Топ 5 на технологичните открития за 2021 г. в Масачузетския технологичен институт

Масачузетският технологичен институт (MIT), който е един от световните лидери сред висшите учебните заведения, разкри едни от най-емблематичните си изследвания и открития за 2021 г. Учените се похвалиха с успешни изследвания, свързани с холографските технологии, невронните мрежи, пандемията COVID-19.

Тензорна холография

През март инженерите на MIT демонстрираха система за дълбоко обучение, която позволява на компютрите да създават 3D холограми почти мигновено. Технологията на “тензорната холография” не изисква много ресурси и може да работи дори на смартфони или лаптопи, достатъчнa е само 1 MB памет. Предполага се, че се тя ще се използва във виртуалната реалност, 3D печат, при медицински визуализации и в други области.

Изследователите отдавна се стремят да създадат компютърни холограми, но обработката на физическите симулации изискваха много мощен компютър и много време, а резултатът не винаги се получаваше реалистичен. Проблемът е, че виртуалната реалност може да накара потребителите да им се повдига, тъй създава само илюзията за триизмерни обекти на двуизмерен дисплей, натоварвайки очите.

Решението било намерено в свръхпрецизна невронна мрежа – система с изкуствен интелект, която използва верига от обучаеми тензори (обекти на линейна алгебра) и грубо имитира обработката на визуална информация, подобно на човек. За нея била създадена база данни от 4000 двойки компютърни изображения с техните холограми. В резултат на това невронната мрежа се научила да създава реалистични холограми сама, като избира оптималния цвят и дълбочина за всеки пиксел.

“Течна” невронна мрежа

Учените от MIT са създали нов тип невронна мрежа, която може сама да променя структурата си, за да се адаптира към новите условия, подобно на течност. Според учените това ще позволи на изкуствения интелект да взема правилни решения въз основа на данни, които постоянно се променят, например при автономното управление на превозно средство или медицинската диагностика.

“Това е пътят към бъдещето управление на роботи, в обработката на естествения език, обработката на видео, тоест за всяка форма на обработка на данни от времеви серии. Потенциалът е наистина огромен”, разказва водещият автор Рамин Хасани.

“Течната” невронна мрежа е преуспяла в серия от тестове, превъзхождайки по производителност с няколко процента други съвременни алгоритми в точното прогнозиране на данни, започвайки от химията на атмосферата и стигайки до моделите на трафик. Тъй като „течната“ невронна мрежа е с по-малък размер, респективно се изразходва и по-малко енергия за изчисления.

„Умни“ цифрови влакна

През юни в MIT са демонстрирани първите влакна, които могат да възприемат, съхраняват, анализират цифрови данни и да правят заключения от тях, след като бъдат зашити в дрехите. Преди това са се използвали само аналогови версии, предаващи електрически сигнали, а не битове. Разработчиците предлагат използването на технологията за наблюдение на физическата активност, откриване на заболявания и други медицински цели.

Устройството се състои от стотици квадратни силициеви микросхеми, подредени върху полимерна основа. Изследователите са успели да създадат непрекъсната електрическа връзка между чиповете в продължение на десетки метри. Влакното се оказало толкова тънко и гъвкаво, че можело да се прокара през игла, да се зашие в плат и да се пере около 10 пъти.

Използване на компютърна визуализация по време на пандемия

Компютърни инженери и антрополози са доказали, че инфографиките са недостатъчни, за да предадат реалната опасност от пандемията от COVID-19. Те проучили стотици хиляди публикации в социалните медии и открили, че дори най-добрите и разбираеми графики могат да бъдат интерпретирани с помощта на различни системи от убеждения.

В някои случаи компютърните визуализации убеждавали хората да носят маска, информирайки за смъртните случаи и броя на заболелите, но скептиците също използвали данни, за да убеждават в противното. Така наречените „контравизуализации“ често били сложни, съдържали големи количества данни от официални източници и били красиво проектирани с помощта на компютърни програми.

Маска за откриване на коронавирус

Инженери от Масачузетския технологичен институт и Харвардския университет са разработили прототип на маска за лице, която може да открие Covid-19 в човек при носенето и за около час и половина. Тайната се крие в малките датчици за еднократна употреба, които могат да се поставят върху всякакви тъкани, включително и върху лабораторни халати. Както уверяват учените, те могат да бъдат модифицирани за откриване и на други вируси.

Сензорите са създадени по технологията на клетъчна лиофилизация – сушене на вещества чрез замразяване. Те улавят нуклеиновите киселини на коронавируса, както и нервните токсини. Резултатът от теста се показва само вътре в маската, което запазва поверителността за потребителя.