Вдохновляясь природой. Как создают новое с помощью окружающего мира

Вдохновляясь природой. Как создают новое с помощью окружающего мираНа протяжении тысячелетий природа каждый день дает человечеству уроки совершенных технологических решений. Многие открытия – заслуга наблюдательных ученых, которые и сегодня заимствуют новые идеи у флоры и фауны. На что может вдохновить структура листа? Какие лекарства возможно создать из бересты? Как ученые смогут использовать природную нейросеть? Читайте в материале РИА Новости.Подарки природыПриродовдохновленный инжиниринг – процесс разработки новых технологий, в которых для получения революционных решений используются идеи и подходы из природы.Среди самых ярких разработок, по мнению исследователей ТюмГУ, структурированные микроволокнистые катализаторы. Это принципиально новый тип систем, где в качестве носителей используются стеклянные микроволокна, структурированные в виде нитей в стеклотканях различного плетения, а активные компоненты выбираются из широкого ряда металлов: от платины до меди.Созданные специалистами вуза вещества, не имеют зарубежных аналогов и обладают высоким потенциалом как в области импортозамещения в стратегически важных сферах, так и в сфере развития высокотехнологичного экспорта. На это изобретение ученых вдохновила структура листьев деревьев.© пресс-служба ТюмГУ

Стекловолокнистые катализаторы

© пресс-служба ТюмГУСтекловолокнистые катализаторы© пресс-служба ТюмГУСтекловолокнистые катализаторы1 / 3

Стекловолокнистые катализаторы

© пресс-служба ТюмГУ2 / 3Стекловолокнистые катализаторы© пресс-служба ТюмГУ3 / 3Стекловолокнистые катализаторы© пресс-служба ТюмГУ

«Такие катализаторы содержат наноразмерные активные центры, на которых протекают необходимые реакции, а микроканалы в нитях и транспортные макроканалы обеспечивают подвод реагентов к активным центрам и отвод продуктов реакций. Подобно тому как многоуровневая структура листьев позволяет растениям осуществлять фотосинтез оптимальным способом, так и структура каталитических систем обеспечивает их максимальную эффективность», – рассказал руководитель стратегического проекта «Природовдохновленный инжиниринг» Андрей Елышев.

Перспективным практическим применением таких катализаторов являются реакции глубокого окисления углеводородов, производство синтез-газа и газофазный биокатализ.Другим важным направлением природовдохновленных исследований стала разработка БАДов и ветеринарных препаратов для нужд животноводства, в том числе и птицеводческих хозяйств, с целью профилактики и лечения различных заболеваний, таких как: гепатоз, лейкоз, туберкулез, а также других бактериальных и вирусных инфекций.Лошади на пастбище© РИА Новости / Дмитрий ВиноградовПерейти в медиабанк«Работа основана на модификации природного тритерпеноида – бетулина, который в достаточном количестве (до 30%) содержится в бересте и потенциально несет защитную функцию от различных вредителей благодаря своим бактерицидным свойствам», – рассказал ведущий научный сотрудник лаборатории природовдохновленного химического инжиниринга Иван Кулаков.Камуфлирующие покрытия или новые источники светаУчеными Центра природовдохновленного инжиниринга на основе природных принципов была разработана новая экспериментальная методика нанесения покрытия из фотонных кристаллов.«Фотонные кристаллы были получены из микро/наночастиц полистирола, способных отражать свет определенной длины волны в зависимости от угла наблюдения или угла падения света. Эти уникальные структуры были созданы экспериментально путем нанесения капель дисперсного раствора с варьированием концентрации полимерного поверхностно-активного вещества (ПАВ) и микро- или наночастиц полистирола в растворе. Практическое применение – источники света нового поколения или камуфлирующие покрытия», – рассказала ведущий научный сотрудник Центра Наталья Иванова.© пресс-служба ТюмГУВедущий научный сотрудник Центра природовдохновленного инжиниринга Наталья Иванова© пресс-служба ТюмГУРуководитель стратегического проекта «Природовдохновленный инжиниринг» Андрей Елышев© пресс-служба ТюмГУНаучный сотрудник Центра природовдохновленного инжиниринга Денис Клюев© пресс-служба ТюмГУЗаведующий лабораторией наноэлектроники и наноматериалов Андрей Бобылев1 / 4Ведущий научный сотрудник Центра природовдохновленного инжиниринга Наталья Иванова© пресс-служба ТюмГУ2 / 4Руководитель стратегического проекта «Природовдохновленный инжиниринг» Андрей Елышев© пресс-служба ТюмГУ3 / 4Научный сотрудник Центра природовдохновленного инжиниринга Денис Клюев© пресс-служба ТюмГУ4 / 4Заведующий лабораторией наноэлектроники и наноматериалов Андрей Бобылев© пресс-служба ТюмГУОдним из последних инновационных продуктов в области природовдохновленных оптических технологий Центра является оптическое устройство, использующее адаптивную варифокальную жидкостную линзу.«В ходе проекта был создан экспериментальный прототип установки, который работает на основе нагрева лазерным пучком. Эксперименты показали, что с помощью термокапиллярного механизма можно контролировать форму жидкой линзы в тороидальном исполнении (с „сухим“ пятном), а также в исполнении „Сомбреро“ (тороидальная структура со вторичной каплей)», – рассказал научный сотрудник Центра Денис Клюев.Биоморфный нейропроцессорВ связи с увеличением востребованности технологий искусственного интеллекта все более проявляется неэффективность традиционных вычислительных устройств с фон-неймановской архитектурой. В таких приспособлениях данные физически находятся отдельно от устройства, выполняющего операции над ними, и запрашиваются по необходимости.Именно постоянно перемещение данных является сильным ограничением на производительность в нейросетевых задачах. Нейропроцессоры предлагают новую вычислительную парадигму, обходя вышеуказанное ограничение тем или иным способом.«Новая архитектура создается с оглядкой на строение биологических (природных) нейросетей. Он реализует внутри себя искусственную импульсную (спайковую) нейронную сеть с применением аналоговых вычислений в синапсах на основе мемристоров. Мемристорные синапсы, организованные в специальный массив, позволяют параллельно за одну операцию аналоговым способом обрабатывать информацию в отдельном слое нейросети, содержащем множество нейронов. Это значительно ускоряет полный расчет всей системы по сравнению с традиционными процессорами», – рассказал заведующий лабораторией наноэлектроники и наноматериалов Андрей Бобылев.Миросхема© РИА Новости / Александр КряжевПерейти в медиабанкВ данный момент учеными Центра природовдохновленного инжиниринга производится моделирование с целью оптимизации отдельных углов биоморфного нейропроцессора. В лаборатории экспериментально исследуются электрические характеристики мемристоров и устройств-селекторов.Полученные данные используются при моделировании, но, кроме этого, они ценны сами по себе, поскольку на основе мемристоров можно создавать и другие полезные устройства. Например, энергонезависимую память для традиционных компьютеров. 05:00 28.11.2023