Istraživači kineskog Sveučilišta Tsinghua razvili su revolucionarni novi čip za umjetnu inteligenciju koji za obradu podataka umjesto električne energije koristi svjetlost. Čip s fotonskim integriranim krugom (PIC) nazvan Taichi navodno je više od 1000 puta energetski učinkovitiji od Nvidijinog GPU čipa visokih performansi i nadmašuje tradicionalne elektroničke čipove u zadacima poput obuke prepoznavanja slika i generiranja sadržaja.

Istraživači su čipove organizirali u neovisne klastere, stvarajući plitku, ali široku arhitekturu. Ova raspodjela resursa omogućuje Taichiju postizanje impresivnih performansi koje uključuju klasifikaciju preko 1000 kategorija na čipu s 91,89% točnosti na skupu podataka Omniglot koji sadrži raznoliku zbirku rukom pisanih znakova iz više od 50 različitih sustava pisanja.

Taichijev modularni dizajn mogao bi biti ključna prednost u povećanju računalne snage do razina potrebnih za AGI. Čip je postigao energetsku učinkovitost od 160,82 bilijuna operacija po vatu (TOPS/W), čime je zasjenio prethodnih 2,9 TOPS/W koje je drugi tim postigao 2022. godine. Ovo dramatično poboljšanje energetske učinkovitosti ključno je za održivost AI računalstva, piše South China Morning Post nagovještavajući budućnost u kojoj se umjetna inteligencija pokreće računalstvom temeljenim na svjetlosti.

Kvantne informacije 3 u 1

Znanstvenici Imperial Collegea u Londonu (ICL) osmislili su sustav čvorova atomske obrade koji mogu sadržavati kritična stanja stvorena kvantnom točkom na valnim duljinama kompatibilnim s postojećom telekomunikacijskom infrastrukturom. Sustav, opisan u časopisu Science Advances, zahtijeva dva uređaja: jedan za proizvodnju i potencijalno kvantno sprezanje fotona i drugu, "memorijsku" komponentu koja može pohraniti i dohvatiti sva važna kvantna stanja unutar tih fotona na zahtjev bez kvantne dekoherencije.

Sustav postavlja poluvodičku kvantnu točku sposobnu emitirati jedan po jedan foton u oblaku vrućih atoma rubidija, služeći kao kvantna memorija. Laser "uključuje" i "isključuje" memorijsku komponentu, dopuštajući da se stanja fotona pohrane i otpuste iz oblaka rubidija na zahtjev.

Udaljenosti preko kojih bi ovaj određeni sustav mogao prenositi kvantnu memoriju zasad nisu testirane; to je samo prototip za dokaz koncepta u podrumskom laboratoriju koji se temelji na fotonima koji čak nisu ni kvantno prepleteni. Ali ovo rješenje moglo bi, kažu, postaviti čvrste temelje za kvantni Internet, bolje od oslanjanja samo na kvantno prepletene fotone.

Ultrabrzi 'magnetski RAM' na laserski pogon

Fizičari Hebrejskog sveučilišta u Jeruzalemu formulirali su novu jednadžbu koja opisuje vezu između amplitude magnetskog polja svjetlosti, njegove frekvencije i svojstava apsorpcije energije magnetskog materijala. Otkriće, predstavljeno u časopisu Physical Review Research, temelji na "magnetooptici" i predstavlja novu paradigmu jer znanstvenici prije nisu razumjeli da magnetska komponenta brzo oscilirajućeg svjetlosnog vala može kontrolirati magnete.

Ovo otkriće izraelskih fizičara značajno je za tehnologiju magnetorezistivne memorije s izravnim pristupom (MRAM), trajne memorija koja se koristi u svemirskim letjelicama te  raznim vojnim i industrijskim aplikacijama, navodi MRAM-info. 

Istraživači vjeruju da bi ova tehnologija mogla dovesti do MRAM komponenti koje će biti brže i učinkovitije od današnjih najsuvremenijih RAM jedinica. Njihova bi jednadžba, kažu, mogla dovesti i do otkrića novih materijala za napredne tehnologije i učiniti digitalizirane memorijske sustave energetski učinkovitijima dajući uređaju veću kontrolu nad snagom i trajanjem svjetlosnog snopa i njegovih učinaka. 

Znoj puni fitness narukvice

Mala količina znoja mogla bi biti sve što je potrebno za napajanje fitness narukvica, otkriva istraživanje stručnjaka Instituta za granične materijale (IFM) Sveučilišta Deakin. Oni su u časopisu Device opisali dizajn revolucionarnog nosivog hidroelektričnog nanogeneratora, dovoljno snažnog da napaja malu elektroniku kao što su FitBitovi i pametni satovi, koristeći pritom kombinaciju vodljivih nanomaterijala i isparavanje znoja za proizvodnju i pohranu električne energije.

Uređaj treba samo malu količinu znoja za rad, tek nekoliko kapi da pokriju površinu uređaja. Najbolje je od svega što se nositelj ne treba neprestano znojiti; uređaju dakako treba znoj za generiranje struje, ali pošto je spojen na kondenzator, generirana struja se može pohraniti. Istraživači sad proučavaju načine kako da uređaj generira električnu energiju i bez znoja, samo iz vlage proizvedene disanjem.

Nosivi uređaj otkriva razine stresa u snu 

Nova studija istraživača Sveučilišta u Vermontu, objavljena u časopisu PLOS Digital Health, otkrila je promjene u percipiranim razinama stresa koje se odražavaju u podacima o spavanju. 

Za svaki zabilježeni dodatni sat sna, vjerojatnost da će netko prijaviti umjereni do visoki stres smanjila se za oko 38 posto. Noćni otkucaji srca u mirovanju ponudili su više tragova. Za svaki dodatni otkucaj u minuti, izgledi za doživljavanje stresa porasli su za 3,6 posto.

Istraživanje je dio projekta LEMURS koji od 2022. danonoćno prati stotine studenata prve i druge godine fakulteta pomoću nosivog biosenzora Oura. Prvi recenzirani pokazuje da podaci prikupljeni iz nosivih uređaja mogu otkriti promjene u statusu mentalnog zdravlja ljudi.

Podrijetlo dubokih moždanih valova

Istraživači biomedicinskog inženjeringa sa Sveučilišta Kalifornija u Irvineu otkrili su dosad nepoznati izvor dva ključna moždana vala ključna za duboki san: sporih valova i vretena spavanja. Nalazi, objavljeni u Scientific Reports, pokazuju da spori valovi i vretena spavanja mogu potjecati od aksona unutar cornu ammonis regije hipokampusa. 

Ovo istraživanje baca svjetlo na prethodno neprepoznati aspekt moždane aktivnosti dubokog sna jer se pokazalo da hipokampus, obično povezan s formiranjem pamćenja, igra ključnu ulogu u stvaranju sporih valova i vretena spavanja, što nudi potpuno nove uvide u to kako ti moždani valovi podržavaju obradu pamćenja tijekom spavanja.

Nalazi nude i obećavajući temelj za buduće studije koje istražuju terapijski potencijal ciljanja aktivnosti hipokampusa za poboljšanje kvalitete sna i kognitivnih funkcija, kažu istraživači.

RNK koji ne stari u mozgu

RNK su općenito kratkotrajne molekule koje se stalno rekonstruiraju kako bi se prilagodile uvjetima okoline. No, čini se da određene molekule RNK u živčanim stanicama mozga traju cijeli život, i to bez obnavljanja. Do tog su zaključka došli neuroznanstvenici Friedrich-Alexander-Universitäta Erlangen-Nürnberg (FAU) uz pomoć kolega iz Njemačke, Austrije i SAD-a. Otkriće, objavljeno u časopisu Science, trebalo bi pomoći istraživačima da će dešifriraju složeni proces starenja mozga i bolje razumiju nastanak degenerativnih bolesti.

Istraživači su otkrili da se dugovječne RNK (LL-RNA) obično nalaze u jezgrama stanica i da su usko povezane s kromatinom, kompleksom DNK i proteina koji tvori kromosome. To ukazuje da LL-RNA igra ključnu ulogu u regulaciji kromatina. Kako bi potvrdili ovu hipotezu, tim je smanjio koncentraciju LL-RNA u in vitro eksperimentu s modelima odraslih neuralnih matičnih stanica, a buduća istraživanja trebala bi dati dublji uvid u biofizičke mehanizme koji stoje iza dugoročnog očuvanja LL-RNA. 

Virtualna biopsija

Istraživači Stanford Medicine razvili su metodu koja koristi lasere za prodor u tkivo i stvaranje 3D rekonstrukcije stanica visoke rezolucije. Iz te virtualne rekonstrukcije mogu se izraditi slike presjeka koje oponašaju one dobivene standardnom biopsijom.

Nova metoda, objavljena u Science Advances, mogla bi se koristiti za neinvazivno skeniranje kože u potrazi za nezdravim stanicama, kao i za dobivanje brzih rezultata na biopsijama uzetim drugdje u tijelu. 

"Ne samo da smo stvorili nešto što može zamijeniti trenutne slajdove za dijagnosticiranje mnogih stanja nego smo i toliko poboljšali rezoluciju ovih skeniranja da počinjemo skupljati informacije koje bi inače bilo iznimno teško vidjeti", pohvalili su se istraživači koji vjeruju da će njihovo rješenje promijeniti način na koji dijagnosticiramo i pratimo kožne lezije i bolesti.

Poluvodički 'golden': listovi debljine jednog atoma

Švedski znanstvenici uspješno su proizveli zlatne ploče debljine samo jednog atoma koje zlatu daju nove kvalitete i čine prikladnim za razne primjene. Prema istraživačima Sveučilišta Linköping (LiU) ovaj "golden", opisan u časopisu Nature Synthesis, može se koristiti za stvaranje vodika kao i za pretvorbu ugljičnog dioksida. 

Zbog sklonosti metala skupljanju, znanstvenici su dugo pokušavali, ali nisu uspjeli stvoriti samo jedan atom debeo list zlata. Međutim, istraživači LiU-a postigli su uspjeh uz pomoć stoljetne tehnike japanskih kovača, poznatu kao Murakamijev reagens, koja vješto uklanja ostatke ugljika i mijenja boju čelika pa se koristi prilikom izrade noževa.

A zbog činjenice da zlato ima dvije slobodne veze kad je dvodimenzionalno, golden ima i neka nova svojstva pa bi se mogao koristiti za pretvorbu ugljičnog dioksida, u katalizi za proizvodnju vodika, selektivnoj sintezi molekula s dodanom vrijednošću, proizvodnji vodika, pročišćavanju vode i komunikaciji, uz znatno manju količinu zlata nego što se sada koristi. Švedski istraživači tu ne misle stati nego ispituju mogućnost da se nešto slično učini i s drugim plemenitim metalima.

Karta mišjeg mozga

Istraživači su mapirali desetke tisuća stanica i njihovih veza u jednom kubičnom milimetru mišjeg mozga. Projekt koji je stajao 100 milijuna američkih dolara i godinama zaokupio više od 100 znanstvenika, označio je veliku prekretnicu u konektomici (connectomics) čiji je cilj iscrtati krugove koji koordiniraju mnoge funkcije organa.  Identificiranje arhitektonskih principa mozga moglo bi jednog dana voditi razvoj umjetnih neuronskih mreža. Timovi sada rade na kartiranju većih područja.

Bit će potrebni volumeni iz drugih različitih kortikalnih regija da bi se identificirale značajke  široko opažene u cijelom mozgu. Povećanje će biti još teže. Procjenjuje se da bi elektronska mikroskopska rekonstrukcija cijelog mozga proizvela otprilike egzabajt podataka, što je 1000 puta više od petabajta podataka proizvedenih trenutnim projektom MICrONS. Znanstvenici paralelno rade i na mapiranju pozamašnih volumena ljudskog korteksa.

AI generira 3D karte iz radarskih slika 

Zračna istraživanja pomoću lidarskih sustava predstavljaju zlatni standard za 3D mapiranje, ali takvi sustavi za lasersko određivanje udaljenosti skupi su i nepraktični, a daljinsko detektiranje kao druga opcija često bude beskorisno ako je promatrano područje zaklonjeno oblacima ili dimom. No, sad su zrakoplovni inženjeri Bundeswehrovog sveučilišta u Münchenu osmislili okvir SAR2Height koji pruža potpune, ako ne i savršene, trodimenzionalne karte gradova iz jednog SAR satelita.

SAR je aktivni senzor koji koristi refleksije signala koji se emitiraju sa satelita prema Zemljinoj površini, a oko planeta kruže deseci vladinih i komercijalnih satelita koji nove lokacije mogu snimiti u roku od nekoliko sati. Međutim, SAR slike su još uvijek inherentno dvodimenzionalne i često se teže čitaju od fotografija, djelomično i zbog radar layover efekta gdje se čini da se neoštećene zgrade ruše prema senzoru.

Njemački su inženjeri prikupili SAR slika za 51 grad sa satelita TerraSAR-X   i obogatili ih visokokvalitetnim kartama visina za iste gradove, uglavnom generiranih lidarskim istraživanjima, ali i zrakoplovima ili dronovima sa stereo kamerama. Mape visina i SAR slike potom su mapirali jedan-na-jedan, piksel-to-piksel i na njima trenirali duboku neuronsku mrežu. Rezultati su bili nevjerojatni, a model koji se pokreće za samo nekoliko minuta može predvidjeti visinu zgrada na SAR slikama s točnošću od oko 3 metra. To znači da bi sustav trebao moći uočiti gotovo svaku zgradu koja je pretrpjela značajnu štetu.

Holografska tehnika ruši računalne barijere

Istraživači Šangajskog sveučilišta znanosti i tehnologije (USST) predstavili su novu metodu računalno generirane holografije (CGH) u stvarnom vremenu koja značajno smanjuje troškove računanja uz održavanje visokokvalitetne 3D vizualizacije. Njihov pristup, opisan u časopisu Advanced Photonics Nexus, koristi difrakcijski model koji se temelji na podijeljenoj Lohmannovoj leći i omogućava brzu sintezu 3D holograma kroz proračun propagacije unatrag u jednom koraku.

Za razliku od tradicionalnih metoda koje pate od računalnih uskih grla, predloženi pristup osigurava dosljednu brzinu računanja bez obzira na dubinsku gustoću uzorkovanja, čime se omogućuje besprijekorna integracija u različite aplikacije koje zahtijevaju impresivnu 3D vizualizaciju.

Biljni senzori kao sustav ranog upozorenja

Koristeći par senzora napravljenih od ugljikovih nanocijevi, istraživači MIT-a i Saveza za istraživanje i tehnologiju (SMART) otkrili su signale koji otkrivaju kada su planovi izloženi stresovima poput topline, svjetlosti ili napada insekata ili bakterija. Senzori, opisani u Nature Communications, detektiraju dvije signalne molekule koje biljke koriste da koordiniraju svoj odgovor na stres: vodikov peroksid i salicilnu kiselinu, molekulu sličnu aspirinu.

Istraživači su primijenili senzore za vodikov peroksid i salicilnu kiselinu na kineski kupus i potom biljke izložili četirima različitim vrstama stresa: toplini, intenzivnom svjetlu, ubodima insekata i bakterijskoj infekciji, i otkrili da su biljke generirale različite odgovore na svaku vrstu stresa. Toplina, svjetlo i bakterijska infekcija izazvali su proizvodnju salicilne kiseline unutar dva sata od podražaja, ali u različitim intervalima, dok ugrizi insekata uopće nisu stimulirali proizvodnju salicilne kiseline.

"Biljke nemaju mozak, nemaju središnji živčani sustav, ali su evoluirale da šalju različite mješavine kemikalija i tako komuniciraju ostatku biljke da postaje prevruće ili da je kukac predator napada", otkrivaju istraživači koji  sad prilagođavaju senzore za stvaranje kontrolnih biljaka koje bi poljoprivrednicima na vrijeme slale upozorenje da su njihovi usjevi pod stresom.