Двуногий робот пробежал пять километров менее чем за час
Робот пробежал пять километров за 53 минуты. Кэсси не имеет зрения, но имеет две ноги, колени могут сгибаться, и алгоритм машинного обучения, который помогает ей держать равновесие.
Полное видео без монтажа подвига Кэсси доступно на YouTube-канале разработчиков. Физика двуногих роботов является одной из наиболее изученных в робототехнике — они уже давно разрабатываются в лабораториях, а инженеры любят их за простоту в разработке, так заставить двигаться две ноги легче чем четыре или больше. Впрочем, чтобы быть полезными в реальном мире, двуногие и человекоподобные роботы должны уметь подниматься и спускаться по лестнице, вообще твердо стоять на ногах и быть безопасными для окружающих. Но достижения устойчивости на двуногих платформах уже не является простой задачей. Четвероногие работы здесь выигрывают, ведь имеют по крайней мере две дополнительные точки опоры могут стоять на месте без особых усилий. Поэтому таким работам, как Кэсси, остается полагаться только на динамическую стабильность.Кэсси — это разработка Agility Robotics 2017 года, является прекрасным примером стабильного двуногого робота. Ее походка немного похожа на страусиную, но это не случайно — так она имеет возможность поглощать удары при ходьбе и твердо держаться на ногах. Она имеет три степени свободы в бедрах, гибкие, мощные лодыжки и колена, выворачиваются в одну сторону. Кэсси является продолжением работа ATRIAS, разработанного в университете штата Орегон. Ученые хотят наделить Кэсси руками и сенсорами, чтобы та могла самостоятельно вставать после падения и руководствоваться через виртуальную реальность. Она достаточно прочная, чтобы не нуждаться в ремнях безопасности на случай падения и вообще, по словам разработчиков, подходит к «суровой жизни экспериментального работа» — ее можно отправлять за покупками, работать в доставке и в исследовательских институтах.
Со времени своего существования двуногие работы неплохо выдерживают неожиданные изменения рельефа, однако подавляющее большинство подходов требует точного зрения, или хранения работа в тщательно контролируемых лабораторных условиях с заботливо подобранными препятствиями. За пределами смоделированных инженерами ситуаций, экстероцептивные сенсоры, как-то камеры, могут быть ненадежными, потому что страдают от изменений условий освещения. Кроме того, чтобы интегрировать современную систему компьютерного зрения дополнительно к высокоскоростным контроллеров работа, необходимо иметь большие вычислительные возможности, которые в мобильных автономных роботов достаточно ограничены. По словам ученых, в идеале робот должен иметь возможность пересекать как можно больше различных препятствий полагаясь в основном на проприоцептивные ощущения — информацию о своем движении и положение в среде. А зрение должно стать вспомогательной опцией, чтобы помогать работам планировать свои дальнейшие действия.
Поэтому разработчики, в том числе и Кэсси, используют подходы, основанные на обучении с подкреплением. Алгоритмы могут создавать разнообразную политику управления, изучая проприоцептивные рефлексы и стратегии, помогает работам справляться с неожиданными препятствиями, как-то бордюры, обрывы или просто пересеченная местность. И Кэсси со своими алгоритмами достаточно легко справляется с различными задачами и в предыдущих экспериментах научилась стоять на шатких поверхностях, подбрасывать мячик и даже ездить на гиророликах.
Свои пять километров робот по кругу стадиона прошел за 53 минуты и три секунды, хотя в это время входит около шести минут перерыва после падений. Упала Кэсси всего дважды и, по словам инженеров, ее сопровождали вдоль всего маршрута, это произошло из-за перегрева компьютера и не слишком высокой скорости.
Искусственная поджелудочная железа помогла пациентам с диабетом 2 типа
Терапия заключается в использовании устройства, автоматически измеряющее уровень глюкозы в крови, при необходимости подкожно вводят инсулин в необходимой дозировке. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Medicine. Сахарный диабет сам по себе является очень серьезной и тяжелой болезнью, однако он также может приводить к возникновению вторичных заболеваний. Например, редким осложнением диабета второго типа является почечная недостаточность, при которой почки не могут выполнять свои функции, и может возникнуть необходимость в проведении диализа. Это состояние, со своей стороны, существенно повышает риск аномально низкого или высокого уровня глюкозы в крови. Ситуация осложняется еще и тем, что в этой категории пациентов сахарным диабетом трудно поддается контролю. Большинство типовых оральных медикаментов противопоказаны людям с почечной недостаточностью, поэтому часто главным лечением для них является введение инсулина. Определить оптимальную дозировку препарата нелегко, поэтому чтобы снизить уровень глюкозы у пациента ему часто выписывают меньшую дозу. Несмотря на то, что количество больных диабетом растет с каждым годом, крайне необходимым является разработка новых методов контроля уровня сахара у пациентов на диализе. Один из них представили исследователи Кембридского и Бернского университетов.
Ученые испытали на пациентах с сахарным диабетом второго типа и почечной недостаточностью искусственную поджелудочную железу, которую в последние годы все чаще стали использовать у пациентов с диабетом первого типа. Это устройство, которое может непрерывно отслеживать уровень глюкозы в крови, а благодаря оснащению инсулиновой помпой — вводить инсулин подкожными инъекциями в дозировке, соответствующей текущей концентрации глюкозы в крови.
Сейчас такую систему опробовали на 26% с сахарным диабетом, нуждающихся в диализе. Из них тринадцать сначала получали лечение искусственной поджелудочной железой, а еще тринадцать — стандартное лечение инсулиновыми инъекциями. Затем участники поменялись группами, поэтому каждый из них получил как стандартную терапию, так и искусственную поджелудочную железу. Задачей ученых было сравнить, как долго у пациентов поддерживался желаемый уровень глюкозы крови (от 5,6 до 10 миллимоль на литр).
В период, когда лечение проводилось искусственной поджелудочной железой, уровень глюкозы в крови пациентов поддерживался на желаемом уровне в среднем 53% времени. Зато при стандартном лечении показатель достигал в среднем лишь 38%. Если перевести в часы, то разница состоит примерно в 3,5 часах. Средний уровень глюкозы в группе экспериментальной терапии составлял 10.1 миллимоль на литр, а в контрольной — 11,6. При этом работа искусственной поджелудочной железы с каждым разом лучше приспосабливалась к пациенту: если в первый день пациенты проводили около 38% времени с оптимальным уровнем глюкозы в крови, то на двадцатый день уже более 60.
Участники откликнулись на лечение искусственной поджелудочной железой положительно, указывая, что с ним они могли меньше волноваться за свой диабет и иметь больше времени на себя. Поэтому авторы считают, их работа указывает на безопасность и эффективность применения искусственной поджелудочной железы у пациентов с диабетом второго типа и потребностью в диализе. В то же время они начали проводить испытания терапии на людях с диабетом второго типа без сопутствующей почечной недостаточности.
Прием статинов связали с лучшей выживаемостью больных раком груди
По результатам, прием статинов сопровождается уменьшение риска смерти от рака молочной железы в течение трех лет на 58%. Об этом говорится в журнале Cancer. Лекарственные препараты, относящиеся к группе статинов, является одним из тех, которые чаще всего выписывают врачи пациентам. Они способны подавлять выработку холестерина, поэтому назначаются людям с рядом патологических состояний, например высоким уровнем холестерина в крови, атеросклерозом и другими, которые сопровождаются риском возникновения серьезных сердечно-сосудистых заболеваний. Однако в последние годы статины начали рассматривать как препараты для лечения других болезней, в частности рака. Предыдущие опыты на культурах клеток и лабораторных животных указывали, что эти средства способны замедлять рост злокачественных клеток. Особенно эффективной представляется терапия статинами агрессивного рака молочной железы, который очень трудно поддается лечению имеющимися методами. Препараты замедляют деление раковых клеток, одновременно побуждая их к гибели. Однако проведенные на людях исследования дают неоднозначные результаты по эффективности статинов. Поэтому ученые Техасского университета провели собственное испытание.
Ученые проанализировали имеющуюся медицинскую информацию о 23192 женщин с раком молочной железы, который трудно поддается лечению. Все они были старше 66 лет, а их злокачественная болезнь находилась на первой, второй или третьей стадии развития. Из этой группы 2281 женщина начала принимать статины через 12 месяцев после установления диагноза рака молочной железы. Исследователи разделили этих женщин на группы, в зависимости от типа статинов, они принимали (липофильные или гидрофильные) и интенсивности их приема (низкая, средняя, высокая). Ученые сравнивали как прогрессировала болезнь у пациентов из разных групп, в том числе той, где статинов не принимали.
Результаты показали, что пациентки, принимавшие статины, в среднем имели на 58% меньше рисков умереть от рака молочной железы в течение следующих трех лет наблюдения. Они имели на 30% больше шансов выжить в четырехлетний период наблюдения. Связь сильнее проявился у женщин, начавших принимать статины на начальных стадиях злокачественного заболевания, а также тех, кто препараты принимал интенсивно (более один тип статинов или более одной дозы в сутки). Несколько лучше выживаемость также была связана с приемом липофильных статинов.
Чтобы проверить результаты этого исследования и выяснить возможный механизм, который стоит за ними, необходимо провести дальнейшие исследования. Но если эффективность статинов подтвердится, то пациенты с наиболее агрессивным типом рака молочной железы могут получить относительно малотоксичные, дешевые и удобные в использовании лекарства против тяжелого недуга.
Риски кетодиеты для здоровья перевесили потенциальную пользу
К такому выводу пришли ученые, пересматривая научную литературу на тему влияния кетодиеты на здоровье при различных хронических заболеваниях и лишнем весе. Результаты исследования обнародовали в журнале Frontiers in Nutrition. Кетогенной диетой называют такую, которая заключается в сильном ограничении потребления углеводов, умеренном употреблении белков, но высоком потреблении жиров. Такое питание запускает в организме процесс кетоза с образованием кетоновых телец, которые служат альтернативным источником энергии (вместо углеводов) для клеток тела. Поскольку кетоновые тельца формируются из жиров, то соблюдение кетодиеты может помочь быстро сбросить лишние килограммы. Хотя изначально она разрабатывалась врачами как способ сдерживания некоторых неврологических болезней, например, эпилепсии, в последнее время ее больше продвигают как эффективную диету для похудения, а ее применяют также пациенты с диабетом, заболеваниями сердца, печени и почек, женщины перед или во время беременности.
В своей статье ученые рассмотрели влияние кетогенной диеты на здоровье пациентов с заболеваниями, при которых чаще всего ее приписывают. Их обзор указывает, что пациенты с эпилепсией действительно могут получить пользу от кетодиеты. Около 30−50% пациентов с тяжолой эпилепсией удается минимум наполовину уменьшить частоту приступов. Возможно, это обусловлено уменьшением поставок глюкозы в качестве основного топлива к нейронам. Однако нужно провести больше исследований, чтобы выяснить долговременные последствия такого питания. Это же касается пациентов диабета второго типа, которым диета может помочь нормализовать чувствительность к инсулину, возможно, путем похудения. В любом случае эффект исчезает через несколько месяцев. Впрочем, у людей с диабетом первого типа такое питание приводит к учащению гипогликемических эпизодов и дислипидемии.
Что касается лечения ожирения и лишнего веса, то исследования показывают, что кетогенная диета не является эффективнее других. В частности, такого же эффекта можно добиться обычным ограничением калорийности приемов пищи. Хотя сначала люди на кетодиети действительно могут быстро сбросить вес, в основном это происходит за счет потери воды, гликогена, белков, содержимого желудочно-кишечного тракта и другого, но не жира.
При неалкогольной жировой болезни печени кетогенная диета может иметь положительное влияние, однако исследования, которые указывают на это, лимитированные и обычно сочетают диету с ограничением калорийности пищи. Поэтому, опять же, улучшение может быть вызвано не типом диеты, а уменьшением веса тела, что является одним из ключевых условий при лечении этого состояния.
Кетогенных диета также приводит к чрезмерному повышению в крови уровня липопротеинов низкой плотности, которое грозит возникновением сердечно сосудистых болезней. А у людей с уже имеющимися заболеваниями кровеносной системы кетодиета может осложнить состояние.
Люди с заболеваниями почек на кетогенных диете могут столкнуться с образованием камней в почках. При хронических болезнях почек может возникать кетоацидоз и ухудшение состояния.
Соблюдение женщиной низкоуглеводной диеты, в частности кетогенной, в то время, когда она забеременела, ученые связывают с увеличением риска врожденных дефектов у ребенка, например расщепление позвоночника и пороков нервной трубки даже при употреблении фолиевой кислоты, и гестационного диабета. При этом низкоуглеводная, но основана на растительных продуктах диета не ассоциируется с увеличением риска гестационного диабета.
Кетодиета предусматривает увеличение в рационе доли продуктов, которые связаны с высоким риском хронических заболеваний почек, сердечно-сосудистых болезней, рака, диабета, болезни Альцгеймера (красное и обработанное мясо, насыщенные жиры и т. д.). В то же время доля продуктов, которые защищают от этих болезней существенно уменьшается при кетогенных диете (овощи, фрукты, бобовые, цельные зерна). Поэтому авторы заключают, что сейчас научная литература указывает на то, что риски кетогенной диеты для здоровья преобладают над возможной пользой для большинства людей. Исключением можно назвать разве что некоторых пациентов со стойкой к лечению формой эпилепсии, которым такое питание может помочь уменьшить частоту приступов.
Проприоцепция помогла искусственному пальцу отличить пластик от губки
Так роботизированный мягкий палец получил человеческое мышечное чувство, которое определяет положение конечностей в пространстве, и смог отличить пластик от губки с почти 100% успехом. Прототип ученые представили на конференции ICCMA 2021, а статья доступна на сервисе препринтов arXiv. Из наших пяти основных органов чувств, которые помогают нам воспринимать окружающий мир, то есть зрения, слуха, вкуса, обоняния и осязания, у нас есть «шестое» чувство, порождаемое действиями нашего собственного тела. Это ощущение положения и движения наших конечностей, ощущение мышечной силы и усилия, а также чувство равновесия. От нее зависит то, что мы ровно стоим на ногах, и то, насколько точно мы взаимодействуем с миром. Существует много исследований того, как наше тело способно это делать. В общем ученые предполагают, что для согласования, например, положение рук мозг воспринимает их как антагонистов и считывает разницу сигналов от них поступающих. Также мозг учитывает и чувство усилия или тяжести от наших мышц. Наше ощущение тяжести тесно связано с Проприоцепция — например, чтобы сравнить два предмета на вес, мы их приподнимают вверх. Также кроме механорецепторов, которые реагируют на внешние сигналы, мозг даже реагирует на положение суставов. Например, в человеческих пальцах такими нейронными агентами будут мышцы, сухожилия и суставы, обеспечивающие обратную связь как от их положения, так и от растяжения (деформации).
В бионических конечностях разработчики все чаще обращаются к мягким материалов в силу их гибкости, податливости и лучшей сочетаемости с другими модулями. Однако все еще главной проблемой роботизированных рук является невозможность получения адекватной сенсорной информации. У человека подобные рецепторы распределены по всей поверхности руки на разной глубине, они чувствительны к сигналам разной частоты и вместе определяют силу контакта с поверхностью, жесткость объекта и его текстуру, чтобы помочь мозгу найти к нему подход. Поэтому и роботизированным рукам стоит научиться имитировать нашу систему сенсорно-моторной обратной связи. До сих пор для измерения контактной жесткости пальцы роботов оценивали контактное усилие и смещение через кинематические модели конечностей. Для мягких пальцев ситуация осложняется именно из-за тяжести построения такой модели. Пока мягкие манипуляторы пользуются поверхностными датчиками, имитирующий поведение поверхностных механорецепторов, клеток кожи, ответственных за кожное восприятие. Но таким сенсорам необходимы точные прикосновения, потому что работу достаточно с какого неверной стороны коснуться предмета, чтобы алгоритмы уже не могли считать информацию. А искусственная Проприоцепция по мнению исследователей, может и собрать широкий спектр сенсорной информации, и будет совместима с мягкими материалами, и не требовать сложных механизмов.
В своей работе ученые разработали прототип роботизированного пальца сплошной конструкции с выступами для деформации, что позволяет сгибать и разгибать палец. Прототип сделали из нейлона и стального стержня, который приводит в движение конструкцию диаметром в пол сантиметра. Кончик пальца изготовили из полиуретана, чтобы обеспечить больший контакт с поверхностями. В основе механизма лежит датчик усилия и крутящего момента, которые учитывают деформации при касании, информацию о которой затем обрабатывают алгоритмы. Так сначала работа направляют к предметам так, чтобы контакт с текстурной пластиной был под углом 40%, затем он движется со скоростью 15 миллиметров в секунду и передает информацию о растяжение или сжатие сухожилий. Также палец прижимает объект на четыре секунды и так передает алгоритмам классификации величины разложенных компонентов Фурье на разной частоте от нуля до 30 герц. За ними он и может различить пять уровней жесткости: пластик PLA, твердую резину, губку и резиновую оболочку. Также ему удалось различить восемь текстурных пластин от совершенно гладких к предметам с различными канавками. В общем успех работа в распознавания составил почти полностью и несколько меньше с резиновыми поверхностями. До сих пор робототехники не обращались к проприоцепцию как метода тактильного распознавания, однако по мнению исследователей, их работа показывает, что даже при отсутствии точного контакта, возможно научить робота видеть мир на ощупь.
Ранее мы также писали и о других не совсем традиционных способах подарить работам ощущение прикосновения. Например, шотландские инженеры заменили сенсоры электронной кожи на солнечные элементы и дали роботизированной руке почувствовать края предметов и даже собрать для себя энергию. А жидкий металл помог пяти пальцам манипулятора различить десять поверхностей, поглаживая их, что ученые планируют применить для человеческих протезов. Больше о тактильной чувствительности в роботов можно почитать также в нашем материале о роботизированные ощущение «Как работы смотрят на мир, какое вино им подходит и почему Маск снова против всех».
Более 700 тыс. случаев рака в 2020 году связали с употреблением алкоголя
К такому выводу пришли ученые, сопоставив риск развития злокачественных заболеваний вследствие употребления спиртного с уровнем выпивание алкоголя в разных странах и количеством зарегистрированных случаев рака в 2020 году. Соответствующая статья опубликована в журнале The Lancet Oncology. Алкоголь — далеко не тот продукт, потребление которого может принести пользу человеческому организму. Его употребление связывают с рядом патологических состояний, кроме очевидной алкогольной зависимости. Например, чрезмерное выпивание делает людей менее склонными к состраданию. Но даже умеренное потребление связывают со структурными изменениями в сером и белом веществе головного мозга. Кроме этого, употребление алкоголя является фактором риска возникновения различных форм рака дыхательной и пищеварительной системы, например ротовой полости, горла, пищевода, кишечника, печени, а также молочной железы. Одним из механизмов, объясняющих эту связь является образование в организме под воздействием алкоголя вредных веществ, которые способны повреждать ДНК клеток и нарушать образования важных гормонов. Хорошей новостью является то, что во многих странах, в том числе Восточной Европы, потребление алкоголя уменьшилось в последние годы. Но плохая новость в том, что жители Азии и Африки стали выпивать больше. Это побудило ученых Международного агентства по исследованию рака выяснить, как алкоголь способствует заболеванию рака.
Сначала ученые установили уровни потребления алкоголя в разных странах мира по состоянию на 2010 год. Для этого, среди прочего, использовали информацию о масштабах производства спиртного, налоги на него и продажу, а также результаты опросов об употреблении алкоголя. На основе этого ученые определили умеренное употребление как 0,1−20 граммов спиртного в день, что эквивалентно двум алкогольным напиткам. Рискованное употребления оценили как такое, которое заключается в потреблении 20−60 граммов алкоголя в день, или двух-шести алкогольных напитков. А тяжелым назвали потребления более 60 граммов спиртного в день, или более чем шести алкогольных напитков.
Данные об уровнях употребления алкоголя в разных странах сопоставили с результатами предыдущих исследований связанных с риском развития различных типов рака. Затем к анализу добавили количество новых случаев онкологических заболеваний 2020 года.
Глобально 741300 зарегистрированных в 2020 году случаев рака (4% от общего количества) связали с потреблением алкоголя. Доля мужчин с новым злокачественным заболеванием среди них составила 76,7 процента. Чаще всего с алкоголем были связаны: рак пищевода (189700 случаев), печени (154700 случаев) и молочной железы (98300).За ними следуют колоректальный рак, рак ротовой полости и горла.
Ожидаемо, наибольшее количество онкологических диагнозов, 47% были связаны с тяжелым пьянством. Однако умеренное употребление спиртных напитков связали тоже с большим количеством новых случаев рака — с 14% от общего количества.
Доля связанного с употреблением алкоголя рака оказалась крупнейшей в Восточной Азии. Здесь 5,7 процента выявленных в прошлом году онкологических болезней имеют связь с выпиванием. За ней следуют Центральная и Восточная Европа с показателем в 5,6 процента. Наименьшая доля связанного с алкоголем рака обнаружена в Северной Африке (0,3 процента) и Западной Азии (0,7 процента).
Авторы надеются, что их работа привлечет внимание к риску развития рака в результате потребления алкоголя. В то же время они отмечают, что их исследование имеет несколько ограничений. Также оно не принимает во внимание совокупное влияние алкоголя и табакокурения, которые часто сопровождают друг друга, а также вклад ожирения, которое также является весомым фактором риска рака. Поэтому, вероятно, результаты этого исследования недооценивают масштаб угроз, связанных с употреблением спиртного, но учет упомянутых ограничений поможет его оценить.
Свежие комментарии