Самообучающиеся чипы, дешёвые двигатели и вирусы-убийцы. Топ разработок российских учёных 

Учёные нашли способ превратить пластиковый мусор в бензин. Теперь миллионы тонн полипропиленовых отходов, вместо того, чтобы веками разлагаться на свалках, смогут отправиться в бак вашего автомобиля. Секрет — в двухступенчатой «алхимии», которая превращает грязное сырьё в топливо, соответствующее ГОСТу. Причём залить в бак можно будет даже АИ-98. 

Мы продолжаем рассказывать о последних достижениях российской науки. На этот раз речь пойдёт о нейросети, которая работает как мозг, самообучается и почти не ест энергию; о спутниковом двигателе, который работает на газе в 10 раз дешевле аналогов и не теряет тягу целых семь лет; об обычных пальчиковых батарейках, которые заряжаются без проводов, и о вирусах, которые сами находят и убивают только рак, не трогая здоровые клетки — и даже добираются до метастазов. Подробнее обо всём рассказываем в нашем материале.

Томские политехники нашли способ превращать пластиковый мусор в бензин

Учёные Томского политехнического университета (ТПУ) разработали двухступенчатую технологию, позволяющую перерабатывать отходы полипропилена в компоненты автомобильного топлива. Полученное сырьё пригодно для производства бензина марок от АИ-80 до АИ-98 и полностью соответствует государственным стандартам.

Технологический процесс состоит из двух этапов. Сначала пластик подвергают пиролизу — термическому разложению без доступа кислорода при температуре 450 °C и атмосферном давлении. В результате образуется жидкая смесь, из которой выделяют бензиновые фракции. Затем их обрабатывают водородом на алюмокобальтмолибденовом катализаторе — этот процесс называется гидронасыщением. В итоге получаются стабильные углеводороды, идентичные тем, что входят в состав обычного бензина.

Главное преимущество разработки — решение ключевой проблемы традиционного пиролиза. Как пояснил доцент ТПУ Илья Богданов, обычная переработка даёт жидкие смеси с высоким содержанием алкенов и ароматических углеводородов, которые нельзя использовать в коммерческом топливе. Двухэтапный метод позволяет очистить бензиновую фракцию от этих «примесей». Изучив влияние температуры и скорости подачи сырья, учёные добились получения компонентов нужного состава.

Расчёты показывают, что доля вторичного сырья в готовом топливе может варьироваться в зависимости от марки: до 35% для АИ-80, до 25% для АИ-92, до 15% для АИ-95 и до 5% для АИ-98. При этом конечный продукт по всем показателям соответствует ГОСТам.

Разработка томских учёных решает сразу две задачи: снижает количество пластиковых отходов и расширяет сырьевую базу для нефтепереработки. Результаты исследования уже опубликованы в авторитетном научном журнале Polymers. Сейчас специалисты продолжают работу над повышением качества топливных фракций и подготовкой технологии к промышленному внедрению.

Нижегородские ученые создали самообучающуюся нейросеть на мемристорах 

Сотрудники ННГУ им. Лобачевского создали электронную систему, частично воспроизводящую принципы работы нервных сетей. Разработка, опубликованная в журнале Chaos, Solitons & Fractals, может стать основой для нейроморфных компьютеров нового поколения.

В основе системы — два искусственных нейрона, соединённых мемристором. Первый генерирует импульсы, второй принимает, а мемристор играет роль синапса. Он изменяет сопротивление в зависимости от прошедшего заряда и запоминает это состояние даже после отключения питания, имитируя синаптическую пластичность. В отличие от транзисторов, мемристор объединяет память и обработку, снижая задержки и энергозатраты.

Главное достижение — демонстрация синхронной работы в разных режимах (полная синхронизация, кратные частоты). Это подтвердило, что мемристоры могут служить адаптивными синапсами для масштабируемых нейроморфных систем.

Отличие от многих зарубежных аналогов — комплексный подход. Как отметил директор НОЦ ННГУ Алексей Михайлов: «Наша разработка отличается комплексным подходом: мемристивное устройство физически изготовлено и исследовано, его параметры перенесены в модель, а предсказанные режимы проверены на реальной системе». Такой цикл обеспечивает достоверность и путь к инженерии.

Ключевое преимущество — низкое энергопотребление. Расчёт для звена «нейрон–синапс–нейрон» составил около 1456 пДж на событие. В других работах учёные ННГУ показали, что органические мемристоры могут достигать нескольких фемтоджоулей, сопоставимых с биологическим синапсом. Это сулит тысячекратную экономию по сравнению с GPU.

Сферы применения — не только ИИ. Иван Кипелкин, научный сотрудник ННГУ, пояснил: «Системы могут применяться для обработки сигналов датчиков, распознавания образов, в робототехнике и автоматике. Отдельное направление — биомедицина: анализ биоэлектрической активности, нейроинтерфейсы, нейропротезы и реабилитация».

Учёные уже создали совместно с НЦФМ опытный образец нейроуправления роботом: сигналы ЭЭГ с головы оператора через мемристорный чип преобразуются в команды для манипулятора. Вся элементная база — отечественная.

Российские инженеры создали первый маломощный плазменный двигатель для спутников

Инженеры Московского авиационного института (МАИ) и Московского физико-технического института (МФТИ) разработали первый в России маломощный космический плазменный двигатель, работающий на криптоне. Установка, предназначенная для малых космических аппаратов на низких околоземных орбитах, призвана стать доступной альтернативой традиционным двигателям на ксеноне.

В основе разработки лежит плазменный двигатель на эффекте Холла: электрическое поле ускоряет ионы газа, создавая реактивную тягу. Такие системы позволяют развивать высокие скорости при сравнительно небольшом расходе рабочего вещества. Новый двигатель рассчитан на эксплуатацию в космосе не менее семи лет, его ресурс предусматривает многократные включения и выключения, а общая наработка на тягу превышает 7,5 тыс. часов.

Главное отличие разработки — использование криптона вместо традиционного ксенона. Как пояснил руководитель проекта, заместитель директора по развитию Научно-исследовательского института прикладной механики и электродинамики МАИ Александр Богатый, ранее работы по созданию двигателей на криптоне в России не велись из-за доступности более эффективного ксенона. Однако потребность в создании дешёвых многоспутниковых группировок заставила разработчиков искать новые решения.

Криптон уступает ксенону в эффективности: он сложнее ионизируется и требует большей энергии для превращения в плазму. Однако этот газ производят в значительно больших объёмах, а его стоимость в 5–10 раз ниже. Мировое производство ксенона составляет лишь несколько десятков тонн в год, тогда как криптон доступен в промышленных масштабах. Экономия на рабочем теле делает проект привлекательным для коммерческих и государственных низкоорбитальных спутниковых систем.

Новая силовая установка предназначена для высокоточного управления спутниками: она позволит выполнять маневры по поддержанию орбитальной высоты, уходить от столкновений с космическим мусором и контролируемо сводить аппараты с орбиты в конце срока службы. Конструкция спроектирована с расчётом на серийное производство, что должно обеспечить относительно невысокую стоимость.

В настоящее время в МАИ изготавливают прототип установки, параллельно испытывая отдельные узлы и создавая системы управления, электропитания, хранения и подачи криптона. В мире двигатели на криптоне уже применяются, в частности, в системах управления спутниками группировки Starlink. Как отмечают разработчики, доступность криптона позволит использовать его для масштабных проектов — созвездий из десятков и сотен тысяч спутников. Проект реализуется в рамках Десятилетия науки и технологий, объявленного президентом РФ.

Учёные ИТМО создали первую в мире батарейку АА со встроенной беспроводной зарядкой

Специалисты Нового физтеха Университета ИТМО совместно со студентами представили первый в мире аккумулятор формата АА, который можно заряжать на любой беспроводной станции стандарта Qi. Разработка избавляет пользователей от необходимости извлекать элементы питания из приборов и искать специализированные зарядные устройства — достаточно положить батарейку на совместимую панель, ту же, что используется для смартфонов или наушников.

Внешне новинка не отличается от обычной пальчиковой батарейки: напряжение составляет стандартные 1,5 В. Однако внутри корпуса инженеры разместили встроенную систему беспроводной индукционной зарядки. Ключевая сложность заключалась в том, что плоская катушка, традиционно применяемая в Qi-станциях, не вписывается в цилиндрический форм-фактор АА из-за жёстких ограничений по габаритам. Решение нашли нетривиальное: приёмную катушку изогнули вдоль стенки корпуса, что позволило не только уместить её внутри, но и увеличить площадь захвата магнитного поля.

Принцип работы основан на классической индуктивной передаче энергии. Передающая катушка станции создаёт переменное магнитное поле, которое улавливает встроенная катушка аккумулятора. Далее электроника преобразует переменный ток и направляет его на зарядку литий-ионного элемента внутри. Второй преобразователь понижает напряжение до 1,5 В — благодаря этому любое устройство распознаёт аккумулятор как обычную батарейку и работает без сбоев.

Руководитель проекта, старший научный сотрудник ИТМО Никита Олехно, пояснил, что технология Qi уже стала стандартом для мобильной электроники, однако подавляющее большинство бытовых приборов — пульты, часы, игрушки, фонарики — по-прежнему питаются от элементов АА. «Наша разработка позволяет заряжать их без лишних манипуляций: положил на станцию — и забыл», — отметил учёный.

Ещё одной отличительной чертой стала система индикации разряда. Ведущий разработчик Алексей Дмитриев обратил внимание, что многие аккумуляторы АА держат стабильное напряжение почти до полного истощения, а затем отключаются внезапно. Пользователь не успевает вовремя понять, что элемент пора подзарядить. Новая система заблаговременно сигнализирует о снижении ёмкости, предотвращая неожиданные остановки работы устройств.

Разработчики подчёркивают, что их изобретение — первый в мире аккумулятор такого формата со встроенной беспроводной зарядкой, совместимой с массовыми станциями. Это может существенно упростить эксплуатацию тысяч видов техники, снизить зависимость от одноразовых батареек и сократить количество отходов. В ближайших планах — адаптация технологии для других типоразмеров и начало пилотного производства.

Российские учёные создали энтеровирусы, которые точечно уничтожают раковые клетки

Российская биофармацевтическая компания «Биокад» представила технологию, способную изменить подход к лечению злокачественных опухолей. На конференции «Инженерная биология и биофармацевтика» в Новосибирске руководитель направления разработки продуктов Александр Прокофьев сообщил о создании платформы для конструирования онколитических энтеровирусов с заданными характеристиками. Первые образцы уже показали выраженную противоопухолевую активность в доклинических моделях.

В отличие от химиотерапии, которая атакует все быстро делящиеся клетки, вирусный подход действует как снайпер. Модифицированные энтеровирусы распознают раковые клетки по уникальным маркерам на поверхности — в здоровых тканях такие мишени практически отсутствуют. Проникнув внутрь, вирус перехватывает ресурсы клетки для собственного размножения, что приводит к разрушению мембраны и гибели злокачественной структуры. Энтеровирусы обладают дополнительным преимуществом: они способны размножаться в желудочно-кишечном тракте, а затем с током крови достигать отдалённых метастазов.

Ключевой инженерный шаг — внедрение в геном вируса синтезированных РНК-конструкций, которые усиливают цитотоксическое действие. Эффективность проверили на широком спектре клеточных линий: рецидивирующий рак молочной железы, немелкоклеточный рак лёгкого, колоректальный рак и опухоли поджелудочной железы. Практически во всех случаях модифицированные вирусы демонстрировали высокую результативность.

Испытания на лабораторных животных — мышах и приматах — подтвердили, что разработка эффективно подавляет рост новообразований как при монотерапии, так и в комбинации с другими методами. По словам Прокофьева, результаты in vitro и in vivo показали не только высокую противоопухолевую и антиметастатическую активность, но и приемлемый профиль безопасности. Сейчас в компании идёт подготовка к следующему этапу — доклиническим исследованиям.

Разработка «Биокад» — не единственный проект в этой области. Параллельно в Институте молекулярной биологии им. Энгельгардта создаётся препарат «Энтеромикс» на основе нескольких энтеровирусов, который уже проходит клинические испытания. Однако платформенное решение «Биокад» позволяет не просто создавать единичные штаммы, а конструировать вирусы с заранее программируемыми свойствами, открывая путь к персонализированной онковиротерапии. Впереди — долгий путь клинических испытаний, но первые шаги вселяют сдержанный оптимизм.

Текст: Ирина Леонова

Изображения сгенерированы нейросетью ГигаЧат