Оценить качество шампанского

Плохо разбираетесь в винах для новогоднего стола? Не беда! Ученые из ИТМО предложили метод на основе машинного обучения, который поможет оценить качество игристых вин по пузырькам. Для этого исследователи искусственно создали пузырьки в напитке с помощью ультразвука, записали их поведение на камеру и проанализировали с помощью компьютерного зрения и машинного обучения. В проведенном эксперименте ИИ помог распознать тип игристого вина (розового или белого) с точностью в 84%, а также тип бокала (стекло или пластик) — с точностью 82%. В отличие от естественных пузырьков, которые влияют лишь на визуальные и вкусовые качества напитка, искусственно вызванные пузырьки определяют характеристики всего продукта. Открытие будет полезно для автоматизированного, быстрого и недорогого контроля качества напитков на винодельческих предприятиях и в лабораториях.

Пузырьки — не единственный предмет интереса ученых в шампанском. Что происходит, когда вы с громким хлопком открываете бутылку праздничного напитка? Чтобы исследовать этот процесс с точки зрения физики, ученые из Франции и Индии смоделировали его при помощи методов вычислительной гидродинамики. Оказалось, что потоки газов, которые вырываются из горлышка при откупоривании бутылки шампанского, движутся быстрее звука и создают ударные волны. Они комбинируются друг с другом и на короткое время образуют диски Маха — повторяющиеся структуры, которые обычно видно при работе реактивных двигателей. Ученые считают, что такие эксперименты с игристым помогут при создании ракет и ветрогенераторов.

Переработать кожуру цитрусовых

В зимние праздники спрос на цитрусовые растет — почти на любом новогоднем столе можно встретить мандарины. Теперь извлечь пользу из них можно будет в двойном объеме: не только во время поедания, но и с помощью грамотной утилизации. А все потому, что бразильские ученые из Университета Кампинаса и Института пищевых технологий предложили использовать кожуру цитрусовых для создания биоразлагаемой пищевой упаковки. Биопленку изготовили из производного вещества лимонена, которое содержится в кожуре цитрусовых, и биополимера хитозана, добываемого из хитина в панцирях ракообразных. Такая пленка не только безопасна для экологии, но и лучше сохраняет пищевые качества продукта, а также его цвет, вкус, текстуру и запах.

Вырастить идеальную елку

Новогодняя елка — один из главных символов зимних праздников. К сожалению, срубленное дерево недолго сохраняет свой вид: после отделения от корневой системы иголки начинают осыпаться, особенно после попадания в тепло. Чтобы справиться с этой проблемой, генетики из Университета Северной Каролины занялись выведением эталонной елки. Для этого они использовали пихту Фразера — самую популярную породу праздничных хвойных деревьев в США, растущих на склонах Аппалачей на востоке Северной Америки. Генетики отобрали наиболее совершенные деревья этого вида, размножили их и уже получили семена генетически улучшенных пихт. Ученые ожидают, что новый сорт будет быстрее расти, обладать идеальной конической формой, благодаря которой деревья не придется обрезать, и, что самое главное, надолго сохранит свои иголки. Исследователи обещают, что деревья будут терять меньше 1-2% своих иголок даже в тепле.

Впрочем, ставить живую елку необязательно — ее всегда можно сделать из подручных материалов. Например, физики из Амстердамского университета в ожидании праздника напечатали крошечную трехмерную рождественскую елку из частиц льда на 3D-принтере. Для этого они заменили сопло устройства на водоструйный аппарат и использовали эффект испарительного охлаждения — процесс, при котором температура окружающего воздуха превращает жидкость в пар. Мы можем наблюдать его, когда пар поднимается над кружкой с горячим напитком. Эксперимент показал, что печатать частицами льда можно без специальных ингредиентов, которые использовали раньше, — в перспективе это позволит создавать не только красивые ледяные фигуры, но и применить новый способ в тканевой инженерии для проведения операций.

Сделать гирлянду в лаборатории

Обычную гирлянду тоже можно улучшить. Например, с помощью нового метода изготовления светодиодов, который представили ученые ИТМО. В его основе — углеродные точки. Это нетоксичные, биосовместимые и простые в изготовлении наночастицы, которые получают из дешевых и доступных компонентов, в том числе из лимонной кислоты и хлорофилла. Обычно их яркости не хватает для использования в ярких светодиодах — чтобы повысить ее, инженеры ИТМО предложили обрабатывать точки полиэтиленгликолем прямо в процессе их «варки» в печи. За счет этого ученым удалось создать стабильные светодиоды с яркостью, как у более сложных в изготовлении аналогов.

Построить снежное убежище

Возможно, вам доводилось в детстве строить снежные крепости. Ученые Пермского Политеха предложили  новый метод строительства из снега, который позволяет создавать прочные сооружения за короткие сроки. Обычно для этого либо возводят снежные блоки, как для иглу, либо создают вспомогательную конструкцию и заполняют ее снегом. Физики ПНИПУ построили собственную установку для уплотнения снега — она прессует снежные блоки, нагревая их с помощью электрического кабеля, встроенного в фанерные стенки конструкции. Снегоблоки, возведенные при помощи установки, получаются довольно прочными — их можно сравнить с прочностью ячеистого бетона, который используют в строительстве зданий. Технология позволяет возводить постройки высотой до 3 метров, а с ее помощью можно создавать временные сооружения для холодных регионов — например, зимний гараж или арт-инсталляцию.

Пробраться сквозь вечные льды

Какое место сильнее ассоциируется с зимой, чем Арктика? Между тем, добраться туда не так просто: почти круглый год российская часть региона окружена льдами. Для их безопасного преодоления важно изучать структуру и свойства ледовых отложений и знать, какой формой обладает невидимая подводная часть льдин. Получить эту информацию можно с помощью радиолокаторов и систем ультразвукового сканирования, но для этого нужно понимать, как распространяются волны через разные слои льда. Ученые из МФТИ разработали алгоритм, который определяет, как проходят эти колебания с учетом пористости льда, температуры, солености воды и других факторов. Новый метод, основанный на использовании матриц и химерных расчетных сеток, позволит точнее определять структуру и свойства айсбергов и торосов — нагромождения льдин, возникающих в результате сжатия и разламывания льда. Алгоритм поможет больше узнать о ледниках и сделает судоходство и нефтедобычу в Арктике более безопасными.