Veliki prodor u kardiologiji - pejsmejker veličine zrna pirinča

 Evo jednog primera da tehnologija ne mora uvek biti usmerena samo na loše, već često na dobrobit celog čovečanstva. Na pomolu je neverovatan napredak na polju medicine, preciznije kardiologije.

Istraživači u SAD-u upravo su predstavili najmanji pejsmejker na svetu. U pitanju je mali bežični, rastvorljivi (!) pejsmejker, manji od zrna pirinča!

Kod ovog pejsmejkera nema žica i operacije, već se u telo ubacuje samo sićušan uređaj koji reguliše srčani ritam, pomaže u oporavku pacijenta, a zatim se bezbedno rastvara unutar tela kada više nije potreban.

Da samo spomenem, mada je to opštepoznato, da su pejsmejkeri svojevrsni elektrostimulatori srca. Pejsmejker je zapravo aparat koji se ugrađuje kod pacijenata koji imaju poremećaj rada srca, tako što šalje pravilne redovne impulse preko sonde u srce i obezbeđuje srcu tempo rada, tako da srce pod uticajem pejsmejkera kuca oko 70 puta u minuti.

Ovaj novi mini pejsmejker o kojem je ovde reč,  namenjen je za privremenu upotrebu, a posebno će biti koristan nakon operacije srca. Pokreću ga telesne tečnosti, a kontroliše se svetlosnim signalima iz specijalno prilagođenog mekog “flastera” koji se zalepi i nosi na grudima. Da vidimo ukratko kako sve ovo funkcioniše, tj. kako ovaj pejsmejker koristi telesne tečnosti kao izvor energije, jer kao što rekoh, nema klasičnu bateriju.

Radi se o obliku bioelektrohemijskog napajanja, odnosno iskorišćavanja jona prisutnih u telesnim tečnostima (krv, limfa, međućelijska tečnost) za proizvodnju električne energije putem minijaturnih galvanskih ćelija.

Uređaj sadrži mikroskopski tanke metalne elektrode (npr. od magnezijuma, cinka ili molibdena) koje reaguju sa jonima natrijuma, hlorida i drugih elektroita u telu. Ta hemijska reakcija stvara električni napon, dovoljan da napaja sasvim malu količinu struje potrebnu za rad pejsmejkera.

Ključno je da ovaj uređaj nema bateriju u klasičnom smislu i koristi reaktivne materijale koji se sami troše i generišu struju dok traju. Ovakav princip omogućava da uređaj bude ultra tanak, lagan i bezbedan za razlaganje unutar organizma.

Dosadašnji testovi na životinjama i ljudskom tkivu pokazali su veliki potencijal. Klinička ispitivanja na ljudima su već na vidiku, a potencijal ovakve tehnologije je ogroman. 

Uređaj bi mogao da pruži bezbedniju i nežniju negu novorođenčadi sa urođenim srčanim manama, odraslima u oporavku nakon kardiohirurških zahvata, pa čak i da otvori nova vrata u oblastima kao što su regeneracija nerava i „pametni“ implantati.

S obzirom na to da su srčana oboljenja i dalje vodeći uzrok smrti u svetu, ovakve inovacije mogle bi da preoblikuju budućnost oporavka i lečenja širom planete.

Betelgez nam sprema spektakl!

Dok se mi bavimo suštinski trivijalnim i prizemnim stvarima, kosmos nam sprema nešto spektakularno i retko viđeno – eksploziju supernove koja će moći da se vidi bez teleskopa. I to ne samo noću, nego i usred dana.

Reč je o zvezdi Betelgez, crvenom superdžinu u sazvežđu Orion, koji poslednjih godina pokazuje sve neobičnije ponašanje. Naučnici veruju da je na samrti i da bi uskoro mogao da eksplodira u supernovu.

Betelgez je druga najsjajnija zvezda u pomenutom sazvežđu i deveta najsjajnija zvezda na noćnom nebu. Udaljenost od Zemlje je 643 ± 146 svetlosnih godina (što je jednako 197 ± 45 parseka). 

Prečnik Betelgeza iznosi oko 1,4 milijarde kilometara, što je oko 1.000 Sunčevih prečnika. Kada bi Betelgez zamenio naše Sunce, zauzeo bi celu Jupiterovu orbitu i još malo više, a Merkura, Venere, Zemlje i Marsa ne bi ni bilo.

Još 2019. godine su naučnici primetili da ova zvezda naglo gubi sjaj, a ove godine beleži dodatne promene koje ukazuju da nešto veliko sledi. Kad kažemo „uskoro“, to u astronomskim okvirima znači bilo kada u narednih 10.000 do 100.000 godina, međutim, postoji šansa da to doživimo već za nekoliko decenija ili čak i ranije. To za sada ne možemo tačno znati, ali možemo se nadati da ćemo biti svedoci ovog spektakularnog događaja.

Kada se to desi, Betelgez će na noćnom nebu zasijati gotovo kao pun Mesec i biće vidljiv čak i danju!

Za one koji se eventualno brinu – nema razloga za brigu. Betelgez je dovoljno daleko od nas, tako da će ovo biti samo vizuelni spektakl, bez opasnosti po Zemlju.

Poslednji put se eksplozija supernove dogodila u 17. veku. Možda baš mi budemo svedoci sledećeg kosmičkog svetlosnog spektakla!

Na kraju, pogledajte na ovoj video animaciji kako će nastanak supernove izgledati srećnim posmatračima:

PS. znate šta je ovde još fascinantnije? Moguće je da je Betelgez već postao supernova, ali ćemo mi to saznati i videti tek kroz nekih 650 godina, jer toliko treba svetlosti sa Betelgeza da stigne do nas. Možda mi danas vidimo zvezdu koja više i ne postoji.

Kvantni računari – novo doba izvan granica binarnog sveta

U svetu u kojem se sve više oslanjamo na digitalne tehnologije, pojam "brz kompjuter" više nije dovoljan. Danas govorimo o mašinama koje ne funkcionišu po zakonima klasične fizike, već koriste principe kvantne mehanike – najdublje i najsloženije teorije koje poznajemo. U ovom tekstu vam donosim osnovno razumevanje kvantnih računara, sa posebnim fokusom na najnoviji kineski kvantni računar Zuchongzhi-3, koji je pomerio granice mogućeg.

Hajde da prvo vidimo šta su uopšte kvantni računari?

Pre svega, dugujem jednu napomenu: ovaj tekst je rezultat istraživanja u domenu dostignuća kvantnih računara, ali pošto se ja takvim računarima ne bavim profesionalno, moguće su neke nepreciznosti u tekstu ili nedovoljno jasno objašnjenje, koje proističe iz mog ograničenog znanja. Nadam se, ipak, da je tekst dovoljno precizan i prijemčiv za sve.

Dakle, za razliku od klasičnih računara koji obrađuju informacije pomoću bitova (0 ili 1), kvantni računari koriste kubite (quantum bits), koji mogu istovremeno biti i 0 i 1 zahvaljujući fenomenu superpozicije. Šta je superpozicija? Zamislite jedan novčić koji se ne nalazi ni na glavi ni na pismu, već istovremeno lebdi u oba stanja. Dok ga ne pogledate (ili izmerite), ne možete znati ishod. Kubit se ponaša slično – sve dok se ne „izmeri“, nalazi se u više stanja odjednom.

Još impresivnije, kubiti mogu biti "uvezani" – u stanju kvantne upletenosti (entanglement) – tako da promena jednog momentalno utiče na drugi, bez obzira na razdaljinu. Ovo omogućava kvantnim računarima da obrađuju ogromnu količinu podataka paralelno – daleko brže od bilo kojeg klasičnog sistema. Ogromna paralelna moć obrade, koja u određenim zadacima – kao što su nasumične kvantne simulacije – omogućava da kvantni računar bude milion milijardi puta brži od klasičnog.

U tom smislu, najnoviji kineski kvantni računar pod imenom Zuchongzhi-3 pravi novi prodor u kvantnu dominaciju Kine.

Kineski istraživači sa Univerziteta za nauku i tehnologiju Kine, razvili su kvantni računar koji koristi 176 fizičkih i 162 logička kubita, i prema nezavisnim analizama, sposoban je da izvrši zadatke koje nijedan klasični superračunar danas ne može da postigne. Testirano je poređenje brzine na zadacima nasumičnog uzorkovanja – i kvantni procesor je bio toliko brži da bi klasičnom računaru trebalo 10 miliona godina da ga stigne.

Posebno je testiran na zadatku poznatom kao random circuit sampling – gde se meri koliko brzo može da generiše i proveri složene nasumične kvantne šeme. Klasičnom računaru bi za isti zadatak trebalo nekoliko miliona godina, dok je Zuchongzhi-3 ovaj posao završio za milisekundu.

Drugim rečima, Zuchongzhi-3 je za određeni zadatak bio više od 10¹⁵ puta brži (milion milijardi puta) od najmoćnijeg poznatog klasičnog računara. Poređenja radi, ako bi klasičnom računaru trebalo 10 godina, kvantnom bi za isti problem trebalo manje vremena nego svetlosti pređe daljinu jednaku debljini dlake.

Pogledajmo sada koje su primene kvantnih računara, to jest gde kvant briljira.

Ovde samo jedna napomena: kvantni računari nisu zamišljeni da pokreću aplikacije kao što su Word, Chrome, photoshop ili igrice. Njihova snaga leži u rešavanju vrlo specifičnih tipova problema:

1. Kriptografija

Korišćenjem takozvanog Shorovog algoritma, kvantni računari mogu efikasno faktorisati ogromne brojeve – što potencijalno ugrožava današnje sigurnosne protokole poput RSA enkripcije. Na sreću, čak i najbolje opremljenim hakerima, ovakvi računari su i dalje apsolutno nedostižni, jer jedan takav kompjuter danas košta oko 100 miliona dolara i više. Čak i da neko ima te pare, skoro nikako ne bi mogao nabaviti, kupiti, niti prići takvom računaru. Naravno, za sada.

2. Simulacija molekula i materijala

Klasični računari ne mogu efikasno simulirati kvantna ponašanja molekula. Kvantni računari to rade „prirodno“ – što otvara vrata revolucionarnim otkrićima u farmaciji, hemiji i tehnologiji.

3. Optimizacija

Od rasporeda voznog parka, organizovanja morskog, vazdušnog, železničkog i drumskog saobraćaja, do pravljenja i organizovanja strategija u lancima snabdevanja – kvantni algoritmi mogu ispitivati i ponuditi više mogućih rešenja istovremeno, umesto da idu jedno po jedno.

4. Monte Carlo simulacije

U modelima koji uključuju velike količine verovatnoće i nasumičnosti (npr. finansijska tržišta, vremenska prognoza), kvantni računari imaju potencijal da daju preciznije i brže predikcije.

Da vidimo sada kako izgledaju kvantni računari? Oni ne liče na obične desktop mašine. Većina kvantnih računara za svoj rad zahteva temperaturu blisku apsolutnoj nuli (−273.15 °C), vakuumske komore i superprovodna kola, kao i izuzetno osetljive sisteme za očuvanje koherencije. Zato kvantni računari trenutno postoje samo u laboratorijama i institutima i još nisu dostupni za masovnu upotrebu. 

Ali, kao što obično biva u doba tehnološke eksplozije, svet u koji vode nije daleko, tako da je sasvim moguće da kvantne računare ubuduće vidimo i u našim domovima.

Današnje kvantne platforme dolaze u raznim oblicima: od supravodničkih kola (kao što koristi Zuchongzhi-3 i Google Sycamore), do jonskih zamki, fotonskih sistema i čak topoloških pristupa koje još uvek razvija Microsoft. Mi živimo u trenutku u kome matematika, fizika i inženjering stapaju granice stvarnog i naučno-fantastičnog. Kvantni računari ne rešavaju sve probleme, ali tamo gde jesu primenjivi otvaraju vrata koje do sada niko nije mogao ni da otključa, a kamo li otvori.

U našoj eri, kada svet digitalne tehnologije već liči na magiju, kvantni svet tek ulazi na scenu i verujte, tek ćemo ga upoznati kako vreme protiče, jer mnogi misle da je budućnost računarstva upravo u kvantnim računarima.

PS. u pripremi ovog teksta, tražio sam pomoć veštačke inteligencije oko nekih nedoumica, jer kao što sam napomenuo na početku teksta, kvantnim računarima se ne bavim profesionalno kao standardnim hardverom i softverom. Nemam ni jedan razlog da ovo krijem, naprotiv. AI već sada može prilično pomoći, pa zašto ne iskoristiti tu mogućnost? Za tekstualna objašnjenja sam koristio Qwen 2.5-Max, a za generisanje nekih slika i ilustracija OpenAI DALL-E.