Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2014 № 06

«Сейчас мы пытаемся разобраться с памятью осы, — говорит ученый. — Считается, что она связана с белковым синтезом, который невозможен без ядер в нейронах. Так вот, пока не ясно, что и как вообще может помнить такая оса. Но она явно помнит многое».

Еще лет двадцать тому назад «исследования строения мельчайших насекомых и пределов миниатюризации животных» (именно так звучит название этого исследования), скорее всего, заинтересовали бы лишь небольшое число энтомологов. Но в наше время полученные А. А. Полиловым результаты открывают новые возможности для целого ряда биотехнологических и биоинформационных направлений, среди которых микроробототехника, нанооптика, моделирование нейронных сетей, геномика.

Доцент МГУ им. М. В. Ломоносова Алексеи Полилов.

Микроскопическая оса вида Dicopomorpha echmepterygis, длина которой составляет всего 130 мкм.

Трансформация головной капсулы в головном мозге при переходе от куколки ( А) к взрослому насекомому — имаго ( В).

На фрагментах затылочной кутикулы куколки ( С), полдней куколки ( D) и имаго ( Е), а также на срезах кутикулярных складок затылочной области у куколки ( F) и имаго ( G) видно, что у куколки присутствуют отдельные выпячивания, а у имаго складки спиралевидно закручены.

Изображения А-Еполучены методом сканирующей, a F, G— просвечивающей электронной микроскопии.

ПО ПАТЕНТУ ПЧЕЛЫ

Берлинские исследователи из Свободного университета создали мини-машину, способную для навигации в пространстве имитировать работу сенсорно-двигательной системы пчелы. По внешнему виду это как бы игрушечная танкетка на гусеницах. На самом деле это робот, способный реагировать на поступающую извне информацию, менять маршрут своего движения, останавливаться и выполнять многие другие действия.

В основу «искусственного разума» положена модель нервной системы пчелы. Компьютерная программа в упрощенном виде воспроизводит функционирование сенсорно-двигательной сети насекомого и по мере необходимости отдает команды системе управления компактным гусеничным роботом DFRobotShop Rover V2.

Робот DFRobotShop Rover V2.

Кстати, эта машина базируется на вычислительной платформе Arduino, знакомой читателям «ЮТ» и приложения «Левша». Как мы уже рассказывали, Arduino представляет собой электронный «конструктор» для новичков и профессионалов робототехники. Основные компоненты платформы — плата ввода/вывода и среда разработки на языке Processing/Wiring.

«Глазами» роботу служит миниатюрная камера, установленная на борту DFRobotShop Rover V2. Сигнал с нее поступает в искусственную нервную сеть, которая после обработки подает управляющие сигналы на электромоторы и тем самым контролирует направление и скорость движения робота.

Особенностью же робота является то, что он может самообучаться, сопоставляя определенные события с правилами поведения, записанными в программе. Подобно тому, как пчела ассоциирует те или иные цвета растений со вкусом нектара, машина учится приближаться к объектам одного цвета и игнорировать объекты другого.

Во время экспериментов исследователи размещали робота в центре небольшой арены. На ее стенах располагали объекты красного и синего цвета. Как только камера машины фокусировалась на метке определенного цвета — скажем, красного, — ученые активировали яркую вспышку. Это событие вырабатывало в нервной сети своего рода искусственный рефлекс.

В итоге, когда машина в очередной раз фиксировала объект красного цвета, она незамедлительно направлялась в его сторону. Попавшие в поле зрения объектива синие метки, напротив, заставляли робота перемещаться в обратном направлении. Причем робот способен выполнять задачу по поиску объекта нужного цвета и перемещению к нему за считаные секунды.

По радио говорили, что студент из г. Сан-Франциско изобрел футболку, которую невозможно запачкать. Это шутка?

Не верится, что со стиркой можно будет покончить раз и навсегда.

Татьяна Иванова, г. Соликамск

Исследователи давно уже работают над созданием самоочищающихся волокон и покрытий. К концу ХХ века было предпринято несколько реальных попыток создать непачкающиеся материалы. А недавно американские химики создали покрытие, которое способно заставить любую поверхность отталкивать любую жидкость, пишет журнал Proceedings of the National Academy of Sciences.

Для демонстрации свойств этого материала ученые покрыли новым составом гусиное перо, и оно стало отталкивать даже легчайший жидкий углеводород — пентан. Между тем он смачивает даже тефлон.

В чем здесь хитрость? Гаррет Маккинли из Массачусетского технологического института вместе с коллегами создали сверхтонкую сеть из хитро переплетенных полимерных волокон. Эта сеть, накинутая на любую поверхность, делает ее несмачиваемой для всех жидкостей.

«В принципе, наносить текстуру, препятствующую смачиванию, можно будет и на одежду, и даже на стенки топливных баков ракетных двигателей, использующих для работы агрессивные химические компоненты», — утверждает Гаррет Маккинли.

Эта разработка вызвала новую волну интереса к так называемому «эффекту лотоса», рассказала недавно на президиуме Российской академии наук член-корреспондент РАН Людмила Борисовна Бойнович. Ученые Института физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина, где она работает, провели серию исследований так называемых супергидрофобных материалов.

Интерес к ним начался еще в ту пору, когда люди впервые заметили, что цветы лотоса, произрастающего в дельте Нила, остаются неизменно чистыми в самой грязной воде. «При ближайшем рассмотрении выяснилось, что при соприкосновении с поверхностью цветка капля воды принимает форму, близкую к сферической, и тут же скатывается, захватывая при движении все загрязнения», — пояснила Людмила Борисовна.

При дальнейшем рассмотрении эффекта исследователи установили, что супергидрофобность поверхности в природе свойственна многим растениям и даже насекомым. И тогда ученые попытались воссоздать подобный эффект в лаборатории. В конце концов, им удалось синтезировать несмачиваемые материалы.

Проверка показала, что обработка супергидрофобными материалами фасадов и стекол зданий делает излишним их мытье — первый же дождь или снегопад унесет с собой всю грязь.

Но в чем секрет таких материалов? Почему жидкости не держатся на их поверхности?

Дело в том, что вся поверхность покрыта своеобразным узором из выемок и бугорков, которые влияют не только на форму капли на поверхности, но и на направление действия капиллярных сил.