Feb. 22nd, 2014

donmigel_62: (кот - учёный)

Эксперты о трансплантации матки


В середине января агентство Associated Press сообщило о том, что в ходе операций, проведенных группой медиков из Гетеборгского университета, девяти женщинам из Швеции удалось пересадить матки.

Все больше женщин без маток – от рождения или в результате удаления – идут на многое, чтобы получить новые.

В середине января агентство Associated Press сообщило о том, что в ходе операций, проведенных группой медиков из Гетеборгского университета, девяти женщинам из Швеции удалось пересадить матки. Это была уже третья группа исследователей, предпринявшая попытку трансплантации матки с конечной целью обеспечить успешную и доношенную беременность.

Коллективы из многих стран мира начали гонку за достижение именно такого конечного результата, несмотря на скептическое отношение к такой работе и сомнения этического характера.


Отобранные для участия в экспериментальном проекте женщины были детородного возраста (в основном чуть больше 30 лет), и ни у одной не было матки. Однако матки им были пересажены только временно. Идея состоит в том, что женщины забеременеют, родят одного или двоих детей, а после этого матки у них будут удалены. Дело в том, что после операции они вынуждены принимать препараты против отторжения, а они подавляют иммунную систему, из-за чего женщины становятся более уязвимыми для инфекций и болезней. Об этом рассказал руководитель шведского медицинского коллектива Матс Бреннстрём (Mats Brännström). Эти препараты все же проникают в зародыш в «ничтожных» количествах и могут повлиять на развитие плода, сказала гинеколог Дорис Рамирес Несетти (Doris Ramirez Nessetti) из медицинского центра AllCare, что во Флориде.

Оказалось, что один из самых распространенных иммунодепрессантов – циклоспорин — негативно влияет на зародыши у животных, что выяснилось в ходе опытов. Однако никаких исследований в контролируемых условиях для проверки этого воздействия на человека не проводилось, сообщила Несетти.

В ходе операций в Швеции матки брали у живых доноров, в основном у матерей пациенток и у их ближайших родственниц. Делалось это для того, чтобы снизить риск отторжения пересаженного органа иммунной системой. Никаких возрастных ограничений для доноров не было; просто у них должны были быть здоровые матки. Хирург удаляет матку, перевязывает фаллопиевы трубы и оставшиеся кровеносные сосуды, а затем накладывает швы.

Операция по пересадке намного труднее в силу своей сложности.



«Это операция нового типа, — сказал Бреннстрём. – Орган должен не только выжить и заработать, но и существенно расширяться во время беременности. Кроме того, к нему есть много других требований».


Матка имеет множество маленьких кровеносных сосудов, а размещать ее надо в очень трудном и «недоступном» месте организма, добавил Бреннстрём.

У некоторых женщин после пересадки матки многое происходит впервые. У женщин, родившихся без матки, впервые возникают менструальные циклы. Все женщины испытывают гормональные колебания, которые регулируют менструальные циклы с момента полового созревания. Но у женщин без матки не было никаких менструальных циклов, чтобы их регулировать. В отличие от обычного цикла, яичники во время этих периодов не выделяют в матку неоплодотворенные яйцеклетки, потому что фаллопиевы трубы не подсоединены.

Вместо этого оплодотворенную яйцеклетку необходимо ввести в матку, чтобы женщина забеременела.

Врачи считают операцию по трансплантации успешной, если орган в теле реципиента работает должным образом. Но для пересаженной матки определение успеха носит более узкий и конкретный характер: матка не только должна работать, но и женщина должна рожать здоровых детей. А это значит, что степень успеха своей работы команда шведских врачей узнает лишь через два-три года. Поскольку шансы на успех в этом деле невелики, все предыдущие попытки пересадки матки потерпели неудачу. В 2000 году такую операцию сделали женщине из Саудовской Аравии, но несколько лет спустя ее пришлось удалить из-за осложнений с кровообращением.

В 2011 году забеременела женщина из Турции, получившая матку от скончавшегося донора; однако после восьми недель беременности у нее случился выкидыш.

Однако некоторых специалистов больше беспокоят нравственные аспекты этой операции по пересадке матки на данном этапе. По мнению некоторых из них, на животных было проведено недостаточно экспериментов и они родили недостаточно детенышей, чтобы переходить к операциям на человеке. Дорис Рамирес Несетти проводит аналогичные пересадки овцам.



«Не существует стандарта по количеству операций на животных, после которых можно переходить к операциям на человеке», — говорит она. Однако Несетти считает, что Бреннстрём со своим коллективом поторопился с экспериментами над людьми.


После многочисленных опытов на овцах она с коллегами планирует перейти к операциям по пересадке на обезьянах, которые по своему биологическому строению больше похожи на людей, и уже потом начать пересадку матки человеку.

Специалист по этике биологических исследований профессор Артур Каплан (Arthur Caplan) из Нью-Йоркского университета согласен с тем, что необходимо больше исследований на животных, прежде чем начинать такие операции в США. Однако в большей степени его беспокоит другое.

По его мнению, состязание между командами исследователей, кто первый произведет на свет здорового ребенка, может негативно отразиться на стоящих за этим научных аспектах.



«Такая гонка…создает этическую проблему, потому что здесь речь идет о репродукции, и прежде всего надо думать о безопасности», — сказал Каплан.


Кроме того, по словам профессора, за попытками и результатами операций по пересадке матки недостаточно международного научного контроля, об это не пишут регулярно в научной литературе, а поэтому исследователям сложно опираться на опыт друг друга.

Бреннстрём с командой пока не опубликовал работу о своих исследованиях, хотя они планируют это сделать в ближайшем будущем.



«Сообщать о клинических новшествах через средства массовой информации, а не через профессиональные научные журналы и не на профессиональных конференциях с участием специалистов — это очень тревожная тенденция и неверный способ реализации медицинских инноваций, особенно когда речь идет о столь рискованном и неоднозначном вопросе как пересадка матки», — написал Каплан в ноябре 2012 года в журнале Fertility and Sterility.


Поскольку исследований и экспериментов проведено недостаточно, гинекологи не будут знать, как решать огромное множество вопросов, которые могут возникнуть во время беременности при нормальных условиях, говорит Джен Гюнтер (Jen Gunter) из клиники акушерства и гинекологии, находящейся в Сан-Франциско. Ее беспокоят осложнения, которые могут быть самыми разными – и эффект мягкого отторжения органом зародыша, и то, что может произойти с эмбрионом, поскольку во всех случаях возникает угроза жизни матери и ребенка.



«Я полагаю, что пока многие вопросы остаются без ответа, и это меня беспокоит», — говорит она.



«Вопрос в том, какие риски для зародыша и для матери являются допустимыми, чтобы продолжать беременность, — говорит Каплан. — Коэффициент риска здесь очень велик».


Но в таком случае почему просто не использовать суррогатных матерей, которые и выносят, и родят для другой женщины ребенка? В Европе и на Ближнем Востоке (а также в некоторых штатах США) суррогатное материнство является незаконным, что меняет всю картину.



«Неслучайно то, что первые попытки пересадки матки были осуществлены в мусульманских странах, — говорит Бреннстрём.- Женщине очень важно стать матерью, а поэтому исламские условности не допускают суррогатное материнство и усыновление».


Даже там, где суррогатное материнство является законным, объясняет Каплан, женщина может просто не захотеть иметь дело с суррогатной матерью и со всеми неопределенностями, что вытекают из этого. Здесь и правовые вопросы, и осложнения при родах, и здоровье зародыша во время беременности. «Есть также люди, выступающие за более естественную репродукцию», — говорит он.

Кроме того, немаловажен и вопрос о цене. Поскольку операцию по пересадке матки широкой публике пока не предлагают (и вряд ли скоро предложат), неизвестно, будет ли на нее распространяться страховка. Но поскольку это операция добровольная, а страховка в настоящее время не распространяется на другие виды оплодотворения типа, страховые компании вряд ли согласятся платить за пересадку матки. С другой стороны, суррогатное материнство может оказаться дорогим удовольствием в зависимости от его типа.

Если суррогатной матерью является не член семьи, то цена вынашивания может составить от 10000 до 30000 долларов, не считая визитов к врачам и витаминов.

В итоге решающим фактором в вопросе о трансплантации могут стать не поддающиеся контролю глубинные эмоции, связанные с особым этапом материнства, когда ребенок растет в теле матери, которая вынашивает и питает его, а потом рождает на свет. Рамирес Несетти рассказывает своим пациенткам о суррогатном материнстве, однако при этом отмечает:



«Они не испытывают этого чувства, когда ты мама, когда ты чувствуешь свою беременность, ощущаешь, как внутри тебя бьет ножками ребенок. А это мощная связь».


Александра Оссола (Alexandra Ossola).

donmigel_62: (кот - учёный)

Впервые выращены человеческие легкие


Группа ученых Техасского университета (University of Texas) впервые успешно вырастила в лаборатории человеческие легкие. Проект ведет доктор Хоакин Кортиэлла (Joaquin Cortiella), и на прошлой неделе доктор Джоан Николс (Joan Nichols) сообщила об этом прорыве представителям прессы, описав процедуру и достигнутые результаты.



Выращивание органов в лаборатории стало реальностью. За последние несколько лет ученые очень многое узнали о стволовых клетках и процессе их созревания и трансформации в специализированные клетки, составляющие органы и ткани. Например, были успешно выращены и имплантировали в организм пациентов трахеи, а прошлой весной группа исследователей из Массачусетской общей больницы (Massachusetts General Hospital) в Бостоне успешно имплантировала крысам выращенные в лаборатории почки. На этот раз ученые сосредоточились на выращивании одного из самых сложных органов человеческого организма – легких.


Ученые взяли легкие двух детей, погибших в автомобильной катастрофе. Из первых легких были удалены все клетки – от них остался только каркас из эластина и коллагена. В этот каркас были помещены здоровые клетки, взятые из вторых легких. В течение четырех недель каркас с клетками находился в стеклянном резервуаре с питательным раствором. За это время клетки заполнили весь каркас, образовав в результате новые легкие. Чтобы убедиться, что эта технология действительно работает, ученые повторили всю процедуру с другим набором легких и получили тот же результат.

1_351.jpg
(Фото: UTMB)

Исследователи не знают, насколько хорошо вновь выращенные легкие могли бы функционировать, если имплантировать их в организм человека, и функционировали ли бы они вообще, но уверены, что выращивание легких в лаборатории – это правильный путь. В конечном итоге этот метод будет использоваться для замены пораженных легких в клинической медицине, спасая жизнь тысячам людей, ежегодно умирающих в ожидании трансплантата.

Доктор Николс смотрит на эту работу с осторожным оптимизмом, считая, что ученые сделали реальностью то, что было известно только из научной фантастики. С другой стороны, отмечает она, впереди огромный объем работы, и трансплантация выращенных в лаборатории легких пациентам вряд ли начнется ранее, чем через десять лет.

Чтобы выяснить, насколько хорошо функционируют выращенные таким способом легкие, ученые планируют повторить свой эксперимент на легких свиней, а затем имплантировать новый орган в организм животного.
http://medicalxpress.com/…ung-lab.html
donmigel_62: (кот - учёный)

Робот Robonaut осваивает профессию космического врача (видео)

Робот Robonaut


Известно, что почти все существующие ныне роботы демонстрируют самую высокую эффективность лишь при выполнении определенного круга задач, под которые изначально разрабатывалась и создавалась их конструкция. В отличие от этого люди универсальны, способны решать очень широкий круг самых разноплановых задач, и человеческому разуму вполне под силу разработать конструкцию универсального робота, который сможет быстро и точно выполнить абсолютно любую работу, невзирая на ее сложность. Но задача создания таких роботов неимоверно трудна и сложна и это является причиной, почему такие роботы небыли созданы до сих пор и из-за которой один из самых универсальных роботов на сегодняшний день, робот Robonaut, начал осваивать профессию космического медика.

В настоящее время все люди-астронавты, которые отправляются в космос, имеют высокий уровень интеллекта и багаж богатого опыта. В большинстве своем все астронавты имеют звание доктора, но не того доктора, который занимается лечением людей, а научную степень доктора в какой-либо области науки и техники. В программу предполетной подготовки астронавтов и космонавтов входит обязательный курс медицинской подготовки, включающий в себя получение базовых знаний и умения оказывать медицинскую помощь. Несмотря на это, в составе каждой экспедиции всегда присутствует квалифицированный медик, но что, если на околоземной орбите, на пути к Марсу или Луне произойдет что-нибудь из ряда вон выходящее и человек-доктор сам превратится в пациента?


Вместо того, чтобы тащить в космос груду медицинских роботов, таких, как робот-хирург da Vinci, было бы логичней дать все необходимые медицинские знания и навыки более универсальному роботу, такому, как робот Robonaut, который в настоящее время уже находится на борту Международной Космической Станции. Обладание таким опытом позволит этому роботу в критической ситуации действовать самостоятельно, производя даже несложные хирургические операции, а более сложные операции и лечение могут проводиться квалифицированными людьми-медиками с помощью систем дистанционного управления и телеприсутствия.

В настоящее время руководство НАСА уже привлекло к работе нескольких высококвалифицированных медиков, специализирующихся в различных направлениях. Эта группа занимается разработкой методов и технологий оказания медицинской помощи с учетом особенностей функционирования конструкции робота Robonaut, но исследования находятся еще в самой ранней стадии и пройдет еще немало времени, прежде чем любой человек-астронавт сможет обратиться к роботу с жалобой на головную боль, боль в желудке или на общее недомогание.

Освоение роботом Robonaut профессии медика вполне вписывается в тенденцию все большего и большего использования робототехнических устройств в деле освоения ближнего и дальнего космического пространства. Быть может в будущем, именно благодаря поддержке со стороны универсальных роботов, способных работать в любых условиях окружающей среды, люди получат необходимую им медицинскую помощь, которая послужит залогом успехов миссий по освоению пространства Солнечной системы.


http://spectrum.ieee.org/automaton/robotics/medical-robots/dont-worry-doctor-robonaut-is-here-to-help
donmigel_62: (кот - учёный)

Луна на орбите МКС. (видео)

Как будет выглядеть на нашем небе Луна если расстояние между ней и нашей планетой будет уменьшено с 384000 километров до 400 километров? Такие необычные вопросы интересуют сотрудников NASA. Ответ на этот вопрос содержится в коротком видеоролике ниже.



donmigel_62: (кот - учёный)

Как изготовить искусственные мышцы из рыболовной лески

Синтетические волокна, созданные из перекрученных полиэтиленовой лески и швейной нити, оказались в сто раз сильнее настоящих мышц.

Исследователи из Техасского университета в Далласе (США) представили синтетические мышцы, которые в 100 раз мощнее настоящих мышечных волокон той же длины и массы.

При этом сама технология изготовления оказалась на удивление простой. Для искусственных мышц не понадобилось никаких изощрённых синтетических полимеров: Рэй Бофман (Ray Baughman) и его коллеги просто взяли полимерную нить из тех, которые используют для производства рыболовной лески или синтетических ниток, и скрутили её в спираль. Эта спираль при перемене температуры могла скручиваться и растягиваться. Любопытно, что техпроцесс можно было поменять и так, чтобы эффект был обратным, то есть чтобы нить при остывании скручивалась, а при нагреве растягивалась. Варьируя число нитей в пучке, можно добиваться иных механических характеристик искусственного «мышечного волокна».

Синтетические волокна, сделанные из шести нитей разной толщины: верхнее сложено из ниток толщиной в 2,45 мм, нижнее — из ниток толщиной в 150 мкм. (Фото авторов работы.)

И характеристики эти воистину впечатляют. Во-первых, по сравнению с обычными мышцами, которые могут сокращаться лишь на 20% от своей длины, искусственные способны уменьшаться наполовину. Быстрого утомления такие мышцы, разумеется, тоже не знают. Если объединить вместе сотню элементарных волокон, то такая мышца сможет поднять больше 700 кг. Относительно веса волокна могут развивать мощность в 7,1 л. с. на кг, что соответствует, по словам исследователей, мощности реактивного двигателя.




Двигателем же для них, как уже сказано, служит перепад температуры, обеспечить который можно как угодно — хоть с помощью химической реакции, хоть посредством электричества (да хоть своим дыханием грейте эти волокна). Что же до самих волокон, то учёные особенно напирают на исключительную простоту их изготовления: дескать, любой студент сделает такое во время обычной лабораторной, главное — соблюсти физические условия, при которых вы будете деформировать нить. Гениальность же авторов идеи в том, что им удалось в этой тривиальной полимерной конструкции угадать огромный физический потенциал.

Собственно, простота этих мышц, наверное, мешает вот так сразу оценить всю революционность изобретения. Хотя исследователи, разумеется, продемонстрировали возможное его применение: приспособленные к окну, они закрывали и открывали его в зависимости от окружающей температуры. Кроме того, из волокон удалось создать тканую материю, пористость которой опять же менялась в зависимости от температуры, а отсюда легко представить себе «умную» одежду, которая будет сама проветривать вас в жару и экономить тепло в холод.

Но, конечно, львиная доля фантазий вокруг и около искусственных мышц отдана робототехнике. Понятно, что такие волокна могут стать прямым аналогом человеческих мышц у роботов, с помощью которых те смогут даже менять выражение лица. Синтетические мышцы пригодятся как при поднятии тяжестей, так и при выполнении тонких хирургических манипуляций (если мы представим себе медицинские аппараты будущего).

В прошлом такие волокна пытались делать из углеродных нанотрубок. По словам Рэя Бофмана, который прошёл и через этот этап, эксперименты с нанотрубками были успешными, но, во-первых, такие «наномышцы» очень сложны в изготовлении и чрезвычайно дороги, а во-вторых, они сокращались всего на 10% от своей длины, то есть уступали даже обычным живым мышцам, не говоря уже о только что явленных полимерных волокнах.

У нас же есть пока только один вопрос, который касается эффективности и экономичности: сколько тепла (и, следовательно, электрической или химической энергии) нужно потратить на их механическую работу? Авторы признаются, что, как и вообще все искусственные мышцы, их волокна в этом смысле не отличаются особой эффективностью, однако есть определённые надежды, что в этом случае оптимизировать энергетические затраты получится довольно быстро.

Результаты исследования опубликованы в журнале Science.

Подготовлено по материалам Техасского университета в Далласе.

donmigel_62: (кот - учёный)

Энергия моря: буи, морская змея и «волшебный ковёр»

Не одними приливными электростанциями жива эксплуатация Мирового океана в энергетических целях. Но какой из способов окажется самым практичным?

Приливные электростанции (ПЭС) — это хорошо, что видно хотя бы из полувекового французского и не менее интересного (правда, не такого длительного) корейского опыта. Но у них есть фундаментальные ограничения: они работают только в прилив или отлив (последний, кстати, эксплуатируют далеко не все станции). В итоге КИУМ для них равен 24–26%, а пик выработки часто приходится на ночной минимум сетевого потребления. Другая деталь: ПЭС есть смысл ставить только там, где приливы и отливы особенно высоки. (Богатейшая в этом смысле страна — сами понимаете, какая — в развитии такого вида энергетики не спешит перешагнуть даже 2-мегаваттный рубеж.) Что ещё важнее, ПЭС могут работать только в составе больших энергосистем, а в реальном мире обеспечивать энергией надо и изолированные острова, и прочие места, лишённые доступа к сети.

Oyster соединён с морским дном, поэтому его установка далеко в открытом море невозможна. (Иллюстрация Aquamarine Power.)


Буи Oyster 2

Один из концептов, пытающих избежать названных недостатков, — Oyster 2, разрабатываемый британской Aquamarine Power и использующий энергию волн в береговой полосе. На первый взгляд, это три буя, устанавливаемые поблизости от берега, обычно на глубине 10–16 м, но при этом соединённые с намертво заякоренным на дне грузом. При раскачивании буёв волнами рычажное соединение между ними и дном сокращается, нагнетая воду по трубе, ведущей на берег. Труба выходит на береговую полосу и подаёт воду в гидротурбину, имеющую мощность 2,4 МВт — как у приличного ветряка. Учитывая, что каждый буй предполагается длиной в 26 м, ясно, что это довольно материалоёмкая установка. Именно поэтому, чтобы проверить концепцию, в 2009 году разработчик начал с установки менее масштабных 315-киловаттных систем, которые действуют у Оркнейских островов вот уже пять лет, подавая электричество в общую сеть.

Очевидно, что это решение довольно громоздко, а установка требует ещё и огромной баржи. Тем не менее, несмотря на стоимость в $5 000–7 000 за киловатт-час установленной мощности, разработчики системы уверены в её экономической целесообразности. Да, говорят они, это недёшево, однако КИУМ электростанций довольно высок, ведь волны в полосе прибоя есть всегда (впрочем, это относится не ко всем побережьям), то есть генерация на каждый киловатт установленной мощности значительно выше, чем от фотоэлементов в умеренном климате или даже от ветряка.

Кроме того, замечают в Aquamarine Power, острова, являющиеся главной целью их технологии, сейчас платят вдвое–втрое дороже за киловатт-час, чем потребители в крупных сетях. Это и впрямь крупная проблема островных экономик, причём её не удаётся побороть даже на таких немаленьких архипелагах, как Гавайский: вроде бы возможности для крупных инвестиций в энергетику там есть, а киловатт-час всё равно стоит 7–8 рублей. В таких местах системы наподобие Oyster 2 будут идеальны, уверены в компании.

В то же время у технологии есть два заметных невооружённым глазом недостатка. Первый — место. Западная Ирландия, многие участки побережья островов Тихого океана и тому подобные места действительно характерны сильным систематическим волнением у берега. А вот, скажем, на Балтике с береговыми волнами не всегда хорошо. Вторая проблема — механическая прочность. Чем сильнее воздействие волн, тем выше вероятность поломок. И хотя сама турбина вынесена на берег, соединение буя с дном при очень сильном волнении может серьёзно пострадать, что вынуждает компанию периодически ремонтировать свои экспериментальные установки. Нельзя сказать, что это дорого или долго, но возникновение перебоев в любом случае не является плюсом для системы круглосуточного автономного энергоснабжения. Кроме того, в сильные штормы наблюдается пиковая генерация, которую, вообще говоря, некуда девать. Сейчас проблема компенсируется недовнедрённостью технологии, делающей лишь первые шаги, но что будет потом?

«Морская змея» Pelamis Wave Power Converter

Совсем другие идеи лежат в основе проектов британской же Pelamis Wave Power. Представители этой компании считают, что полоса сильного прибоя есть не везде, а механические поломки в ней вероятнее, чем в открытом море. Они используют соединённые в цепь («морская змея») плавучие полупогружённые цистерны, которые самостоятельно плавают на поверхности, не имея связи с дном, кроме банального якоря. Кстати, даже он необязателен, поскольку установка может использовать плавучий якорь, не требующий контакта с дном.

Глубина, на которой работает установка, в идеале должна превышать 50 м, а устанавливают её в 5–10 км от берега, где хорошее волнение. Электричество вырабатывается в силу взаимного колебания отдельных секций, из-за чего гидравлические насосы закачивают воду под давлением внутрь секций. Стандартный Pelamis Wave Power Converter состоит из пяти таких устройств, каждое из которых имеет отдельную турбину, работающую от поступающей воды. С увеличением волнения жёсткость соединения секций «змеи» автоматически корректируется, и генерация электричества меняется с большей плавностью, чем сила волн. Несмотря на то что волны в море часто меняют высоту сильнее, чем в полосе прибоя, выработка установки не скачкообразна, так как её мгновенная мощность зависит не от высоты волны, а от её крутизны (с ростом волны увеличивается и её длина, так что кривизна в целом меняется не очень сильно).

«Змея» (Pelamis Wave Energy Converter) при мощности 1 МВт имеет длину 180 м. Чтобы не стать угрозой судоходству, она окрашена кричаще яркие цвета. (Иллюстрация Pelamis Wave Power.)

Компания уже создала несколько полуэкспериментальных установок мощностью 750 кВт и пару более крупных — на 1 МВт, показав их высокою живучесть. Чтобы противостоять волнам высотой до 30 м (заявленный безопасный максимум), «змея» самоориентируется по направлению волнения, что исключает боковые удары. Если волна обрушивается прямо над погружёнными звеньями «змеи», то последняя как бы подныривает под неё без серьёзных повреждений. Несмотря на высокую живучесть, предусмотрено быстрое (15 мин) сворачивание плавучего или обычного якоря «змеи» и буксировка последней в док. Коэффициент использования установленный мощности системы равен, в зависимости от характера моря, 25–40% — то есть он в несколько раз больше, чем для фотоэлементов, и даже чуть выше среднего для мировой энергетики.

Сейчас Pelamis Wave Power разрабатывает мегаваттную версию своей установки и планирует на 2017 год создание первой крупной электростанции мощностью 10 МВт. Кстати, такой гигант, как E. ON, и меньшая по размерам ScottishPower Renewables уже имеют по одному устройству Pelamis, проводя их долгосрочные испытания. В ближайшие годы они собираются построить несколько волновых электростанций на этой основе, с общей мощностью более 50 МВт.

Это начинание выглядит очень перспективно, хотя нельзя не заметить, что пока не вполне ясна окончательная цена киловатт-часа установленной мощности. Кроме прочего, причина в том, что каждая группа установок требует подсоединения к материку подводным кабелем, и от удалённости от берега и количества установок в группе этот компонент может резко меняться. Понятно, что чем больше «морских змей» в каждой волновой ферме, тем ниже удельная стоимость, но до начала массового развертывания таких систем сделать корректную оценку довольно сложно.

Водоизмещение 1-мегаваттной системы равно 1 350 т, длина — до 180 м, а диаметр — 4 м. С такими размерами очевидно, что стоимость вырабатываемой энергии будет зависеть ещё и от массовости производства подобной системы.

«Волшебный ковёр» обещает извлекать с одного метра прибрежного калифорнийского дна столько же энергии, сколько фотоэлементы получают с 64 м² тамошней суши. (Иллюстрация UCB.)

«Волшебный ковёр» Резы Алама

Наконец, третий подход, авторства Резы Алама (Reza Alam) из Калифорнийского университета в Беркли (США). Он основывается на эксплуатации волн в прибрежной полосе, однако с самого начала нацелен на полное исключение повреждения системы волнами. Ради этого установку помещают на дно близ берега (до глубин в 18 м), где она под ударами волн колеблется, благо её верхняя часть сделана из полимерного «коврика». Под ковриком находятся насосы, которые от колебаний нагнетают воду по трубопроводу малого сечения на берег. Там эта вода под давлением может быть использована либо в турбине, либо в установке обратного осмоса для опреснения морской воды.

Последнее весьма важно, поскольку в малых энергосистемах спрос на электричество есть не всегда. И тогда невостребованную волновую энергию можно тратить на опреснение или запасать с помощью пневматического аккумулятора. Недавние испытания системы в опытных резервуарах показали, что, несмотря на придонное расположение, так можно извлечь до 90% энергии волн, причём вне зависимости от их высоты и амплитуды:



Среди недостатков этой технологии главным пока является отсутствие реальной проверки морем: первая опытная волновая станция такого типа будет построена лишь в 2016 году.

В то же время «волшебный ковёр» Резы Алама выглядит довольно здравой альтернативой другим методам использования волновой энергии, не в последнюю очередь благодаря способности к ослаблению волн над собой и, следовательно, неповреждаемости. По словам конструктора, результаты лабораторных экспериментов в условиях усреднённого калифорнийского побережья показали, что 100 м² его «ковра» дадут столько киловатт-часов, сколько 6 400 м² солнечных батарей, расположенных в той же местности. И, разумеется, работает «ковёр» не только днём.

http://newscenter.berkeley.edu/2014/01/28/seafloor-carpet-catches-waves-to-harness-energy/

news.nationalgeographic.com/news/energy/2014/02/140220-five-striking-wave-and-tidal-energy-concepts/
donmigel_62: (кот - учёный)

Сможет ли Outernet — халявный всепланетный Wi-Fi космического базирования — победить цензуру и цифровое неравенство?

Одним из императивов рыночной экономики — а другой на планете по большому счету просто нет — является расширенное воспроизводство, нужда в том, что каждый следующий день надо продавать больше товаров и услуг, чем удалось это сделать в предыдущий. И бизнес информационных технологий живёт по таким же условиям: необходимо осваивать новые рынки. А тут выясняется, что доступ к Сети есть только у 60% населения планеты. И как же прикажете продавать оставшимся 2,8 млрд цифровую рекламу и сугубо сетевые, по сути, гаджеты вроде фаблетов?

Один из вариантов ответа на этот вопрос даёт американская некоммерческая организация Media Development Investment Fund (MDIF), Инвестиционный фонд развития средств массовой информации, созданный для финансовой поддержки независимых СМИ в странах Азии, Африки, Латинской Америке, на Балканах и в бывшем СССР. Ею предложена инициатива Outernet, которая в ближайшее время, уже в 2015 году, должна обеспечить всё население планеты бесплатным и не зависящим от контролируемой национальными правительствами инфраструктуры доступом в Сеть.

Итак, что же это будет — или, точнее, может быть? Поскольку речь идёт о независимости от территориальных властей, то место размещения сетевой аппаратуры может быть только одно — космос. И именно там планируется разместить главную часть проекта Outernet. Несколько сотен миниатюрных спутников формата CubeSat. О спутниках-крошках мы рассказывали («МММ в космосе: микроэлектроника рождает микроспутники»). А CubeSat — это изготавливаемые преимущественно университетами аппараты в виде десятисантиметровых кубиков весом до 1,33 кг.

Базовая спецификация шасси-каркаса CubeSat была разработана в 1999 году Калтехом и Стэнфордом. Конкретный же аппарат набивается электроникой, обычно уровня Commercial Off-The-Shelf (COTS), менее стойкой к спецвоздействиям, всяким там заряженным частицам с прочими излучениями, чем честный уровень space, но куда более дешёвой и доступной. Скажем, студенты ДерптскогоТартуского университета в прошлом году создали первый в мире спутник с электрическим парусом ESTCube-1 — он же первый эстонский… Обошёлся он в €100 тыс., из них €70 тыс. стоил запуск.

Спутник ESTCube-1 созданный студентами из Тарту.

Спутник ESTCube-1, созданный студентами из Тарту.

Так вот, Media Development Investment Fund планирует вывести в космос несколько сотен таких аппаратов. Обращаться им предстоит на близких к круговым орбитах высотой 193–220 км. Время существования такого аппарата не слишком велико, и то, что они делаются не на базе space-электроники, а на COTS, значения не имеет: сгорит с хорошей вероятностью раньше… Но до этого аппаратик сумеет выполнить то, для чего он создан, — вести с орбиты цифровое вещание.


Вещание это будет идти по логическому протоколу User Datagram Protocol, UDP. Это групповая передача, мультикаст (Multicast). То есть обратим внимание: это, с одной стороны, не спутниковое цифровое вещание, broadcast, когда на все адреса сети доставляется одна и та же информация, но и не доставка пакета единственному пользователю. Это не полноценный TCP: тот доставляет пакеты гарантированно, а UDP — нет. Тем не менее постоянная прокрутка вещаемых данных спутником позволит каждому из группы пользователей получить их с приличной вероятностью.

Ну а на физическом уровне это будет Wi-Fi-мультикаст, такой же, какой Cisco устанавливает на американских стадионах (Cisco Connected Stadium Wi-Fi network) и которыми уже оборудованы такие арены, как Brooklyn Net, Real Madrid и Sporting Kansas City. То самое, что передаёт на телефоны и планшеты группы собравшихся на стадионе болельщиков картинки с камер и данные спортивной статистики (смотреть матч с дивана, не ходя на стадион, так же неприлично, как полутора веками раньше, во времена The Scarlet Letter, не посещать по воскресеньям церковь, и может навлечь подозрения в лояльности культу потребления).

Вещание Outernet будет идти со спутников.

Вещание Outernet будет идти со спутников.

Просто тут вещательное оборудование будет установлено не на конструкциях стадиона, а на орбитальных аппаратиках, проносящихся над головами потребителей данных. Ну и сигнал будет несколько выше мощностью… А так — всё уже существует и опробовано на уровне коммерческой эксплуатации. Ну и, естественно, состав информации транслируемого Outernet будет также довольно однообразен. Вряд ли там удастся встретить старофранцузскую поэзию (даже при вещании на бывшие колонии Французской республики).

А вот международные и местные новости, информация о биржевых котировках (кто считает, что она интересна немногим, тот не видит, что в Нечерноземье курс рубля по отношению к валютной корзине вызывает живейший и острейший интерес, в отличие от мрачных сцен охваченного огнём и дымом Майдана…) будут литься с неба мощным потоком. Декларировано намерение транслировать музыку (Time of Jazz на частотах «Голоса Америки»), видео, свободное программное обеспечение и статьи из Википедии.

Кроме этого, планируется раздача образовательных программ, начиная от курсов британского английского до лекций по компьютерной грамотности, рациональному сельскому хозяйству, гигиене и здравоохранению… Корректировать состав передаваемой информации пользователи Outernet смогут отсылкой эсэмэсок или же со страницы на официальном сайте проекта. Как с этим соотносятся проекты охватить квази-Сетью регионы с политической цензурой вроде Северной Кореи — неясно, поэтому лучше считать, что речь идёт о чисто коммерческом (хоть и реализуемом НКО) проекте расширения цифровой аудитории.

Outernet обрушит с небес изобилие потребительских сервисов.

Outernet обрушит с небес изобилие потребительских сервисов.

Насколько данный проект возможен с экономической точки зрения? Media Development Investment Fund оценивает затраты на его реализацию в несколько десятков миллионов долларов. Ну а с 1996 по 2013 год MDIF распределил на свои цели $128 млн — так что какой-то запредельной сумма, необходимая на запуск проекта Outernet, отнюдь не является…

Прикинем с другого конца: как уверяет НАСА, расходы на «оптовый» запуск спутников формата CubeSat могут опускаться до $20 тыс. за штуку, в основном составляя вдвое более крупную сумму. Стоимость типового вещательного спутника будет явно ниже тех тридцати килоевро, в которых обошёлся эстонцам экспериментальный аппарат с электрическим парусом. Наземные станции, с которых на спутники будут кидаться пакеты для циклической трансляции, — оборудование типовое и по нынешним меркам недорогое. Так что стоимость представляется вполне реалистичной.

И в графике развёртывания системы ничего необычного нет — выпуск первых спутников и наземное тестирование WiFi-мультикастинга к июню текущего года. Космическое тестирование группового вещания — сентябрь. Вывод на орбиту группы из нескольких спутников — январь 2015 года. Запуск спутников в серию — апрель 2015-го. Ну а ввод в эксплуатацию всей сети Outernet — июнь следующего года… Мир ИТ видел и более быстрые перемен, так что все выглядит вполне правдоподобным.

На что же прежде всего будет ориентирована система Outernet? Ну, у многих возникнут в памяти стереотипы идеологического противостояния времён холодной войны. Но вряд ли такая задача будет главной… А вот расширить объем глобального рынка интернет-экономики такие технические средства вполне могут. Сотовая связь дотянулась даже в те африканские деревни, в которых нет электричества и дорог… А это значит, что канал обратной связи — пусть и предельно тоненький — там уже есть. Так что появляются новые рынки для интернет-торговли!

Кстати, через Outernet предполагается гонять и цепочки блоков Bitcoin — а это ещё интереснее… Впервые в истории человечества появляется возможность создания сугубо «мировых денег», цифровых монет, не зависящих от национальных правительств. Вот это может быть самым главным результатом запуска такой системы. Экономика — она важнее идеологии, а деньги — кровь её… Так что за ходом реализации проекта Outernet стоит понаблюдать повнимательней!

Михаил Ваннах

donmigel_62: (кот - учёный)

Опенсорсная вязальная машина вяжет готовый свитер с рукавами

Михаил Карпов

Вязание — занятие не для нетерпеливых. Обычно сложные вещи вяжут по частям, но машина OpenKnit создаёт целый свитер — с рукавами, уже готовый. А самое главное заключается в том, что это машина со свободными исходниками, то есть каждый может собрать такую же сам.




Впрочем, не стоит думать, что самосборный вязальный аппарат обойдётся сверхдёшево: цена всех компонентов составляет около $700. Этот аппарат, наверное, лучше всего подойдёт дизайнерам-любителям, которые собираются производить собственную одежду мелкими партиями.

Процесс чрезвычайно прост: достаточно загрузить выкройку в ПО Knitic, нажать на кнопку «Вязать» — и устройство начнёт процесс вязки. Фактически это такой 3D-принтер, только для вязаных вещей.

Profile

donmigel_62: (Default)
donmigel_62

March 2014

S M T W T F S
       1
2 3 4 5 6 7 8
9 10 11 12 13 14 15
16 17 1819202122
23242526272829
3031     

Style Credit

Expand Cut Tags

No cut tags