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ゴムのように伸縮自在の人工皮膚でロボットの触覚を実現(米研究)
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 ロボットに触覚を与えることで医療や危険物の察知、ロボットの歩行サポートなどに役立てようという研究が進んでいる。



 前回、3Dプリンタを利用した触覚生体スキンの開発に関するニュースをお伝えしたが、また新たな技術が開発されたようだ。



 まるでゴムのようで、最大50パーセント伸ばすことが可能な電子機器センサーである。それは人間の皮膚と同じように捻れ・圧力・温度を検出することができ、ロボットの人工皮膚としての利用が期待できるという。

伸縮自在のゴムのような素材でロボットに触感を



 米ヒューストン大学のツンジャン・ユー(Cunjiang Yu)博士によると、ラバー電子機器センサーは生体インプラントやウェアラブルデバイスへの応用など様々な用途が考えられるという。



 この半導体は最初液状であるため、型に流し込んで成型したり、大きくしたり、さらにはそれを3Dプリンターで使うある種のインクとして用いることまでできるそうだ。



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 ラバー電子機器センサーは、極小の半導体であるナノフィブリル(人間の髪の毛の1,000分の1の細さを持つナノ繊維構造物質)をジメチルポリシロキサンというシリコンベースの有機ポリマーに混ぜることで作る。



 この溶液を60度で乾燥させると、電流を流す無数のナノワイヤーが組み込まれた伸縮自在の素材が完成する。





ロボットと共存する未来への第一歩



 特に面白い応用法はロボットへの利用だろう。将来的に人間とロボットが共に暮らすような状況を想定するなら、安全のためロボットには周囲の状況をきちんと認識してもらわなければならない。



 そこで今回のラバー電子機器センサーを人工皮膚として応用し、人間に怪我をさせたりしない柔軟かつ柔らかい触覚を持つロボットの制作が考えられる。



 実験ではユー博士らはこの電子皮膚を使って、コップに入れた水の温度を正確に感知したり、ロボットの手に信号を送り、それに応じてジェスチャーでアルファベットを示したりさせることに成功した。



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 コンピューター回路を構成する半導体の硬さは、電子機器やロボットに制限を加える要因だ。ほとんどの電子機器に伸縮性が欠けているのはこのためである。



 柔軟性を有した電子機器の開発は世界中で試みられており、小さなトランジスターを組み込んだものや、伸縮性のあるポリマー半導体などが存在する。



 現時点で最大の問題は、大量生産が難しすぎるか、できたとしてもあまりにもコストがかかりすぎることだ。また、ほかにも電子の伝達効率に劣るという欠点もある。



 ユー博士によると、今回の最新機器はそのどちらの問題にも対応しているという。高度なポリマーを一から発明するかわりに、低コストで普通に流通している代替品を用いて、安定した半導体として機能しつつも伸縮性のある素材を開発。このため大量生産にも向いているとのことだ。



via:uh.edu / sciencedaily / advances/

 ヒューマノイド的ロボットが触覚をもって体温も持って人間と同じように握手したりタッチしたりとか、また妄想が一歩進むじゃないかおい。


☆生物の最終形はいったいどんなものになるのだろうか?

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小惑星番号1番「ケレス」に関する6つの豆知識
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 小惑星が初めて発見されたのは1801年、ジュゼッペ・ピアッツィによってだ。それが小惑星番号1番を持つ「ケレス」である。



 ピアッツィは火星と木星の間にも惑星があるのではないかと考えて観測を行っていた。当初それは小惑星とは呼ばれず、惑星であると考えられていた。



 なおケレスの名はローマの農業の女神ケレースにちなんだもので、シリアルもこの女神を語源とする。

惑星発見ラッシュでセレスは「小惑星の準惑星」という区分へ



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 セレス発見後、他にも似たような惑星が次々と発見された。

 考えられないほど頻繁にだ。



 異常なまでに多くの惑星が発見されてから50年後、火星と木星の境界にあるものは「小惑星」という新しい天体に区分されることになった。



 そして2006年、天文学者はケレスをまた別の区分に格上げすることにした。冥王星が格下げされた区分でもある「準惑星」である。



 NASAの探査機ドーンの調査によると、ケレスは火星、小惑星、氷の衛星、彗星の要素を兼ね備えた不思議な存在である。



 以下ではドーンの調査チームの一員である惑星科学研究所(Planetary Science Institute)のハンナ・サイズモア氏によるケレスの豆知識だ。





1. 数字で見るケレス



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ケレス、月と地球の大きさの比較 image credit: Wikipedia


 ケレスは小惑星帯の質量の3分の1を占めており、そこでは圧倒的に大きな天体だ。直径952.4キロで地球の月よりは小さく、また重力は地球の2.8パーセントしかない。



 1日が9時間である一方、1年は長く地球の4.6年に相当する。また非常に寒く、気温はマイナス142.8~マイナス77.3度である。これといった大気はなく、地平線からの光景はどこまでも広がる宇宙の闇で、その地表もいかにも小惑星といった感があるものだ。





2. さまざまな天体のハイブリッド



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ケレスの地形図 image credit: - Wikipedia


 ケレスは火星(氷圏にある岩石の天体)のような惑星と土星の氷の衛星のハイブリッドのような天体だ。



 表面の氷は予想よりも少なく、土が多かった。しかし地中内部では氷が増え、その中心には密度の高いコアがもしかしたらあるかもしれない。



 ケレスの化学的性質もまた予想より複雑だった。その表面の層構造は微妙な差異があるもので、地球やエウロパのようなくっきりとした地層ではない。



 また氷の火山や予想外の構造的特徴も発見されている。小惑星や彗星の特徴も兼ね備えている。





3. 住むには悪くないかも?



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 宇宙生物学的には見所のある場所で、水と岩の相互作用が大量に起きている。表土に覆われ、表面には有機物がある。



 その筋の専門家の目には金鉱脈のような場所で、岩と水と有機物がしっかりと混ざっている。彼らの関心は生命の構成要素が育つ可能性があるかということに向けられている。



 NASAが2007年に打ち上げ、2015年1月よりケレスの撮影を開始した探査機「ドーン」が集めたデータからは、有機物がケレスに由来しており、完全には解明されていないプロセスによって形成されたことが示唆されている。詳細を探るために、ケレスに探査機を着陸させるミッションも検討されている。





4. とは言え異星人が住めるほど快適でもない



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 探査機ドーンが2015年2月にクレーターの中で輝く奇妙な白い斑点を発見したというニュースを覚えているだろうか?



 最初に発見されたのは2002年のことで、ケックII望遠鏡が何か変わったものを捉えた。しかし、それが本当に妙であることが判明したのはドーンが接近してからだ。氷の山か、氷の谷か、塩か、あるいは巨大な金属の輝きか、はたまた知的生命のテクノロジーの証拠であろうか?



 残念ながらそうではない。



 昨年、発表された論文によれば、斑点は一種の塩、つまり炭酸ナトリウムであるようだ。それは知られている中では、太陽系の地球以外の惑星において最も集中した炭酸塩である。おそらくは塩水が結晶化し、地下から表出した物質が変化した結果だ。





5. ドーンとケレスによって小惑星帯の採掘が実現するかも



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 人類が月の先に進出するには現地資源の有効活用(In Situ Resource Utilization)が必須になる。すなわち別の天体の資源を獲得し、物品を生産しなくてはならないのだ。



 物資を地球から打ち上げようとすれば、非常にコストがかさむ。そこで、例えば地球から火星にメタン燃料を輸送するのではなく、火星のメタンを抽出できる機器を輸送し、現地で燃料を生産するのだ。



 ケレスの場合、小惑星から資源を発掘するうえで重要な水を供給してくれるかもしれない。火星やベスタに見られるように、ケレスには新しいクレーターの中の滑らかな物質の上に小さな穴が空いている。これは衝突で蒸発した氷のガスの噴出によってできたもののようだ。



 最近ではそこに揮発性の物質が豊富に存在する一般的な印であることが示されつつある。ケレスでは極緯度、中緯度、さらには低緯度においてすら数メートルのところに氷があると考えられている。水はロボットによるミッションに非常に重要な資源で、ケレスはその実現性を実験するテストケースとなる。





6. 泥の海、ゆえにサメはいない



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 小惑星帯の探索ミッションが提案されてから、ドーンがケレスの軌道に進入するまでに34年がかかっている(なおドーンはケレスの前にベスタのミッションを成功させている。このためドーンは地球の遠くにある2つの天体を軌道した初のかつ唯一の探査機だ)。



 ケレスでの次のミッションは着陸して、サンプルを回収するものである可能性が高い。

 

 ドーンに搭載されていた観測機器は、その内部について新しい洞察を与え、エウロパのような地下の海を記録している。



 今や専門家はケレスに液体ではなく、一種の泥の海があると考えるようになっている。その外側は土っぽいが、地下に潜るにつれて水分が増える。しかしそれは塩分を含んだどろっとした泥だろう。よってサメは泳いでいないし、巨大なイカが潜んでいることもないだろう。



via:wikipedia / mentalflossなど

☆ここまでなんで分かんのや・・・!

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地球上に生命が誕生したのは偶然の産物か? それとも物理法則にしたがったものなのか?(米研究)
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 生命の起源は、人類にとって最大の探求テーマの1つだろう。



 この探求は必然的に地球上の生命を超えて、宇宙のどこかにも生命は存在するのだろうかという問いに続く。



 地球の生命は単なる偶然による幸運なのだろうか? それとも普遍的な物理法則に従った自然なものなのだろうか?

生命の起源を物理学の観点から探る



 米マサチューセッツ工科大学の生物物理学者ジェレミー・イングランド(Jeremy England)博士は、この深遠な問いへの回答を試みている。



 2013年、物理学は”生命的”性質のタネを播くような形で化学物質を自然に組織化するという仮説を提唱した。



 今回、同博士らの最新の研究が示唆しているのは、物理は自己複製をする化学反応を自然に作り出すという仮説だ。それは無生物の物質から生命が誕生するための最初のステップの1つである。



 このことは、生命が自然の基本法則に直接由来していると解釈できるかもしれないということだ。そこに幸運という要素はない。



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生命には何らかの起源がある



 生命には何らかの起源がある。それは最初から生物だったわけではない。生物は手の加わっていない無生物の化合物から生まれたと言われている(※生命の起源論



 それは何らかの方法で前生物的化合物へと自己組織化し、生命の構成ブロックを作り出し、基本的な細菌が形成され、やがては今日地球上に存在するようないくつもの生命へと進化した。



 非生物が生物的な何かに変わったとき、熱力学が生命的な振る舞いをさせるフレームワークを提供しているのではないかとイングランド博士は考えている。なお今回の研究は物理系の生命的性質と生物学的プロセスを橋渡しするものではないことに注意が必要だ。



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物理系の自己組織化



 ある系にエネルギーが与えられたとき、そのエネルギーの散逸の仕方は物理法則が支配している。外部の熱源がその系に与えられれば、それは机に置かれたコーヒーと同じく、散逸して、周囲の環境と熱平衡に達する。



 エントロピー、すなわちその系の無秩序さの量は熱の散逸とともに増加する。



 しかし一部の物理系は平衡に落ち着かず、その外で”自己組織化”し、外部のエネルギー源を有効活用できるかもしれない。



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 それはその系が熱力学的平衡に達することを防ぎ、外平衡状態を維持する持続的な自己化学反応を発生させる、とイングランド博士は推測する。



 彼はこの状況を”散逸駆動型適応”と読んでおり、このメカニズムこそ生命的性質に至らせるものだという。



 鍵となる生命的な振る舞いは自己複製、あるいは生物学的な視点で見れば生殖である。これこそあらゆる生命にとっての基礎である。



 単純なものから始まり、複製し、より複雑になり、さらに複製する。それは自己複製が熱を散逸させ、その系のエントロピーを増加させるうえで非常に効率的であるために起きる。





散逸駆動型適応の検証



 『Proceedings of the National Academy of Sciences』に掲載された研究で、イングランド博士とジョーダン・ホロヴィッツ博士は、その仮説の検証を行った。



 彼らは25種の化学物質の”スープ”を含む閉鎖系(周囲の環境と熱や物質を交換しない系)のコンピューターシミュレーションを実施。もし、例えば、このスープが外部源(熱水噴出孔など)によって濃縮・加熱された場合、スープは熱力学第二法則に従い熱を散逸する必要が出てくる。熱は散逸せねばならず、その系のエントロピーは必然的に増加する。



 彼らは、特定の初期条件において、そうした化学物質が自己組織化や激しい反応を通じて自己複製し、系に与えられたエネルギーを最適化する可能性を発見した。こうした反応は熱力学第二法則に従う熱を発生する。その系においてはエントロピーは常に増加し、化学物質は自己組織化して自己複製という生命的な振る舞いを示すようになる。



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 系は小さなスケールでいろいろ試すが、一度そのうちの1つから良好な手応えを得れば、それが系の組織の性格を塗り替えるまでにさして時間はかからない。



 これは生物で起きていることを示す非常にシンプルなモデルだ。細胞の中では化学的エネルギーが燃焼しているが、それはその性質からいって非平衡である。だがイングランド博士が認めるように、化学物質のスープの中に生命的性質を見つけることと、生命自体には大きな違いがある。





地球外における生命の出現



 こうしたシンプルな物理系が宇宙のどこかで生命を育ませている可能性について答えたいところだが、まずはそうした系が地球のどこに存在するのか理解したほうがいいだろう。



 今回の研究は、非生物学的系から生物が出現するメカニズムを明示するものではなく、ただある程度複雑な化学的状況からどのようにして自己組織化が発生するのかを示しただけだ。



 シミュレーションではそれ以外の生命的性質(環境への適応や刺激に対する反応など)を考慮していない。また生命の起源における情報の複製の役割についても扱っていない。



 生体系においては情報が決定的な役割を果たしている。ただ化学物質のスープが自然に自己組織化を見せたからといって、直ちにそれが生きている組織ということにはならない。



 理論物理学者であり宇宙生物学者でもある米アリゾナ州立大学のサラ・イマリ・ウォーカー博士は、単純な秩序から生きた細胞のような完全な情報処理構造を持つようになるまでには、いくつもの段階を経る必要があると考えている。物理学的な秩序と非平衡系は確かに存在するが、それが必ずしも生命を作り出すわけではない。



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 イングランド博士の研究を生命の起源の動かぬ証拠とみなすのは時期尚早である。それについては他にも多くの仮説が存在する。



 しかし物理系が自然に自己組織化するという可能性は慧眼であろう。今、彼らはこの熱力学系の振る舞いについて一般的な理論を構築している最中である。それが地球で自然発生する非平衡物理系を特定する次のステップになるかもしれない。



参考:自然発生説

生物が親から子へという道をとらず,無生物から発生するという説。 16~17世紀までは高等な動物などについてもこのようなことがありうると考えられていた。たとえば小麦粉からネズミを生じ,腐肉からハエのうじを生じるというようなことで,まじめにその処方を書いた者もあった。 F.レディは 17世紀後半に,ハエのうじの自然発生を実験により否定したが,微生物については多くの論争があり,19世紀の後半になって L.パスツールが微生物の自然発生も否定するまで続いた。(コトバンク


via:futurism / pnas / livescienceなど

☆俺は偶然やと思うのだが・・・!

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深宇宙から謎のシグナルが異常なほど活発に。5時間で15回のパルスが確認される(米研究)
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 ごく稀に宇宙の彼方から届く不可解なシグナルが検出されることがある。



 これは高速電波バースト(FRB)と呼ばれており、一度に2回以上キャッチされたのは、数回しか例がない。



 高速電波バーストは明るいミリ秒長の電波信号パルスで、天の川の向こう側から届いてくる。その正体については中性子星のほとばしりから異星人文明の通信までさまざまだ。



 ところが最近、高速電波バーストが15回も繰り返し発信されていたという。

高速電波バースト「FRB 121102」



 2012年に初めて観測された高速電波バーストはFRB 121102と名付けられ、2015年に再び観測された。



 米カリフォルニア大学バークレー校のポスドク研究者ヴィシャル・ガジャ(Vishal Gajjar)博士は、ウェストバージニア州にあるグリーンバンク天文台の機器を用いてFRB 121102を再び観測することにしてみた。



 5時間にわたり4~8GHzの周波数帯を観測の後、収集された400テラバイトのデータを解析してみると、FRB 121102から届く新たに15のパルスが発見された。



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色分けされたエネルギープロットに描かれる線が高速電波バースト。30億年かけて飛来したことで分散しており、検出の時間とエネルギーが異なる
image credit:Berkeley University


 そこには2つ意味合いがあるとガジャ博士は話す。



このような高周波数での検出はいくつもの(FRB 121102)起源モデルの検証に役立ちます。また4~8GHzというその周波数構造からは、我々と発生源との間に介在する中間物を理解することができます




いったいなぜ?深宇宙から発せられる強いシグナル



 FRB 121102の位置は、30億光年先にある矮小銀河であることがすでに分かっている。しかしこれほどにまで強いシグナル源が具体的に何であるのかは依然謎のままだ。



 ガジャ博士によれば、反復することと現在の活動が高まった状態から、ブラックホールの衝突といった破壊的な説明のいくつかは除外できるようだ。だが、他の高速電波バーストについては、そうした事態はありうるという。



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 高速電波バーストの発生源が何であれ(あるいは誰であれ)、それはまだ地球上にいる唯一の生物が単細胞生物でしかなかったはるか昔に放たれた。



 ひょっとしたら古代の知的生命は地球における生命の萌芽を手がかりに、我々の技術レベルが十分発達した頃に到達するようそれを送信したのではあるまいか?



 だが今のところ地球外生命の証拠は得られていないわけだから、パルサーのような自然現象のほうが説明としては現実的だろう。



via:zmescience / discloseなど

☆30億光年先のことまで考えられるなら自分らで来とるわい!

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人類の火星到達が遠のいた感。火星で危険な化学物質が発見される(英研究)
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 スコットランド・エディンバラ大学の研究チームが、火星の土壌に存在する酸化体、酸化鉄、紫外線エネルギー、過塩素酸塩という化学物質の組み合わせを調査したところ、地球起源の生体細胞には非常に有害である可能性が濃厚だと判明した。



 過塩素酸塩が酸化鉄と過酸化水素と混ざると、細胞に対する毒性が10倍にも高まった"毒薬カクテル”が出来上がる。これが将来的な火星関連ミッションを断念せざるを得ないような状況にしてしまうかもしれない。

 宇宙の専門家たちは、いつの日か赤い惑星を植民地にすることを夢見て、その最初の一歩として火星への有人飛行を実現すべく努力を続けている。だが、火星が人体に有害なバクテリアによって覆われていることが判明したとしたら、そうした努力も無駄になってしまうかもしれない。



 ハーバート・ジョージ・ウェルズの『宇宙戦争 』では、地球に襲来した異星人が人間には無害な細菌によって死に絶える姿が描かれていた。まさにこのストーリーを彷彿とさせる発見である。



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人類は火星の有害物質を克服できるのか?



 『Scientific Reports』に掲載された論文は、「火星の表面は栄養細胞に致命的で、地表と表面付近の大部分を居住に適さないものにしている」と論じている。



 エディンバラ大学のジェニファー・ウォズワース(Jennifer Wadsworth)氏は、「私たちの発見は、火星が宇宙ミッションに起因するバクテリアなどの物質で汚染されている可能性があることを示唆しています。火星ミッションの計画を練るにあたって、このことを考慮に入れるべきでしょう」とコメントする。



 現状では、イーロン・マスク氏のスペースXが火星有人飛行の開発競争において首位を走っているように思える。



 スペースXは2030年頃を目処に、火星へ人類を送り込もうと計画している。果たしてそれまでにこの問題がクリアされるのか?どうする、人類。



via:nature / independent / mirrorなど

☆科学者なら行く前から、考え着くやろ!

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