В ЮФУ создали бюджетную технологию очистки почв и поверхностных вод на основе искусственного интеллекта
При создании нового дешевого биосорбента из биомассы пшеничной соломы высококвалифицированный сотрудник ЮФУ Вишну Д. Раджпут использовал искусственную нейронную сеть (ANN). Проект оказался эффективным и экономически выгодным для удаления токсичных красителей из промышленных сточных вод, что показывает его потенциал для масштабного применения в текстильной промышленности и других секторах, где возникают подобные загрязнения.
В окружающую среду поступает множество органических и неорганических веществ, загрязняющих воду и почву. Эти токсичные вещества могут быть опасны для здоровья человека. Последние несколько десятилетий специалисты всего мира применяли различные подходы для очистки, но ни один из них не обеспечивал удаления большого объема загрязняющих веществ так, чтобы это было эффективно и экономно.
По словам ведущего научного сотрудника Академии биологии и биотехнологии Д.И. Ивановского ЮФУ Вишну Д. Раджпута, биосорбция токсичных элементов на сегодняшний день является одним из наиболее распространенных методов очистки воды и почвы. Она работает так: живые организмы или их компоненты, такие как бактерии, грибы, водоросли или растительные материалы, словно губка адсорбируют загрязняющие вещества и очищают среду от опасных химических соединений. Однако эта технология в значительной степени зависит от эффективности применяемых сорбентов, как по отдельности, так и в комбинации.
Ученые Южного федерального университета уделяют огромное внимание поиску новых решений для агробиобезопасности нашей страны. Так, на базе университета организован и реализуется проект «Управление почвенными ресурсами и агроклиматология» федеральной программы «Приоритет-2030» ЮФУ, который отвечает стратегическим задачам обеспечения безопасности окружающей среды России. В недавнем исследовании, проведенном сотрудниками АБиБ ЮФУ в сотрудничестве с Университетом Эмити (штат Уттар-Прадеш, Индия), молодые исследователи Вишну Д. Раджпут, доктор Манодж Гарг, Приядаршани Раджпут и Шитал Кумари (AUUP) под руководством профессора Татьяны Минкиной нашли решение глобальной экологической проблемы загрязнения воды и почвы красителями и промышленными сточными водами.
«Цель нашего исследования заключалась в оценке эффективности недорогих потенциальных адсорбентов, полученных из биомассы соломы, на основе биосорбции красителя метиленового. Для оптимизации эффективного удаления красителя было использовано машинное обучение. Разработанный метод показал многообещающие результаты с точки зрения его экономической эффективности, экологичности и потенциальной способности к биологическому разложению токсичных элементов. Исследования по данной проблематике очень актуальны, так как основаны на разработке более эффективных и устойчивых решений по смягчению последствий загрязнения почвы и воды и методах их рекультивации», — рассказал Вишну Д. Раджпут.
В данном исследовании специалисты применили методы искусственной нейронной сети (ANN) и машинного обучения для моделирования и проверки процесса биосорбции, а также для оценки его эффективности в прогнозировании удаления красителя. ANN основана на искусственном интеллекте, который дает команды компьютерам обрабатывать данные желаемым образом, аналогично работе человеческого мозга. В последние годы ANN нашла ряд применений в области восстановления водных ресурсов и стала самым популярным инструментом для прогнозирования параметров качества воды.
Машинное обучение и методы ANN позволили предсказать возможности сорбентов в более крупном масштабе, заменяя необходимость изучения их действия с использованием термодинамики, кинетики, изотерм сорбции и других аспектов. Сочетание методологии Response Surface с машинным обучением повысило надежность модели биосорбции. По итогам проекта ученые выяснили, что можно удалить 96 процентов красителей. На основе процесса адсорбции частицы красителя остаются на поверхности биомассы пшеничной соломы.
«Методология поверхности отклика (Response Surface, RSM) — это основанный на математике и статистике метод для оптимизации процессов и улучшения эффективности адсорбента. С помощью него мы можем построить модель, описывающую связь между входными факторами и выходным результатом процесса: математическое уравнение или трехмерная поверхность. Пользуясь этой моделью, мы определяем оптимальные значения факторов. Например, можем найти такие значения, при которых достигается минимальный ввод и максимальная отдача. Это экономит время и ресурсы, исследуя только несколько комбинаций факторов вместо того, чтобы проверять все возможные варианты», – объяснил Вишну Д. Раджпут.
Результаты исследования, изложенные в журнале Scientific Reports, могут быть использованы для разработки экономически эффективных и устойчивых стратегий удаления токсичных красителей из промышленных сточных вод. Использование биомассы пшеничной соломы в качестве биосорбента имеет потенциал для масштабного применения в текстильной промышленности и других секторах, где возникают загрязненные красителями сточные воды.
Telegram 
Дзен 
VK Плавящийся асфальт в США, многие тысячи погибших в Западной Европе, своеобразное лето в России — все это списывают на вредоносный феномен рекордного Эль-Ниньо. И конечно же, на него спихивают и ожидаемый рост цен на кофе и основные сельхозтовары. Правда, есть в этой картине и белые пятна: в прошлые Эль-Ниньо мировые урожаи росли. Что скорее всего случится в 2026 году и отчего роль этого события может быть куда больше, чем мы думаем?
Инфекции, такие как коронавирус, наносят серьезный удар организму, из-за чего даже после выздоровления он продолжительное время остается уязвимым. Сегодня для оценки иммунитета врачи смотрят в первую очередь на уровень антител в крови, однако такой подход не отражает реального состояния здоровья человека. Это не позволяет врачам точно прогнозировать, как будет протекать болезнь и насколько быстро пациент выздоровеет. Ученые Пермского Политеха и ПГАТУ впервые выяснили, как именно восстановление иммунитета зависит от пола человека и кто наиболее подвержен осложнениям после коронавирусной инфекции. Результаты исследования помогут правильно учитывать гендерные особенности пациента при лечении и реабилитации, что повысит точность прогнозов и эффективность терапии.
Ученые синтезировали три новых комплекса металла европия и нашли способ управлять яркостью их свечения (люминесценции). Подобные светящиеся соединения востребованы в биологии и медицине для визуализации тканей и отслеживания распределения лекарств по организму, а также в технике при разработке энергоэффективных дисплеев и светодиодов.
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
Инфекции, такие как коронавирус, наносят серьезный удар организму, из-за чего даже после выздоровления он продолжительное время остается уязвимым. Сегодня для оценки иммунитета врачи смотрят в первую очередь на уровень антител в крови, однако такой подход не отражает реального состояния здоровья человека. Это не позволяет врачам точно прогнозировать, как будет протекать болезнь и насколько быстро пациент выздоровеет. Ученые Пермского Политеха и ПГАТУ впервые выяснили, как именно восстановление иммунитета зависит от пола человека и кто наиболее подвержен осложнениям после коронавирусной инфекции. Результаты исследования помогут правильно учитывать гендерные особенности пациента при лечении и реабилитации, что повысит точность прогнозов и эффективность терапии.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно