Человек-паук по-немецки: биохимик номинирован на премию за уникальный шёлк

Прочный материал для адидасовских кроссовок или сердечную мышцу — всё это под силу скрепить белковой паутине, которую разработал учёный из Мюнхена. Недавно профессор Томас Шайбель (Thomas Scheibel) из Байройтского Университета (Universität Bayreuth) был номинирован на European Inventor Award — престижную премию для изобретателей. Об этом сообщается на сайте Немецкого ведомства патентов и товарных знаков (das Deutsche Patent- und Markenamt, DPMA).

Награда ежегодно присуждается Европейским патентным ведомством выдающимся изобретателям в пяти категориях. Победители будут отмечены 7 июня на церемонии в Париже.

Интересно, что DPMA выдвигал господина Шайбеля на европейскую премию уже дважды — в 2016 и 2017 годах. Специализация доктора — биоматериалы, а паучьими белками он занимается уже более 12 лет. Свои исследования по этой теме он начал ещё в 2004 году, когда работал в Мюнхенском техническом университете. Тогда он подал несколько патентов на производство искусственной протеиновой паутины. Через 4 года он основал небольшую компанию AMSilk GmbH, которая сегодня базируется в Планегге (Planegg), пригороде Мюнхена.

Главное достижение учёного и его команды – они первыми в мире в промышленных масштабах синтезировали белки, аналогичные тем, из которых состоят ловчие сети пауков. Более того, они приспособили материал для коммерческих целей.

За основу биохимик взял паутину, которую плетут мадагаскарские пауки Caerostris darwini. Их сети настолько крепки, что выдерживают груз в несколько десятков крупных насекомых. Химики даже проводили исследования — по прочности паутина прочнее, чем синтетическое волокно Kevlar, используемое для защитных вставок в спортивной одежде.

Согласно информации на официальном сайте компании, волокна «более стабильны, чем сталь и при этом полностью биоразлагаемы». Отсюда и название материала – Biosteel («биосталь»). Иными словами, материал относится к разряду прочных и экологически чистых. Использовать его можно как в текстильной промышленности, так и в косметике и даже в медицине. В последнем важную роль играет то, что белки также устойчивы к патогенам и способствуют заживлению ран.

При изготовлении Futurecraft Biofabric использовалась биоразлагаемая синтетическая паутина Biosteel. Foto: пресс-служба компании Adidas

Паутиной заинтересовались спортсмены

Необычную паутину уже задействовала в своём производстве компания Adidas. В конце 2016 года спортивный бренд выпустил «дышащие» кроссовки Futurecraft Biofabric, верхняя часть которых полностью изготовлена из шёлкового волокна паука. Сейчас обувь со знаком bio уже есть в продаже (обновка стоит 250 евро). Кстати, культовая торговая марка лишний раз демонстрирует экологичность синтетического паучьего шёлка. Потому что в комплекте с парой кроссовок идёт пакетик протеиназы – особого фермента, который расщепляет белок. Таким образом изношенные кроссовки можно будет тихо-мирно растворить в раковине у себя дома. Во всяком случае его текстильную часть, потому что насчёт биоразлагаемости подошвы Adidas не уточняет.

Так выглядит искусственная паутина Biosteel. По составу она практически идентична натуральной. Foto: amsilk.com

Пауки помогут даже при инфарктах

Кроме того AMSilk разработала технологию покрытия имплантатов шёлковой тканью. Благодаря такой оболочке имплант лучше приживается в организме и риск отторжения сводится к нулю. Также, по информации на сайте компании, паутина способна восстанавливать сердечную ткань после инфаркта. Наложенные швы впоследствии рассосутся сами без вреда для организма.

Теоретически для производства чудо-волокон можно было бы приспособить живых пауков. Но это экономически невыгодно, поясняют эксперты AMSilk. Тогда для процесса понадобилось бы слишком большое количество насекомых. А это значит, что их нужно было бы содержать в специфических условиях и кормить привычной пищей. С искусственным паучьим шёлком дело обстоит менее хлопотно. Для производства паучьих нитей в больших количествах AMSilk генетически модифицирует определенные бактерии, пропуская их через особую спираль. Аппарат позволяет в точности воспроизвести плетение паучьего шёлка.

Это интересно

По статистике DPMA, изо всех немецких изобретателей самые активные — именно баварцы. Из этой федеральной земли ежегодно поступает больше всего заявок на патенты. Например, в 2017-м году Баварию представляло 15482 изобретения, проекта и рационализаторских предложения — это около трети от общего количества патентов (47 799).

Foto: Alexander Tolstykh / Shutterstock.com

Немцы изобрели тёмные очки на солнечных батареях: что они могут

Больше, чем просто защиту для глаз от солнца, обещают дать людям инженеры из Технологического института Карлсруэ (Karlsruher Institut für Technologie, KIT). Сейчас они активно продвигают очки, которые работают от солнечных батарей. Выглядят они всего лишь как стильный аксессуар, но на самом деле так «нафаршированы» электроникой, что дают владельцу большие возможности. В исследования вкладывало деньги Федеральное министерство образования.

Главный «козырь» очков — солнечные панели, встроенные в линзы. Они работают по тому же принципу, что и батареи, которые ставят на крыши домов — то есть, аккумулируют энергию Солнца, превращая ее в электрическую.

Собранной энергии хватает на множество функций. Так, очки от KIT могут измерить температуру воздуха на улице, а также оценить интенсивность солнечных лучей и «маякнуть» владельцу, что неплохо бы уйти в тень или хотя бы воспользоваться солнцезащитным кремом. Кроме того, в правую дужку вмонтирован миниатюрный процессор. Также в обеих дужках с внешних сторон расположены экранчики, на которые будет выводиться вся нужная информация. Посмотреть на принцип работы устройства вы можете в этом видеоролике.

Очки, созданные специалистами Технологического института Карлсруэ снабжены микропроцессором и солнечными батареями. Foto: официальный сайт KIT

На вес и размер новинки добавления не повлияют, уверяет руководитель рабочей группы Александр Кольсманн (Alexander Colsmann), эксперт по по органической фотогальванике. Так, каждая линза с солнечной батареей имеет толщину 1,6 мм и весит не более 6 граммов — как стёкла обычных очков. Сколько при этом весит панель отдельно от линзы, разработчики не уточняют.

Даже солнечные батареи для очков используются ультратонкие. Возможность сделать их такими даёт особый органический полимер. Во-первых, он сам по себе имеет гибкую структуру. Во-вторых, его можно сочетать даже с недорогими материалами. Обычно для подобных элементов используют кремний, который не отличается этими качествами. А вот полимерные линзы можно с одинаковым успехом упаковать в любую оправу, даже в обычную пластиковую. Кстати, для продажи учёные предусматривают именно такой вариант: обещают изготавливать их в разных форм и цветов.

Интересно, что выполнять свои функции очки смогут даже в помещениях с уровнем освещенности 500 люкс. Речь идёт о лампах дневного света, как в отелях или офисах, уточняет Александр Кольсманн.

После очков перейдут на автомобили и дома

Помимо рациональной моды, технологии можно найти и другое применение, уверены учёные из KIT. Самое простое — при помощи солнечной энергии уникальные очки смогут заряжать небольшие электронные устройства. По информации института, каждая линза «умных» очков, находясь под источником освещения, генерирует 200 микроволн электрической мощности. Этого хватает, к примеру, на шагомер, электронный слуховой аппарат или частично на батарею смартфона. Кроме того, уникальные панели можно использовать и в обычных очках — с целью коррекции зрения.

Но самую большую ставку инженеры делают на отделку окон и фасадов. «Стеклянные фасады, например, в высотных офисных зданиях, часто должны быть затемнены. Поэтому имеет смысл использовать в таких строениях электроэнергию, которая вырабатывается при помощи света, поглощенного с помощью органических солнечных модулей», – говорит Александр Кольсманн.

Кстати

Тонкие солнечные батареи ещё до KIT стала выпускать дрезденская компания Heliatek, специализирующийся на альтернативных способах выработки электроэнергии. Их продукция имеет толщину в 1 мм и напоминает плёнку для фотоаппаратов. Изобретение носит универсальный характер. Производители предлагают размещать его на автомобилях (для подзарядки гаджетов) и на фасадах домов (чтобы генерировать энергию для освещения и обогрева).

Foto: shutterstock.com, www.kit.edu

Немецкие студенты научили робота приносить пиво из холодильника (+видео)

«Король вечеринок» – это имя идеально подошло бы для робота, обученного молодыми разработчиками из университета Кобленца (University of Koblenz-Landau). Группа студентов сделала электронного умника настоящим экспертом в области пива. Из любой точки дома андроид находит дорогу до холодильника и приносит заказчику его порцию.

Пивного сомелье зовут Тиаго (TiAgo) и, как шутят сами инженеры, он настоящий мужчина. Со студентами и гостями технолаборатории общается на хорошем английском, имеет приятный баритон. «What can I do for you?» – спросит вас Тиаго с интонациями заправского официанта. И обязательно похвалит ваш выбор, независимо от названной марки.

Спроектирован робот был в Италии, а вот обучали его уже ребята из Кобленца. Как поясняют студенты на сайте проекта, они ставили перед собой цель создать машину, способную выполнять многоступенчатые алгоритмы и манипуляции с объектами.

Тренировались с печеньем и на «девушках»

Предшественницами TiAgo были электронные дамы — Лиза и Мардж, названные в честь персонажей «Симпсонов». Дебютантка — скромная синенькая Лиза услужливо приносила из разных комнат дома соль, печенье и даже суп в контейнерах. Новичок-итальянец в коллективе появился только в октябре 2017. Разработчики тут же стали обучать робота всему, что должен знать и уметь настоящий мужчина. А именно — играть в шахматы и приносить пиво из холодильника.

Со слов студентов, уже через месяц TiAgo отлично справлялся с навигацией по дому. Также он научился владеть единственной рукой, передвигая фигуры на шахматной доске. Правда, в случайном порядке, но мелкая моторика к тому времени была развита отлично.


Видео пользователя homerUniKoblenz

Различает 60 сортов пива

Уже спустя 4 месяца инженеры добились результата, который мы видим в ролике. Теперь помощник в состоянии выполнять пивные алгоритмы. Достаточно обратиться к нему и назвать желаемую марку напитка. При помощи нейросети андроид формирует миссию, а затем отправляется её выполнять. Движется он довольно медленно. Дело в том, что в качестве зрительного и мозгового центра Тиаго использует суперкомпьютер Jetson TX2 от Nvidia. Весит такая радость около 2 кг, и робот в прямом смысле тащит раскрытый ноутбук «на горбу». Его конструкция предусматривает плоскую поверхность в районе спины, за глазами-камерами.

При помощи GPS-навигации робот находит дорогу к кухне и открывает холодильник своей длинной гибкой рукой с двумя пальцами-щупальцами. Также он различает банки и бутылки пива внутри. Из нескольких разных марок, он выберет только ту, которую вы просили. И даже если бутылки поменять местами, он все равно опознает нужную. Познания Тиаго в области янтарного поражают — в памяти робота около 60 сортов. Помощника тренировали, демонстрируя ему фотоснимки пива на разных фонах.

Несмотря на «однорукую» конструкцию, TiAgo в состоянии самостоятельно закрывать дверь холодильника, даже держа ваш заказ. Той же полной рукой робот легонько толкает дверцу, чтобы та закрылась. Также грация робота позволяет ему обходить все препятствия на пути. Можете быть уверены: спец не выронит ваше пиво ни при каких обстоятельствах. А вот чего робот пока не умеет, так это открывать принесённую банку или бутылку.

Об использовании андроида в сфере обслуживания разработчики пока не говорят. Но стоит учесть, что модули Jetson TX2, похожие на тот, что помогает Тиаго, продаются и в компактном исполнении. Кто знает, возможно через время «пивной робот» преобразится?

 

Foto: shutterstock.com

OknoEu.de
Используя этот сайт, вы даёте своё согласие на использование файлов cookie. Это необходимо для нормального функционирования сайта. Дополнительно.