Суперизобретения, сделанные в Швейцарии в 2022 году

Cтуденты Федеральной высшей технической школы Лозанны (EPFL) изобрели устройство, которое использует искусственный интеллект для записи и идентификации свиста, воя и других звуков животных, бродящих по ночам по склонам Альп synature / epfl.ch

Швейцария относится к самым инновационным странам мира. Какие ваши доказательства? Ну, например, в 2022 году швейцарские «левши» изобрели биоразлагаемую бумажную батарейку, микрофон с искусственным интеллектом, способный обнаруживать волков, а также полностью электрический самолёт. Вы могли ничего не знать об этом, поэтому ниже — наш неполный перечень топ-изобретений, сделанных в Швейцарии за прошедший год.

Швейцария — одна из самых инновационных стран мира, инвестирующая в НИОКР примерно 3,15% своего годового ВВП (по состоянию на 2019 год). Тем самым она занимает в международном рейтинге самых инновационных стран седьмое место. В этой стране создана уникальная инновационная экосреда на пересечении академической науки, властных структур, венчурного капитала, стартап-компаний и традиционного бизнеса. В Швейцарии действуют 12 Университетов, включая две Федеральных высших технических школы в Цюрихе и Лозанне, девять Высших школ прикладных наук и искусств, несколько десятков научно-исследовательских институтов. Ниже: наша подборка удивительных швейцарских изобретений, сделанных в 2022 году. 

Бумажная батарейка 

Учёные Швейцарской федеральной лаборатории по испытанию и исследованию материалов и технологий (EMPA) придумали, как решить проблему выброшенных обычных батареек из металла. Для этого они изобрели источник энергии, сделанный из бумаги и работающий на основе соли и чернил. Такая бумажная батарейка имеет все те же основные компоненты, что и стандартные батарейки, а вот их компоновка отличается самым кардинальным образом. После создания и испытания сотен прототипов команда экспертов остановилась на технологии изготовления катода батарейки на основе графитовых чернил, тогда как для анода они предлагают использовать чернила на основе цинка. Вся эта конструкция наносится на пропитанную солью бумагу, которая выступает в качестве источника электролита. И потом… просто добавь воды, и мы имеем батарею с постоянным напряжением в 1,2 вольт. В течение следующих двух-пяти лет эта технология может получить самое широкое применение в маломощной одноразовой электронике, включая медицинские диагностические устройства и «умную» упаковку.

«Умный микрофон», выслеживающий волков

Волки в Швейцарии — это не просто герои сказок. Всё более благоприятные экологические условия привели в последнее время к резкому увеличению популяции волков. Одновременно обострился конфликт интересов между фермерами, у которых волки часто «реквизируют» коров или овец, каждая из которых стоит как малолитражка, и горожанами, которые за продуктами ходят не в поле, а в магазин, но зато выступают с «зеленых» позиций и требуют «не трогать бедных диких животных». Поэтому технологии мониторинга окружающего природного пространства на предмет обнаружения непрошеных серых гостей становятся все более актуальными. Однако методы наблюдения за дикими животными, такими как волки, уже устарели, равно как устарела и техника. 

Keystone

Но вот недавно студенты Федеральной высшей технической школы Лозанны (EPFL)Внешняя ссылка изобрели устройство, которое использует искусственный интеллект для записи и идентификации свиста, воя и других звуков животных, бродящих ночами по склонам Альп. Полученные данные автоматически отправляются через мобильный телефон на компьютер, где они обрабатываются и анализируются. «Умный микрофон» может точно определить волчий клич и локализовать местонахождение волка с точностью до 500 метров. Это устройство куда более эффективно и мобильно, нежели традиционные фотоловушки. Кроме того, и стоит оно намного дешевле; созданный сейчас прототип обходится примерно в 450 швейцарских франков. Это изобретение уже было вполне успешно протестировано на слонах в Южной Африке. 

Детектор вирусов, передающихся воздушно-капельным путем 

Ученые Высшей технической школы Цюриха и Федеральной лаборатории материаловедения EMPA уже давно работают над датчиками, которые могли бы «видеть» и «чувствовать» опасные вирусы, находящиеся в воздухе. Потом началась пандемия, и понятным образом их работа в приоритетном порядке переориентировалась на попытки создания технологии, выявляющей наличие в воздухе вируса SARS-CoV-2. И вот осенью 2022 года они объявили о создании так называемой «CAPS»Внешняя ссылка, биосенсорной системы «количественного обнаружения вируса в закрытых помещениях» (quantitative virus detection in indoor areas), способной в теории оказывать медицинским работникам в больницах или домах престарелых неоценимую помощь. 

Keystone / Gaetan Bally

Датчик CAPS обнаруживает переносимый по воздуху вирус, забирая из атмосферы аэрозоли, которые затем помещаются в специальный раствор. Биосенсор анализирует его и замеряет количество COVID-19-специфической РНК. Система уже продемонстрировала эффективность, сравнимую с эффективностью аналогичных ПЦР-тестов. Результаты замеров сразу же становятся доступны медицинскому персоналу, система также дает свою оценку риска заражения вирусом. Ученые и инженеры надеются, что их изобретение также может быть смонтировано в общественных местах, таких как железнодорожные станции, с целью обнаружения возможных локаций с высокой концентрацией опасного вируса.

Очиститель воды, работающий на солнечной энергии 

Проблема доступа к чистой питьевой воде становится все более актуальной и острой во многих странах мира, как сейчас в Украине, где от ударов российских ракет многие системы очистки и подачи питьевой воды оказались выведенными из строя. И вот ученые из Лозаннской EPFL изобрели простой, но высокоэффективный фильтр для очистки воды, который работает с использованием солнечной энергии. 

L. Forro, EPFL

Сумев создать комбинацию проволоки из диоксида титана и углеродных нанотрубок, команда инженеров создала композитный фильтрующий материал, который при взаимодействии с ультрафиолетовым светом производит группу молекул, называемых реактивными кислородными соединениями (ROS) — перекись водорода, гидроксид и кислород — способных уничтожать бактерии и крупные вирусы в воде, проходящей через данный фильтр. 

Электрический самолет, построенный студентами 

«Возможность еще во время учебы построить самолет, а затем увидеть, как он поднимается в воздух, вызывает просто неописуемые чувства», — говорит студент Цюрихской ВТШ Мориц Каулих. Речь идет о так называемом «Проекте e-Sling». В течение двух последних лет команда из двух десятков студентов строила четырехместный электрический самолет на батарейках. Его первый тестовый полет состоялся в конце сентября 2022 года. Корпус одномоторного самолета был спроектирован в ЮАР, а вот электрическую силовую установку, питающуюся от модульной системы батарей и оснащенную специальной системой охлаждения, уже придумали сами студенты швейцарского вуза. Батареи можно менять во время промежуточных посадок. Созданный ими двигатель весит всего 42 килограмма, вес батарей, размещенных внутри плоскостей самолета, достигает 224 кг. Самолет имеет запас хода около 180 километров, что эквивалентно одному часу полета. 

Сеть удаленного теплоснабжения на основе CO2 

В Швейцарии сейчас проходит испытания прототип тепловой сети, использующей в качестве энергоносителя не воду, но углекислый газ (СО2). Система, мощность которой составляет около 500 киловатт (кВт·ч) тепловой энергии, смонтирована на территории технопарка Energypolis в городе Сьон, кантон Вале. Разработчики говорят, что в будущем они обеспечат возможность транспортировать жидкий и парообразный CO2 из возобновляемых источников с помощью труб, которые будут еще более компактны и дешевле. Будучи соединенными в единую сеть, такие трубы способны стать альтернативой как обычным теплосетям, так и локальным системам отопления отдельных домов на основе сжигания солярки или мазута. По оценкам инженеров уже через два-три года они получат прототип, который будет готов к выводу на рынок. 

Гель для лечения рака кожи 

Учёные из Бернского университета разработали гидрогелевое средство для лечения меланомы — агрессивной формы рака кожи. Нанесенный непосредственно на область, где находится опухоль, этот гель активирует защитную систему организма. В ходе разработки этого геля ученые использовали элементы БЦЖ (бацилла Кальмета — Герена, фр. Bacillus Calmette—Guérin, BCG), вакцины против туберкулёза, приготовленной из штамма ослабленной живой бычьей туберкулёзной палочки Mycobacterium bovis. Будучи специально выращенной в искусственной среде, эта бацилла практически утратила вирулентность для человека. Ученые отметили, что эта вакцина также способствует стимулированию противоопухолевого иммунного ответа организма. По итогам испытаний на животных они, в частности, отметили качественное увеличение шансов на избавления от данного типа онкологического заболевания. Теперь разработчики этой технологии планируют провести клинические испытания геля с участием людей. 

Реактивация нервных центров после паралича

Как правило, серьезные травмы спинного мозга ведут к параличу, частичному или полному. Но недавно в Швейцарии медики смогли восстановить функции опорно-двигательного аппарата у трех пациентов, чьи нижние части тела были полностью парализованы. Эти пациенты снова получили возможность ходить, ездить на велосипеде и даже плавать. Помогло добиться этого результата специальное устройство нервной стимуляции, управляемое с помощью планшета с сенсорным экраном и разработанное группой ученых Лозаннской EPFL. В частности, они вживили пациентам имплантаты, которые электрическими импульсами стимулировали нервные окончания. Все три пациента сразу после операции смогли встать и даже совершить несколько шагов, пусть и при помощи медиков. В течение следующих шести месяцев все они восстановили свою способность заниматься более сложными видами деятельности — ходьбой, ездой на велосипеде и плаванием, — самостоятельно управляя такими устройствами с помощью планшета.