Смесь искусственного интеллекта и бактерий

Проекты по разработке инструментов искусственного интеллекта для научных исследований, картированию гигантских айсбергов по спутниковым снимкам, а также методика 3D-печати структур размером с вирус гриппа, система отбора проб для генетических анализов в нефтедобыче и ультразвуковая активация флотореагентов для российских промышленных предприятий вошли в еженедельный дайджест фонда «Сколково», посвященный самым ярким событиям в зарубежной и российской науке и технике.

В мире

Бывший генеральный директор Google Эрик Шмидт финансирует некоммерческую организацию Future House. Она собирается разрабатывать инструменты ИИ, способные анализировать и обобщать исследовательские работы, а также отвечать на вопросы по научной тематике, используя большие языковые модели (LLM) — ту же технологию, которая поддерживает популярные чат-боты с ИИ. Но Future House намерен пойти еще дальше. «Ученый с ИИ», как его называет Future House, однажды сможет просматривать тысячи научных работ и самостоятельно формулировать гипотезы с большей скоростью и с опорой на больший объем данных, чем люди.

Новая система ИИ может картировать гигантские айсберги по спутниковым снимкам в 10 тыс. раз быстрее, чем человек, говорится в статье, опубликованной в журнале The Cryosphere. Ученые обучили искусственный интеллект за сотую долю секунды точно определять площадь и очертания гигантских айсбергов, запечатленных на спутниковых снимках. Это значительный шаг вперед по сравнению с существующими автоматическими системами распознавания образов, которые с трудом отличают айсберги от других объектов. Команда Центра полярных наблюдений и мониторинга при Университете Лидса использовала алгоритм U-net для «обучения» компьютера точному отображению контуров айсбергов на снимках, полученных со спутников Sentinel-1 Европейского космического агентства, с помощью попикселного анализа.

«Айсберги существуют в труднодоступных частях света, и спутники — это не только потрясающий инструмент для наблюдения за их местоположением, они могут помочь ученым понять процесс, как айсберги тают и в конечном итоге разрушаются.

Использование новой системы искусственного интеллекта позволяет преодолеть ряд проблем, из-за которых существующие методы не всегда позволяют отличить на одном и том же изображении айсберги от других плавучих ледяных образований или даже от близлежащей береговой линии», — считает Анна Бракманн-Фольгманн из Центра полярных наблюдений и мониторинга при Университете Лидса.

Исследователи из Калифорнийского технологического института разработали методику 3D-печати, позволяющую создавать металлические наноструктуры размером всего 150 нм, что сопоставимо с размерами вируса гриппа. Эти структуры обладают прочностью в 3–5 раз выше, чем у макроскопических аналогов. В макроскопическом масштабе такая неупорядоченность атомов привела бы к существенным дефектам материалов, однако на наноуровне этот беспорядок оборачивается преимуществом, увеличивая прочность материала.

Открытие, опубликованное в журнале Nano Letters, раскрывает новые перспективы в разработке наносенсоров, теплообменников и других нанотехнологических устройств.

В России

Компания «Уралхимтех», участник «Сколково» с 2022 года, адаптирует сонохимическую (ультразвуковую) активацию флотореагентов для получения хлорида калия для российских промышленных предприятий. Хлорид калия используется в различных отраслях — например для производства лечебной соли, хлебопекарных дрожжей и минеральных удобрений. Для успешного проведения флотации нужна пена с определенным временем существования: поэтому на фабриках стремятся получить пены, которые не разрушались бы до удаления их из камеры, но быстро распадались сразу после — в желобах флотационных машин. Разработка «Уралхимтеха» даст возможность контролировать свойства пены при помощи ультразвука так, чтобы она была устойчивой и обладала необходимыми свойствами на протяжении заданного промежутка времени. Это позволяет максимально извлекать ценные компоненты из добываемой руды на обогатительных калийных фабриках.

Контрактная биотехнологическая лаборатория BioSpark, входящая в группу компаний «ТехноСпарк», начала применять собственную систему отбора проб для генетических анализов в нефтедобыче. Система успешно протестирована на Сахалине и серийно производится. В сравнении с зарубежными аналогами разработка BioSpark более удобна и доступна, а ее стоимость ниже. Теперь компаниям-заказчикам не надо отправлять в BioSpark емкости с жидкостью из скважины — достаточно распаковать систему и выполнить отбор биоматериала на месте. Процесс занимает несколько минут, все необходимые компоненты входят в комплект.

«Генетические анализы в нефтедобыче используют для борьбы с биокоррозией — разрушением металла оборудования и труб из-за воздействия грибов и бактерий. Около 70% порывов трубопроводов и до 75% отказов насосного оборудования прямо или косвенно вызваны именно биокоррозией. Для защиты проводят обработку реагентами, но для их подбора необходимо знать состав микроорганизмов, которые вызывают коррозию. Без этого обработка малоэффективна и неоправданно дорога», — пояснил «Эксперту» вице-президент «Сколково» по науке и образованию Николай Суетин, отметив что подобные генетические исследования очень востребованы. «Речь идет не только о борьбе с бактериями, наносящими ущерб металлическим конструкциям, но и поиске бактерий, обнаружение которых помогает в открытии новых нефтяных месторождений, поскольку их наличие говорит о возможном присутствии нефти», — сказал Николай Суетин.