DNK računalo rješava matematiku u kapljici slane vode

Klasični silicijski čipovi troše goleme količine električne energije, no znanstvenici Sveučilišta Maynooth u Irskoj razvili su programabilno molekularno DNK računalo (SDC) koje radi na potpuno ekološkom i energetski učinkovitom principu. Umjesto stalne opskrbe strujom, ovaj inovativni sustav koristi kapljicu slane vode u kojoj milijarde prilagođenih DNK lanaca obavljaju računalne operacije prirodnim i automatskim prepuštanjem termodinamičkoj ravnoteži.

Nakon kratkotrajnog zagrijavanja, molekule tijekom hlađenja same ispravljaju pogreške i automatski se sklapaju u stabilnu strukturu koja predstavlja točan odgovor. Uređaj, predstavljen u časopisu Nature, uspješno je izvršio deset različitih programa, uključujući zbrajanje, množenje i dijeljenje velikih brojeva, a pritom se, kažu, pokazao i iznimno robusnim i višekratno upotrebljivim.

Novi pristup fuziji: zagrijavanje prije goriva

Više od 70 godina istraživači fuzijske energije koriste Lawsonov kriterij iz sredine prošlog stoljeća kako bi procijenili kad će plazma postići samoodrživo “paljenje”. Međutim, ta jednadžba ne govori kako najlakše stići do cilja. Fizičari Princetonskog laboratorija za fiziku plazme PPPLpreformulirali su ovaj kriterij i mapirali put do fuzije koji troši daleko manje energije od dosadašnjih.

Umjesto uobičajenog pristupa u kojem se prvo povećava gustoća plazme dodavanjem goriva, a zatim se podiže toplina, novi model dokazuje da je plazmu znatno pametnije prvo zagrijati na ekstremne temperature, a tek potom zgušnjavati. Ovaj zaobilazni put preko energetske točke zvane “Cordeyjevo sedlo”, detaljno opisan u časopisu Physical Review Letters, mogao bi, kažu, iz temelja promijeniti dizajn i izgradnju budućih fuzijskih reaktora tipa tokamak.

Plastika i LEGO kockice upijaju vodu iz zraka

Plastični otpad i nestašica vode golemi su globalni problemi, no kemičari Sveučilišta u Beču osmislili su način kako ih rješavati istovremeno. Oni su naime uspjeli stare CD-ove, ambalažu i LEGO kockice pretvoriti u visokoučinkovite porozne polimerne mreže koje privlače vlagu.

Tretiranjem aromatskih polimera iz plastike sumpornom kiselinom stvorene su molekularne spužve koje upijaju vodu čak i u ekstremno suhim, pustinjskim uvjetima, i to do 20 posto svoje težine, dok u vlažnim predjelima taj udio raste na 60 posto. Prikupljena čista voda potom se jednostavno oslobađa blagim zagrijavanjem pomoću sunčeve svjetlosti unutar samo jednog sata, tvrdi se u radu objavljenom u časopisu Chem Circularity.

Matematička formula predviđa zastranjivanje AI-ja

Veliki jezični modeli skloni su tome da pod utjecajem specifičnih upitazaobiđu sigurnosne ograde i počnu davati opasne odgovore. Kako bi riješili taj problem, fizičari Sveučilišta George Washington razvili su matematičku formulu koja može predvidjeti te trenutke. Oni su naime otkrili unutarnji mehanizam u slojevima neuronskih mreža koji opisuju kao “iglu kompasa”, rezidualni vektor.

Istraživanje je pokazalo da ne treba ni mijenjati sadržaj: dovoljno je drukčijim redoslijedom postaviti pitanja da se igla naglo okrene prema nepoželjnim odgovorima. Formula, opisana u časopisu Patterns, uspješno mapira te delikatne prijelaze, što bi moglo zamijeniti dosadašnje površne filtre sadržaja.

Kako natjerati imunitet da sam uništi rak

Proizvodnja naprednih CAR-T stanica za imunoterapiju raka iznimno je skupa i dugotrajna jer zahtijeva vađenje pacijentovih stanica, njihovo genetsko modificiranje u laboratoriju i ponovno vraćanje u tijelo. Kako bi drastično pojednostavili i pojeftinili ovaj proces, MIT-ovi bioinženjeri razvili su in vivo metodu koja reprogramiranje obavlja izravno unutar organizma. Sustav koristi prilagođene lipidne nanočestice za izravnu dostavu informacijske RNA (mRNA) prirodnim stanicama ubojicama, takozvanim NK stanicama.

Čestice su obložene fragmentima protutijela koji ih usmjeravaju isključivo na NK stanice, učeći ih da traže i uništavaju bolesne, kancerogene ili autoreaktivne T-stanice. U testovima na miševima, ova je metoda, objavljena u časopisu Nature Biotechnology, uspješno eliminirala limfom te nakon samo jedne injekcije izliječila teška oštećenja jetre kod autoimunog hepatitisa.

Biorazgradivi ‘super led’ čvrst kao beton

Tijekom Drugog svjetskog rata britanska je mornarica eksperimentirala s materijalom Pykrete – ledom ojačanim drvenom pulpom koji je trebao služiti za gradnju nosača zrakoplova. Nadahnuti idejom iz četrdesetih godina prošlog stoljeća, istraživači Hebrejskog sveučilišta u Jeruzalemu razvili su napredni materijal pod nazivom BioPykrete. Umjesto običnih drvenih vlakana, u običan su led ugradili nanokristale biljne celuloze i poseban, laboratorijski dizajniran protein CBM3a-AFPIII. Taj protein djeluje kao molekularno ljepilo koje drži kristale i led čvrsto povezanima.

Rezultat, predstavljen u časopisu Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, ekološki je materijal koji je 10 puta jači od običnog leda i sposoban apsorbirati čak 70 puta više energije prije nego što pukne. Umjesto naglog pucanja, ovaj se “super led” deformira postupno, što ga čini potencijalnim građevinskim materijalom s niskim ugljičnim otiskom za polarne regije poput Arktika i Antarktika.

‘Vodeno ljepilo’ za lakše recikliranje baterija

Unutarnje komponente današnjih litij-ionskih baterija drže se na okupu pomoću veziva, ljepila koje sadrži fluor, što stvara goleme ekološke probleme i zahtijeva otrovna otapala te skupe peći za sušenje tijekom proizvodnje. Kako bi riješili ovaj problem, inženjeri Kalifornijskog sveučilišta u San Diegu (UCSD) u suradnji s istraživačimaToyoterazvili su biorazgradivo vezivo koje ne sadrži fluor i procesira se običnom vodom.

Formula, predstavljena u časopisu Nature Communications, spaja poliakrilnu i limunsku kiselinu s celulozom biljnog podrijetla, stvarajući čvrstu i fleksibilnu mrežu koja performansama parira klasičnim ljepilima. Najveća je korist u recikliranju: umjesto spaljivanja i toksičnih kiselina, istrošene elektrode dovoljno je namočiti u vodi kako bi se premazi čisto odvojili od metalne folije i odmah koristili za izradu novih baterija.

AI udvostručila točnost vremenske prognoze

Vremenske prognoze u rasponu od dva do šest tjedana unaprijed tradicionalno su iznimno nepouzdane. No, sad su istraživači MIT-a i Microsofta razvili inovativni okvir strojnog učenja zvan probabilistička korekcija pristranosti (PBC).

Ovaj pametni AI model djeluje kao “omotač” preko postojećih globalnih meteoroloških modela, analizira njihove povijesne sustavne pogreške i automatski ih ispravlja u stvarnom vremenu. Primijenjen na model Europskog centra za srednjoročne vremenske prognoze (ECMWF), AI je udvostručila točnost prognoze i prvi put u povijesti nadmašila puke klimatološke prosjeke, drastično poboljšavajući rano predviđanje poplava, suša i toplinskih valova, otkriva časopis Nature.

Timovi mini-mozgova čitajuBrailleovo pismo

Silicijski procesori koji oponašaju ljudski mozak troše goleme količine energije, zbog čega znanstvenici rješenje traže u biohibridnom računarstvu, spajanju živih stanica s elektronikom. Ključni korak prema tom cilju napravili su istraživači Sveučilišta u Bristolu koji su dokazali da moždani organoidi, nakupine od oko 10.000 neurona uzgojenih iz matičnih stanica, mogu pouzdano primati i prenositi složene podatke.

Oni su taktilne informacije s 26 slova Brailleove abecede pretvorili u uzorke električne stimulacije i poslali ih organoidima na višeelektrodnim nizovima. Dok je jedan mini-mozak točno prepoznavao slova u 61 % slučajeva, timovi od tri organoida postigli su točnost od čak 83 %, a pokazali su se i znatno otpornijima na digitalni šum, javlja časopis Frontiers in Artificial Intelligence.