Các nhà khoa học Canada đã tìm ra cách phát hiện lốc xoáy trước khi chúng được hình thành, đồng nghiệp của họ ở Anh đã phát triển một tế bào “mặt trời” có thể tạo ra dòng điện cả trong bóng tối và phản ứng với ánh sáng và những nhà nghiên cứu ở New York đã biến hệ thống miễn dịch của vi khuẩn thành một máy thu dữ liệu siêu nhỏ.

Phát hiện lốc xoáy

Ảnh trên: Một phương pháp phát hiện lốc xoáy mới có thể giúp phát hiện sớm 20 phút thời gian cảnh báo cho con người trên đường bão đi như cơn bão này tại Canada. Ảnh: Justin1569 tại Wikipedia tiếng Anh. Ảnh đầu bài: Các nhà khoa học đã sử dụng E.coli để ghi lại thời gian các loại virus nó gặp. Ảnh: Trung tâm Y tế Đại học Columbia.

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Western ở London, Canada, đã phát triển một phương pháp dự báo lốc xoáy sử dụng radar với độ cao lớn mà chúng có thể dự báo lốc xoáy với độ chính xác tới 90% trong vòng bán kính 100 km, đây là một bước tiến lớn so với các phương pháp hiện nay. Các nhà khoa học đã phân tích các dữ liệu lốc xoáy trong vòng 16 năm và liên hệ chúng với dữ liệu hiện tại từ những tia radar được thiết kế chuyên biệt cho những phát hiện của họ, đã được công bố tháng này trên Atmospheric Science Letters, một tạp chí của Hiệp hội khí tượng Hoàng gia.

Trong một cơn lốc xoáy, chúng ta đếm từng giây. Phương pháp dự báo lốc xoáy mới này có thể cung cấp cho các chuyên gia khí tượng và công chúng thêm 20 phút cảnh báo trước, có thể cứu người và tài sản trên đường bão đi. Theo nghiên cứu, phương pháp mới này cũng giảm thiểu những dự báo sai còn ít hơn 15% và khá đơn giản để học.

Bằng việc thêm các dữ liệu bị nhiễu loạn ở độ cao lớn thu được từ 10 tia radar riêng biệt tới những mô hình dự báo lốc xoáy truyền thống, các nhà khoa học có thể nhìn thấy các dấu hiệu và dự báo mà không tìm ra trước đây. Mạng lưới radar Ontario-Quebec được thiết kế để đo tốc độ gió và sự nhiễu loạn qua tầng trên, tầng đối lưu và tầng bình lưu thấp hơn. Điều này chỉ ra rằng những cấu hình của các đám mây – một hình mái vòm hình thành trên các đám mây sấm sét – vận tốc gió và sự nhiễu loạn đều đã xuất hiện 90% trong thời gian các cơn lốc xoáy hình thành trên 31 cơn lốc xoáy dữ liệu ghi nhận. Ngoài ra, cả ba yếu tố trên đã hiện hữu 10 đến 20 phút trước khi lốc xoáy được hình thành.

Robot cho người tàn tật

Những con khỉ đã được huấn luyện dùng suy nghĩ của chúng để di chuyển một cánh tay robot và bắt một quả bóng. Ảnh: Nicho Hatsopoulos và Karthikeyan Balasubramanian/Đại học Chicago.

Các nhà thần kinh học tại Đại học Chicago đã dạy trước các con khỉ bị thương điều khiển cánh tay robot sử dụng điện cực được cấy ghép trong não của chúng. Những thử nghiệm trước đã cho thấy cách những bệnh nhân tàn tật có thể di chuyển chân tay robot nhưng nghiên cứu của Đại học Chicago là một trong những nghiên cứu đầu tiên kiểm tra khả năng của những thiết bị này trong những người tàn tật một thời gian dài.

Nghiên cứu chỉ ra rằng não có thể tạo nên các liên kết thần kinh mới để học cách điều khiển robot, thậm chí một thập kỉ sau khi bị tàn tật. Đây là một tin tốt lành cho những người tàn tật, những người có thể lấy lại khả năng đã bị mất đi nhiều năm trước.

Các nhà nghiên cứu đã cấy ghép các tia điện cực trong não của 2 loài khỉ đã bị mất chân tay từ tận 10 năm trước và huấn luyện các con khỉ lấy một quả bóng với một cánh tay robot qua cách điều khiển bằng suy nghĩ. Nghiên cứu ban đầu, não của các con khỉ có rất ít liên kết nơ-ron trong vùng mà trước đây đã điều khiển sự di chuyển của các chi bị liệt. Nhưng vì các con khỉ đã được huấn luyện bằng việc sử dụng nước hoa quả như một phần thưởng, các liên kết dây thần kinh này phát triển trở lại về số lượng và chất lượng, cho phép việc điều khiển robot đơn giản và hiệu quả hơn. Bước tiếp theo là trang bị các chi với những phản hồi cảm giác về sự động chạm và vị trí không gian. “Đó là cách chúng tôi có thể bắt đầu tạo nên những chân tay thật sự khi con người có thể vừa di chuyển chúng vừa có cảm giác tự nhiên qua giao diện máy não,” một nhà nghiên cứu cho biết.

Tìm kiếm rác thải nhựa vô hình trong lòng đại dương

Thuốc nhuộm huỳnh quang có thể giúp việc nhìn thấy các mẩu nhựa tí hon dưới kính hiển vi. Ảnh: Đại học Warwick.

Những nhà nghiên cứu tại Đại học Warwick ở Anh đã khám phá ra rằng việc sử dụng một loại thuốc nhuộm huỳnh quang đặc biệt giúp họ nhanh chóng và dễ dàng phát hiện ra sự ô nhiễm cực nhỏ trong lòng đại dương và biển cả. Thuốc nhuộm “Nile red” sáng lên khi nó tiếp xúc với những chất hóa học nhất định, khiến việc tìm kiếm dễ dàng hơn trong vô vàn các chất liệu siêu nhỏ dưới biển. Thuốc nhuộm sẽ dính vào và làm sáng các chất nhựa nhỏ hoặc vật thể nhựa nhỏ hơn 5 mm (0,2 inch). Sử dụng thuốc nhuộm này, các nhà nghiên cứu có thể chứng minh số lượng các mảnh nhựa gây ô nhiễm đại dương nhiều hơn hẳn số lượng ước tính trước kia.

Trong khi rác thải đại dương – những hòn đảo rác khổng lồ – nhận được nhiều sự quan tâm của báo chí, thì số lượng những vật thể nhựa siêu nhỏ gây ô nhiễm nguồn nước hiện tại chưa được xác định. Những nghiên cứu trước đây cho thấy 99% rác thải nhựa mà chúng ta tin rằng không thể xác định trong lòng đại dương, nghĩa là chúng hoặc quá nhỏ để phát hiện ra hoặc bị ẩn sâu bên trong hệ tiêu hóa của các sinh vật biển. Thuốc nhuộm này có thể giúp các nhà khoa học liên kết rác thải đại dương trong các chi tiết chưa từng thấy, xác định chính xác vị trí và số lượng.

Các nhà nghiên cứu lấy những mẫu cát biển và nước bề mặt, sau đó ngâm chúng cùng axit nitric để loại bỏ các chất liệu tự nhiên như chất béo và các mảnh gỗ. Họ phát hiện ra số lượng các chất nhựa nhỏ dưới 1mm (0,04 inch) về kích thước nhiều hơn họ đã dự đoán, hơn đáng kể phương pháp truyền thống dựa vào việc lọc và nhận biết sự ô nhiễm thủ công. Sử dụng thuốc nhuộm giúp các nhà nghiên cứu tự động hóa một nửa quy trình phát hiện sự ô nhiễm.

Đó là màu sắc mà Al Gore, người mở hội thảo năm nay, chia sẻ với thế giới rằng “trong bước ban đầu của cách mạng bền vững” và ông gọi nó là “công việc tốt nhất và cơ hội đầu tư trong toàn thể lịch sử thế giới.”

Bảng điều khiển “mặt trời” trong bóng tối

In tảo trên các bề mặt dẫn điện hình thành một tế bào có thể tạo ra dòng điện trong bóng tối và phản ứng lại ánh sáng. Ảnh: M. Sawa và đồng nghiệp tại Nature Communications.

Các nhà nghiên cứu tại Imperial College London và Đại học Cambridge đã in tảo xanh trên các bề mặt dẫn điện, tạo ra một tế bào “mặt trời” sống mà có thể tạo ra dòng điện cả trong bóng tối và phản ứng lại ánh sáng. Họ nói tế bào này có thể sử dụng như nguồn cung cấp năng lượng thân thiện với môi trường cho các thiết bị sử dụng dòng điện thấp ví dụ như máy cảm biến sinh học.

Pin điện quang sinh học có thể phân hủy sinh học, nghĩa là nó có thể được sử dụng trong các vật thể ví dụ bảng điều khiển năng lượng mặt trời hay pin, mà có thể phân hủy trong một khu vườn ủ phân khi được sử dụng hết. Sử dụng một máy in phun đơn giản để tạo ra “pin” là một cách tiết kiệm, dễ làm và thân thiện với môi trường, không giống như các loại pin hiện tại được làm từ kim loại nặng và nhựa. Các thiết bị này dày khoảng 10cm và có thể được in thành nhiều kích thước khác nhau.

Pin điện quang sinh học chứa tảo quang dưỡng, nghĩa là chúng chuyển hóa ánh sáng thành năng lượng. Thậm chí trong bóng tối, loài tảo này tạo ra năng lượng bằng cách chuyển hóa nguồn dự trữ bên trong của chúng. Khi được kết nối với điện cực phi sinh học, các tế bào có thể phát huy chức năng là bảng điều khiển năng lượng mặt trời sinh học khi tiếp xúc với ánh sáng hoặc pin sinh học mặt trời trong bóng tối. Một trong những thách thức lớn nhất là sản xuất chúng tới số lượng lớn. Trong nghiên cứu mới đây, các nhà nghiên cứu nhấn mạnh rằng họ có thể sử dụng máy in phun để in pin, điều này có nghĩa là họ có thể chế tạo các tế bào nhanh chóng và với độ chính xác cao. 9 tế bào được in liên kết với nhau có thể tạo ra năng lượng cho một chiếc đồng hồ số.

Máy ghi băng vi khuẩn

Các nhà khoa học tại Trung tâm Y tế Đại học Columbia đã lấy hệ thống miễn dịch của một loài vi khuẩn và biến chúng thành máy ghi dữ liệu siêu nhỏ. Các nhà nghiên cứu đã thay đổi một chủng thông thường của vi khuẩn đường ruột ở người Escherichia coli (E. coli), khiến vi khuẩn không chỉ ghi lại những phản ứng của chúng với môi trường mà còn đánh dấu thời gian các sự kiện.

Nghiên cứu này đặt nền móng cho một công nghệ mới sử dụng các tế bào vi khuẩn cho nhiều ứng dụng như chẩn đoán bệnh và kiểm soát môi trường. Ví dụ, một bệnh nhân có thể nuốt vi khuẩn đã được biến đổi, vi khuẩn này sau đó có thể ghi lại con đường của chúng qua đường tiêu hóa và mang lại một cái nhìn chưa từng thấy. Những ứng dụng khác gồm các máy cảm biến môi trường và nghiên cứu nơi vi khuẩn có thể kiểm soát mà không gây ảnh hưởng tới xung quanh.

Các nhà khoa học đã sử dụng một phân tử để tận dụng lợi ích của hệ thống miễn dịch tự nhiên, sao chép chuỗi DNA từ các virus để các loại vi khuẩn sản sinh sau đó có thể chống lại các tác nhân gây hại. Vì thế, vi khuẩn có thể ghi lại thời gian các virus và tổ tiên của chúng tồn tại. Các nhà khoa học tổng hợp trước đó đã sử dụng một phương pháp tương tự để lưu giữ phim ảnh, sách và hình ảnh trong DNA, nhưng đây là lần đầu tiên nó được dùng để ghi lại các hoạt động tế bào và thời gian các sự kiện.

Theo 

BÌNH LUẬN CỦA BẠN