратив усюди, і, мені здається, він заснований на тій самій плутанині понять."

Стібел поєднує дані досліджень у галузі клітинної біології, еволюційної теорії, нейронауки та штучного інтелекту. Він простежує можливий шлях розвитку: від клітин, що захищають свої межі, до організмів, що координують безліч потреб в умовах невизначеності, обмеженості ресурсів та ризику незворотних наслідків.

Автор формулює шість прогнозів, що дозволяють перевірити запропоновану концепцію. Вони стосуються таких питань: чи посилюється залучення свідомості у разі виникнення конфліктних потреб; чи мають різні потреби ставати порівнянними; чи змінюються узгоджено увага, стан організму, пам'ять та готовність до дії; чи слабшає свідомість у разі порушення цієї координації чи зниження необхідності у ній; як ці можливості різняться у різних видів; і чи потрібні штучним системам реальні стимули підтримки свого існування.

Запропоновані експерименти могли б варіювати конфлікт або ризик, зберігаючи при цьому постійний рівень сенсорного введення, порушувати координацію, зберігаючи при цьому простіші процеси обробки інформації, або порівнювати штучні системи з різними вимогами до самопідтримання. У статті також вказуються потенційно суперечливі результати, зокрема збереження свідомості, попри порушення здатності до координування.

Центральний аргумент визначає три рівні регулювання. "Прото-контроль" захищає цілісність організму, наприклад, зберігаючи клітинну мембрану та обмежуючи руйнівні процеси; у статті це явно не описується як свідомість. "Мета-контроль" управляє конфліктами між окремими регуляторними процесами. "Контроль координування" робить конкурентні потреби порівнянними й координує в загальному перебігу дій. Наприклад, голодна тварина, зіткнувшись з їжею поруч із потенційним хижаком, має зважити споживання їжі та небезпеку. Рішення про відступ включатиме скоординовані зміни уваги, фізичної готовності, руху та навчання. Стібел ототожнює свідомість із цим скоординованим станом у системі, подальше існування якої залежить від її власної регуляції.

"Інтелект і свідомість — це не одне й те саме, і вони виникли під час еволюції з різних причин. Інтелект звернений назовні: він служить для моделювання світу, прогнозування, планування та розв'язання проблем. Свідомість, з іншого боку, виникла для вирішення більш внутрішньої проблеми: підтримки цілісності крихкого організму в ситуаціях, коли на карту поставлено виживання. У своїй статті я проводжу аналогію з канібалізмом. Інтелект допомагав стародавнім організмам ефективно добувати їжу, але без захисту, найдоступнішою та найвигіднішою здобиччю часто був сусід або навіть сам організм. Найдавніші зачатки свідомості допомагали визначити біологічні межі, що, ймовірно, захищали ранні клітинні форми життя від самопоглинання."

Застосований до штучного інтелекту, цей аргумент означає, що просте розширення можливостей не призведе до свідомості: системі також потрібно підтримувати власне існування та вирішувати суперечливі потреби в ситуаціях, коли її подальше існування безпосередньо залежить від цього.

"Висновок для галузі штучного інтелекту очевидний. Масштабування сучасних моделей лише робить їх прогнози точнішими, але не перетворює їх на системи, для яких щось поставлено на карту. Моделі великих мов (LLM) не мають меж, не мають себе, якого потрібно захищати, і люди забезпечують їх усім необхідним", – сказав Стібел в інтерв’ю PsyPost. "У цьому сенсі проблема не в тому, що вони занадто примітивні або не досягають рівня розвиненого штучного інтелекту (AGI). Вони просто занадто розпещені. Без реальної зацікавленості жодні технічні можливості не перетворяться магічним чином на свідомість."

У статті не стверджується, що свідомість є унікальною для біологічних організмів. Однак штучній системі потрібно більше, ніж простий програмний механізм самозбереження: її подальше функціонування має залежати від умов, які вона сама підтримує.

Стібел наголосив на важливості цього висновку: "Ключовий момент, який потрібно зрозуміти, полягає в тому, що біологія та еволюція змінюють перспективу дискусії про ШІ. Як страх, що ми випадково створимо машину, що страждає, в міру розширення технологій, так і інженерний ажіотаж навколо неминучої появи цифрового інтелекту ґрунтуються на плутанині між поняттями інтелекту та свідомості. Якщо вони справді різні, то свідомість не виникає спонтанно просто завдяки збільшенню обчислювальної потужності. Це особливий тип системної організації, який потрібно свідомо розробляти, і, я б сказав, у нас є вагомі причини не робити цього. Правильне розуміння цієї відмінності дозволяє нам свідомо вибирати етичні принципи, а не приходити до них хаотично."

Перевірка цієї гіпотези стикається з фундаментальною складністю: дослідники можуть визначити, чи володіє система запропонованими можливостями самопідтримки та координації, але вони не можуть безпосередньо спостерігати її суб'єктивний досвід.

"Головним нерозв'язаним питанням є питання вимірювання", – зазначив Стібел. "Свідомість можна спостерігати лише в самому собі, тому в статті пропонується замість цього перевірити наявність необхідних передумов. В основі тесту лежить питання про те, чи справді система прагне зберегти своє існування в умовах обмежень, а не просто реагувати на загрози, які вона була запрограмована виявляти. Перетворення цього підходу на реальний експеримент – як з біологічними, так і зі штучними системами – це складне завдання, яке чекає нас попереду."

Стібел також вказав на невирішене етичне питання: "Стаття також торкається глибшого, але без відповіді питання. Якби ми створили систему, для якої її власне виживання має реальну цінність, ми б створили щось, чому можна завдати шкоди – 'морального агента', чиї інтереси можуть не збігатися з нашими. Це межа, яку потрібно визнати задовго до того, як ми до неї наблизимося, а не після."

Квантові стрибки - раптові переходи з одного енергетичного стану до іншого - є частиною квантової теорії з початку XX століття. Вперше вчені продемонстрували їх на прикладі захоплених іонів у 1986 році, а потім – у 2007 році – на прикладі фотонів, елементарних частинок світла. Однак зі звуком справа була складніша. Тепер група дослідників під керівництвом стенфордського фізика Аміра Сафаві-Наейні (Amir Safavi-Naeini) зуміла безпосередньо зафіксувати ці стрибки; результати роботи було опубліковано у журналі Science.

"Результати цього дослідження відкривають шлях до розробки нових квантових технологій, які використовують звук", – зазначив Сафаві-Наейні, доцент кафедри прикладної фізики Стенфордської школи гуманітарних та природничих наук. "Ми переконалися, що об'єкти, що вібрують, можуть демонструвати квантову поведінку, а це необхідна умова для виконання багатьох операцій, необхідних у квантових обчисленнях і сенсориці."

Спостереження за квантовою поведінкою звуку

Найменшою дискретною одиницею світла є фотон. Квантовим аналогом звуку служить фонон, що є узгодженим рухом безлічі атомів.

У повсякденному житті здається, що вібрація згасає плавно. Наприклад, брязкіт дзвону поступово стихає, поки звук не зникне зовсім. Однак у квантовому масштабі картина виглядає зовсім інакше. Енергія коливань резонатора змінюється стрибкоподібно, а не безперервно, подібно до того, як це раніше спостерігалося в іонів і фотонів.

Більш ранні експерименти вже давали підстави вважати, що звук здатний зазнавати таких переходів. Нове дослідження йде далі, дозволяючи в режимі реального часу відстежувати окремі фонони в момент здійснення квантових стрибків.

Мікроскопічний резонатор з надзвичайно тривалим часом згасання коливань

Механічний резонатор, використаний в експерименті, було створено із застосуванням технологій виробництва мікрочипів. Завдяки мініатюрним розмірам на одному чипі потенційно можна розмістити безліч таких резонаторів для виконання складних завдань.

Ключовою особливістю пристрою стала тривалість збереження коливань. Працюючи подібно до мікроскопічного камертона, резонатор здатний вібрувати протягом двох мілісекунд. Якби камертон звичайного розміру мав таку ж відносну здатність підтримувати коливання, він продовжував би звучати протягом кількох годин.

Настільки незвичайно тривалий час згасання коливань дозволив дослідникам виконати сотні вимірів. Ці багаторазові виміри дали можливість зафіксувати момент припинення коливань, коли рівень енергії звуку стрибком змінювався з 1 на 0.

Вимірювання тендітного квантового стану

У ході експерименту дослідники також мали розв'язати давню проблему квантової інженерії: як виміряти те, що відбувається всередині квантової системи, не порушивши при цьому крихкий стан, що піддається виміру.

Такума Макіхара та Ерік Сакіель, які розділили статус провідних авторів дослідження, розробили метод зв'язку мікроскопічного механічного резонатора з надпровідним кубітом. Кубіт являє собою електричний ланцюг, здатний зберігати квантову інформацію; у цій експериментальній установці він також виконував функцію детектора.

"Нам доводилося постійно розробляти нові технологічні процеси для створення цього об'єкта - вібраційної структури з надзвичайно великим часом життя збудження, - а потім інтегрувати його з кубітом (нашим мініатюрним електричним детектором), не пошкодивши при цьому жодну з підсистем", - зазначив Макіхарда, який нещодавно здобув докторський ступінь у Стенфорді.

Кубіт багаторазово опитує механічний резонатор протягом двох мілісекунд, поки той вібрує, визначаючи, чи фонон знаходиться в енергетичному стані 1 або 0. Повторюючи ці вимірювання, дослідники можуть точно зафіксувати момент квантового стрибка.

На шляху до квантових обчислень та надчутливих датчиків

Вчені розглядають цю роботу як ранній, але важливий крок до створення технологій, які використовують звук як квантову платформу.

Однією з можливих сфер застосування є квантова корекція помилок. У майбутньому квантові комп'ютери зможуть вирішувати складні завдання, недоступні для звичайних комп'ютерів, проте їх квантові стани вкрай крихкі, і помилки можуть виникати ще до завершення обчислень.

У багатьох системах квантових обчислень квантовий стрибок може сигналізувати про виникнення помилки. Оскільки відстежувати такі стрибки складно, можливість моніторингу за допомогою звукових коливань може стати важливим інструментом для виявлення і виправлення квантових помилок.

Поєднання механічного резонатора і кубіту також може бути основою для створення високочутливої ​​вимірювальної платформи. Група Сафаві-Наейні вже співпрацює з командою фізика Майкла Рукса із Каліфорнійського технологічного інституту (Caltech), вивчаючи можливість використання цієї системи для виявлення та ідентифікації білків усередині клітин.

Удосконалення керування звуком

У перспективі це досягнення може знайти застосування поза спеціалізованих квантових технологій. Звук відіграє важливу роль у смартфонах та багатьох інших електронних пристроях, і, за словами Сакієля — аспіранта лабораторії Сафаві-Наєїні, можливість все більш точного управління вібраціями може сприяти появі нових поколінь подібних технологій.

"Це демонструє, що ми здатні забезпечувати неймовірно точне управління звуком; а це може означати, що пристрої, в основі яких лежить використання звуку, стануть значно досконалішими", — зазначив він.