Электронный язык: остроту блюда теперь можно замерить, как температуру и вес

Миграция антилоп гну в Африке – захватывающее зрелище. Миллионы животных проходят тысячи километров. Израильские исследователи решили посмотреть на картину шире: они подсчитали, сколько вообще движется живой массы на планете за год.

К каким результатам пришли специалисты? Об этом рассказали в программе "Наука и техника" с Михаилом Борзенковым на РЕН ТВ.

Человек начал двигаться активнее

По подсчетам израильских ученых, люди перемещаются в 40 раз больше, чем вся дикая природа вместе взятая. Такие подсчеты помогают понять, как сильно человечество влияет на жизнь Земли.

"Мы рассчитали метрику движения биомассы: массу вида умножили на пройденное за год расстояние. С промышленной революции человеческая подвижность выросла на 4000%, а у животных упала. В итоге даже обычная ходьба людей в шесть раз превышает миграции всей наземной дикой природы", – рассказал профессор системной биологии Института науки Вейцмана Рон Майло.

Сколько информации может запомнить человек

Долгое время было непонятно, как посчитать объем памяти мозга – это ведь не жесткий диск и не флешка. Американские исследователи нашли способ: они изучили соединения между нейронами. Это маленькие участки, через которые клетки передают сигналы друг другу. Ученые выяснили, сколько информации может хранить одно такое соединение, а потом пересчитали результат на весь мозг.

"Раньше считалось, что мы способны запоминать 100 терабайт информации, но на самом деле в 10 раз больше. Человек держит в голове целый петабайт, и чтобы сохранить все сайты мирового интернета, нужно всего лишь пять обычных мозгов", – отметил директор Центра теоретической и вычислительной биологии Крика-Джейкобса Терренс Сейновски.

Это открытие поможет ученым лучше понимать работу мозга и создавать более умные нейросети. Но иногда точные данные нужны не для науки, а для безопасности.

Как измерить неуловимую статику

В Китае произошел пожар на крупнейшем в стране заводе аккумуляторов. Взрыв спровоцировала искра статического электричества от датчиков, которые должны были замерять это статическое электричество.

Все дело в том, что приборы сами работают на электричестве и от короткого замыкания не застрахованы. Инженеры из Новосибирска и Перми решили измерить неуловимую статику светом. Внутри датчика проходит тонкое стекловолокно. Когда рядом появляется электрический заряд – меняется световой сигнал.

"По датчику бежит свет от прибора, который их окрашивает. Свет дошел до датчика, получил информацию и вернулся обратно в прибор", – пояснил инженер-исследователь лаборатории волоконно-оптических сенсорных систем Института автоматики и электрометрии СО РАН Максим Гаськов.

Вместо огромных экранов и сложного заземления – тонкое стекловолокно. Вместо шкафов с оборудованием – небольшая коробка размером с ладонь. Такие приборы уже следят за мостами и железной дорогой. Следующий шаг – заводы.

Специальный термометр для грунта от ученых из Санкт-Петербурга

Но опасность скрывается не только в воздухе, но и под ногами. В северных регионах грунт постоянно меняется: зимой он промерзает и расширяется, а летом оттаивает и теряет прочность.

В 2025 году под Норильском недалеко от рудника "Маяк" произошел крупный обвал. Земля ушла вниз на десятки метров из-за оттаивания почвы. Такие процессы опасны не только для промышленных объектов – под угрозой оказываются дороги, здания и коммуникации.

Чтобы заранее увидеть проблемные зоны, петербургские ученые создали специальный термометр. Он точно показывает, где грунт становится нестабильным, и помогает предотвратить аварии.

"Зимой верхний слой грунта начинает промерзать, увеличиваться в объеме, и его начинает пучить. Измеряя температуру грунта, мы можем установить, где конкретно происходит промерзание", – отметил старший преподаватель кафедры геотехники СПбГАСУ Андрей Бояринцев.

Обычно температуру грунта измеряют с помощью стальной трубки, которую просто втыкают в землю. Но металл проводит тепло, оно уходит по трубе вниз, и прибор показывает уже не точные данные, а, как говорят врачи, среднюю температуру по больнице.

Петербургские инженеры решили проблему радикально – просто разделили такую трубу на несколько частей. Между ними сделали вставки из материала, который почти не проводит тепло. Получилось что-то вроде термоса внутри земли.

"Слой высокотеплопроводного материала, например, стали, и слой низкотеплопроводного материала, например, стеклопластика. Внутри этой трубки расположены термодатчики, которые крепятся к стальной втулке", – уточнил Андрей Бояринцев.

Точность в измерениях может предотвратить не только обвалы грунта, но и аварии на дорогах.

Как работают атомные часы

Сбой спутникового сигнала может приводить к авариям на дороге. Дело в том, что навигаторы считают координаты не метрами, а временем: спутник посылает сигнал, а машина фиксирует, сколько он летел. Ошибка даже в миллиардную долю секунды – и координаты смещаются на десятки сантиметров.

Чтобы подобного не происходило, российские ученые создают молекулярные часы – сверхточный прибор для навигации.

"В настоящее время система ГЛОНАСС – это 24 спутника, которые определяют положение объекта с точностью 5-10 метров. Она определяется точностью атомных часов", – рассказал доцент кафедры физики СПбГЭТУ "ЛЭТИ" Юрий Демидов.

Атомные часы на основе цезия ошибаются всего на одну секунду за сотни миллионов лет, но даже этого мало. На орбите время течет немного иначе, и погрешность все равно накапливается. Поэтому петербургские физики вместо одного атома взяли целую молекулу – ион азота.

"Берем молекулу, светим на нее лазером, она переходит в возбужденное состояние, и через какое-то время этот электрон должен вернуться назад в основное состояние. Вот такие переходы происходят какое-то количество раз в секунду, несколько тысяч раз. Так определяется, что такое одна секунда", – объяснил Демидов.

Электронный язык измерит остроту еды

В Китае ученые научились измерять то, что с трудом поддается измерению, – острый вкус. Для этого они собрали электронный язык.

"Мы смешали гель и сухое молоко и пустили по ним ток. Как только в гель попадает капсаицин – вещество из перца чили, молочные белки связываются с ним и ломают электрическую цепь. Чем острее еда, тем слабее ток. Мы протестировали восемь продуктов. Результаты совпали с оценками живых дегустаторов", – поделился подробностями профессор Колледжа информационных наук и электронной инженерии Чжэцзянского университета Ван Вэй.

Получается, остроту можно измерить, как температуру или вес, и создать точный стандарт для поваров и технологов. Но измерение вкуса – далеко не самая сложная задача для науки. Как, например, увидеть и понять, сколько и чего скрыто глубоко под землей?

Как из космоса взвесить все на Земле

Американские ученые предлагают все взвесить. Для этого нужно подняться на орбиту и просканировать планету.

"Мы собрали квантовый датчик, который отправится на орбиту. Атомы внутри него попадают под действие гравитации того места, над которым пролетают. Представьте, вы бросаете два одинаковых мяча: один над пустотой, другой над горой. На возвышенность мяч упадет быстрее. Эту разницу в притяжении измеряет лазер", – рассказал физик, главный научный сотрудник NASA в 2018-2022 гг. Джеймс Грин.

С орбиты можно будет найти скрытые месторождения и даже взвесить ледники.

С помощью 3D-сканирования можно вычислить объем груза в машине

Но что делать с тем, что лежит прямо под ногами на каждом карьере и стройке? Массу песка, щебня, гравия десятилетиями измеряли весами, а их легко обмануть.

Российские ученые придумали инновационный способ взвешивания – с помощью камеры. Машина с грузом просто проезжает под сканером, и система тут же строит точную 3D-модель кузова.

"Мы вначале строим 3D-модель пустого грузовика, а потом – полного. Вычитаем друг из друга, получается объем песка – замеряем в кубометрах. Дальше в системе идет полное отображение: номер, фотографии въезда-выезда, объем, время проезда", – указал старший научный сотрудник лаборатории фундаментальных основ построения интеллектуальных систем СПбГЭТУ "ЛЭТИ" Вячеслав Гульванский.

Определять время можно по шуму волны

Британские же ученые решили заняться тем, что человечество умеет измерять уже тысячи лет, – временем. Но делать это они предлагают не привычными часами, а буквально всем, что нас окружает: шумом морских волн, биением сердца, движением молекул и даже собственным телом.

"Биение сердца, шум волн, дрожание молекул – любой случайный процесс становится часами, если знать формулу. Мы рассматриваем последовательность событий, где каждое связано с предыдущим. Если наблюдать за такой цепочкой, по ней можно довольно точно определить, сколько прошло времени. Технологию проверили на симуляторах с точностью до миллисекунды", – подчеркнул президент Швейцарского федерального технологического института Цюриха Жоэль Мезо.

Внутри каждой клетки молекулы постоянно сталкиваются – ученые называют это тепловым движением. На первый взгляд, полный хаос, но даже в нем есть свой ритм. Если наблюдать за такими процессами, по ним можно определять время. Получается, что для науки почти нет ничего неизмеримого – даже хаос можно превратить в часы.

Еще больше интересного от РЕН ТВ – в канале "Рен. Знание" мессенджера "МАКС"