Диагностика «женского» рака и новый способ производства энергии: победители James Dyson Award 2020

Объявлены победители James Dyson Award 2020 — ежегодной премии для амбициозных инженеров, способных предложить инновационные решения для глобальных мировых проблем и новые способы улучшения жизни людей при помощи технологий. Этот год стал для премии рекордным по количеству заявок, а еще появилась новая номинация, отмечающая достижения в области устойчивого развития. В результате в 2020 году впервые было вручено два главных приза (30 тысяч фунтов стерлингов) за изобретения, которые могут стать настоящим прорывом.

The Blue Box

Международным победителем в этом году стала Худит Хиро Бенет со своим изобретением The Blue Box, открывающим новый способ диагностики рака молочной железы прямо у себя дома. Сейчас для выявления этого заболевания женщинам приходится проходить в медицинских учреждениях инвазивную, не самую комфортную и часто дорогостоящую процедуру. К сожалению, это всё отталкивает и приводит к тому, что 40% женщин пропускают маммографический скрининг — в результате треть диагнозов устанавливают уже на поздних стадиях.

The Blue Box — это биомедицинское устройство с алгоритмом искусственного интеллекта, которое по образцу мочи может распознать ранние признаки заболевания. Оно выполняет химический анализ, а результаты отправляет в облачное хранилище. Алгоритм умеет распознавать специфические метаболиты в урине и быстро сообщает пользователю диагноз. Гаджет синхронизируется с приложением, отвечающим за все коммуникативные функции, и позволяет очень быстро связаться со специалистом, если результат будет положительным.

Сейчас Худит со своей командой завершает создание прототипа устройства и системы анализа данных в Калифорнийском университете в Ирвайне. Следующий этап — исследования на людях и клинические испытания, а также подача патентных заявок.  

Джеймс Дайсон, основатель и главный инженер компании Dyson: «К сожалению, я видел своими глазами мучительные последствия рака. Будучи научными сотрудниками и инженерами, мы должны сделать все возможное, чтобы победить эту ужасную болезнь. Худит впечатляющим образом использует в комплексе искусственный интеллект, аппаратные и программные решения, что позволило ей создать хорошо проработанный продукт, способный сделать скрининг рака частью нашей повседневной жизни. Данные, которые The Blue Box собирает и хранит в облаке, могут стать основой для более точных методов терапии и расширить мировые знания о раке. Худит заслуживает всю поддержку, которую она может получить, ведь сейчас она проходит через сложнейшую систему медицинских разрешений».

AuREUS

Первым за всю историю премии победителем в области устойчивого развития стал Карви Эрен Мейг с технологией AuREUS, повышающей эффективность производства возобновляемой энергии из света с использованием переработанных отходов.

Сейчас большое количество источников возобновляемой энергии работает с большими перерывами. Это касается и преобразования в электричество энергии ветра и солнца, ведь традиционные технологии могут работать только при определенных условиях. Солнечные батареи не могут функционировать без видимого света, плюс они должны быть развернуты к солнцу.

Современные «солнечные фермы» строятся только горизонтально, да и к тому же обычно их располагают на плодородной земле, лишая ее возможности приносить полезные культуры. Но ведь есть множество окон и других поверхностей, которые можно использовать для производства энергии из солнечного света.

AuREUS — это материал, прикрепляющийся к уже существующей конструкции или поверхности. Его частицы собирают УФ-излучение, преобразовывают его в видимый свет и производят электричество. Большой плюс технологии — возможность работы и в солнечную, и в облачную погоду. Во время «перерыва» частицы не отдыхают, а высвобождают избыток энергии в виде света, который можно преобразовать в электричество.

В итоге такое решение может похвастаться большей производительностью по сравнению с традиционными аналогами: в ходе последних испытаний стало ясно, что AuREUS может производить электроэнергию 48% времени, тогда как обычные фотогальванические элементы заняты своей прямой обязанностью только 10-25% времени.

А в качестве поглотителя ультрафиолета для своего субстрата Карви решил использовать погибшие растения. Испытания показали, что девять разновидностей из 80 исследуемых сельскохозяйственных культур обладают высоким потенциалом для долгосрочного использования. В итоге было создано долговечное прозрачное покрытие, которое можно наносить на разные поверхности и придавать ему нужную форму.

Сейчас Карви занят поисками новых мест применения своего материала (к примеру, его можно наносить на ткани, машины, суда и самолеты) и до конца года планирует подать заявки на патенты, которые связаны с его технологией. К слову, стартапы в области утилизации отходов и сельского хозяйства уже заинтересовались его изобретением. 

«Технология AuREUS производит сильное впечатление тем, как экологично в ней используются переработанные сельскохозяйственные отходы. Но я особенно восхищен решительностью и целеустремленностью Карви. Хотя ему не удалось пройти национальный этап премии в 2018 году, он не сдался и продолжил развивать свою идею. Это умение очень ему пригодится, когда он ступит на долгий путь коммерциализации. Я желаю Карви больших успехов, ведь как фермер я всегда переживал из-за того, что приходилось занимать солнечными батареями богатую плодородную сельскохозяйственную землю. Изобретение Карви демонстрирует убедительный способ производства «зеленой» электроэнергии с помощью окон и других существующих городских конструкций», — отметил Джеймс Дайсон.

Международные финалисты

Первым финалистом стал проект Scope от разработчиков из Университета Ватерлоо в Канаде. Они задались целью решить проблему отсутствия качественного оптического зума в смартфонах с обычными линзами и придумали линзы с жидкокристаллическими ячейками. При подаче напряжения на них оптический волновой фронт меняет форму, позволяя делать снимки с увеличением без потери качества изображения.

Второй финалист — The Tyre Collective от исследователей из Имперского колледжа Лондона и Королевского художественного колледжа Великобритании. Они придумали, как снизить количество выброса мельчайших частиц в воздух от автомобильных шин. Проблема не надуманная, поскольку на них приходится до 50% загрязнений уровня PM2.5 от дорожного транспорта, а уже в 2030 году их доля в общем количестве взвешенных загрязнителей PM_2.5 будет составлять 10%. Ещё больше смывается в океаны и другие водоемы, попадая в результате пищевую цепь.

Технология The Tyre Collective может улавливать вредные для окружающей среды частицы уже там, где они отделяются от покрышки. Устройство крепится к колесу машины и притягивает их благодаря электростатическому заряду и потокам воздуха, которые образуются во время вращения. Собранные частицы можно переработать и повторно использовать в производстве новых покрышек, чернил и других продуктов. 

Международные финалисты получили по пять тысяч фунтов стерлингов.