366. Китай – 2022: новости науки и технологии

Китай – 2022: новости науки и технологи

Академик Олег Фиговский, Альянс Народов Мира

Вошли в практику публикации моих ежегодных обзоров Китайских новых достижений в области науки и технологий, но развитие Китая происходит столь стремительно, что пора переходить на анализ его достижений 2-3 раза в год.            В 2021 году расходы Китая на научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы (НИОКР) достигли нового максимума. Согласно данным, опубликованным Государственным статистическим управлением КНР, эти расходы составили 2,44 процента ВВП страны. Этот показатель на 0,03% превышает уровень 2020 года. По предварительным расчетам, общий объем расходов страны на НИОКР в прошлом году составил около 2,79 триллиона юаней (около 441,1 миллиарда долларов). В годовом выражении они увеличились на 14,2%. После вычета ценовых факторов расходов Китая на НИОКР в 2021 году выросли на 9,4 процента в годовом исчислении. 2021 год оказался годом важнейших научных достижений Китая, который уверенно обеспечил себе первое место на мировом технологическом Олимпе. Крупнейшей компанией Китая стал энергетический гигант State Grid, который по годовой выручке обошел Apple. В число крупнейших китайских компаний вошли также производители электроники Huawei, Xiaomi и Lenovo. Суммарная выручка «большой тройки» составила $226 млрд. Это сопоставимо с объемом экономики таких стран как Перу или Новая Зеландия. Выручка китайских «цифровых» гигантов будет только расти за счет новых научно-технических достижений, которые внедряются в каждый гаджет с надписью made in China.

Китай вот уже два года реализует, вероятно, одну из наиболее масштабных программ в своей истории. Речь идет о проекте по импортозамещению электроники, который предусматривает разворачивание собственного производства чипов, электронных компонентов, а также ПК и ноутбуков. Так, Китай разработал собственные процессоры и полноценные видеокарты, которые можно использовать как в игровых ПК, так и в серверном оборудовании. Получив многое из намеченного ранее, теперь Поднебесная планирует заменить ПК от зарубежных вендоров, которые ранее поставлялись госсектору, на отечественные. Всего планируется заместить около 50 млн ПК. На днях стало известно, что руководство Китая выпустило указ для правительственных учреждений и тех компаний, которые поддерживает государство. Суть указа — замена персональных компьютеров зарубежных вендоров отечественными устройствами. Понимая масштаб задачи, Китай планирует сделать это не сразу, а в течение двух лет. Аналитики расценивают такой шаг, как демонстрацию успеха программы по импортозамещению, которая действительно продвигается неплохо.  Заменить планируется около 50 млн персональных ПК только в государственных учреждениях. Если же говорить о поддерживаемых правительством компаниях, то там таких компьютеров может оказаться в несколько раз больше.

Что касается собственных систем, то поставлять будут не только «железо», но и софт, в частности, операционная система будет китайской. В первую очередь, речь идет об Unity Operating System, которая существует в двух версиях — серверной и десктопной. Об этой системе было известно еще год назад, когда разработчики опубликовали ее бета-версию. Стабильный же релиз вышел в начале 2020 года. Основа системы — разрабатываемый много лет дистрибутив Deepin. Ранее он назывался Hiweed Linux, со времени старта разработки в 2004 году. Затем его стала развивать компания Wuhan Deepin Technology. Несмотря на то, что система государственная, она является международным проектом. В свою очередь, в основе Hiweed Linux — Debian Linux. После всех доработок система получила уникальный интерфейс и несколько десятков предустановленных утилит, большинство из которых разработаны китайцами. В список предустанавливаемого ПО входит файловый менеджер Deepin File Manager и видеоплеер DMovie. Кроме того, частью этой же системы является офисный пакет WPS Office.           Началось все после того, как Дональд Трамп дал начало торговой войне между США и Китаем, начав активную атаку на одну из крупнейших компаний Поднебесной — Huawei. Ответный шаг Пекина приведет к удару по крупным американским производителям, в первую очередь, по HP и Dell. Эти компании находятся на третьем месте по объемам продаж после Lenovo, так что эти действия ударят и по бюджету США. Торговая война привела к тому, что Huawei пришлось продать бренд Honor, а также начались проблемы в серверном подразделении компании. Для того, чтобы избежать подобных ситуаций в будущем, Китай планирует обезопасить основные свои технологические компании. А для этого страна проведет массовую закупку у них отечественных устройств, заменив ими зарубежные аналоги. Как и говорилось выше — не сразу, а в течение пары лет. Одним из поставщиков отечественных устройств для Китая станет компания Lenovo, которая явно значительно улучшит свои показатели и нарастит объемы поставок как оборудования, так и отдельных элементов к нему. В частности, Lenovo планирует начать производство собственных чипов, чтобы с течением времени отказаться от процессоров и других чипов от AMD и Intel.

Сегодня остановимся на достижениях Китайских науки и технологий за первые месяцы 2022 года. Так Китайские ученые разработали метаповерхность, которая преобразует свет в микроволновое излучение. Технологию предлагают использовать при построении гибридных сетей беспроводной связи шестого поколения (6G) В беспроводной связи шестого поколения (6G) решающее значение имеют гибридные системы, которые могут использовать преимущества как оптических, так и микроволновых беспроводных технологий. Физики из Юго-Восточного Университета в Китае разработали передатчик для гибридной беспроводной связи, который преобразует свет в микроволны на основе оптически запрограммированной изменяющейся во времени метаповерхности.       Гибридный передатчик реализуется оптически программируемой изменяющейся во времени метаповерхностью, которая создается путем гетерогенной интеграции высокоскоростной и линейной фотоэлектрической схемы детектирования в отражающую программируемую структуру. Профиль всей платформы составляет около 2 мм. С помощью этой гибридной стратегии интеграции спектр микроволнового отражения метаповерхности может модулироваться интенсивностью света на высокой скорости. Это, как отмечают ученые, обеспечивает прямое преобразование и передачу светового сигнала в микроволновый.

Метаповерхностный передатчик способен напрямую перевести световой сигнал в микроволновую область без использования преобразования с понижением частоты. Кроме того, как отмечают авторы работы, метаповерхность преобразует одиночный световой сигнал в два микроволновых, используя дисперсионные характеристики метаповерхности.

Чтобы проиллюстрировать работу передатчика на основе метаповерхности, исследователи собрали гибридную систему беспроводной связи, которая позволяет осуществлять двухканальную передачу данных по линии связи свет-микроволна. Тестирование показало, что такая система может передавать и принимать два разных видео одновременно и независимо. «Представленная технология способна одновременно реализовать связь в видимом свете и микроволновую связь, что может быть использовано для некоторых типичных приложений, где требуются две разные линии связи. Таким образом, эта технология создает платформу для будущей многодоменной интегрированной и полноспектральной беспроводной связи 6G», — рассказали ученые.

Китайские исследователи обнаружили в образцах лунного грунта химические вещества, которые можно использовать в качестве катализаторов для выработки углеводородов и кислорода. Потенциально открытие позволит разработать технологический процесс, обеспечивающий будущих колонистов основными ресурсами для проживания на Луне. А также топливом на обратную дорогу. Полвека назад человечество осуществило один из самых великих «флаговтыков» в своей истории — люди посетили другое небесное тело. И хотя у программы «Аполлон» были огромные научные результаты, трудно спорить, что в первую очередь это был проект, реализованный ради победы в «Лунной гонке». Будущие миссии к естественному спутнику Земли ставят своей целью подготовку к долгосрочному пребыванию людей на нем. И для этого потребуются технологии, позволяющие использовать ресурсы на месте. На Луне два наиболее распространенных ресурса — солнечный свет и реголит. Воды в форме льда тоже достаточно, причем не только в навеки затененных кратерах приполярных областей, но и в недрах. Не везти с собой топливо на обратный путь и столь необходимый людям для жизни кислород — отличная идея. Таким образом напрашивается логичный вопрос: как обеспечить их выработку на месте, чтобы ценные килограммы полезной нагрузки потратить на еду и научные приборы?

Вода разлагается на кислород и водород путем электролиза, для которого необходим приток энергии. Ее легко получить из солнечного света. А в качестве горючего вполне подойдет метан. Тем более, что существует сразу несколько хорошо освоенных реакций, позволяющих вырабатывать его из водорода и углекислого газа. В новой научной работе китайские исследователи предлагают замкнутый цикл, который объединяет вместе два вышеописанных процесса. Они называют его «внеземным фотосинтезом».  Ключевые компоненты «внеземного фотосинтеза» — богатые железом и титаном соединения, обнаруженные учеными в лунном реголите. Его образцы доставил на Землю аппарат «Чанъэ-5» в 2020 году. Исследователи провели ряд экспериментов, показывающих, что эти соединения показывают себя в качестве эффективных катализаторов для электролиза воды, а также фототермического преобразования углекислого газа в метан и метанол.     В общих чертах схема всего цикла выглядит следующим образом. Сначала полученную на месте или привезенную с собой воду разлагают на водород и кислород. Первый отправляется далее по технологическому процессу, а второй запасается в качестве окислителя для полета домой и обогащения воздуха на лунной базе. Следующий этап подразумевает фототермическое преобразование углекислого газа и полученного ранее водорода в метанол и метан. Источниками CO₂ могут служить как атмосфера жилых модулей, так и сухой лед (предположительно, его на Луне тоже много).  Проще говоря, в идеальном случае будущим строителям лунной базы нужно будет привезти с собой лишь резервный запас воздуха и воды, а также все необходимое оборудование. А основные энергоносители и жизненно необходимые ресурсы люди смогут получить из местных залежей. Причем даже расходные материалы — катализаторы, брать с собой не нужно. Проверить созданную ими технологию китайские ученые планируют в одной из следующих беспилотных миссий к Луне.

Дамба Янцюй на Тибетском нагорье будет строиться слой за слоем. С помощью искусственного интеллекта проект возведения ГЭС превратится в самый большой в мире 3D-принтер. В строительстве станции высотой 180 метров будут задействованы автономные экскаваторы, грузовики, бульдозеры, бетоноукладчики и катки. Если этот амбициозный проект будет завершен, то дамба Янцюй станет самым высоким объектом, построенным при помощи аддитивных технологий. Нынешний рекорд удерживает двухэтажное здание в Дубае высотой шесть метров. Руководить строительством ГЭС будут не люди, а искусственный интеллект. Как только доставят материалы, за дело возьмется беспилотная техника, оснащенная датчиками: погрузит, развезет и установит первый слой. Затем передаст информацию в центральный узел. ИИ и парк роботов-строителей помогут свести на нет человеческий фактор и вероятность ошибки операторов — все элементы конструкции будут лежать строго на отведенных им местах, заявили в Университете Цинхуа, где и был разработан этот проект. Кроме того, можно будет не беспокоиться о травмах на производстве. По предварительным подсчетам, новая ГЭС обеспечит жителей Китая пятью миллиардами киловатт-часов ежегодно. Если опыт окажется успешным, такой метод станет примером для других проектов, например, для дорожного строительства.

Китайские инженеры научили рой дронов передвигаться по лесу и продемонстрировали это на примере полета в зарослях бамбука. Беспилотники постоянно обмениваются информацией и летят как единый отряд, но при этом могут немного отклоняться от общей траектории, если на пути оказалось препятствие. Небольшие мультикоптеры ценны сами по себе, но если объединить их в рой, с помощью него можно быстро и эффективно решать разные задачи на большой территории. Особенно роями дронов интересуются военные, которые уже испытывают их для разведки. Часто отряды из нескольких дронов (или даже нескольких десятков) предлагают использовать в зданиях или в местах с множеством препятствий. Работа даже одного дрона в таких условиях не так проста и требует развитых алгоритмов для отслеживания объектов и перепланирования траектории «на лету», а в случае с роем к этим трудностям добавляется как вероятность столкновения дронов друг с другом, так и то, что они должны отклоняться от общей траектории, но при этом не выбиваться слишком далеко из группы. Группа китайских инженеров, которую возглавили Чао Сюй (Chao Xu) и Фэй Гао (Fei Gao) из Чжэцзянского университета, разработала новый дрон и метод, позволяющий сразу нескольким таким аппаратам эффективно летать в качестве роя. Алгоритм получает от пользователя цель или последовательность целей и планирует траекторию так, чтобы перемещаться в сторону текущей цели. Помимо цели в виде местоположения у алгоритма есть другие цели, такие как наименьшие время полета и отклонения от заданных маршрута и формы роя, а также ограничения, такие как возникающие на пути препятствия. Разработанный авторами алгоритм рассматривает эти цели и ограничения как набор штрафов, и его задача заключается в построении такой траектории, чтобы минимизировать их. При этом вес каждого параметра может быть разным, например, у препятствий он максимальный, потому что столкновение с ними, скорее всего, приведет к концу полета.   Примечательно, что авторы создали свой дрон. Он построен по конструкции квадрокоптера и оснащен мощной электроникой: компьютером NVIDIA Xavier NX, камерой глубины Intel RealSense D430 и полетный контроллер PX4 autopilot. Масса дрона составляет 300 грамм, а его аккумулятора хватает на 11 минут полета. Инженеры показали несколько роликов, в которых 10 дронов без предварительной карты и GPS-сигналов перемещаются по лесу, огибая препятствия и при этом глобально сохраняя структуру роя. Также они продемонстрировали, как дроны могут справляться с подвижными препятствиями и следовать за человеком.

Китайская компания WeRide в мае начнет тестировать на дорогах Гуанчжоу несколько десятков автономных уборочных машин без руля и педалей. Они будут самостоятельно ездить по городу, подметая и асфальт. Городские беспилотники разрабатывают десятки компаний по всему миру, но почти все они сосредоточены на решении двух задач: создании беспилотного такси и автономной перевозке грузов.  В то же время в городах есть много других задач, например, те, которые решают коммунальные службы. И с точки зрения разработки беспилотных автомобилей у таких машин есть свои преимущества. Во-первых, они не возят людей, как роботакси, что значительно снижает потенциальный риск. Во-вторых, как правило, они ездят медленно. Это упрощает задачу алгоритмам, давая им больше времени на оценку ситуации и принятие решения, а также снижает риски при столкновении. WeRide объявила, что в мае начнет тестировать в районе Наньша города Гуанчжоу партию из более чем 50 автономных электрических уборщиков. Они выполнены в формате минивена с лидарами по углам корпуса, камерами и приемниками спутниковых навигационных систем, позволяющими ему ориентироваться в пространстве. Также на нем установлены щетки, распылители, шланг для пополнения запаса воды и два светодиодных указателя, подсказывающим водителю сзади направление объезда, поскольку беспилотник едет медленнее потока.

WeRide утверждает, что в машине нет кабины и органов управления, но на снимках можно увидеть дверь с левой стороны. При этом стекла очень сильно затемнены, поэтому, вероятно, на месте кабины находится служебный отсек, через который инженеры могут получить доступ к электронике. Несмотря на отсутствие руля и педалей для управления из самой машины, беспилотник все же ездит под присмотром удаленного оператора.  Беспилотник выполнен на базе прототипа, который в прошлом году показал китайский автопроизводитель Yutong. Но, судя по всему, новая версия немного модифицирована по сравнению с ним. В частности, в исходном варианте инженеры выбрали достаточно необычное расположение лидаров: они были установлены с трех углов, а в заднем левом углу их не было. В новой машине они уже располагаются со всех сторон. Вероятно, первая версия предназначалась только для уборки правого края дороги, тогда как новая способна ездить по любой полосе.

В то же время в городах есть много других задач, например, те, которые решают коммунальные службы. И с точки зрения разработки беспилотных автомобилей у таких машин есть свои преимущества. Во-первых, они не возят людей, как роботакси, что значительно снижает потенциальный риск. Во-вторых, как правило, они ездят медленно. Это упрощает задачу алгоритмам, давая им больше времени на оценку ситуации и принятие решения, а также снижает риски при столкновении. WeRide объявила, что в мае начнет тестировать в районе Наньша города Гуанчжоу партию из более чем 50 автономных электрических уборщиков. Они выполнены в формате минивена с лидарами по углам корпуса, камерами и приемниками спутниковых навигационных систем, позволяющими ему ориентироваться в пространстве. Также на нем установлены щетки, распылители, шланг для пополнения запаса воды и два светодиодных указателя, подсказывающим водителю сзади направление объезда, поскольку беспилотник едет медленнее потока.

Китайские учёные разработали гибридную электробиологическую систему, которая превращает углекислый газ в сложные углеродные соединения с использованием электролиза и дрожжевого брожения   Группа исследователей из Китая предложила использовать двухэтапную технологию для преобразования углекислого газа в высокомолекулярные углеродные соединения. На первом этапе с использованием электролиза ученые получают из углекислого газа уксусную кислоту, а затем при помощи брожения создают глюкозу и другие сложные органические соединения. Химики преобразовали углекислый газ в монооксид углерода в сборке мембранных электродов с использованием одноатомного катализатора Ni–N–C. На основе полученного вещества исследователи синтезировали ацетат с помощью процесса электрохимического восстановления и катализатора на основе меди.

«Ацетат, полученный с помощью обычных электрокаталитических устройств, всегда смешивается с электролитными солями, которые нельзя напрямую использовать для биологической ферментации», — отмечает профессор Ксиа Чуан, соавтор исследования.  Чтобы решить эту проблему, исследователи использовали реактор для электролита с толстыми анионообменными мембранами для разделения и очистки раствора уксусной кислоты. Через 140 часов электролиза ученые получили сверхчистый раствор уксусной кислоты с относительной чистотой около 97%. Ученые внесли генетические изменения в грибок Saccharomyces cerevisiae (пекарские дрожжи). Модифицированная колония, как отмечают авторы работы, смогла развиваться на чистом растворе уксусной кислоты, а, кроме того, эффективнее производила глюкозу. Исследователи считают, что предложенный ими метод поможет в решении экологических проблем и создании экономики замкнутого цикла.

Исследовательская группа из Института робототехники Университета Бэйхай разработала нового многофункционального шестиногого робота, который универсально двигает всеми конечностями. Робот может не только двигаться, но и манипулировать предметами. По словам авторов, сегодня растет спрос на гибких роботов, которые легко захватывают объекты и передвигаются с ними. Если у робота есть ноги, то для перемещения предметов ему потребуется дополнительная рука — такая конструкция повышает стоимость, она менее эффективна и недостаточно гибкая. Поэтому авторы новой работы представили конструкцию, основанную на механизме конечностей, который оснащен различными конечными эффекторами для улучшения рабочих характеристик. К

Команда отмечает, что манипулирование во время движения — хороший способ повысить эффективность и выиграть время. Нового робота назвали ALLOMAN hexapod, благодаря интеграции ног и рук робот может мобильно манипулировать предметами. Пока что ALLOMAN hexapod — это экспериментальный прототип. На следующем этапе работы авторы собираются внедрить в него больше функций для манипулирования. Авторы планируют использовать свою разработку в областях, где нужны многофункциональные платформы, например, для обеспечения безопасности города, борьбы с терроризмом и исследования планет.

Ученые из Китая разработали небольшого четвероногого робота, смоделированного по образцу крысы. Он может быстро перемещаться по узким проходам. Команда во главе с профессором Цин Ши из Пекинского технологического института разработала робокрысу по имени SQuRo.  Устройство может воспроизводить движения или поведение реальных крыс. Авторы заменили колеса ножками, чтобы повысить маневренность передвижения. Результаты показывают, что робот SQuRo способен имитировать то, как движутся настоящие крысы в узких пространствах.

Крысы могут приспосабливаться к узким пространствам благодаря своему длинному тонкому телу и непревзойденной ловкости. Чтобы повторить ловкость движений, нужно изучить морфологию и двигательные характеристики грызунов. Сначала авторы повторили основные двигательные суставы крыс. Благодаря длинному и гибкому позвоночнику SQuRo может сгибать свое тело и быстро поворачиваться. Кроме того, особое преимущество крыс заключается в подвижности. Таким образом, помимо копирования морфологии крыс, SQuRo также повторяет повторяет характеристики передвижения грызунов. Благодаря биомиметической гибкой структуре и мультимодальному управлению, SQuRo может выполнять различные движения — приседать, ходить, ползать, поворачиваться и восстанавливаться после падения. Кроме того, в ходе полевых испытаний SQuRo успешно прошла через неровный узкий проход шириной 9 см, преодолела препятствие высотой 3 см, а также уверенно прошла склон с наклоном 15°.  По сравнению с аналогичными четвероногими роботами, SQuRo имеет более длинный и тонкий корпус, а также меньше весит. Более того, он может переносить грузы, которые составляют 91% от его собственного веса. Эти характеристики позволяют ловко проходить через узкие щели, передвигаться по пересеченной местности, а также находить объекты и транспортировать предметы.

Группа китайский ученых под руководством профессора Ли Джана, создала робота, больше похожего на кусок слизи. Изобретение не имеет формы, что и делает его уникальным. Уже сейчас видны перспективы новинки в медицине и других сферах. Всем известен такой персонаж, как Веном. Именно это существо больше всего напоминает созданный робот. По сути, это неньютоновская жидкость – состав, вязкость которого зависит от градиента скорости. Если ударить по поверхности, она будет твердой. А при медленных касаниях палец проваливается в жидкость. Разработка приводится в движение за счет использования системы магнитов. Это позволяет перемещать ее в нужном направлении, изменяя форму и размеры, чтобы проникнуть и в небольшие полости. На сегодня робот выглядит не самым привлекательным образом и больше напоминает комок слизи, чем высокотехнологичную разработку. Но исследователи подчеркивают, что с помощью красителя можно придать поверхности любой цвет, поэтому обращать внимания на внешний вид нет смысла. Основа состава – поливиниловый спирт, применяемый при производстве бытовой химии. В него добавлены частички неодимового магнита (в состав, кроме неодима, входят железо и бор).

По словам создателей, при наличии нужных компонентов с созданием робота справится ребенок, это не сложнее, чем развести крахмал в воде. Главное – соблюдать пропорции. Гибкий робот меняет формы, двигается в любой плоскости и проникает в труднодоступные места под воздействием магнитного поля. На сегодня исследуются свойства полученного состава, чтобы понимать его природу и сделать робота, способного решать определенный спектр задач. По словам ученых, ведется работа по обеспечению автономности изобретения, если оно сможет выполнять хотя бы простейшие действия без воздействия внешних магнитов, то будет считаться полноценным роботом.

Испытывать новинку на организме человека на сегодня нельзя. Содержащиеся в слизи частицы неодимового магнита токсичны для людей. Планируется применять защитную оболочку, но даже в этом случае робота нельзя использовать долгое время. Но для извлечения из организма инородных предметов (например, батареек, которые иногда глотают дети) он подходит.

Китайские ученые объявили о создании интерфейса «мозг-компьютер», который должен упростить работу космонавтов. Заявленная точность устройства превышает 99%.  Исследовательская группа китайской космической программы сообщила о создании нового интерфейса «мозг-компьютер» для управления роботизированной рукой на космической станции. Ранее космонавты использовали джойстик и клавиатуру для управления роботом. Однако, как отмечают ученые, в условиях невесомости такое управление не всегда удобно.

По словам разработчиков устройства, ранее существовавшие технологии управления с использованием мозговых импульсов не обладали необходимой точностью. Их эффективность составляла от 40% до 80%, что создавало высокий риск ошибочных действий, недопустимый в работе космонавтов. Новая разработка показала в экспериментах точность выше 99%. Для управления роботом человек, использующий нейроинтерфейс, смотрит на анимированное изображение на экране компьютера. Каждая часть роботизированной руки мигает с уникальной частотой. Датчики фиксируют изменения в мозговой активности, когда глаз человека останавливается на определенной точке. Для повышения точности распознавания мозговых волн ученые использовали ИИ.

Тестирование устройства с участием 35 добровольцев показало точность управления 99,07%, сообщают ученые. Причем даже у 27 добровольцев, которые не имели опыта управления роботизированной рукой результаты были почти такими же высокими — 98,9%. «Нейроинтерфейс очень прост в использовании, — отмечают разработчики. — Даже неподготовленный человек в нашем шлеме демонстрирует высокую точность и скорость управления».

Китайские ученые из Нанкинского университета изобрели сверхтонкую камеру. Толщина разработки всего 0,3 см. Разработка стала возможна благодаря совокупности множества однородных металинз — плоских поверхностей с наноструктурой, используемых для управления светом, каждая из которых тщательно разработана для фокусировки под разными углами освещения. Это позволяет объективу четко отображать часть широкоугольного объекта или сцены. Затем самые четкие части всех изображений объединяют вместе для создания окончательного изображения.  «Чтобы создать чрезвычайно компактную широкоугольную камеру, мы использовали набор металинз, каждая из которых захватывает определенные части широкоугольной сцены, — сказал Тао Ли, один из разработчиков. — Затем изображения сшиваются вместе для создания широкоугольного изображения без ухудшения качества изображения».

Массив металинз из нитрида кремния установили на датчик изображения CMOS. Получилась плоская камера размером около 1 см × 1 см × 0,3 см. Ученые использовали ее для изображения широкоугольной сцены. Для этого они разместили вокруг камеры, на расстоянии 15 см, изогнутый экран и подсветили его с помощью двух проекторов. Камера давала изображение, четко показывающее каждую букву, и имела угол обзора более 120°, что более чем в три раза больше, чем у аналога на основе традиционной металинзы. «Благодаря гибкой конструкции метаповерхностей фокусировку и качество изображения каждого объектива можно оптимизировать независимо друг от друга, — сказал Ли. — Это позволяет получить высококачественное окончательное широкоугольное изображение после процесса сшивания. Более того, массив можно изготовить, используя всего один слой материала, что помогает снизить стоимость».    В будущем исследователи планируют увеличить диаметр металинз с 0,3 мм до 1–5 мм, чтобы повысить качество изображения камеры. После оптимизации массив можно было производить массово, чтобы снизить стоимость каждого устройства. Благодаря устранению громоздких и тяжелых объективов, обычно необходимых для такого типа изображений, новый подход может позволить встраивать широкоугольные камеры в смартфоны и портативные устройства обработки изображений для транспортных средств, таких как автомобили или дроны.

Химики из Германии и Китая получили сэндвичевое соединение, в котором железо находилось между двумя четырехчленными кольцами из атомов фосфора. Полностью неорганический аналог ферроцена удалось синтезировать в две стадии из красного фосфора и соли железа. Продукт оказался устойчивым кристаллическим веществом. Ферроцен — сэндвичевое соединение железа с формулой [Fe(C₅H₅)₂], в котором атом металла находится между двумя пятичленными циклами из атомов углерода. Его впервые получили в 1951 году Томас Кили (Thomas J. Kealy) и Питер Посон (Peter L. Pauson), положив начало химии металлоценов. Позже ученые научились заменять углеродные кольца металлоценов на неорганические — из атомов фосфора или мышьяка. Например, по реакции соли NaP₅ с дихлоридом железа в присутствии циклопентадиенида натрия можно получить аналог ферроцена [Fe(C₅H₅)(P₅)], в котором одно из пятичленных колец будет углеродным, а другое — фосфорным. Но получить соединение, в котором оба пятичленных кольца состояли бы только из атомов фосфора, пока не удалось. Но согласно компьютерным расчетам, молекула [Fe(P₅)₂] не уступает ферроцену в стабильности. Химики под руководством Сунь Чжун-Мина (Sun Zhong-Ming) из Нанькайского университета решили получить другой неорганический аналог ферроцена с четырехчленными фосфорными циклами.

Химики из Китая и США получили эластичный биосовместимый материал. Он обладает выдающейся способностью растягиваться благодаря ротаксановым фрагментам в структуре. Кроме того, полимер получился биосовместимым, и химики применили его в электромиографии мышц осьминога и крысы.Чтобы электропроводящий полимер можно было использовать в биоэлектронных устройствах, он должен быть эластичным. Из-за подвижности тканей и частей тела у живых организмов, биоэлектроника на основе полимеров, неспособных растягиваться и принимать исходную форму, легко выходит из строя. Кроме того, биосовместимые полимеры должны обладать ионной проводимостью, чтобы регистрировать нервные импульсы.  Химики под руководством Цзян Юаньвэня (Jiang Yuanwen) из Стэнфордского университета решили попробовать улучшить уже известный биосовместимый полимер на основе полистирола и этилендиокситиофена (PEDOT:PSS ). Они предположили, что если связать его с другим полимером, содержащим ротаксановые фрагменты, механические характеристики нового материала улучшатся.

Ротаксаны — это соединения, в которых циклическая молекула надета на другую молекулу, как кольцо на палец. По мнению учёных такие структуры обладают повышенной конформационной подвижностью, и за счет этого могут увеличить эластичность материала. Химики начали с синтеза полиротаксанового полимера из полиэтиленгликоля. За четыре стадии в полимерную структуру удалось добавить ротаксановые фрагменты для улучшения механических свойств, сопряженные с карбонильной группой двойные связи для удачной сшивки с полимерной основой, а также отдельные полиэтиленгликолевые цепи для лучшей водорастворимости. Затем ученые провели сшивку их полимера с коммерчески доступным PEDOT:PSS и исследовали механические свойства полученного материала.

Оказалось, что он намного более эластичен, чем исходный PEDOT:PSS и способен растягиваться на 150 процентов без образования трещин. Кроме того, даже после погружения материала в воду, он сохранял свои механические свойства (это важно для совместимости с физиологической средой). Также оказалось, что при обработке водой часть слабо связанных полистирольных цепей вымывается из полимера , и это приводит к увеличению проводимости материала. Когда у химиков был готовый полимерный материал с нанесенными на него электродами, они решили применить его в электромиографии. Сначала ученые прикрепили их биоэлектронное устройство на щупальце осьминога, а затем регистрировали его мышечную активность в ответ на подаваемые электрические импульсы. Так, с помощью своего материала химики смогли проследить за активностью щупалец осьминога с хорошим отношением сигнала к шуму (контрольный эксперимент без добавки полиротаксанового полимера не дал хороших результатов).

Также ученые прикрепили свое устройство к стволу мозга крысы. И когда разные мышечные группы крысы стимулировали, химикам удавалось детектировать сигналы от отдельных групп мышц. После эксперимента ученые обнаружили, что несмотря на электрическую стимуляцию, ткани ствола мозга не повредились. Это подтвердило высокую биосовместимость полимерного материала.  В результате химикам удалось получить биосовместимый и эластичный полимер, способный выдержать 500 циклов растяжения. При этом проводимость полученного материала после вымывания полистирольных цепей составила 2700 сименсов на сантиметр. Также ученым удалось применить этот материал для мониторинга мышечной активности животных.

Специалисты из Университета Сучжоу (Китай) попытались решить проблему стереоскопических экранов с помощью нового дисплея. Он проецирует плотное световое поле, создающее трехмерный эффект, а наблюдать объемное изображение можно с любой точки без очков и гарнитур. Секретный ингредиент ученых — инновационная плоская линза. Индустрия развлечений несколько раз пыталась освоить технологию объемных изображений, но каждый раз старые добрые 2D-фильмы снова брали верх. Преимущества стереокино были не настолько большими, чтобы терпеть неудобство специальных очков. И хотя время от времени появляются дисплеи, для которых не нужны очки, у них обычно есть другие недостатки — узкое поле обзора или короткое расстояние просмотра.

Китайские ученые разработали новую плоскую линзу с нанесенными на ней наноструктурами, которые рассеивают свет заданным образом. Комбинация из нескольких таких линз с разными паттернами могут создавать несколько вариантов изображения в одном и том же световом поле, так что зрители, наблюдающие с разных углов, увидят чуть разную картинку — именно то, что и требуется для создания трехмерной иллюзии. Также технология позволяет наблюдать стереоскопические эффекты издалека. «У большинства 3D-дисплеев светового поля ограниченное расстояние просмотра, то есть виртуальное трехмерное изображение разрушается по мере отдаления от устройства, — сказал Цяо Вэнь, руководитель команды. — Плоские линзы с наноструктурами, которые мы разработали, всего 100 микрон толщиной и обладают значительной глубиной фокуса, что позволяет наблюдать высококачественные виртуальные 3D-сцены с большого расстояния».

В качестве прототипа ученые испытали дисплей с диагональю 4 дюйма (10 см) с разрешением 568×320 пикселей. Тесты показали, что устройство способно создавать трехмерные изображения, которые видны с расстояния от 24 до 90 см. Это дальше, чем у большинства аналогичных дисплеев. Световая отдача — параметр, отвечающий за яркость изображения — составила 82%, перекрестные помехи — когда изображение из одного глаза накладывается частично на изображение другого, нарушая стереоэффект — были снижены до 26%.    Главный недостаток прототипа — угол видимости, который составил всего 9 градусов. Это значит, что смотреть приходится прямо, а любое отклонение в сторону нарушает 3D-эффект. Однако разработчики полагают, что смогут в будущем повысить это значение до 180 градусов.

Китайские синтезировали ковалентные органические каркасы с рекордным размером пор. Они оказались устойчивыми кристаллическими веществами, способными адсорбировать большие биомолекулы, например, белки миоглобин и пепсин. Ковалентные органические каркасы — это двумерные и трехмерные упорядоченные пористые структуры, построенные из органических молекул. Они применяются для разделения и хранения газов, гетерогенного катализа органических реакций, в изготовлении сенсоров. Но применение этих материалов ограничено размером пор и каналов в структуре каркасов. Как правило, длина пор не превышает пяти нанометров, а рекордное значение для двумерного каркаса составляет 5,8 нанометра (в качестве длины выбирается кратчайшее расстояние между двумя сторонами шестиугольной поры). Учёным под руководством Феня Сяо (Feng Xiao) из Пекинского технологического института удалось побить рекорд и синтезировать ковалентные органические каркасы, способные адсорбировать большие биомолекулы.

Китайские ученые  разработали новый тип ракетного двигателя, приводимого в действие взрывными ударными волнами. Двигатель внутреннего сгорания с непрерывной вращающейся детонацией, разработанный профессором Ван Бином и его коллегами из школы аэрокосмической техники Университета Цинхуа в Пекине, приводится в движение взрывными ударными волнами, вращающимися подобно торнадо со скоростью, превышающей скорость звука. За прошедшие годы было построено множество прототипов, но большинство из них имели цилиндрическую камеру сгорания, которая делала двигатель слишком тяжелым для реальных применений. По словам Ван Бина, его команде удалось решить проблему, уменьшив камеру сгорания до небольшого диска.

«Ранее считалось, что новая компоновка слишком сложна для создания, поскольку она требует полной переделки почти всех компонентов, но наши тесты доказали, что технология работает. Топливо сгорает намного эффективнее при детонации, и ракета с взрывным двигателем может потерять 50% топлива по сравнению с обычными ракетными двигателями», — рассказал ученый. По его словам, детонационный двигатель может быть идеальным источником энергии для гиперзвуковых самолетов или ракет, летящих в атмосфере со скоростью, в пять раз превышающей скорость звука. Двигатель может использовать кислород из воздуха для уменьшения веса топлива, перевозимого летательным аппаратом или ракетой.

Китайские ученые разработали многоразовые катализаторы на основе наночастиц, которые включают в себя глюкозу, чтобы помочь эффективно разрушать загрязняющие вещества внутри фильтров для очистки сточных вод, не повреждая сами фильтры,  Как правило, грязные фильтры для сточных вод очищаются с помощью сильных кислот, щелочей или окислителей. Хлорсодержащие окислители, такие как отбеливатели, могут разрушить самый стойкий органический мусор. Но они также повреждают полиамидные мембраны, которые используются в большинстве коммерческих систем нанофильтрации, и производят токсичные побочные продукты.

Более мягкой альтернативой отбеливателю является перекись водорода, но она медленно разлагает загрязняющие вещества. Ранее ученые объединили перекись водорода с оксидом железа для образования гидроксильных радикалов, которые повышают эффективность перекиси водорода в процессе, известном как реакция Фентона, которая позволяет разрушать многие органические вещества. Однако для того, чтобы реакция Фентона очистила фильтры, необходимы дополнительные перекись водорода и кислота, что увеличивает финансовые и экологические затраты. Чтобы избежать этого, китайские ученые использовали фермент глюкозооксидазы, который одновременно образует перекись водорода и глюконовую кислоту из глюкозы и кислорода. Они объединили наночастицы глюкозооксидазы и оксида железа в систему, которая катализирует расщепление загрязняющих веществ на основе реакции Фентона, создав эффективную и деликатную систему очистки для мембранных фильтров.

Ученые сравнили новый метод очистки с другими методами. Они обнаружили, что первый способ лучше подходит для разрушения обычных загрязнителей бисфенола А и метиленового синего красителя. Кроме того, он позволяет сохранить большее количество структуры мембраны. Затем команда ученых объединила глюкозооксидазу и оксид железа в одну наночастицу. Наконец, они проверили способность новых наночастиц очищать пропитанные метиленовым синим нанофильтрационные мембраны, которые они загрязняли и очищали в течение трех циклов. После каждого цикла очистки наночастицы извлекались с помощью магнита и повторно использовались с новой глюкозой для активации катализатора.

После очистки у мембран на 94% восстановилась их первоначальная способность фильтрации воды. Поскольку для наночастиц не требуются сильнодействующие химикаты, и их легко восстановить, новая система, как отмечают ученые, является «более экологичным» и экономически эффективным подходом к очистке нано-фильтрационных мембран.

Новый древесный материал сохраняет гибкость в течение длительного времени при температуре от минус 40 до +50 градусов по Цельсию и не может воспламениться от открытого огня при температуре от 400 до 500 градусов по Цельсию. Ученые из Хайнаньского университета и Юго-Западного университета Миньцзу погрузили древесину бальзы низкой плотности толщиной от двух до пяти миллиметров в смесь щелочных жидкостей при температуре 100 градусов Цельсия на 12 часов, чтобы удалить ее жесткую лигниновую матрицу из клеточной стенки. Затем они наполнили древесину модифицированным гидрогелем на основе полиакриламида, что обеспечило материалам отличную гибкость, влагоудержание и огнестойкость.

Исследование также показало, что древесные композиты выдерживают 1000 сгибов под углом 180 градусов или вакуумную сушку при минус 60 градусах Цельсия в течение 24 часов. Кроме того, древесные композиты сохраняют свой первоначальный внешний вид со степенью защиты от плесени до 100% при комнатной температуре в течение 75 дней.  По словам исследователей, простой метод подготовки позволил древесным композитам найти применение в строительстве, медицинском оборудовании и датчиках напряжения.

Можно было бы продолжать приводить примеры оригинальных исследований Китайских специалистов, поэтому просто отмечу, что по количеству изобретений Китай уже вышел на первое место, значительно опередив и США, и Японию, и Германию, и Россию.