Инновации – Драйверы прогресса и будущего

Индекс массы тела уже почти два столетия остается одним из самых распространенных инструментов оценки массы тела и риска ожирения. Несмотря на простоту расчета, специалисты давно указывают на его серьезные ограничения. Теперь ученые представили новую математическую модель, которая способна значительно точнее отражать особенности человеческого организма. Разработанный ими показатель получил название CBMI (Constant Body Mass Index — индекс постоянной массы тела) и уже продемонстрировал высокую эффективность в исследованиях с участием людей разных возрастов — от новорожденных до пожилых. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Scientific Reports.

Гравитационные волны считаются одним из самых важных открытий современной физики. Эти едва заметные колебания пространства-времени были предсказаны Альбертом Эйнштейном более ста лет назад в рамках общей теории относительности, однако впервые их удалось напрямую зарегистрировать лишь в 2015 году. С тех пор наблюдения за гравитационными волнами открыли ученым новый способ изучения Вселенной, позволяя исследовать процессы, которые невозможно увидеть обычными телескопами.

Седина — один из самых заметных признаков старения, который зачастую проявляется задолго до того, как организм действительно начинает увядать. Волосы продолжают расти, оставаясь здоровыми, но постепенно теряют цвет. Причина этого кроется не в ухудшении состояния тела, а в тонких нарушениях работы клеток внутри волосяных фолликулов. Недавнее исследование, проведённое учёными из NYU Langone Health, предлагает новое понимание этого процесса и даже намекает, что седину можно будет обратить.

Квантовые компьютеры считаются одной из самых перспективных технологий XXI века, однако их развитию до сих пор мешает одна фундаментальная проблема — высокая чувствительность квантовых систем к любым внешним воздействиям. Даже незначительные колебания температуры, случайные электромагнитные помехи или микроскопические вибрации способны нарушить состояние кубитов и привести к ошибкам вычислений. Именно поэтому создание эффективных механизмов обнаружения и исправления ошибок остается одной из главных задач современной квантовой физики.

Исследователи из Медицинской школы Перельмана при Университете Пенсильвании представили новый подход к лечению онкологических заболеваний, основанный на использовании малых внеклеточных везикул (sEVs). Эти крошечные частицы, созданные из человеческих клеток, направленно атакуют раковые клетки, взаимодействуя с рецептором DR5 и вызывая их апоптоз. Разработка уже продемонстрировала значительные успехи в доклинических испытаниях.

Квантовые компьютеры считаются одной из самых перспективных технологий XXI века. Предполагается, что в будущем они смогут выполнять вычисления, которые сегодня практически недоступны даже самым мощным суперкомпьютерам. Однако вместе с ростом возможностей возникает фундаментальная проблема: как убедиться, что квантовый процессор действительно выполняет вычисления правильно, если классический компьютер зачастую уже не способен проверить полученный результат?

На протяжении более века физики и инженеры пытались объяснить, как микроскопические частицы неправильной формы движутся в воздухе. Эти частицы — от сажи и пыльцы до микропластика и вирусов — ежедневно окружают нас, формируя качество воздуха, которым мы дышим, и напрямую влияя на здоровье. Долгое время наука упрощала задачу, считая все частицы идеальными сферами, чтобы сделать вычисления возможными. Однако реальный мир сложнее: частицы имеют неровные, угловатые или вытянутые формы, что существенно влияет на их аэродинамику. Новое исследование из Университета Уорика меняет ситуацию.

Термоядерный синтез — одна из самых амбициозных технологий будущего, обещающая неиссякаемый источник энергии без выбросов углерода. Однако ключевая проблема, с которой сталкивались исследователи десятилетиями, — стабильность плазмы, необходимая для устойчивого синтеза. Недавние результаты экспериментов компании Zap Energy, проведённые в устройстве FuZE, показывают, что их технология Z-пинча позволяет добиться изотропии нейтронов, что является важнейшим признаком того, что их плазма достигает термодинамического равновесия. Это открытие означает, что метод может быть масштабирован для производства чистой энергии.

Каждую секунду в организме человека миллионы клеток принимают решение — продолжать жить или запускать механизм самоуничтожения. Этот процесс, известный как апоптоз, является одной из фундаментальных систем биологического контроля, без которой невозможны нормальное развитие организма, обновление тканей и защита от опасных мутаций. Нарушение тонкого баланса между выживанием и гибелью клеток лежит в основе множества заболеваний, включая рак, аутоиммунные нарушения и нейродегенеративные болезни. Теперь исследователи из Женевского университета впервые смогли подробно расшифровать, как один из ключевых «белков-защитников» подавляет запуск клеточной смерти. Работа опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences и уже рассматривается как важный шаг к созданию более точных противораковых препаратов.

Алмаз обычно ассоциируется с ювелирными украшениями и исключительной твердостью, однако для физиков высоких энергий он представляет совсем иной интерес. Этот материал используется в экспериментах по инерциальному термоядерному синтезу, а его поведение при колоссальном давлении помогает ученым моделировать процессы, которые могут происходить глубоко внутри Урана и Нептуна.

Крошечные скопления клеток человеческого мозга прожили в лаборатории около семи лет и все это время продолжали взрослеть. Исследователи Гарвардского университета обнаружили, что мозговые органоиды способны самостоятельно проходить последовательные этапы развития даже за пределами человеческого организма. Более того, клетки сохраняли своеобразный молекулярный след прожитого времени, что открывает новые возможности для исследования развития мозга, аутизма, шизофрении и других состояний.

Впервые в истории химики сумели синтезировать одну из самых загадочных молекул, предсказанную более века назад, но никогда ранее не наблюдавшуюся в природе. Речь идёт о метантетроле — соединении с четырьмя гидроксильными группами, связанными с одним атомом углерода. Это открытие стало возможным благодаря тщательно контролируемому лабораторному эксперименту, имитирующему экстремальные условия межзвёздной среды: низкие температуры, вакуум и воздействие высокоэнергетического излучения.

Исследователи из University of Rochester и Rochester Institute of Technology сообщили о создании нового типа фононного лазера — устройства, которое управляет не светом, а сверхточными звуковыми колебаниями на наномасштабе. По словам ученых, технология может открыть путь к принципиально новым системам измерения гравитации, ускорения и движения, а в перспективе — к навигации нового поколения без использования спутников GPS. Результаты исследования опубликованы в Nature Communications.

Исследователи из Делфтского технического университета разработали 3D-печатную среду, которая имитирует настоящую мозговую ткань и позволяет нейронам расти так, как они это делают в живом организме. Используя наностолбики, ученые воссоздали структуру внеклеточного матрикса, обеспечивающего поддержку клеткам мозга. Это революционное достижение открывает новые перспективы для изучения болезней, таких как болезнь Альцгеймера, Паркинсона и расстройства аутистического спектра, поскольку дает возможность наблюдать за развитием нейронных сетей в условиях, максимально приближенных к реальным.

Термодинамика уже более двух столетий считается одной из фундаментальных основ современной физики. Ее законы описывают движение тепла, превращение энергии и работу практически всех известных тепловых машин — от автомобильных двигателей до электростанций и холодильников. Согласно классическим представлениям, тепло всегда самопроизвольно переходит от более горячего тела к более холодному, пока между ними не установится тепловое равновесие. Именно на этом принципе построено большинство существующих энергетических технологий. Однако квантовая физика вновь показала, что на микроскопическом уровне привычные законы могут проявляться совершенно неожиданным образом.

Квантовая механика уже более века остается одной из самых успешных и одновременно самых загадочных теорий современной физики. Именно она описывает поведение материи и энергии на уровне атомов и элементарных частиц, где привычные законы классического мира перестают работать. Одним из самых известных и парадоксальных следствий квантовой теории считается принцип суперпозиции, согласно которому объект может одновременно находиться сразу в нескольких состояниях до момента наблюдения или измерения.

Одной из главных задач современной робототехники остается создание машин, способных чувствовать окружающую среду так же естественно, как это делают живые организмы. Особенно актуально это для мягких роботов, изготовленных из гибких материалов, которые должны безопасно взаимодействовать с человеком, работать внутри организма или выполнять задачи в экстремальных условиях. Однако большинство подобных систем по-прежнему зависят от сложной электроники, которая увеличивает вес устройств, усложняет их конструкцию и ограничивает надежность.

Поиск внеземной жизни остается одной из самых амбициозных задач современной науки. В последние десятилетия особое внимание исследователей привлекают ледяные спутники планет-гигантов, под поверхностью которых скрываются огромные океаны жидкой воды. Именно такие миры считаются одними из наиболее перспективных мест для существования простейших организмов за пределами Земли. Однако новая работа, опубликованная в журнале Nature Astronomy, показывает, что обнаружить жизнь значительно сложнее, чем может показаться на первый взгляд. Даже самые перспективные химические признаки могут оказаться результатом обычных геологических процессов.

Исследовательская группа совершила прорыв в области материаловедения, разработав новый полимер, обладающий свойствами металлов. Команда ученых впервые синтезировала многослойный двумерный кристалл полианилина (2DPANI), способный проводить электрический ток аналогично металлическим материалам, преодолевая традиционные ограничения полимерной проводимости. Этот результат открывает путь к созданию высокоэффективных гибких электронных устройств, электродов, сенсоров и других передовых технологий.

Современные компьютеры становятся все быстрее и компактнее, однако развитие микроэлектроники постепенно приближается к фундаментальным физическим ограничениям. Одной из главных проблем остается хранение информации. Несмотря на огромный прогресс в производстве микросхем, для записи одного бита памяти современные устройства по-прежнему используют большое количество электронов. Теперь ученые сделали важный шаг к технологии, которая долгое время считалась практически недостижимой: они создали запоминающее устройство, способное хранить один бит информации с помощью всего одного электрона.