Новости

19.12.2017 18:53
Рубрика: Общество

Почка - в рюкзаке

Инновационные вузовские разработки расширяют 
возможности человека
Электромобиль, которым можно управлять силой мысли, "искусственная почка", напечатанные на 3D-принтере здания. Это не декорации к фантастическому фильму, а реальные технологии, которые российские вузы показали на выставке "Вузпром­экспо". Из 1500 проектов "РГ" выбрала самые "вкусные".

Первый в России электрокар, который позволит обездвиженным инвалидам свободно передвигаться по городу, разрабатывают ученые из ННГУ им. Н.И. Лобачевского. Вся "фишка" - в системе управления, считывающей сигналы мозга и перерабатывающей их в электрические команды. Шлем пилота - "шапочка" с электродами - подключается к искусственному интеллекту машины.

- В авто установлены сенсоры, постоянно считывающие дорожную ситуацию. "Умная" система будет анализировать траекторию соседних транспортных средств, предугадывать потенциально опасные моменты, предлагать варианты движения. Человек, концентрируясь, формирует мысленную команду для нейромобиля, - говорит один из авторов проекта Василий Миронов.

Сначала водители научатся управлять машиной в виртуальной реальности на симуляторе, а затем начнутся испытания в реальных дорожных условиях. За три года ученые должны создать и испытать реальный прототип нейромобиля, чтобы выпустить его в серию.

Пока одни разрабатывают автомобили будущего, другие думают, как их "прокормить". Специалисты Центра компьютерного инжиниринга ЮУрГУ создали модель стационарной зарядной станции для электромобилей. Выбираешь на экране тип автомобиля, вставляешь в розетку "вилку-пистолет", и тот оценивает уровень оставшегося заряда, определяет, как питать батарею. Заправка легковушки на 150 - 200 км продлится примерно полчаса.

В тренде - "зеленая" энергетика, которая не вредит окружающей среде. В разработке Санкт-Петербургского политеха этот термин можно понимать буквально: инженеры вместе с немецкими коллегами разрабатывают концепцию безотходного биозавода. В огромных водных фермах будут выращиваться водоросли и ряска, высушиваться, перерабатываться, из них извлекут ценные для медицины вещества: липиды, каротиноиды, пектины. Куда "пристроить" оставшуюся биомассу? Из нее можно получить сорбент для очистки воды, а из отработанного сорбента - "зеленое" топливо - биогаз для энергетики.

Российская технология 3D-печати применяется 
на возведении коттеджного поселка в Арабских Эмиратах

А ученые из ЮРГПУ имени М.И. Платова сделали ставку на энергию ветра. Разработанный ростовскими инженерами генератор представляет собой башню-цилиндр, внутри нее два ветроколеса, напоминающих турбины. Их лопасти могут вращаться как от восходящих, так и от боковых воздушных потоков.

- Коэффициент эффективности использования ветра около 60 процентов, для подобных типов машин это высокий показатель, - говорит доцент Евгений Климов. - Еще одно преимущество - возможность установки в жилых районах. Обычно мощные ветряки можно применять только в удалении от жилья из-за сильного инфразвука, который негативно влияет на здоровье. Здесь же другая система лопастей, другие частоты вращения. Поэтому наши генераторы можно установить на вытяжные шахты, вентиляционные отверстия зданий. Их даже можно наращивать, ставя друг на друга.

В городах будущего "пропишутся" не только энергоэффективные системы, но и здания, созданные по принципам аддитивных технологий. В чем суть? Стены возводятся по компьютерной программе слой за слоем с помощью автоматического 3D-принтера. Прямо при строительстве робот закладывает полости под коммуникации. Какими "чернилами" нужно заправить строительный 3D-принтер?

- Если печатать дом обычным бетоном, получится большая бесформенная масса, -- говорит проректор МГСУ Андрей Пустовгар. -- Для разных объектов нужны разные "чернила": для стен - одни, для инженерных коммуникаций или дорог - другие. Кроме того, нужно рассчитать, с какой скоростью должна двигаться печатающая головка принтера, чтобы материал принимал заданную форму. Один дом уже напечатан в России, а сейчас таким способом строится коттеджный поселок в Арабских Эмиратах. Кстати, сроки возведения "печатного" дома в среднем в 1,5 раза меньше, чем при традиционном строительстве.

3D-технологии "захватывают" не только Землю, но и покоряют космос: Томский политех показал на выставке принтер, который позволит российским космонавтам не дожидаться грузового корабля, печатать на МКС небольшие детали. Испытания принтера в реальных условиях планируются на 2018 год. Конструкция аппарата будет учитывать особенности работы в космосе.

Над оригинальным проектом работают студенты Балтийского государственного технического университета "Военмех". "Представьте, что у нас на орбите есть космическая антенна диаметром до 50 метров. Под тепловым воздействием Солнца она может деформироваться, - говорит один из авторов проекта Мария Крылова. - Задача - сориентировать антенну и скорректировать ее форму так, чтобы сохранить заданную диаграмму направленности. Для этого в антенне есть моторчики, энергию к которым мы будем поставлять не по металлическим проводам, а дистанционно с помощью лазера.

Выглядеть это будет примерно так: лазер получает энергию от солнечной батареи и с помощью специальной системы отправляет ее на моторчик. Подобные системы могут быть готовы к запуску на орбиту уже через 4 года. И хотя потери при такой передаче энергии значительно больше по сравнению с металлическими проводами, это серьезно экономит полезную нагрузку для запуска на орбиту. По словам Крыловой, металлические провода, защищенные от космической радиации специальной оплеткой, намного тяжелей "лазерной энергосистемы", выполняющей такие же функции.

В Московском институте электронной техники испытывают "искусственную почку": аппарат для очистки крови, который можно носить с собой в рюкзаке. Как сейчас можно очищать кровь от метаболитов, если почки отказывают? Самый распространенный способ - напрямую, через гемодиализ. Но для этого нужно посещать гемодиализный центр три раза в неделю по четыре часа. Второй способ - перитонеальный диализ. В брюшную полость пациента ставится катетер, и закачивается специальный раствор. Он может вытягивать на себя метаболиты через брюшину и многочисленные капилляры за счет сил диффузии. Даже в домашних условиях раствор надо менять три раза в день.

- Наша разработка облегчит жизнь пациентам, использующим перитонеальный диализ. Носить "искусственную почку" без смены раствора можно до 24 часов. Вес аппарата - до трех килограммов, время работы без смены аккумулятора - до 8 часов, - говорит инженер Никита Жило. - Пациент утром закачивает в брюшную полость свежий раствор, подключает наш аппарат, и он производит обновление жидкости. Аппарат очищает ее с помощью активированного угля, электролиза, фильтров и возвращает в организм. Аппарат успешно испытали на собаках, сейчас идет подготовка к клиническим испытаниям.

А разработка ЦНИИ робототехники и технической кибернетики поможет спасти тех, кому срочно нужна пересадка органов. Скажем, для пациента в Москве появилась донорская печень, но она находится во Владивостоке. Ее можно отправить самолетом, но везти лучше не в холодильнике, а в специальном аппарате, который будет поддерживать кровообращение и сохранять жизнеспособность органа. "Наш перфузионный комплекс позволяет восстановить функции донорской печени и подготовить ее к трансплантации, - говорит начальник лаборатории Сергей Никитин. - Аппарат весит 30 кг, может работать до двух часов без подзарядки. Комплекс донорских органов уже успешно прошел доклинические испытания.

Общество Наука