Van alle superhelden is SpiderMan, het alter ego van de verlegen natuurkundestudent en freelance persfotograaf Peter Parker, wellicht de meest menselijke en kwetsbare. Peter Parker’s superkrachten komen ook vrij dicht in de buurt van wat natuurwetenschappelijk gezien mogelijk is. Zou door lichaamsmutaties, bijvoorbeeld door een mutageen virus, een mens in een soort Spiderman-achtig wezen omgezet kunnen worden? En wat zijn de veranderingen die nodig zijn om een mens in een levende spin te veranderen? In deze korte clip het antwoord.
In deze Israëlische video demonstreren enkele onderzoekers hoe je met gedachten een robot kan besturen. Een MRI scanner meet continu hersengolfpatronen, die de gebruiker eerder door middel van biofeedback in bewegingen links, rechts en vooruit leerde vertalen. Software vertaalt de gemeten hersengolfpatronen in loopinstructies voor de robot. Wat een andere vraag actueel maakt. Waar stopt de mens, en begint de machine?
Deze techniek zal een uitkomst vormen voor patiënten die gedeeltelijk of geheel verlamd zijn. Denk bijvoorbeeld aan mensen als Stephen Hawking. Ook komt zo elektronica die door middel van gedachten bestuurd kan worden, een stuk dichterbij. Heel interessant is dat deze techniek ook avatar-besturing een stuk dichterbij brengt. Dit experiment bestuurde namelijk een robot in Zuid-Frankrijk vanaf een MRI-scanner in Israël, 2000 km verder.
Voor het eerst is het wetenschappers gelukt alle levensprocessen van een compleet levend organisme in een computersimulatie na te bootsen.
Een complete cel van de minibacterie Mycoplasma genitalium zit nu in de computer. Hierma kan voor het eerst een levend organisme doorgerekend worden. Bron: Stanford.edu
Eenvoudigste bacterie bekend
Voor het eerst bestaat er nu een organisme zonder een black box. Mycoplasma genitalium, een parasitaire bacterie die in de geslachtsorganen van onder meer de mens leeft, heeft het kleinst bekende genoom van alle bekende bacteriën: slechts 525 genen (waarvan 482 voor eiwitten coderen), die samen 580.070 baseparen (de ‘letters’ van DNA) in beslag nemen. Dit is extreem weinig. De beruchte E. coli-bacterie, bijvoorbeeld, heeft acht maal zoveel genen, de mens zelfs rond de 20 000. M. genitalium kan zich dit veroorloven vanwege de oparasitaire levenswijze: veel essentiële eiwitten en andere moleculen worden van de gastheercel geroofd. Het probleem tot nu toe was, dat celbiologen wel wisten welke eiwitten ruwweg welke functie hadden, maar het zicht op het grote geheel ontbrak. Nu is daar voor het eerst wel sprake van.
Eerste volledige model
In het celmodel, ontwikkeld door een lab van Stanford Universiteit onder leiding van Markus Covert, zijn de gegevens uit meer dan 900 wetenschappelijke publicaties verwerkt, die de effecten van de verschillende genen beschrijven. M. genitalium is zo eenvoudig dat nu alle interacties bekend zijn en er dus voor het eerst een compleet model van een cel in de computer zit. Het grote voordeel is dat nu zeer veel experimenten op de computer gedaan kunnen worden in plaats van, moeizaam, in vitro in het lab. In het model komen meer dan 1900 experimentele parameters voor, die gegroepeerd zijn in 28 biologische processen. In het model werken deze 28 processen op elkaar in. Het resultaat kan het gedrag van M. genitalium behoorlijk nauwkeurig imiteren, aldus hoofdauteur Jonathan Karr van de groep.
Bio-CAD
De ontwikkeling van dit model maakt het voor het eerst in de geschiedenis mogelijk om biologische organismen op de tekentafel te ontwerpen. Niet door trial and error, op dit moment gebruikelijk in biochemische laboratoria, maar deterministisch. Zoals nu machines ontworpen worden. Een dergelijk bio-CAD systeem zou een revolutie voor de biotechnologie betekenen en een grote sprong voorwaarts betekenen voor de ontwikkeling van bacteriën die bepaalde op dit moment zeer schaarse en dure medicijnen produceren. Ook het omzetten van restafval uit de landbouw in biobrandstof of biologisch afbreekbare plastics – of, waarom niet, voedsel – wordt zo praktisch haalbaar.
Biologisch model van een menselijke cel?
De hoofdprijs bestaat uiteraard uit het volledig vastleggen van alle biochemische processen in een menselijke cel. Deze is extreem veel ingewikkelder dan een M. genitalium bacterie, maar in principe betekent volledige kennis van de menselijke cel, dat onsterfelijkheid en genezing van alle ziekten van de mens binnen bereik komt. Ook kan je denken aan het ontwerpen van een ‘supermens’, met een superieure biochemie en bijvoorbeeld veel meer uithoudingsvermogen of snelheid. De droom van Fyodorov, de inspirator van het Russische Kosmisme, was de mens uiteindelijk te veranderen in een wezen dat kan leven van zonlicht. Op dit moment is de vereiste computer-rekencapaciteit nog buiten bereik, maar de Wet van Moore stelt dat de computercapaciteit elke twee jaar verdubbelt. Exponentiële groei zal uiteindelijk ook dit binnen bereik brengen.
Zou het niet cool zijn als je je eigen elektronische apparatuur kan samenstellen uit onderdelen, ongeveer zoals je met technisch Lego ook kan? Uitvinders, opgelet. Een startup maakt het bouwen van elektronica nu zo simpel als… inderdaad, als Lego.
Voor programmeurs bestaat het grootste deel van het werk nu uit het samenwerken met de interface van kant-en-klare programmabibliotheken, de API’s. Daarmee kan je als programmeur gebruik maken van het werk van anderen, waardoor je ingewikkelde funties niet meer zelf hoeft te programmeren. Helaas is zoiets er voor elektronica nog niet echt. Ook moet je elektronica aan elkaar solderen, u mogelijk bekend van de lagere of middelbare school. Solderen is wel onder de knie te krijgen, maar echt snel een prototype in elkaar zetten om te experimenteren lukt zo niet, om maar te zwijgen van het werk dat je hebt om het weer uit elkaar te halen.
Een jonge startup heeft nu de oplossing ontwikkeld. Geen Legoblokjes, maar magneten zijn de manier waarop de verschillende componenten aan elkaar kunnen worden gekit. Voor uitvinders en knutselaars is dit a dream come true. Ze kunnen nu zonder al te veel moeite experimenteren met verschillende functies en hun eigen al dan niet nuttige fantasieapparaat in elkaar zetten.
Naar eigen zeggen kwam ze tot haar idee, nadat overijverige ambtenaren en veiligheidskundigen de ooit leuke en spannende scheikundedozen reduceerden tot slaapverwekkende schappenvulling.
Bedenkster en oprichter van de startup littleBits, de Libanese Ayah Bdeir, heeft haar concept ook op een TED-conferentie toegelicht.
Superinvesteerder Peter Thiel laat weinig heel van Google, en een aantal heilige huisjes onder “weldenkende” mensen, in een vermakelijke forumdiscussie met Google topman Eric Schmidt, die het Pechtold-standpunt vertegenwoordigt.
Libertariër Thiel versus Eric Schmidt van Google zetten een 'gevecht der titanen' in. Volgens CNET heel wat interessanter dan de Olympische winterspelen. Bron: CNET
‘Alleen ICT succesverhaal’
Peter Thiel is niet vies van een beetje controverse. Zo is hij overtuigd libertariër, die het liefst een grote drijvende stad midden op de oceaan zou vestigen om hiermee de eerste overheidsloze samenleving ter wereld tot stand te brengen. Ook wil hij studenten tijdens hun studie van de universiteit plukken om in plaats van te studeren, hun veelbelovende zakelijke concept tot ontwikkeling te brengen. Hiermee lokte hij al de nodige woedende reacties uit.
Vuurwerk kon dus niet uitblijven toen hij samen met de bestuursvoorzitter van Google, Eric Schmidt, uit werd genodigd voor een discussie. Schmidt begon het gesprek vrij voorspelbaar door te wijzen op de enorme groei in productiviteit die informatietechnologie en het internet in het bijzonder wereldwijd mogelijk hebben gemaakt. waarbij Google uiteraard een essentiële rol speelde. Het sein voor Thiel om voluit in de aanval te gaan op ‘minister van propaganda’ Schmidt. Volgens hem is er alleen maar ontwikkeling geweest op het gebied van informatietechnologie, maar loopt de ontwikkeling op het gebied van energietechniek en dergelijke nog hopeloos achter op schema.
Peak fantasy
Volgens Thiel leidt Google aan ideeënarmoede, peak fantasy dus, waardoor de economie stagneert. Een interessante stelling op zich die nader onderzoek waard is. Inderdaad is er in het werk van de (inmiddels overleden) Oostenrijkse econoom Schumpeter de nodige ondersteuning te vinden voor dit idee. Vaak zijn het golven van basistechnologieën die door de samenleving woeden en hiermee een economische boom op gang brengen. Eind afgelopen eeuw was dat bijvoorbeeld de ICT- en internetrevolutie.Deze revolutie ebde weg in de jaren na het magische jaar 2000.Schmidt was het hier overigens mee oneens. Hij wees op het succes van Google Chrome (inderdaad de meest populaire browser op dit moment) en het Google Android mobiele platform. Beide zijn overigens geen radicaal nieuwe technologieën maar succesvolle verbeteringen van al eerder bedachte producten. Op zich heeft Thiel hier dus wel een punt. Echt radicaal nieuwe producten heeft Google niet uitgevonden. Hierin is de zoekmachinegigant overigens niet uniek. De meeste multinationals zijn het resultaat van de verbetering van een product van een andere bedrijf. Zo kocht Bill Gates 86-DOS, de basis voor MS-DOS, het besturingssysteem waarmee Microsoft groot werd, voor slechts 50.000 dollar van Seattle Computing.
Onderwijsbubble
Een ander geliefd thema van Thiel is de zin, of liever gezegd het ontbreken van zin, van het onderwijs. Toen Google-president Schmidt meer onderwijs als oplossing noemde voor de economische problemen in de VS, was dat voor Thiel uiteraard reden om als een hamerhaai die bloed ruikt de aanval in te zetten. Volgens Thiel leiden we aan een onderwijszeepbel, te vergelijken met de internetzeepbel of de onroerend goed zeepbel. Te veel Amerikanen investeren te veel geld in onderwijs, waardoor de waarde van universitaire diploma’s laag wordt. Inderdaad zit de gemiddelde Amerikaanse student diep in de schulden, variërend van 30.000 dollar voor een ‘gewone’ masterstudie tot 120.000 dollar om medicus te worden. Thiel heeft overigens zelf wel degelijk een topstudie gevolgd.
Een nieuw systeem, dat de beperkingen van het menselijk gezichtsvermogen op listige wijze exploiteert,belooft eindelijk werkbare 3D-displays zonder 3D bril mogelijk te maken.
Elk 3D systeem dat probeert op een 2D-scherm een 3D-illusie op te wekken, kampt met het fundamentele probleem dat aan linker- en rechteroog een verschillend beeld voorgetoverd moet worden. Dit probleem is op te lossen met een 3D- of kleurenbril, maar dit is een onhandig systeem, zoals iedereen weet die wel eens in een elektronicazaak 3D-schermen heeft bekeken. Op dit moment werken sommige brilloze 3D-technieken bijvoorbeeld met een soort opstaande wandjes in het scherm, die belemmeren dat beelden die bijvoorbeeld voor het linkeroog bestemd zijn, het rechteroog bereiken. Het scherm neemt als het ware de functie van de bril over. Nadeel van deze techniek is dat deze -net als de eerste LCD-schermen – slechts vanaf enkele plekken beeld opleveren. Voor een enkeling meestal geen probleem, maar voor een groep, bijvoorbeeld een bankhangende familie, uiteraard erg vervelend.
Een nieuwe methode werkt wat slimmer. Wel vereist de nieuwe methode extreem veel rekenkracht. De methode bootst als het ware de 3D-wereld na door naar verschillende punten in de ruimte, verschillende beelden te sturen. Dit gebeurt door een combinatie van incomplete beelden vanuit verschillende hoeken, die elkaar zeer snel afwisselen. Naar iedere richting wordt met behup van lenzen een ander beeld gestuurd. Collega’s zijn sceptisch, omdat, zoals gezegd, deze techniek zeer krachtige computers vergt. Met de Wet van Moore nog steeds actief, is het echter een kwestieb van tijd voor het zover is.
Een materiaal zes maal lichter dan lucht. Wat kan je met een materiaal dat per liter slechts 0,2 gram weegt? Aerografiet kent nu al een aantal opmerkelijke toepassingen.
Aerografiet ziet er uit als een zwarte, transparante spons. Het materiaal is extreem licht en toch sterk.
Wat is aerogel?
In de jaren dertig werd voor het eerst een opmerkelijk materiaal ontwikkeld. Aerogels, ook we bekend als bevroren rook, bestaan bijna voor honderd procent uit lucht, maar zijn toch mechanisch opvallend sterk. Dit komt omdat de atomen van de dragende substantie zijn verdeeld als een netwerk, waardoor elk atoom een volledige bijdrage levert aan de mechanische sterkte van het materiaal. Dit verklaart waarom een materiaal dat vrijwel geheel uit lucht bestaat, qua sterkte toch maar weinig inlevert ten opzichte van massief materiaal. Aerogels isoleren ook erg goed, omdat warmte door het dunne netwerk moet stromen. Het gevolg is dat bepaalde types aerogel zo goed isoleren dat een huis, geïsoleerd met een dikke laag van deze aerogel, warm kan worden gehouden met een kaars.
Aerografiet
Aerografiet is zes maal zo licht als lucht. Dat is de opmerkelijke prestatie van professor Karl Schulte en Matthias Mecklenburg van de Technische Universiteit Hamburg en professor Rainer Adelung van de Christian-Albrechts-Universität te Kiel. Bijzonder aan aerografiet is dat het materiaal bestaat uit koolstofnanobuisjes in netwerkvorm. Zoals bekend behoren koolstofnanovezels tot de allersterkste vezels die we kennen. Het gevolg is dat de draagsterkte van het materiaal 35 maal zo groot is als een vergelijkbaar gewicht van een standaard aerogel: 1600 kg per vierkante meter. Dit maakt het materiaal ideaal voor toepassing in bijvoorbeeld de lucht- en ruimtevaart als schokdemper. Aerografiet kan tot factor duizend worden samengedrukt en weer terugveren tot de oorspronkelijke vorm. Alle vormen van grafiet, ook aerografiet, geleiden stroom. Dat maakt aerografiet ook geschikt als materiaal om extreem lichte batterijen van te ontwikkelen.
Met dank aan de wetenschap kunnen we inmiddels veel meer zien dat we met het gewone oog kunnen. De meest interessant uitziende bacteriën, hele sterrenstelsels, het vliegen van een hommel, etc. Wetenschap als basis voor kunst. Daarnaast laat de serie zien hoe het internet en kunst elkaar beïnvloeden. Deze prachtige documentaire serie laat zien hoe wetenschap, het internet en kunst kunnen versmelten. Hieronder de afspeellijst met de documentaires in 24 kortere filmpjes.
Off Book is a PBS web series about cutting edge arts. It discusses: Seeing Beyond the Human Eye, The Evolution of 8-Bit Art, The Culture Of Reddit, Lego Art, Fan Art: An Explosion of Creativity, The Art of Film & TV Title Design, Tattoos: Pop Portraits, Japanese Traditional, American Eclectic, The Evolution of Music Online, Book Art, Product Design, Generative Art – Computers, Data, and Humanity, Video Games, Street Art, Light Painting, Typography, Hacking Art & Culture with F.A.T. Lab, etc.
Seeing Beyond the Human Eye. Technology defies the boundaries of human perception. From photomicrography to astrophotography, size and distance are no longer barriers, and through slow-mo and timelapse, we are allowed to see time and humanity in a new light. Through our curiosity and thirst for the unknown, the beauty of the universe can now be explored beyond the limits of the naked eye.
Lego Art. LEGO blocks are one of the most beloved toys in the world, playing a role in many a person’s childhood. But for some creators, LEGO has evolved from toy to art form. In this episode, we talk to three LEGO artists who have made beautiful mosaics, amazing stop-motion videos, thoughtful sculptures, and have turned these tiny building blocks into a true artistic medium.
Fan Art: An Explosion of Creativity. The fan art community is one of the most creative and active online. Taking pop culture stories and icons as its starting point, the fan community extends those characters into new adventures, unexpected relationships, bizarre remixes, and even as the source material for beautiful art. Limited only by the imagination of the artist, the fan art world is full of surprises and brilliance.
De Universiteit Utrecht en enkele andere universiteiten stellen ieder een fonds van 50.000 euro in voor onderzoekers die willen publiceren in open accesstijdschriften.
Onderzoekers kunnen sinds 1 juni aanspraak doen op het fonds, dat bedoeld is om het publiceren van gratis toegankelijke tijdschriften te stimuleren. Commerciële uitgevers als Elsevier, Springer en Wiley zijn nu nog toonaangevend op de markt voor wetenschappelijke tijdschrijften, en vragen hoge bedragen voor toegang tot deze artikelen. Open accessvoorstanders vinden dit onwenselijk omdat resultaten van wetenschappelijk onderzoek in hun ogen gratis toegankelijk moeten zijn.
Open accesstijdschriften zijn gratis toegankelijk. Voor de kosten van publicatie en verspreiding moet een auteur of opdrachtgevende instelling wel een bedrag betalen van ruwweg 1000-2000 euro. Om open access te stimuleren mogen UU-onderzoekers de helft van deze kosten nu verhalen op de universiteit.
Aan het fonds van 50.000 euro hangt een aantal voorwaarden. Het moet gaan om publicaties in 100 procent vrij toegankelijke tijdschriften waar kwaliteitscontrole plaatsvindt door middel van peer review. NWO-onderzoeken komen niet in aanmerking, omdat het NWO al een eigen stimuleringsfonds biedt voor open access. De publicatie van proefschriften wordt evenmin gesubsidieerd.
Voor 2012 is een bedrag van 50.000 euro beschikbaar gesteld. Komend jaar wordt hetzelfde bedrag nogmaals opengesteld. Er is een globale verdeling van het geld over faculteiten gemaakt, om te zorgen dat het geld bij alle faculteiten terechtkomt.
Ook Delft en Wageningen hebben een open accessfonds. Deze universiteiten stellen ieder eveneens 50.000 euro per jaar beschikbaar.
Begin dit jaar startte een aantal wetenschappers een boycot tegen commercieel uitgever Elsevier. Inmiddels hebben ze bijval gekregen van wereldwijd ruim 11.000 wetenschappers die in een petitie beloven geen stukken meer te schrijven, beoordelen of redigeren voor Elsevier. Ze vinden dat Elsevier exorbitant hoge prijzen rekent, en dat wetenschappelijke resultaten vrij toegankelijk moeten zijn. Ook 15 UU’ers hebben de lijst getekend.
De doorbraak van elektrische auto’s wordt geremd door slechts één barrière: het ontbreken van een lichte, compacte en betaalbare accu. De lithium-lucht accu, waar we al eerder over schreven, belooft minimaal een tien keer zo grote capaciteit voor hetzelfde gewicht. Wordt dit de doorbraak waar we al jaren op wachten?
Fata morgana Lithium-lucht batterijen zijn, vergeleken met de nu in zwang zijnde lithium-ion batterijen, potentieel in staat de capaciteit enorm te verhogen. Dit, omdat lithium-luchtbatterijen gebruik maken van de zuurstof uit de lucht in plaats van een zwaar molecuul dat de elektronen van het lithium opneemt. Lithium wordt dan omgezet in lithiumperoxide, Li2O2. Tot zover de theorie. Het gewichtsrendement van een dergelijke batterij is enorm: lithium, het lichtste metaal dat onder aardse omstandigheden bestaat, heeft een atoommassa van 6, dus absorbeert hier per drie atomaire massa-eenheden een elektron. Ter vergelijking: de welbekende “loodzware” lood-sulfaataccu uit auto’s met een verbrandingsmotor heeft daar rond de 150 atomaire massa-eenheden voor nodig, met bovendien een lagere bronspanning. De praktijk is heel wat weerbarstiger. Weliswaar is er vooruitgang geboekt bij de instroom van lucht in de batterij en de zuurstof ook werkelijk laten reageren met het lithium, maar er is een vervelend probleem: zuurstof reageert ook met de onderdelen van de batterij waarbij dat niet de bedoeling is.
Lithium, het lichtste vaste element, is een veelbelovend materiaal voor energieopslag. Bron: Wikipedia
Eindelijk lithium-luchtbatterij met lange levensduur?
Het gevolg is dat de lithium-luchtbatterij maar enkele keren opgeladen kan worden voordat deze de geest geeft. Nu hebben onderzoekers een materiaal gevonden dat niet met zuurstof reageert, waardoor de batterij ook meerdere keren opladen blijft functioneren. Nog meer goed nieuws is dat de batterij in theorie meer dan tien maal zoveel energie kan opslaan als een lithium-ion batterij met dezelfde massa.Hierbij slaagden ze erin te voorkomen dat in het proces van omzetting van lithium in lithium peroxide, er een zuurstofradicaal ontstaat. Een radicaal is een incompleet molecuul met een niet-gebonden elektron en hierdoor chemisch extreem agressief. Dit radicaal tast de elektrolyt aan dat geladen ionen van de ene elektrode naar de andere transporteert. De vorming van het zuurstofradicaal is onvermijdelijk, maar de gevoeligheid van de elektrolyt voor zuurstofradicalen kan worden vermeden.
Nauwelijks capaciteitsverlies na honderd keer opladen
De auteurs ontdekten een mengsel van een koolwaterstof (tetraetheen-glycol dimethyl ether) en het lithiumzout LiCF3SO3 dat bestand bleek tegen het radicaal. Dit werkte goed op kamertemperatuur en, nog prettiger, het bleek de zuurstofreacties zo snel te doorlopen dat er nauwelijks tussenproducten te meten waren. LiCO3+, dat wordt gevormd als zuurstof met lithium en de koolstofelektrode reageert (een teken dat de elektrode wordt aangetast), werd niet aangetroffen, aldus de auteurs. In de proefopstelling bleek dat ook: na de honderdste keer opladen vond er nauwelijks capaciteitsverlies plaats vergeleken met de twintigste keer opladen. Voor een auto betekent dat al gauw een levensduur van minstens twee jaar. Ook bij verschillende lading bleek het materiaal goed te presteren.
Extreem hoge energiedichtheid
Hoewel het elektrodemateriaal niet altijd het zwaarste deel van de accu vormt, wat vergelijken moeilijk maakt, biedt dit toch de nodige perspectieven. Bij een hoge ontladingssnelheid is de accu volgens de auteurs in staat 13,5 kWh per kg elektrode op te slaan. Dat is meer chemische energie dan er in een liter benzine of diesel zit en, aangezien elektromotoren bijna 100% efficiënt zijn, betekent dat het bereik van een dergelijke auto meer dan tien maal groter zal zijn dan dat van een benzineauto. De auteurs zijn voorzichtiger en gaan uit van een factor tien lager, maar zelfs dan zou deze techniek bestaande batterijen, met een capaciteit van rond de 0,15 kWh per kg, verre overtreffen. Kortom: laten we hopen dat deze techniek deze beweringen waarmaakt.
Hiermee zou het peak-oil probleem geheel opgelost zijn – zonnepanelen zijn nu al goedkoop genoeg om aardolie als energiebron weg te concurreren.
