Последние достижения в аддитивных технологиях для медицинских приложений: краткий обзор

В XXI веке в медицине реализовались многие научные идеи, которые когда-то казались фантастикой, – например, роботохирургия или бионические конечности. Немалая заслуга в недавних успехах медицины принадлежит аддитивным технологиям. Сегодня на 3D-принтере изготавливают модели частей тела и протезы, а в обозримом будущем обычной практикой станет 3D-печать искусственных органов и лекарств. По данным отчета Wohlers Report 2018, сфера здравоохранения занимает 11,3% мирового рынка аддитивного производства. Согласно исследованию компании Market Research Future (MRFR), совокупные темпы годового роста глобального рынка 3D-печати медицинских устройств в 2018-2023 годах оцениваются в 18%. Один из ключевых факторов в медицине – точность, ведь малейшая ошибка в расчетах может иметь фатальные последствия. И здесь 3D-печать подходит как нельзя лучше, ведь главные преимущества этой технологии – свобода проектирования и высокая точность при создании конечных продуктов.

Читать далее

Искусственный интеллект в медицине: свежие инновации

Нынешний этап массового интереса к нейросетям во многом связан с возможностями сеток по обработке изображений. Улучшить качество фотографии, стилизовать селфи под картину известного художника, выявить объект в кадре и запустить каскад внешних событий — все эти наглядные примеры сегодня доступны в различных продуктах: от приложения для обработки фотографий до сложной системы дорожного автопилота. Есть еще одна важная сфера применения нейросетей и других технологий, близких к ИИ, — это медицина. Если речь не идет об IBM Watson, то новости из сложного мира высокотехнологичной борьбы за здоровье человека редко просачиваются в СМИ. Тем временем происходит настоящая революция — оказалось, что система автоматизированной обработки изображений не только может стать мощным инструментом анализа и помощи для врача, но и в некоторых случаях заменить самого специалиста. И не только нейросети питают новый технологический рывок. Бигдата, машинное обучение в целом и даже блокчейн становятся основой для медицинских стартапов, вносящих вклад в борьбу с болезнями и старением.

Читать далее

Биометрическая защита: история и перспективы

Биометрическая защита в смартфонах и ноутбуках позволяет разблокировать устройство за десятые доли секунды или быстро запустить приложение. Сканер отпечатка пальца сегодня есть во множестве смартфонов, планшетов и ноутбуков. Парадокс, но чем изощреннее становятся пароли, тем труднее защищать данные — обычным пользователям сложно придумывать и запоминать пароли, которые с каждым годом заставляют делать всё сложнее. А биометрическая авторизация избавляет от многих неудобств, связанных с применением сложных паролей. Технология идентификации по отпечатку пальца, форме лица и другим уникальным физиологическим данным человека, известна уже десятки лет, но не стоит на месте, а постоянно развивается. Сегодня биометрические технологии лучше, чем были десять лет назад, и прогресс не стоит на месте. Но хватит ли «запаса прочности» у обычной биометрии или ей на смену придут экзотические методы многофакторной аутентификации?

Читать далее

Искусственный интеллект в синтетической химии: основные определения и пояснения профессионала

Компьютерная химия или математическая химия — сравнительно молодая область химии, основанная на применении компьютерных методов и дискретной математики, прежде всего, теории графов и комбинаторики, к химическим задачам фундаментального и прикладного характера. Исходя из общего определения химии как науки о веществах и превращениях их в друг друга, можно сказать, что вещества (молекулы) моделируются в компьютерной химии молекулярными графами, а превращения веществ (химические реакции) — формальными операциями с графами. Такой подход в ряде случаев заметно упрощает алгоритмизацию химических задач, сводя их к типовым задачам комбинаторики и дискретной математики и позволяет искать решения с помощью компьютерных программ. При этом наряду со специальными программами в компьютерной химии могут применяться и универсальные программы: для работы с таблицами, математические программы (например, Maple или Mathematica) и т. д.

Читать далее

Есть ли будущее у транспортных проектов Илона Маска: взгляд пессимиста

В Кремниевой долине не счесть идей касательно транспорта. В их видении будущего все мы ловим автономные средства передвижения для поездок на небольшие расстояния – или нас вообще загоняют в подземную сеть туннелей, которые, якобы, доставят нас на место назначения быстрее – а для междугородних путешествий мы пересаживаемся в кабинки, расположенные в вакуумных трубах, выстреливающих нас по направлению к цели путешествия со скоростью 1220 км/ч. Однако все эти фантазии богатых директоров технокомпаний только этим и остаются – фантазиями. Ни одна из этих технологий не реализуется так, как они обещают – если вообще реализуется. На самом деле технологии для преобразования наших транспортных сетей уже существуют, но американцы застряли в устаревшей системе, зависящей от автомобилей, и им отказывают в современных технологиях – не говоря уже о будущих – политики, сидящие на прикорме у лобби энергетических компаний, пристрастившиеся к вредной идеологии «свободного рынка».

Читать далее

Нейросеть PredNet продемонстрировала способность предсказывать ситуации по собранным сенсорным данным

В 2020 году в журнале Nature Machine Intelligence Уильям Лоттер и его коллеги сообщили, что новая нейросеть PredNet демонстрирует удивительное поведение, наблюдаемое в мозге обезьян в ответ на неожиданные стимулы, включая те, которые трудно воспроизвести в простых сетях прямого распространения. В основе PredNet лежит теория о том, что мозг не только обрабатывает данные, но и прогнозирует их, чтобы экономить энергию. Делимся подробностями и ссылкой на код PredNet, пока у нас начинается флагманский курс Data Science. Когда нам представляют неоднозначное изображение, наше восприятие может зависеть от контекста. Некоторые неврологи считают это свидетельством того, что мозг собирает свои представления сверху вниз, используя предсказания о том, чего он ожидает. Как же наш мозг создаёт восприятие из ощущений? Это давняя загадка. Обилие доказательств и десятилетия непрерывных исследований показывают: чтобы воспринимать окружающую обстановку, мозг не может просто собирать сенсорную информацию, как пазл.

Читать далее

Как работают полупроводниковые лазерные излучатели видимого и ИК спектра: кратко о главном

Радиолюбители часто пытаются с той или иной степенью успешности использовать в своих конструкциях полупроводниковые лазерные излучатели видимого и ИК спектра. Лазерный диод внешне кажется довольно простым полупроводниковым прибором. Ему не нужно ни высоких напряжений, ни колоссальных токов. Он на первый взгляд похож на светодиод: пропустил через него ток — получил на выходе излучение. Тем не менее, в использовании полупроводниковых лазеров кроется некоторое количество подводных камней, игнорирование которых ведет прежде всего к снижению их надежности, к быстрой деградации выходной мощности и качества пучка, а нередко и к мгновенному выходу из строя еще до первого включения. В этой статье я хотел бы обратить на эти подводные камни внимание. Лазерный диод – это почти светодиод. Структура лазерного диода напоминает обычный светодиод, и в сущности им же и является. Двойная гетероструктура, гетероструктура с квантовыми ямами и квантовыми точками — все эти типы светоизлучающих полупроводниковых структур применяются и в современных высокоэффективных светодиодах.

Читать далее

Научные инновации: применим ли третий закон Ньютона к фазовым переходам в невзаимных системах

Учёные выяснили, что в невзаимных системах, где третий закон Ньютона не выполняется, фазовыми переходами вещества управляют сингулярности — точки, в которых две характеристики системы сливаются, становясь неразличимыми математически. Открытие может привести к появлению нового математического аппарата. Третий закон Ньютона гласит: Действию всегда есть равное противоположное противодействие. 400 лет этот закон объясняет, почему мы не проваливаемся сквозь пол (пол тоже давит на нас) и почему, гребя вёслами, мы заставляем лодку скользить по воде. В равновесной системе энергия не входит и не выходит. Такое равновесие — это правило. Математически элегантно эти системы описываются статистической механикой — разделом физики, изучающим поведение совокупностей объектов. Это позволяет учёным моделировать условия, ведущие к фазовым переходам вещества, когда из одного состояния оно переходит в другое, например при замерзании воды.

Читать далее

Что Вы знаете об искусственных нейронных сетях и механизме синаптических весов: кратко о главном

Этой статьей начинается серия статей, рассказывающих просто и доступно о нейронных сетях и искусственном интеллекте. Автоматические методы быстрого обучения современных искусственных нейронных сетей совершенствуются постоянно. Уже сейчас автоматизм достиг такого уровня, что начальные значения весов можно задавать любые. Действительно, теперь компьютерная программа будет постепенно корректировать веса в сторону уменьшения ошибки, и откуда начинать – не так уж и важно. Чем дальше начальная совокупность от решения, тем больше времени пройдет, вот и вся разница. Все близко к тому, что нажал кнопку, пошел в бассейн, пришел – сеть обучена. Если сеть посерьезнее, то нажал кнопку, уехал в отпуск, приехал через две недели – сеть обучена. Перед нажатием кнопки нужно только архитектуру задать. Хотя программы могут уже сами корректировать архитектуру сети, все более и более автоматизируясь.

Читать далее