Вояж на Марс и ДНК на принтере. Топ разработок российских учёных

На этой неделе российские гении опередили Илона Маска, который собирался долететь до Марса за 500 дней. Сделать это он намеревался на ракете, оснащённой обычными химическими двигателями, где космонавтам придётся подвергнуться мощной радиации. А вот специалисты «Росатома» представили нечто новое и более реальное: лабораторный прототип плазменного двигателя, с помощью которого долететь до Марса можно будет всего за месяц, максимум два. Подробнее о разработке читайте в нашем традиционном обзоре на сайте «Трамплина». Там же мы расскажем о том, как учёные заставили нейросеть исправлять ошибки квантовых компьютеров, каким образом из органических отходов производят биотопливо, а участки ДНК печатают на принтере. 

Учёные «Росатома» создали лабораторный прототип плазменного электрореактивного ракетного двигателя для межпланетных перелётов. Он позволит разгонять космические аппараты в открытом космосе до скоростей, которых невозможно достичь с помощью химических ракет, а также эффективнее расходовать запасы топлива.

«Сейчас полёт на Марс на обычных двигателях может занимать почти год в одну сторону, что опасно для космонавтов из-за космического излучения и воздействия радиации. Использование же плазменных двигателей может сократить миссию до 30–60 дней, то есть можно будет отправить космонавта к Марсу и обратно», — рассказал первый заместитель генерального директора по науке научного института «Росатома» в Троицке Алексей Воронов.

Новый двигатель, основанный на магнитно-плазменном ускорителе, демонстрирует улучшенные характеристики тяги (не менее 6 Н) и удельного импульса (не меньше 100 км/с). Средняя мощность устройства в импульсно-периодическом режиме составляет 300 кВт. 

Учёные отмечают, что разработка задумана как основной двигатель для космических аппаратов будущего.

Учёные создали нейросеть, которая может «ловить» и исправлять ошибки в квантовых вычислениях. Эта работа имеет важное значение для создания мощных квантовых компьютеров, поскольку их главный вычислительный элемент кубит очень чувствителен, и даже малейшее внешнее воздействие может исказить полученный результат. И чем больше кубитов в компьютере, тем выше вероятность ошибок.

Метод основан на архитектуре так называемых рекуррентных нейронных сетей для анализа временных рядов данных, получаемых при периодическом измерении вспомогательных кубитов. 

«Современные устройства совершают ошибки во многом из-за взаимодействия квантовой системы с её окружением. При этом даже небольшие погрешности критичны при масштабных вычислениях, так как искажение результата накапливается с каждой операцией. Повышение точности — одна из ключевых задач в развитии квантовых технологий», — сообщил директор Института физики и квантовой инженерии НИТУ МИСИС Алексей Фёдоров.

По словам авторов, главное преимущество разработки заключается в способности обучаться на уже полученных ранее данных. Это особенно важно, когда характер ошибок отличается от теоретически предполагаемых моделей. Кроме того, предложенный алгоритм декодирования не зависит от конкретного кода коррекции, что делает его универсальным и легко масштабируемым.

Команда учёных Томского политехнического университета (ТПУ) создала революционный наномембранный реактор, который не только позволяет сократить время приготовления биотоплива в два раза, но и обещает повысить эффективность и качество процесса производства биотоплива, делая его более устойчивым и экологически чистым источником энергии. 

«”Сердце" наномембранного реактора представляет собой полупроницаемую полимерную мембрану, изготовленную методом многоканального электроформования из отечественного полимерного материала, обладающего превосходной химической стойкостью в отношении минеральных масел, кислот и щелочей», — рассказал один из авторов разработки, научный сотрудник ТПУ Евгений Больбасов.

Специалисты уже провели серию экспериментов для оценки долговечности и эффективности реактора. Исследования показали, что характеристики образцов биотоплива полностью соответствуют требованиям ГОСТ, применяемым в качестве биотоплива для дизельных двигателей.

Томский реактор устойчив к температурам до 150–170 °C, что делает его пригодным для многих промышленных процессов.

По словам селекционеров Красноярского ГАУ, новые сорта не только устойчивы к суровым климатическим условиям, но и обладают высокой урожайностью и скороспелостью.

Новые сорта картофеля получили названия Акрукс и Мира, по аналогии с именами звёзд. Работа над новым селекционным материалом велась с 2016 года. Для создания устойчивых сортов картофель скрещивали с дикими сортами, способными «выживать» в диких условиях. В результате специалистам удалось получить новые сорта, имеющие низкую скорость прорастания, что позволяет им пережить заморозки и засуху под землёй.

Сибирь – наилучшее место для экспериментов, считают исследователи. Ведь если сорт выживет в условиях сибирской зимы, то он сможет прижиться везде.

Теперь учёные проводят испытания «ультраскороспелого» сорта сои, который способен давать по два урожая за сезон в южных регионах России.

Они создали искусственные синапсы для нейроморфных систем, обладающих как кратковременной, так и долговременной памятью. Это предложение может значительно ускорить развитие ИИ, сделав вычисления более мощными и энергоэффективными. 

Новые вычислительные системы обладают свойствами передачи возбуждения и подавленности, а также отложенными ускоренными ответами. Это позволяет искусственному синапсу настраивать свою реакцию в зависимости от частоты входящих сигналов, что добавляет сложности и разнообразия в эмуляции человеческого мозга. Разработка стала значительным шагом в направлении создания вычислительных систем, способных повторить эффективность и адаптивность человеческого мозга. 

Это открытие учёных Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР) может стать важным шагом в развитии генетических технологий, ведь геномный принтер способен создавать олигонуклеотиды, то есть небольшие участки ДНК или РНК. Использовать его можно для создания синтезированных генов или участков генов путём сшивания олигонуклеотидов в определённом порядке. 

Ранее разработчики представили макет, а затем и опытный образец геномного принтера. После этого университет получил патент, который охватывает как саму систему автоматического синтеза олигонуклеотидов, так и непосредственно геномный принтер, стойку со шприцевой станцией и систему управления. Следующая цель специалистов — настроить процесс печати на лету, чтобы увеличить скорость печати и сократить время синтеза участков ДНК или РНК.

Автор: Ирина Леонова