385. [20/05/2022] Израиль – 2022: новости науки и техники

Олег Фиговский, академик, Департамент науки и Технологий АНМ, Израиль

 В 2022-м израильская экономика будет расти активнее западной. Особенно позитивным по сравнению с западными странами рост будет в 2022 году: у Израиля 4,5%, а в странах OECD 3,8%. Согласно отчету, локомотивом израильской экономики до конца 2022 года будет рост личного потребления — в этом году на 10%, а в 2022 — на 6,5%. Для сравнения: в странах OECD речь идет всего о, соответственно, 5,5% и 4,75%.

В развитых странах, в отличие от Израиля, люди не будут спешить тратить деньги после такого тяжелого кризиса. Экономисты OECD подчеркивают, что успех Израиля в ближайшие годы будет зависеть от последовательности правительства в области бюджетной и фискальной дисциплины. Если новое правительство справится с тяжелейшим бюджетным дефицитом и снизит его с 12,1% до 6,2%-8,2%, профицит текущего счета в стране составит более 4% ВВП.

Израиль выделяет на научные исследования и разработки больше средств, чем любая другая развитая страна мира (за исключением Швеции). Столь значительные капиталовложения привели к тому, что Израиль превратился в одну из ведущих стран мира в сфере передовых научно-технических исследований и разработок. Относительная численность персонала, занятого научными исследованиями и разработками в Израиле самая высокая в мире – 140 человек на каждые 10 тыс. жителей (по сравнению с 85 в США). В Израиле высочайший уровень профессиональных кадров — выпускники израильской системы образования и репатрианты из бывшего Советского Союза, США и Европы. Кроме того, возвращаются на родину израильтяне, работавшие многие годы в западных технологических центрах. В научные исследования и разработки инвестируется порядка 4,5% ВНП, в то время, как в Европе этот показатель равен 3%, а в США — 2,2%. Лишь Соединенные Штаты опережают Израиль по количеству научных публикаций в год.

Теперь мне хочется остановиться на успехах израильских специалистов именно в первые месяцы 2022 года. Например, Израильский стартап Beewise помогает медоносным пчелам с помощью современной робототехники и алгоритмов машинного обучения. Компания разрабатывает роботизированные ульи, которые защищают пчел от пестицидов, плохой погоды и температурных перепадов. В результате ульи стартапа снижают смертность пчел на 80%, увеличивают выработку меда на 50% и избавляют пасечников от 90% ручного труда.  Beewise разработал Beehome — полностью роботизированный улей, который упрощает жизнь как для пчел, так и для пасечников. Beehome поставляется с солнечными панелями, которые генерируют энергию, обеспечивая пчел системой климат-контроля и автоматизированным сбором меда. Умный улей самостоятельно отслеживает и регулирует температуру внутри, а также анализирует внутреннее состояние помещений. Например, Beehome может самостоятельно дезинфицировать улей, если обнаружит в нем вредные химикаты или пестициды.

«Мы единственная компания на планете, которая использует высокоточную робототехнику в тандеме с самыми инновационными технологиями в мире, включая ИИ и компьютерное зрение, чтобы спасти пчел», –  подчеркнул гендиректор Beewise Саар Сафра.

В апреле 2022 года Beewise привлек $80 млн в серии C, которую возглавил фонд Insight Partners при участии Fortissimo Capital,Corner Ventures, Lool Ventures, Atooro Fund и Meitav Dash Investments. В результате этого раунда общее финансирование стартапа превысило $120 млн. Привлеченный капитал пойдет на расширение производственных мощностей.

Ученые из Тель-Авивского университета доказали: система доставки лекарств на основе липидных наночастиц может использовать РНК, чтобы побороть резистентность как к химиотерапии, так и к иммунотерапии при лечении рака. Исследование открывает новый путь к персонализированной и целенаправленной борьбе с онкологическими заболеваниями. Химиоиммунотерапия сочетает два типа лечения и считается самым передовым методом для борьбы с онкопатологиями. В то время как химиотерапия направлена на уничтожение раковых клеток, иммунотерапия стимулирует клетки иммунной системы находить и атаковать оставшиеся. Однако многие пациенты не реагируют на химиоиммунотерапию, потому что лечение недостаточно целенаправленно.

Профессор Дэн Пир и его команда первыми в мире доказали осуществимость системы доставки лекарств на основе липидных наночастиц. Они высвобождают полезную нагрузку только добравшись до клеток-мишеней — раковых клеток для химиотерапии и иммунных клеток для иммунотерапии. «В нашей системе одна наночастица способна работать в двух разных областях, — объясняет профессор Пир. — Она воздействует на раковые клетки, устойчивые к химиотерапии, а также активизирует иммунные клетки. Таким образом, с помощью одной точно нацеленной наночастицы мы обеспечиваем два разных лечения».

Ученые уже протестировали эту систему на двух типах лабораторных моделей — одна с метастазами меланомы, а другая для локальной солидной опухоли. В обеих популяциях биологи наблюдали положительные эффекты новой системы доставки.

Паралич из-за травмы позвоночника долгое время оставался неизлечимым. Могут ли научные разработки снова поставить людей на ноги? Впервые в мире учёные из Тель-Авивского университета создали трехмерные ткани спинного мозга человека и имплантировали их в лабораторную модель с хроническим параличом, продемонстрировав высокие показатели успеха в восстановлении способности ходить. «Наша технология основана на взятии у пациента небольшой биопсии жировой ткани живота, – объясняет профессор Таль Двир, руководивший научной группой. – Эта ткань, как и все ткани в нашем организме, состоит из клеток вместе с внеклеточным матриксом, содержащим такие вещества, как коллагены и сахара. После отделения клеток от внеклеточного матрикса мы использовали генную инженерию для перепрограммирования клеток, возвращая их в состояние, напоминающее эмбриональные стволовые клетки, а именно в клетки, способные стать клетками любого типа в организме». «Наша технология основана на взятии у пациента небольшой биопсии жировой ткани живота, – объясняет профессор Таль Двир, руководивший научной группой. – Эта ткань, как и все ткани в нашем организме, состоит из клеток вместе с внеклеточным матриксом, содержащим такие вещества, как коллагены и сахара. После отделения клеток от внеклеточного матрикса мы использовали генную инженерию для перепрограммирования клеток, возвращая их в состояние, напоминающее эмбриональные стволовые клетки, а именно в клетки, способные стать клетками любого типа в организме».

Из внеклеточного матрикса учёные создали персонализированный гидрогель, не вызывающий иммунного ответа или отторжения после имплантации. Затем они инкапсулировали стволовые клетки в гидрогель и в процессе, имитирующем эмбриональное развитие спинного мозга, превратили клетки в трехмерные имплантаты нейронных сетей, содержащих моторные нейроны.

Затем имплантаты человеческого спинного мозга были имплантированы двум разным группам лабораторных моделей: тем, кто только недавно был парализован (острая модель), и тем, кто был парализован в течение длительного времени (хроническая модель), что эквивалентно одному году у человека. После имплантации 100% лабораторных моделей с острым параличом и 80% моделей с хроническим параличом восстановили способность ходить.

Обнадеживает тот факт, что модельные животные прошли быстрый процесс реабилитации, по окончании которого они вполне могли ходить. Это первый в мире случай, когда имплантированные искусственные ткани человека привели к выздоровлению животной модели хронического паралича.  «Наша цель – производить персонализированные имплантаты спинного мозга для каждого парализованного человека, позволяющие регенерировать поврежденную ткань без риска отторжения», – говорит профессор Двир. Основываясь на революционной технологии инженерии органов, разработанной в лаборатории профессора Двира, он объединился с отраслевыми партнерами для создания компании Matricelf. Компания применяет подход профессора Двира, чтобы сделать лечение имплантатами спинного мозга коммерчески доступным для лиц, страдающие параличом.

Международное исследование под руководством доктора Веред Падлер-Каравани из Тель-Авивского университета показало, что разрушение имплантируемых биопротезов сердечных клапанов происходит из-за кальцификации тканей, вызванной иммунным ответом на чужеродные животные сахара. Ученые предложили использовать генную инженерию для модификации животных, у которых берутся ткани для трансплантации. Пороки клапанов сердца — наиболее частое заболевание сердечно-сосудистой системы. Пороки сердца поражают около 2% населения в развитых странах. болеваний — это стенозы аортального клапана. Лечебная замена клапанов — вторая после аортокоронарного шунтирования по популярности операция на сердце.

Исследователи объясняют, что в настоящее время пациентам могут быть имплантированы либо механические сердечные клапаны, либо биологические протезы сердечных клапанов, сделанные из бычьей, свиной или лошадиной ткани. Механические имплантаты служат долго, однако требуют ежедневного приема антикоагулянтов. Биологические протезы позволяют пациентам жить нормальной жизнью, но, как правило, разрушаются за десять лет и требуют замены. Для предотвращения иммунной реакции и кальцификации имплантата ученые предложили использовать генную инженерию.

Исследователи создали генетически модифицированных свиней, которые не вырабатывают чужеродные для человека сахара. Эксперименты, проведенные в искусственной среде, показали, что полученная у таких свиней ткань значительно меньше кальцифицируется даже в присутствии антител против этих сахаров. «Это исследование знаменует собой технологический прорыв в области создания искусственных клапанов сердца и обеспечивает глубокое понимание механизмов, ведущих к структурному износу клапана, — отмечает Падлер-Каравани. — Наши результаты могут привести к существенному улучшению качества жизни многих пациентов с проблемами сердечно-сосудистой системы».

Новый тест ДНК, разработанный исследователями из Австралии, Великобритании и Израиля, позволяет быстрее и точнее выявлять неврологические и нервно-мышечные генетические заболевания. Заболевания, которые может выявить тест, это более 50 расстройств, вызванных необычно длинными повторяющимися последовательностями ДНК.  Мы правильно диагностировали всех пациентов, в частности, с болезнью Хантингтона, синдромом хрупкой Х-хромосомы, наследственной атаксией мозжечка, миотонической дистрофией, миоклонической эпилепсией, заболеваниями двигательных нейронов и многим другим, – Айра Девесон, доктор и руководитель отдела технологий геномики в Институте Гарвана.

Пациент, участвовавший в исследовании, Джон, впервые понял, что что-то не так, когда у него возникли проблемы с балансировкой во время урока катания на лыжах. Симптомы с годами становились еще серьезнее, вплоть до неспособности ходить без поддержки. Он проходил тест за тестом более десяти подряд лет, но ничего конкретного врачи не могли выявить. Для таких пациентов как Джон новый тест станет спасением, потому что можно быстро определить, о каком конкретном расстройстве идет речь. Также эти заболевания могут передаваться из поколения в поколение. Хотя нарушения в повторяющихся последовательностях ДНК не поддаются лечению, быстрая диагностика поможет врачам выявлять и лечить осложнения на ранних стадиях. Мы запрограммировали нанопористое устройство на поиск 40 генов, которые участвуют в этих расстройствах: оно считывает длинные повторяющиеся последовательности ДНК, – Айра Девесон, доктор и руководитель отдела технологий геномики в Институте Гарвана.

Ученые из Израильского университета им.Бэн-Гуриона в Негеве провели короткий эксперимент с людьми с избыточным весом и показали, как диета может изменить риски кардиометаболических заболеваний. Полученные ими результаты подтвердили центральную роль микробиоты в сохранении здоровья и развитии болезней. Из предыдущих исследований ученые знали, что средиземноморская диета связана с улучшением кардио-метаболического здоровья людей, однако регулирующая роль кишечной микробиоты в этом вопросе не была доказана. провели короткий эксперимент с людьми с избыточным весом и показали, как диета может изменить риски кардио-метаболических заболеваний. Полученные ими результаты подтвердили центральную роль микробиоты в сохранении здоровья и развитии болезней. Из предыдущих исследований ученые знали, что средиземноморская диета связана с улучшением кардиометаболического здоровья людей, однако регулирующая роль кишечной микробиоты в этом вопросе не была доказана. Новый восьминедельный эксперимент показал, что состав бактерий определяет «центральную роль микробиоты в здоровье и болезнях».

Традиционная средиземноморская диета включает большое количество овощей, фруктов, зелени, орехов, рыбы и оливкового масла. В своем эксперименте ученые усовершенствовали рацион, сделав его более «зеленым»: они добавили к нему 3–4 чашки зеленого чая, 100 г (замороженных кубиков) овоща манкай, а также грецкие орехи в количестве не менее 28 г в сутки.

Контрольная группа добровольцев придерживалась классической средиземноморской диеты. Все участники имели абдоминальное ожирение. Через восемь недель в обоих группах были зарегистрированы существенные изменения в показателях микробиоты кишечника. В группе «зеленой» диеты они были намного более значительными. Например, отмечены обогащения микробиоты бактериями, которые положительно сказываются на метаболизме глюкозы, чувствительности к инсулину, а также потере веса и снижении рисков сердечно-сосудистых заболеваний. «Мы надеемся, что раскрыв роль микробиоты в пользе диеты, получится улучшить и персонализировать рацион для человека», — прокомментировал соавтор работы Эхуд Ринотт из Тель-Авивского университета.

Израильский стартап Brain.space создал универсальное устройство для снятия электроэнцефалограммы головного мозга (ЭЭГ). Технология от Brain.space представляет собой шлем с 460 электродами, который не нуждается в подключении к стационарному оборудованию и считывает ключевые показатели «на ходу».

Ключевые преимущества устройства — дешевизна, простота использования, а также автоматическое распознавание разных пользователей и настройка под особенности их мозговой активности. Электроэнцефалография — это один из самых распространенных методов мониторинга мозговой активности. С помощью ЭЭГ лечащий врач может проанализировать, какие области коры активны, а также интерпретировать состояние пациента. Кроме того, машины для ЭЭГ активно используются учеными — с ними проводят эксперименты, изучают эффективность лекарств и разрабатывают интерфейсы мозг-компьютер.

Главный недостаток ЭЭГ заключается в размерах и стоимости аппарата. К тому же, традиционные станции используются в стационарном режиме — считывать данные о двигающемся по разным помещениям человеке практически невозможно. Brain.space стремится исправить эту проблему с помощью собственной технологии — электронного шлема, который воспроизводит все возможности ЭЭГ-аппарата, но в компактном форм-факторе. «Он был разработан, чтобы стать самой эффективной, дешевой и простой в использовании гарнитурой для регистрации ЭЭГ. Это всего одна гарнитура для нескольких человек, которая автоматически настраивается под каждую голову», — рассказал соучредитель и гендиректор стартапа Яир Леви. Он также отметил, что небольшой шлем вмещает 460 электродов-датчиков и работает в полностью автономном режиме.

По словам Леви, глобальная задача Brain.space — создать технологию, которая упростит интеграцию ЭЭГ в любые операции. Для этого стартап разрабатывает аппаратно-программный стек, который будет отвечать как за сбор данных о мозговой активности, так и за их интерпретацию. Глава Brain.space также сравнил работу своей компании с интеграцией GPS и данных о фитнесе в современную электронику.

Первая публичная демонстрация Brain.space состоялась в рамках эксперимента на Международной космической станции. Стартап стал участником программы Axiom-1 — первой миссии на МКС, полностью финансируемой из частных источников. Участники исследования использовали шлемы стартапа во время проведения различных когнитивных экспериментов на станции.

Но не только биомедицинскими исследованиями известен Израиль. Израильские физики применили технику квантовой логики к измерению вероятности неупругого соударения между холодными атомами рубидия и ионами стронция. В их опыте высвобождающийся избыток энергии переходил к дополнительному логическому иону, чье возбуждение ученые фиксировали оптическими методами. Полученные в эксперименте данные помогут теоретикам точнее строить модели межатомного взаимодействия.

Неупругие соударения всегда представляют для физиков больший интерес, чем упругие, поскольку они открывают доступ к внутренней структуре участвующих в них частиц. В случае, если речь идет об атомах, изменение их внутреннего состояния в силу законов сохранения неизбежно скажется на кинетической энергии. Если речь идет о множественных соударениях в больших атомных ансамблях, неупругие процессы сказываются на макроскопических величинах, поддающихся измерению, таких как температура или давление. Техники, основанные на квантовой логике и симпатическом охлаждении, выглядят перспективным решением этой проблемы.

Симпатическое охлаждение (или охлаждение смешиванием) позволяет подготовить ионы в нужном холодном состоянии, чего нельзя достичь лазерными методами. Под квантовой логикой здесь понимается использование дополнительного (логического) иона, который связывается с ионом, участвующим в некотором физико-химическом процессе, и выступает посредником при измерении его свойств. Несмотря на то, что эти методы уже активно используются физиками во множестве задач, никто пока не применял их к исследованию неупругих столкновений ультрахолодных атомов. Это удалось сделать израильским физикам под руководством Ора Каца (Or Katz) из Института имени Вейцмана.

Израильский стартап StoreDot представил дорожную карту по разработке сверхэффективных батарей для электромобилей. Уже через два года компания намерена начать коммерческие поставки первой версии своих батарей, которые позволят за 5 минут заряжать электромобиль для пробега на 160 км. А к 2032 году стартап планирует ускорить этот процесс до 2 минут. Представители компании сообщили, что StoreDot приближается к запуску пробного производства литий-ионных батарей XFC первого поколения. Эти аккумуляторы, в составе которых преобладает кремниевый анод, будут заряжать электромобили на 160 километров пробега в течение пяти минут. Когда система будет протестирована, разработчик перейдет к серийному производству. Ожидается, что коммерческие клиенты StoreDot получат первые партии таких батарей в 2024 году.

«Очень важно, чтобы мы предоставили мировым автопроизводителям четкую и реалистичную дорожную карту для внедрения наших технологий быстрой зарядки. Производство будет готово к 2024 году, что позволит создать трансформирующий отрасль продукт, который преодолеет основное препятствие на пути широкого распространения электромобилей — время зарядки и беспокойство о запасе хода», — гендиректор StoreDot  Дорон Майерсдорф. Параллельно с этим StoreDot работает над «полутвердотельной» технологией для аккумуляторов второго поколения. Эта система повысит производительной батарей еще на 40% — скорость зарядки электромобилей возрастет, что приведет к пополнению «электрического бака» на 160 километров за три минуты.

В начале этого года StoreDot успешно закрыл крупный раунд финансирования на $80 млн. К поддержке стартапа присоединились крупные инвесторы, включая вьетнамского автопроизводителя VinFast, а также BP и Golden Energy Global Investment. Полученные средства стартап направил на тестирование батарей, поиск потенциальных клиентов и процесс коммерциализации своих технологий.

Израильская компания Elbit Systems разработала гибридную версию разведывательного беспилотника Skylark 3 и  представит её во время авиашоу в Сингапуре. Продолжительность полета у этого аппарата будет в три раза больше, чем у базовой версии. Гибридные беспилотники способные преодолевать более значительные расстояния, чем полностью электрические. При этом они потребляют меньше топлива, чем аппараты с двигателем внутреннего сгорания. Skylark 3 — электрический беспилотник самолетного типа с максимальной взлетной массой 45 килограмм и размахом крыла 4,8 метра. Он запускается с катапульты, способен находиться в воздухе до шести часов и нести до 10 килограмм полезной нагрузки. Дальность полета Skylark 3 — более 100 километров.

Skylark 3 Hybrid такой же по размеру и массе, но способен проводить в воздухе в три раза больше времени — до 18 часов. Чтобы быстро добраться до района предназначения, беспилотник будет использовать двигатель внутреннего сгорания, а на месте переключаться на электромотор. Дальность полета у Skylark 3 Hybrid — 120 километров. Запускается он, как и базовая версия, с катапульты. В одной миссии могут участвовать сразу два таких беспилотника, одновременно контролируемых наземной станцией управления.

Израильская компания Air, основанная в 2017 году, представила первый прототип своего самолета Air One с функцией вертикального взлета и посадки. Модель обещает места для одного пассажира и одного пилота, разгон до 250 км/ч и запас хода на 177 километров. Главные особенности Air One заключаются в простой конструкции и небольшой, по меркам отрасли, стоимости — чтобы научиться управлять аппаратом хватит 16 часов. Презентация Air One состоялась в рамках Дерби в Кентукки — крупнейшего спортивного мероприятия, посвященного конным скачкам, в Луисвилле.

Разработчик показал полноразмерный прототип, который вскоре пройдет серию летных испытаний, и рассказал о его спецификациях. Air One — это полностью электрический двухместный октакоптер с панорамной кабиной. У аппарата восемь электродвигателей — по одному на каждый ротор. Вкупе эта платформа обеспечивает пиковую мощность 771 л. с. или 575 кВт. Этих показателей, рассказали в компании, достаточно для максимальной полезной нагрузки в 200 кг. Коммерческая версия обещает среднюю скорость полета в 161 км/ч, с возможностью разгона до 250 км/ч, при запасе хода на 177 километров. Кроме того, аппарат оснащен системой быстрой зарядки — от 0 до 100% всего за один час.

По части полета Air One заметно проще конкурирующих решений. Несмотря на крупногабаритные крылья, у аппарата нет специального круизного режима. Система предполагает тот же принцип управления, что и традиционные квадрокоптеры — используя лопасти, которые работают с разной интенсивностью, пилот будет наклонять корпус аппарата и двигать его в нужную сторону. Такой подход, считают в Air, обеспечивает простую динамику полета — пилотам потребуется всего 16 часов на адаптацию к транспорту нового поколения.

В прошлом году Air протестировала уменьшенную копию One в США, а сейчас готовится к серии испытаний предсерийного прототипа. Параллельно с этим компания планирует производство еще одного аппарата для тестовых полетов в Тель-Авиве. Актуальный график Air предполагает, что регулярные пилотируемые испытания начнутся в третьем квартале года. Если у компании получится реализовать дорожную карту, сертификация eVTOL состоится в следующем году, а первые поставки — в 2024 году. Бизнес-модель Air отличается от Volocopter, Joby Aviation и других крупных игроков на рынке eVTOL.

Компания заинтересована в прямых поставках, а не в поставках своих машин для сервисов авиатакси. Аппараты будут доставляться частным клиентам, которые будут использовать One в качестве средства передвижения за пределами крупных городов. Air уже открыла доступ к предварительным заказам — один самолет стоит примерно столько же, сколько подержанный суперкар, — $150 тыс. Таким образом Air One будет конкурировать за клиента с производителями легких вертолетов, при стоимости машины и ее обслуживания в 3–4 раза ниже.

Оружие разработано по заказу Министерства обороны Израиля как дополнение дорогостоящей системы ПРО «Железный купол», каждое применение которой обходится в сотни тысяч и миллионы долларов. Лазерные системы перехвата, созданные оборонным предприятием Rafael и разработчиком вооружения Elbit System, экономичнее и проще в управлении, а также имеют неограниченный боезапас, так как все что им нужно для стрельбы — это энергия. Испытания прошли успешно.  Лазерная система ПРО «Световой щит» перехватывала дроны, минометные снаряды, ракеты РСЗО, противотанковые ракеты на сложных дистанциях и временных интервалах, рассказал начальник отдела исследований и разработок, генерал Янив Ротем. «Лазер меняет правила игры благодаря простой системе управления и значительным экономическим преимуществам. Наш план состоит в том, чтобы разместить несколько лазерных ПРО вдоль границ Израиля в течение следующего десятилетия», — сказал он.

Новая разработка пополнит многоуровневую систему ПВО Израиля, уже укомплектованную, в числе прочих, тактическими системами ПРО «Железный купол», «Праща Давида», «Стрела». В планах командования в течение ближайших десяти лет разместить несколько лазерных комплексов вдоль границ Израиля. В отличие от «Железного купола», каждое применение которого обходится в сотни тысяч и миллионы долларов, лазерная система экономичнее, проще в управлении и обладает практически бесконечным боезапасом. Разработки лазерного вооружения ведут многие страны, но Израиль, по словам представителей Минобороны, одним из первых разработал технологию мощных лазеров с возможностью перехвата целей. Как стало известно в марте, Израиль готов выделить сотни миллионов шекелей на производство лазерной системы ПРО.

На МКС впервые проведут эксперимент по созданию оптического компонента в космосе. С помощью новой технологии теоретически можно будет создавать огромные линзы для космических телескопов. Одна из главных характеристик любого телескопа — диаметр главного зеркала или собирающей линзы. Чем больше зеркало либо линза, тем больше света «ловит» телескоп. А следовательно, он видит более тусклые объекты и может вглядываться глубже в космос. Диаметр главного зеркала «Хаббла» — 2,4 метра, «Джеймса Уэбба» — 6,5 метра. Этого достаточно для поставленных перед ними задач, но более крупные зеркала расширят возможности для наблюдений. Космический телескоп с зеркалом или линзой в несколько десятков, а то и сотен метров будет напрямую видеть экзопланеты.

Создание линзы — трудоемкий и долгий процесс. Сперва отливают заготовку необходимой формы. После этого стекло нагревают и медленно охлаждают, что делает его прочнее и устойчивее к перепадам температуры. Затем линзу шлифуют, полируют и тестируют. Этот процесс подходит для создания небольших линз, а для огромных нужен новый метод. Международная команда ученых из исследовательского центра NASA Ames, Центра космических полётов Годдарда и «Техниона» (Израильского технологического университета) предлагает воспользоваться преимуществами микрогравитации и с помощью жидкостей отливать огромные линзы на космической станции.

По словам изобретателей, на создание таких линз будет уходить гораздо меньше времени, но по качеству и оптическим характеристиками они не будут уступать «земным».        Сперва метод протестировали в лабораторных условиях. Жидкости подходят не только для создания линз, но и для компенсации гравитации. Главное тут — добиться одинаковой плотности у воды и материала. В экспериментах ученые использовали обычные полимеры, из которых делают акриловые ногти или суперклей. «Затвердевающей жидкостью мы наполняли круглый каркас, погруженный в воду. Мы создавали линзы в ведре, которое позаимствовали у местного уборщика», — рассказывает автор метода Валерий Фрумкин (Valeri Frumkin). Фрумкин состоит в исследовательской группе Морана Берковичи (Moran Bercovici), профессора инженерной механики в «Технионе». Качество поверхности у получившихся линз было не хуже, чем у изготовленных традиционным методом, а производство шло гораздо быстрее.

В декабре 2021 года ученые повторили эксперименты во время двух параболических полетов ZeroG. Каждый полет позволяет 25 раз на 15–20 секунд ощутить невесомость. На этот раз вместо полимеров ученые использовали синтетические масла разной вязкости. Линзы делали небольшими, размером с монету, а качество измеряли лазерами. Конечно, «линза» теряла форму, как только самолет начинал снова набирать высоту, но те несколько секунд она была идеальной. Эксперимент доказал работоспособность метода. Следующий этап пройдет на МКС. 9 апреля, в составе коммерческой миссии Axiom-1 на станцию прибыл Итан Стиббе (Eytan Stibbe), который проведет «Эксперимент по созданию жидкого телескопа» (FLUTE). В этот раз, как и в лаборатории, будут использовать полимеры. Затвердевшие линзы вернутся на Землю для дальнейшего анализа.       Будущее астрономических наблюдений — за космическими телескопами.

Если удастся перенести производство компонентов в космос, стоимость таких аппаратов значительно снизится, а возможности расширятся. Кстати, по словам изобретателей, в некоторых случаях линзы можно будет оставлять в жидком состоянии. Это позволит быстро менять их оптические свойства во время эксплуатации. Если говорить о более обыденном применении технологии, то еще на этапе лабораторных экспериментов стало очевидно, что с помощью нового метода можно быстро и дешево производить линзы высокого качества —например, для очков.

Инженеры израильского стартапа Cognifiber создали фотонный чип, спроектированный специально для периферийных вычислений — инфраструктуры, которая избавляет предприятия от необходимости подключаться к облачным средам. Цель Cognifiber — максимально миниатюризировать фотонику, чтобы заменить кремний — ключевой компонент современных чипов — на более дешевое и доступное стекло. Стартап утверждает, что его решение помимо прочего снижает стоимость обучения AI/ML на 80%. Cognifiber фокусируется на фотонных вычислениях, но идет дальше, чем современные стартапы из той же области. Как правило, разработчики применяют фотонику в качестве центра связи между стойками в центрах обработки данных. В то же время Cognifiber работает над первой в своем роде микросхемой, которая будет выполнять вычисления самостоятельно. В перспективе такая система пригодится всем — от производителей миниатюрных IoT-устройств до компаний, управляющих крупнейшими дата-центрами.

«Сочетание чипов из фотонного стекла продвигает наше периферийное решение, позволяющее быстро применять искусственный интеллект и машинное обучение локально на периферийных устройствах, которые сейчас ограничены по емкости и допустимой мощности», — отметил Зеев Залевски, соучредитель и технический директор Cognifiber. Технология Cognifiber базируется на методике вычислений в оптоволокне, которая использует аналоговые сети машинного обучения для обработки данных в оптоволоконном кабеле. Инженеры распространили этот подход на процессоры, построенные на стеклянной подложке, с нанесением коммерчески доступных примесей. В компании утверждают, что, как и обычные чипы, микросхемы Cognifiber можно программировать и реконфигурировать, подобно программируемым вентильным матрицам (FPGA).

Система уже поддерживает как линейные, так и нелинейные операции, что делает технологию подходящим решением для запуска ИИ. Предварительные подсчеты Cognifiber также показали, что обработка в волокне может повысить производительность компьютера в 100 раз и снизить стоимость обучения AI/ML на 80%.

«Потенциал уменьшения размеров за счет использования фотонных чипов на основе стекла в сочетании с нашими запатентованными оптоволоконными кабелями обещает вывести серверы с высокой производительностью на периферию, устранив многие существующие узкие места в IT-инфраструктуре и значительно снизив энергопотребление», — рассказал гендиректор Cognifiber Эяль Коэн. Он также добавил, что технология Cognifiber будет полезна для многих отраслей, где генерируются большие объемы данных, включая беспилотный транспорт, дроны, потребительскую электронику и центры обработки данных. В прошлом году стартап прошел партнерскую программу Ingenuity Partner Program, а на днях привлек $6 млн венчурного финансирования в раунде серии A. Сейчас Cognifiber дорабатывает свои технологии и нацелен на коммерциализацию фотонных чипов в 2023 году.

Группа исследователей из Израильского технологического института Технион открыло новое свойство кристаллов перовскита, которое в будущем позволит создать самовосстанавливающиеся электронные устройства. Исследовательская группа под руководством профессора Йонадава Бекенштейна специализируется на синтезе нанокристаллов — мельчайших из ныне обнаруженных стабильных частиц. Ученые с помощью электронного микроскопа делали в них отверстия, которые появляясь на поверхности наночастиц, затем быстро перемещались в их внутренние части. Таким образом, через некоторое время, поверхность кристалла оказывалась целой. После этого открытия исследователи разместили на поверхности частиц органические молекулы. Убрав через некоторое время органический слой, они обнаружили, что кристалл не затягивал дыры внутрь, а как бы «выталкивал» их наружу.

«Есть различного рода дефекты, которые влияют на функциональность материалов, и в данном случае это был самый серьезный дефект — отверстие: часть материала просто отсутствовала. Мы обнаружили, что кристалл перовскита может вернуться в свое первоначальное, «здоровое» состояние, если мы сделаем так, чтобы дыра выталкивалась наружу», — рассказал Бекенштейн. По словам сотрудников Техниона, кроме высокой эффективности, перовскит обладает еще одним важным преимуществом — его достаточно просто сделать из дешевого раствора, тогда как кремниевые проводники необходимо кристаллизировать при высокой температуре, тратя большое количество энергии. «Структура галоидных перовскитовых материалов считается мягкой.

Обычные полупроводники, такие как кремний, наоборот — намного тверже: если вы сделаете в нем отверстие, он останется в том же положении. Относительная мягкость перовскитов делает возможным самовосстановление», — рассказали ученые, которые считают, что перовскиты станут частью новой технологии для производства солнечных элементов, а также, возможно, электроники и электрооптики, способной самостоятельно чинить себя. Кроме того, материалы пригодятся и в космосе, где возникают трудности с заменой поврежденных деталей.

Исследователи Израиля  создали прототип устройства, который вырабатывает ток в баке для выращивания растений. Они считают, что технология может стать решением для создания экологически чистой энергии. Негативные последствия использования ископаемого топлива уже давно побуждают исследователей искать более чистые и благоприятные для планеты способы получения энергии. Одно из таких направлений исследований предполагает использование живых организмов в качестве источника электрического тока в микробных топливных элементах. У этого способа есть существенный недостаток — бактерии нужно постоянно кормить. Другая технология —био-фотоэлектрохимические клетки (BPEC), в которой источником электронов могут быть фотосинтезирующие бактерии, в частности — цианобактерии. Единственная проблема с ними — малое количество электричества, по сравнению с энергией, вырабатываемом солнечными батареями.

«Идея пришла ко мне однажды, когда я пошел на пляж. В то время я уже изучал цианобактериальный BPEC, и заметил на камне водоросли, которые были похожи на электрические шнуры. Я сказал себе — поскольку они занимаются фотосинтезом, может быть, мы сможем использовать их для создания электричества», — рассказал ученый из Израиля Янив Шлосберг. Шлосберг и группа исследователей из Израильского технологического института и Израильского океанографического и лимнологического научно-исследовательского института начали изучать водоросли ульва. В итоге у них получилось выработать электричества в 1 000 раз больше, чем у цианобактерий. Это сравнимо с тем количеством энергии, которые получают от солнечных батарей.

Исследователи отметили, что большое количество энергии, производимые водорослями, связано с высокой скоростью фотосинтеза ульвы. Кроме того, морские водоросли могут создавать электричество и в темноте — благодаря процессу дыхания, при котором сахара, образующиеся в процессе фотосинтеза, используются в качестве внутреннего источника питательных веществ. По словам Шлосберга, этот метод не только углеродно-нейтральный, но и «углеродно-отрицательный», так как водоросли поглощают углерод из атмосферы в течение дня, при этом вырастая и выделяя кислород.

Израиль — одна из немногих стран, где университеты и другие научные учреждения были открыты еще задолго до провозглашения государственного суверенитета, причем на всем протяжении своей истории они сохраняли высокую степень политической независимости от властей.  Согласно закону, израильские высшие учебные заведения пользуются полной академической и административной автономией.