Изобретения российских ученых: 9 уникальных открытий и изобретений

Наука – это сила, которая двигает прогресс и помогает человечеству развиваться во всех сферах. Достижения ученых помогают улучшать качество жизни, повышают ее уровень и помогают ее спасать. Наша страна всегда отводила науке большое значение, а наши ученые играют важную роль в развитии цивилизации. В материале РИАМО рассказываем о последних достижениях науки, которые помогают людям.

1. Сенсор для ранней диагностики

Фото - © Алексей Майшев/РИА Новости

Не секрет, что раннее выявление заболевания помогает в его лечении – чем раньше будет поставлен верный диагноз, тем быстрее и с меньшими последствиями врачам удастся победить болезнь. Для ранней диагностики российские ученые создали сенсор, который способен определять точные количественные характеристики того или иного компонента в крови. Благодаря изобретению диагностировать онкологические или инфекционные заболевания на самых ранних стадиях станет возможным. В ходе эксперимента специалистам удалось обнаружить маркеры рака яичников и молочной железы. В будущем сенсор может стать основой медицинского прибора для быстрой диагностики.

Компактный сенсор размером с микрочип создали специалисты Университета МИСИС совместно с коллегами из Сколтеха и НМИЦ АГП им. В.И. Кулакова. Устройство можно использовать для быстрого и простого анализа крови на маркеры различных заболеваний – жидкостной биопсии. Сенсор обладает высокой чувствительностью и может анализировать содержание у пациента внеклеточных визикул – пузырьков, которые клетки организма выделяют в окружающую среду. Эти показатели можно использовать для ранней диагностики онкологических заболеваний. Благодаря сенсору можно не только выявлять онкологию на ранних этапах, но и быстро корректировать выбранный путь лечения, если он оказывается неэффективным, например, при неправильно назначенной химиотерапии.
Исследования визикул начались сравнительно недавно, поэтому пока ученым ясны далеко не все взаимосвязи между их количественными характеристиками и болезнями. С развитием этого направления будут расширяться и возможности диагностики с помощью предложенного сенсора. По расчетам ученых, на разработку полноценного медицинского прибора на основе новой технологии уйдет несколько лет.

2. Нейросеть, работающая на принципах взаимодействия клеток головного мозга

Фото - © rawpixel.com

Российские ученые кафедры нейротехнологий Университета Лобачевского смогли повысить производительность нейросети на 20%. Они построили нейросеть на принципах взаимодействия клеток головного мозга. Впервые в искусственном интеллекте были использованы цифровые аналоги вспомогательных клеток мозга – астроцитов. Исследование выполнено при грантовой поддержке Российского научного фонда.

Автор исследования, профессор кафедры нейротехнологий Института биологии и биомедицины ННГУ им. Н.И. Лобачевского, молодой ученый НЦФМ Сусанна Гордлеева рассказала, что включение астроцитов в модель нейроморфного искусственного интеллекта – новый шаг в развитии спайковых нейросетей. Именно они обрабатывают информацию так, как это делает мозг человека, решают динамические задачи, обучаются во время работы, запоминая различные данные.

Подобные нейросети способны объяснить ранее неизученные механизмы кодирования, обработки и хранения информации в мозге, причины развития нейродегенеративных заболеваний в процессе старения и многое другое.

Кроме того, на основе таких технологий могут быть созданы интеллектуальные информационно-вычислительные платформы нового поколения для обработки больших потоков информации с использованием принципов работы мозга, а программные платформы могут применяться в медицине, IT-промышленности, в построении виртуальных моделей нервной системы.

3. Триботехнические составы для снижения степени износа

Фото - © peoplecreations/Freepik

Триботехнические наносоставы нового поколения изобрели в Екатеринбурге. Такие составы предназначены для снижения степени износа и восстановления поверхности трения в машинах и
механизмах авто и железнодорожного транспорта, а также в узлах и агрегатах промышленного оборудования.

Триботехнические составы работают с поверхностью трения и не вступают в химическую реакцию с маслом. В этом случае масло, смазка или топливо используется в качестве «доставщика» наночастиц до поверхности трения для компенсации текущего износа. Эта конструктивная особенность применения принципиально отличает новый наносостав от присадок в масло.

В зоне трения состав создает микроповерхности повышенной твердости с уменьшенным коэффициентом трения при малых и максимальных оборотах, происходит значительное уменьшение энергопотребления. Максимальный эффект проявляется в режиме полусухого (граничного) трения, то есть на малых оборотах, где смазка еще недостаточна, и на максимальных, когда горячий слой масла продавливается мощными контактными давлениями. Такой состав может использоваться в маслах для любых типов машин.

4. Электрический гусеничный снегоход «Резвый»

Фото - © Тольяттинский госуниверситет

Сотрудники Тольяттинского государственного университета (ТГУ) разработали транспортное средство, которому нет аналогов в России, – электрический гусеничный снегоход «Резвый». Он разборный, работает на электрической тяге и полностью собран из российских автокомпонентов.

На одном заряде снегоход способен пройти около 30 километров. Планируется, что работать он будет в основном в экстремальных условиях, поэтому разработчики адаптировали его для этого. Для увеличения пробега снегоход оснащен удлинителем пробега, а небольшой и экономичный двигатель внутреннего сгорания будет автоматически запускать генератор, когда заряд батареи упадет ниже 20%. Благодаря удлинителю пробега «Резвый» сможет пройти еще около 70 километров.

Такой гибридный «Резвый» представляет собой разборную конструкцию, а один модуль может поднять один человек. Сборка занимает всего семь минут, а машина выдерживает вес до 150 килограмм. Кроме того, к «Резвому» можно крепить сани, которые тоже могут везти груз до 150 килограмм. Таким образом снегоход можно использовать при проведении спасательных операций, для перевозки грузов в труднодоступные места. На задней части «Резвого» можно перевозить квадракоптер – для этого есть специальная площадка.

5. Мембранный оксигенератор

Фото - © ООО «ОксиКор», пресс-служба ОЭЗ «Технополис Москва»

Первый российский мембранный оксигенератор изобрели сотрудники компании из особой экономической зоны (ОЭЗ) «Технополис Москва». Этот аппарат используется для искусственного насыщения крови кислородом и удаления из нее углекислого газа. Оксигенератор используется во время кардиохирургических операций, при тяжелых пневмониях, развитии острой сердечной и дыхательной недостаточности.

Российский оксигенератор уникален не только тем, что он полностью отечественный, но и тем, что производители изобрели свой метод склеивания мембраны устройства, через которую в кровь пациента поступает кислород.

6. Экзорука с нейросетью

Фото - © Пресс-служба ДИПП

Экзоскелеты – не новое изобретение, и рынок их использования ежегодно растет. Но создатели экзоруки с нейросетью уверяют, что их изобретение способно предугадывать траекторию движения руки. Во всех действующих моделях экзоскелетов принцип управления как раз другой – чтобы заставить их двигаться, нужно нажать на кнопку пульта. Еще одним недочетом большинства образцов является заранее прописанная траектория их движения вне зависимости от желаний и физиологии пользователя.

В созданной экзоруке предлагается неинвазивно считывать электромиографические сигналы с мышц человека и регистрировать фактическое положение руки. Обученная нейросеть по этим данным будет предсказывать, какая траектория наиболее вероятна в промежуток 0,2–0,3 миллисекунды. Так получается предугадывать траекторию естественных движений и учитывать индивидуальные физические особенности человека.

Конструкция крепится на руку и считывает сигналы мышц. По ним обученная нейросеть с минимальной задержкой предугадывает движения, а экзоскелет усиливает их. Он рассчитан не на поднятие тяжестей, а как раз на реабилитацию, когда нужно восстановить двигательную активность. Разработчиками стали сотрудники Научно-исследовательского института молекулярной электроники (НИИМЭ).

7. Новая модель расчета прогноза погоды

Фото - © flickr.com, Dave Crosby

Сотрудники Института вычислительной математики им. Г.И. Марчука РАН совместно с Гидрометцентром РФ усовершенствовали математический инструмент синоптиков. В лаборатории под руководством профессора РАН Михаила Толстых была разработана и внедрена модель «ПЛАВ-10». Если раньше разрешение сети, так называемый шаг температурных измерений по поверхности Северного полушария, измерялось в пределах 30 километров и больше, теперь оно уменьшилось до 10 километров. То есть расстояние между измеряемыми точками сократилось в три раза.

Эта система учитывает все явления и процессы, теперь наши синоптики владеют математическим инструментом, сопоставимым по уровню точности с мировыми моделями.

8. Биосовместимая искусственная роговица

Фото - © Freepik

Искусственная роговица тоже не новое явление в медицине. Сегодня для пациентов есть искусственные роговицы из синтетических биополимеров, но они часто отторгаются организмом из-за плохой совместимости.

Ученые из российской биотехнологической компании создали искусственную роговицу, коллагеновую мембрану Viscoll, которая абсолютно биосовместима с организмом, потому что в ее основе лежит использование стерильного, высокоочищенного раствора коллагена 1 типа, выделенного из свиных сухожилий.

Такая роговица выполняет роль естественного внеклеточного матрикса, который необходим для нормального заживления поврежденной роговицы и восстановления ее анатомических и функциональных характеристик, используя собственный регенеративный потенциал организма. После установки имплантат заполняется собственными клетками роговицы, которые начинают с ним активно взаимодействовать, постепенно замещая его собственной стромальной тканью.

Специалисты рассчитывают, что года через два после внедрения коллагеновой роговицы в практику очередь из пациентов может сократиться на 20-30%.

9. Новый сорт пшеницы

Фото - © Александр Манзюк/РИАМО

Самый богатый урожай пшеницы дал новый сорт, который назвали «Васильевной». Без потери качества «Васильевна» дала 158 центнеров с гектара. Сорт озимой пшеницы вывели в Федеральном исследовательском центре «Немчиновка».

«Васильевну» заложили 10 лет назад – сотрудники лаборатории озимой пшеницы скрестили сорт «Немчиновская 24» с румынским сортом. После полученный результат методом ступенчатой гибридизации скрестили с сортом немчиновской селекции «Московская 40». Потом выделили перспективную линию, оценили устойчивость к болезням, содержание в зернах белка и клейковины. В итоге в 2023 году «Васильевна» опередила всех соперников и поставила рекорд.

Сорт «Васильевна» относится к первому классу пшениц: содержание белка составляет 14-15%, а содержание клейковины – 30-32%. Сейчас сорт передан на государственное сортоиспытание, на основании которого будет принято решение о его дальнейшем распространении.