Ученые разработали "умный туалет", который может определять состояние здоровья пользователя. TengriMIX расскажет, как устройство будет помогать врачам и пациентам. 

Статья о необычном приборе опубликована в журнале Nature Biomedical Engineering. Устройство создано американскими учеными на базе лаборатории Стэнфордского университета. 

С виду это самый обычный унитаз. Однако он оснащен анализаторами, которые определяют здоровье пользователя по параметрам мочи и фекалий. Модель способна выявлять 10 различных заболеваний. В частности, он может стать настоящим помощником для людей с генетической предрасположенностью к определенным болезням, например, раку предстательной железы, почечной недостаточности или синдрому раздраженного кишечника.

Умный унитаз как средство диагностики. © Gambhir, Park et al., Nature Biomedical Engineering, 2020

Моча и фекалии фиксируются на видео. Полученная запись обрабатывается с помощью специальных алгоритмов, умеющих отличать здоровые динамику струи жидкости и консистенцию стула от нездоровых. Для биохимического анализа используются специальные тест-полоски. Далее техника отчитывается о здоровье пациента врачу. Унитаз соблюдает конфиденциальность, не разглашая анализы посторонним, даже самому пользователю. Кроме того, прибор способен определять своего хозяина с помощью снятия отпечатков пальцев устройством, которое расположено на кнопке слива.

Как умный туалет анализирует струю мочи. © Gambhir, Park et al, Nature Biomedical Engineering, 2020

"Это не заменитель врача. При обнаружении отклонений от нормальных параметров унитаз отправляет врачу сообщение с результатами диагностики. Далее врач назначает больному лечение", - поясняет разработчик  Санджив Гамбир.

Над "умным туалетом" работают уже на протяжении 15 лет. Он уже протестирован 21 пользователем. Также ученые опросили 300 человек, больше половины из них посчитали идею пользования таким унитазом комфортной.

Ученые открыли новый класс вкусовых рецепторов

Ученые открыли новый класс вкусовых рецепторов. Об этом говорится в большом исследовании группы биологов из Калифорнийского университета, его описание опубликовано в издании Phys.org.

Группа ученых определила, что многочисленные белки опсины, известные на протяжении десятилетий, которые являются основным соединением зрительного пигмента родопсина, также функционируют и как рецепторы вкуса.

У животных существует множество типов сенсорных белков, которые реагируют на раздражители из окружающей среды. Некоторым их них требуется сильный внешний раздражитель для активации. Впервые о дополнительных функциях опсина стало известно еще в 2011 году, когда эти же ученые обнаружили, что такой белок позволяет плодовой мухе Drosophila melanogaster обнаружить небольшие изменения температуры в пределах комфортного диапазона. В новом исследовании ученые пришли к выводу, что молекулы опсина могут также использоваться для обнаружения тонких химических сигналов посредством процесса усиления сигнала.

В ходе исследования ученые предложили мухам выбрать между простым сахаром и сахаром с добавлением разбавленной аристолохиевой кислоты. Мухи, конечно, отказались от сахара с добавлением горького химического вещества, а съели только чистый сахар.

Затем ученые вырастили плодовых мух с мутациями, которые не позволяли им синтезировать различные белки опсина. Они обнаружили, что мухи с дефектами в любом из трех типов опсинов не могут обнаружить небольшие концентрации кислоты, поэтому съели как чистый сахар, так и с добавлением других веществ.

Новая система позволит автоматически отслеживать передвижения опасных комаров

Новая недорогая система позволит автоматически отслеживать передвижения комаров, которые переносят различные болезни. Об этом говорится в исследовании специалистов из Университета Джона Хопкинса.

Согласно данным ВОЗ, ежегодно от болезней, которые передаются комарами — малярии, лихорадки денге и желтой лихорадки, умирают сотни тысяч человек. Новая система позволит отслеживать виды насекомых, которые переносят эти болезни, и предупреждать человека и медицинские системы.

Такая удаленная система может значительно сократить трудозатраты, необходимые для наблюдения за комарами в данном районе, что значительно увеличивает возможности для проведения большего мониторинга. 

Руководитель исследовательской группы Адам Гудвин из Университета Джона Хопкинса 

В своем исследовании ученые описывают специальную систему ловушек для комаров, которые могут детально снимать этих насекомых и передавать данные в медицинские центры. Алгоритмы помогут автоматически указать на рисунок на крыльях насекомых, цвет чешуи и другие особенности, позволяющие определить, является ли комар переносчиком заболеваний.

Изображение ловушки с камерой

Сейчас для определения возможного начала эпидемии сотрудникам ВОЗ приходится самостоятельно лететь в регионы, устанавливать специальные ловушки, потом собирать их и отвозить в лаборатории. Теперь этим занимается оптическая система, установленная в этих ловушках и анализирующая насекомых, которые попали внутрь.

Опасная миграция: как ядовитые грибы и опасные насекомые перемещаются по Земле

В октябре микробиологи обнаружили в Австралии один из самых смертоносных грибов в мире, «ядовитый огненный коралл», который ранее встречался только в лесах Японии и Кореи. Миграция эндемика не удивительна — из-за глобальных изменений климата до половины видов всех животных и растений находятся в движении в поисках более благоприятных условий для существования. «Хайтек» рассказывает, какие опасности таит в себе миграция видов из-за глобальных изменений климата и какими последствиями это грозит природе в привычном для нас понимании.

Растения и животные правда так массово мигрируют?

Планета быстро нагревается: к лету 2019 года температура на Земле выросла на 1,1 °C по сравнению с доиндустриальными значениями. В сложившихся условиях животные и растения вынуждены менять среду обитания — мигрировать в северные широты или подниматься по склонам гор на высоту, которая прежде была непригодной для жизни.

Миграция проявляется не только в виде естественного перемещения, но и во времени цветения растений и созревания плодов. Эти изменения напрямую влияют как на людей, так и на животных — и проявляются в виде сокращения урожайности культур, которые цветут раньше, чем появляются насекомые-опылители.

Два года назад исследователи подсчитали, что из более чем 4 тыс. видов растений и животных около половины находятся в процессе миграции. Виды, которые живут на суше, движутся со скоростью 16 км за 10 лет, а морские виды — примерно в четыре раза быстрее.

Отдельные виды движутся еще быстрее — например, атлантическая треска и пурпурная императорская бабочка за тот же срок преодолели более 200 км. Потепление также меняет сроки биологических циклов. Во всем мире лягушки и другие амфибии размножаются в среднем на восемь дней раньше с каждым прошедшим десятилетием, в то время как птицы и бабочки размножаются четырьмя днями раньше.

Что плохого в миграции?

Вместе с растениями и животными в северные районы мигрируют и вирусы — например, малярия теперь встречается выше в горах Колумбии и Эфиопии, поскольку повышение температуры позволяет комарам-переносчикам заболевания выживать на больших высотах. А лейшманиоз, потенциально смертельное заболевание, из пустыни в Техасе переместилось в более северные штаты.

Ученые из Университета Эксетера пришли к выводу, что глобальное потепление может увеличить риск заражения малярией для сотен тысяч, если не миллионов людей, проживающих в районах, которые пока слишком холодны для развития малярийных паразитов. Изменения влияют и на клещей, которые являются переносчиками болезни Лайма, энцефалита и других инфекционных заболеваний. Клещи постепенно распространяются в более северных широтах — в Северной Европе, России и странах Северной Америки.

Повышение температуры также приводит к тому, что клещи раньше выходят из зимней спячки и дольше сохраняют активность осенью. Число регионов России, в которых были зафиксированы укусы клещей, с 2010 по 2017 годы выросло с 69 до 100, а число укушенных — с 455 тыс. до 508 тыс. человек.

«Перераспределение видов, обусловленное климатом, должно беспокоить не только биологов, занимающихся природоохранной деятельностью, — оно должно волновать всех. Мир в целом недостаточно подготовлен для того, чтобы справляться с рядом проблем, возникающих в связи с перемещением видов через местные, национальные и международные границы», — рассказывает Натали Петторелли из Института зоологии ZSL.

Как изменения климата влияют на растения?

Самое непосредственное влияние миграция растений окажет на сельское хозяйство, а точнее, на распространение насекомых-вредителей в районах, где они раньше не встречались. Алмазные мотыльки, которые питаются капустой и раньше встречались достаточно редко, в последние годы активно распространяются в Южной Америке. А на кофейных плантациях в Латинской Америке появились новые виды грибов и организмов-вредителей, которые раньше не встречались в этом регионе. То же самое происходит с французскими оливками, вином и лавандой. Ученые считают, что изменения климата способствует быстрому распространению Джонсоновой травы — высокоинвазивного сорняка — в Соединенных Штатах.

В Австралии микробиологи впервые обнаружили «ядовитый огненный коралл» — представитель семейства Hypocreaceae, который встречается на корнях деревьев и в почве. Это единственный известный науке гриб, токсины которого передаются через кожу. В нем содержится несколько видов трихотеценовых микотоксинов — существует ряд задокументированных смертельных случаев, вызванных употреблением грибов в Японии и Корее.

Употребление грибов вызывает множество симптомов, в том числе боль в животе, рвоту, лихорадку, изменения в восприятии, выпадение волос и сокращение размеров мозжечка. Эти изменения приводят к летальному исходу от полиорганной недостаточности или дисфункции мозга.

Ранее считалось, что гриб встречается только в Японии и Корее, однако в 2019 году ученые обнаружили его сначала на Яве, а затем в Папуа — Новой Гвинее и Австралии. В последнем случае «ядовитый огненный коралл» был обнаружен в ближайшем пригороде Кернса, города на северо-востоке штата Квинсленд.

Распространение ядовитых сине-зеленых водорослей в пресноводных озерах по всему миру также является серьезной проблемой. Ученые выяснили, что за последние 30 лет из-за повышения температуры время и интенсивность цветения выросли.

Наблюдения, которые проводились с 1993 по 2013 годы со спутника зондирования поверхности Земли Landsat 5, показали, что в 68 из 71% крупнейшего пресноводного озера размеры пятен цветущих водорослей, их количество и токсичность резко выросли.

Чем опасны сине-зеленые водоросли

Цианобактерии, или сине-зеленые водоросли встречаются во всем мире, особенно в спокойных, богатых питательными веществами водах. Люди могут подвергаться воздействию токсинов цианобактерий, когда пьют зараженную воду или купаются в ней. Симптомы отравления токсинами выражаются в виде тошноты, рвоты, повышения температуры, головной боли и повреждений печени.

Ученые полагают, что дальнейшее повышение глобальной температуры приведет к еще более продолжительному цветению водорослей и сделает их более опасными для рыб и организмов, которые обитают как в пресноводных, так и в соленых водоемах.

Что дальше?

Изменения климата уже стали причиной вымирания вида млекопитающих — рифовой мозаичнохвостой крысы, эндемика острова Брэмбл-Кей в северной части Большого барьерного рифа. Причиной стало резкое сокращение территории острова из-за роста уровня Мирового океана и регулярного затопления этого участка суши.

Ранее ученые установили, что 40% всех существующих видов насекомых находятся на грани вымирания. Если эта тенденция не изменится, в будущем спад может спровоцировать массовое изменение биосферы. Кроме того, изменение климата может привести к уменьшению биомассы морских животных и всего фитопланктона до 2100 года на 4,8% при низком уровне выбросов парниковых газов и на 17% — при высоких.

В начале года ООН представила первое за последние 15 лет исследование об уничтожении разных видов жизни на Земле и впервые использовала термин «Шестое массовое вымирание». В 1800-страничном исследовании, которое объединяет более 15 тыс. научных статей и публикаций, говорится, что более чем 1 млн видов грозит исчезновение в течение десятилетий. По данным ООН, 75% суши, 40% океана и 50% речных вод уже «демонстрируют деградацию из-за деятельности человека».

 Физики научились максимально быстро выливать жидкость из бутылки

Физики научились максимально быстро выливать жидкость из бутылки. Исследователи из Индийского института технологий определили, как управлять образованием пузырьков, которые формируются при выливании воды и масла из бутылки. Работа опубликована в журнале Physics of Fluids.

Над созданием оптимальной формы упаковки для жидкости, которая позволяет максимально быстро вылить из нее воду, масло, а также выдавить последние капли зубной пасты или кетчупа, физики работают уже несколько десятков лет.

Чаще всего ученые занимаются созданием особого покрытия, которое при нанесении на стенки сосуда позволяет отталкивать жидкость — и, благодаря этому, быстрее опорожнить бутылку.

В новом исследовании ученые подошли к проблеме с другой стороны — они исследовали механизм образования пузырьков воздуха, которые препятствуют быстрому выливанию жидкости из бутылки, и нашли способ контролировать его.

Работа показала, что активное образование пузырьков происходит при наклоне бутылки до угла в 20°. После этой отметки при дальнейшем наклоне скорость образования пузырьков и течения жидкости практически не менялась.

«Наш эксперимент показал, что для бутылок любого типа есть критический угол наклона, при достижении которого жидкость вытекает из бутылки максимально быстро. Этот параметр связан с особенностями того, как формируются зоны пустоты и пузыри у горлышка бутылки. Наше исследование позволит подобрать такую форму горлышка бутылки, благодаря которой вода, масло или спирт будут течь максимально быстро» 

Локеш Рохилла, ведущий автор исследования 

Крупнейший гидросамолет пройдет испытания на море

 

New China TV / YouTube

В сети набирает популярность видео со старинным методом «умножения на палочках»

Суть метода как раз в палочках или линиях. Исходные числа разбиваются на составные цифры, затем на поле наносится соответствующее количество линий. Для каждой цифры предусмотрен свой сектор, а линии второго числа наносятся под углом к первым. Задача – отметить все пересечения линий, выписать эти цифры, которые автоматически сложатся в решение задачи. Вот так просто. 

Нетрудно заметить, что методика рассчитана на прямолинейное восприятие информации – пока черточек мало, разуму легко их понимать, но посмотрите, что получится, если попробовать перемножить 9 и 8. Между тем, уже в древние времена людям приходилось проводить вычисления, где фигурировали значения гораздо большие, чем количество пальцев на руках. 

Вполне вероятно, что весь метод – это чья-то изощренная шутка: все упоминания «умножения на палочках» не старше 20 лет, то есть, времени активной жизни Интернета. Тот же «русский метод» описан гораздо раньше и детальнее, здесь же все тематические статьи ссылаются друг на друга. Но нельзя не отметить положительный эффект широко разошедшегося видео – оно привлекло внимание людей и на какое-то время заинтересовало настоящей математикой.