Rosnące zainteresowanie ogniwami paliwowymi zasilanymi bezpośrednio ciekłymi paliwami uwydatniło wyzwania związane z odprowadzaniem gazowych produktów reakcji z przestrzeni układów dystrybucji reagentów. W niniejszej pracy przedstawiono nowatorskie, ilościowe podejście do analizy dynamiki przepływu pęcherzy CO₂ poprzez jego wizualizację w czasie rzeczywistym, wykorzystując przezroczyste ogniwo paliwowe zasilane ciekłym kwasem mrówkowym (DFAFC), wykonane przy użyciu technik druku 3D i frezowania CNC.

Opracowana przez nas metodologia pozwala na ilościową charakterystykę przepływu pęcherzyków gazu za pomocą dwóch kluczowych analiz: gęstości objętościowego rozkładu rozmiarów pęcherzyków i wydłużonych pęcherzy gazu (slugów) w interwałach jednosekundowych oraz ewolucji ułamka objętościowego CO₂ w czasie dla różnych orientacji ogniwa i konfiguracji kanałów przepływowych (serpentynowych oraz serpentynowych z przegrodami o przekroju trapezu prostokątnego).

Wizualna obserwacja przepływu zazwyczaj nie pozwala dostrzec istotnych różnic pomiędzy przepływem dwufazowym w poszczególnych orientacjach, natomiast przeprowadzona przez nas analiza ilościowa przepływu w 30-sekundowych interwałach ujawniła kluczowe różnice w charakterystyce pracy ogniwa. Wyniki wykazały, że wydajność ogniwa DFAFC zależy zasadniczo od równowagi pomiędzy szybkością akumulacji i usuwania CO₂, nie zaś od jego bezwzględnej ilości.

Wśród badanych konfiguracji największą wydajność pracy ogniwa DFAFC osiągnięto w orientacji pionowo–poziomej, z niewiele mniejszą wydajnością w układzie pionowo–pionowym. Analiza zmian wartości ułamka objętościowego CO₂ w czasie ujawniła wyraźnie cykliczny charakter akumulacji i usuwania gazu, co dostarcza nowych informacji na temat dynamiki przepływów dwufazowych w ogniwach paliwowych.

Otrzymane wyniki wskazują kierunki optymalizacji układów do usuwania gazu w ogniwach paliwowych w zakresie ich architektury, w szczególności poprzez rozwój hydrofilowych powierzchni elektrod w celu ograniczenia adhezji pęcherzyków CO₂ i wykorzystanie pionowo–poziomej orientacji ogniwa do wspomagania usuwania gazu siłą wyporu. Nasza metodyka badawcza może znaleźć zastosowanie w przyszłych badaniach nad złożonymi geometriami interkonektorów.

W artykule przedstawiono nową, wspomaganą komputerowo adaptację metody kolorymetrycznej do pomiaru czasu mieszania w jednorazowych, polimerowych zbiornikach do hodowli komórek o pojemności 2 i 10 litrów, stosowanych w bioreaktorze jednorazowego użytku z mieszaniem falowym. Bioreaktory tego typu stanowią nowoczesną i dobrze ugruntowaną grupę urządzeń wykorzystywanych do produkcji zaawansowanych i wartościowych produktów, głównie w sektorze biofarmaceutycznym. Innowacyjna adaptacja metody kolorymetrycznej obejmowała samodzielnie zaprojektowany system mocowania kamery cyfrowej w celu uzyskania wysokiej jakości obrazu kołyszącej się platformy bioreaktora oraz autorski algorytm do przetwarzania obrazu i analizy danych. Przedstawiono charakterystykę czasu mieszania oraz opisano wpływ parametrów operacyjnych na wydajność mieszania w zbiorniku 2-litrowym i 10-litrowym. Materiał filmowy dodatkowo przetworzono w celu pozyskania danych o kształcie powierzchni cieczy w trakcie ruchu oscylacyjnego i porównania stopnia rozwinięcia przepływu w obu analizowanych polimerowych zbiornikach do hodowli w zależności od wartości parametrów procesowych bioreaktora. Cennym wynikiem pracy jest opracowane równanie korelacyjne do przewidywania wartości parametrów procesowych bioreaktora, przy których wartość czasu mieszania w zbiornikach o obu pojemnościach jest taka sama. Praca stanowi rozszerzenie obecnie dostępnych technik eksperymentalnych stosowanych w bioreaktorach z mieszaniem falowym oraz daje potencjał rozwoju zaprezentowanych równań modelowych na inne istotne parametry procesowe, takie jak objętościowy współczynnik wnikania masy.

Opracowanie przenośnych urządzeń do szybkiego wykrywania biomarkerów w postaci kwasów nukleinowych jest trudne ze względu na złożoność etapów analizy genetycznej. Detekcja elektrochemiczna umożliwia prowadzenie pomiarów bez konieczności stosowania dodatkowych markerów w roztworze oferując przy tym wysoką selektywność oraz zgodność z miniaturowymi systemami mikroprzepływowymi. Wymaga jednak starannie zaprojektowanej warstwy bioczułej umieszczonej bezpośrednio na powierzchni czujników DNA. Obejmuje to dobór powierzchni przetwornika o odpowiedniej jakości, zaprojektowanie optymalnej sekwencji sondy DNA oraz stworzenie dobrze uporządkowanej, samoorganizującej się monowarstwy (SAM). Sondy typu „molecular beacon” wyposażone w kowalencyjnie dowiązany znacznik redoks, umożliwiają prowadzenie pomiarów ilościowych kwasów nukleinowych w analizowanych roztworach. Wymagają jednak zoptymalizowanych warunków pomiarowych i wysokiej jakości przetworników, które obecnie nadal są zbyt kosztowne do zastosowań w rutynowej diagnostyce. W niniejszej pracy opracowano uniwersalny, krok po kroku, protokół wytwarzania tanich biosensorów DNA z wykorzystaniem SAM na jednorazowych przetwornikach elektrochemicznych oferujących elektrody o dobrze zdefiniowanej powierzchni złota spełniające wymagania dobrze zorganizowanych warstw bioczułych. Takie czujniki zastosowano w diagnostyce molekularnej COVID-19. Przeprowadzono porównawczą charakterystykę różnych przetworników elektrochemicznych, skupiając się na ich morfologii (mikroskopia SEM i konfokalna) oraz właściwościach elektrochemicznych przed i po samoorganizacji znakowanych sond oligonukleotydowych (techniki CV, SWV). Analizowane komercyjnie dostępne przetworniki wytwarzane w technologii sitodruku nie pozwalają na utworzenie dobrze zorganizowanych warstw bioczułych. Starannie zaprojektowana warstwa receptorowa, składająca się z sondy DNA znakowanej błękitem metylenowym unieruchomiona na powierzchni przetworników wykonanych metodą PVD, umożliwiła wiarygodne i powtarzalne wykrywanie genetycznych biomarkerów SARS-CoV-2 w nieoczyszczonych matrycach po PCR w stężeniach poniżej 10 nmol·L⁻¹ z wysoką selektywnością. W niniejszej pracy szczególny nacisk położono na optymalizację metod wytwarzania, grubości warstwy złota oraz przygotowania powierzchni. Te zminiaturyzowane biosensory stanowią atrakcyjną alternatywę dla tradycyjnych elektrod i nadają się do zastosowań rutynowych lub integracji z systemami mikroprzepływowymi z uwagi na możliwość znacznego uproszczenia procedury diagnostycznej. 

W niniejszym artykule badamy globalne właściwości wyższej regularności słabych rozwiązań dla liniowego układu eliptycznego sprzężonego z nieliniowym układem typu Maxwella zdefiniowanym na domenach Lipschitza. Wynik regularności jest ustalany przy użyciu zmodyfikowanego podejścia różnicy skończonej. Te dostosowane różnice skończone obejmują wariacje wewnętrzne w połączeniu z transformacją typu Piola, aby zachować strukturę rotacji w układzie macierzowym Maxwella. Proponowana metoda jest dodatkowo stosowana do liniowego zrelaksowanego modelu mikromorficznego. W efekcie, dla fizycznie nieliniowej wersji tego modelu wykazujemy, że wektor przemieszczenia ma regularność odpowiadającą przestrzeniom Sobolewa–Słobodeckiego rzędu bliskiego 3/2, natomiast tensor mikrozniekształcenia oraz jego rotacja – regularność bliską rzędu 1/2.

Dwuwymiarowe heterostruktury van der Waalsa wykazujące egzotyczne zjawiska kwantowe cieszą się ogromnym zainteresowaniem w dziedzinie urządzeń optoelektronicznych. W niniejszej pracy przedstawiamy wyniki badań spektroskopowych wskazujące na efektywny transfer ładunków na granicy nowej heterostruktury 2D/2D składającej się z V4C3Tx MXene i protonowanego g-C3N4 (PCN) w postaci cienkiej warstwy, wykazującej wysoką czułość na światło oraz dużą energię aktywacji ekscytonów wynoszącą 139,5 meV. Za pomocą pomiarów fotoluminescencji (PL) w zależności od temperatury oraz spektroskopii PL z rozdzielczością czasową, badamy mechanizmy fotofizyczne odpowiedzialne za efektywny transfer ładunku i fotoczułość w heterostrukturach V4C3Tx/PCN. Te heterostruktury wykazują wyższą czułość na światło białe i UV w porównaniu z materiałami wyjściowymi – zarówno PCN, jak i V4C3Tx. Dodatkowo, zaobserwowano znaczne wygaszenie sygnału PL, nietypowe ujemne wygaszenie termiczne oraz wydłużony czas życia nośników ładunku w heterostrukturach V4C3Tx/PCN w szerokim zakresie temperatury od 70 do 370 K. Co istotne, przy podwyższonej temperaturze 370 K czas życia nośników został wydłużony ponad dwukrotnie, co czyni te heterostruktury obiecującymi kandydatami do zastosowań w optoelektronice. Praca ta dostarcza istotnych informacji na temat mechanizmu transferu ładunku pomiędzy V4C3Tx MXene a PCN, otwierając nową ścieżkę do racjonalnego projektowania heterostruktur na bazie g-C3N4 do wysoce czułych urządzeń optoelektronicznych.

Żaroodporne stopy o wysokiej entropii (RHEAs – Refractory High-Entropy Alloys) są obiecującymi kandydatami na materiały konstrukcyjne do reaktorów syntezy jądrowej, w których obecnie dominują stopy na bazie wolframu (W). Materiały do zastosowań w fuzji jądrowej muszą wytrzymywać ekstremalne warunki, w tym:

• poważne uszkodzenia radiacyjne wywołane przez wysokoenergetyczne neutrony,
• kruchość spowodowaną implantacją jonów wodoru (H) i helu (He),
• ekspozycję na wysokie temperatury oraz gradienty temperaturowe.

Najnowsze stopy RHEA, takie jak WTaCrV oraz WTaCrVHf, wykazały lepszą odporność na promieniowanie oraz większą stabilność mikrostrukturalną w porównaniu z czystym wolframem. Jednak ich wieloelementowy skład utrudnia produkcję materiału w większej skali i ogranicza możliwości praktycznego zastosowania. W niniejszym badaniu wykazano, że zmniejszenie liczby dodatków stopowych w RHEAs jest możliwe bez pogorszenia odporności na promieniowanie. Opracowano i przebadano dwa ogniotrwałe stopy o wysokim stężeniu pierwiastków stopowych (HCRAs – Highly Concentrated Refractory Alloys): W53Ta44V3 oraz W53Ta42V5 (w % atomowych). Stwierdzono, że niewielki dodatek wanadu (V) znacząco wpływa na odpowiedź radiacyjną stopów z układu dwuskładnikowego W–Ta. Wyniki eksperymentalne, wspierane przez symulacje ab-initio Monte Carlo oraz dynamikę molekularną wspomaganą przez uczenie maszynowe, pokazują, że drobne zmiany zawartości wanadu wzmacniają chemiczne uporządkowanie bliskiego zasięgu (CSRO – Chemical Short-Range Order) między Ta i V. To z kolei zwiększa odporność radiacyjną stopu W53Ta42V5. Poprzez redukcję złożoności chemicznej i liczby pierwiastków stopowych, badanie to podważa konwencjonalne podejście do projektowania stopów wysokiej entropii, proponując nową drogę: projektowanie uproszczonych, wieloskładnikowych stopów o właściwościach ogniotrwałych do zastosowań w termojądrowej fuzji jądrowej.

Roboty redundantne wykazują unikalne możliwości, ale jednocześnie stwarzają równie wyjątkowe wyzwania. Głównym problemem przy poszukiwaniu rozwiązania zadania kinematyki odwrotnej (IK) manipulatorów redundantnych jest fakt, że niewiadomych (współrzędnych złączowych) jest więcej niż równań. Na ogół do rozwiązywania zadania IK stosuje się klasyczne metody oparte na pseudoodwrotności macierzy Jacobiego manipulatora. W swojej typowej formie nie pozwalają one jednak na uwzględnienie ograniczeń dotyczących położeń, prędkości i przyspieszeń złączowych. Z kolei takie ograniczenia można łatwo uwzględnić, gdy zadanie IK zostanie sformułowane jako zagadnienie optymalizacyjne. Nasza metoda, PQPIK-S (Predictive Quadratic Programming Inverse Kinematics with Scaling), opiera się na sformułowaniu zadania IK w postaci zagadnienia programowania kwadratowego z uwzględnieniem skalowania trajektorii, aby spowolnić żądany ruch manipulatora w przypadku braku rozwiązania spełniającego ograniczenia na prędkości i przyspieszenia. PQPIK-S jest rozwinięciem naszej poprzedniej metody, QPIK-S, a elementem nowości jest obliczanie rozwiązania dla zadanej liczby przyszłych kroków w ramach okna predykcyjnego. PQPIK-S została pomyślnie przetestowana w symulacjach z wykorzystaniem modelu manipulatora KUKA LWR 4+ o 7 stopniach swobody, a także w eksperymentach z użyciem rzeczywistego robota.

Dzięki wykorzystaniu centrum obliczeniowego Politechniki Warszawskiej - CENAGIS oraz wykorzystaniu specjalnej zbudowanej usługi chmurowej łącznie 2848 denarów ze skarbu z Nietuliska Małego – jednego z największych znalezisk monet rzymskich w Polsce – zostało automatycznie zdigitalizowanych i udokumentowanych przy użyciu techniki RTI (ang. Reflectance Transformation Imaging), co podkreśla potencjał tej technologii w badaniach numizmatycznych.

Książka w sposób kompleksowy omawia współpracę korporacji ze startupami w kontekście programów akceleracyjnych. Koncentruje się na rozpoznaniu, w jaki sposób otwarte innowacje mogą być katalizatorem rozwoju i sukcesu startupów, a także przynosić korzyści korporacjom poprzez dostęp do nowych modeli biznesowych, innowacyjnych produktów, usług i technologii rozwijanych poza działami badawczo-rozwojowymi dużych organizacji. Książka przedstawia różnorodne modele współpracy, motywacje, bariery i potencjał współdziałania, oferując czytelnikom bogaty zasób wiedzy teoretycznej i praktycznej, oparty na badaniach autora oraz jego doświadczeniu w zarządzaniu programami akceleracyjnymi dla międzynarodowych korporacji. Czytelnicy zyskają wgląd w wyzwania i kluczowe aspekty programów akceleracyjnych dla startupów dzięki szczegółowej analizie teorii otwartej innowacji oraz strategii współpracy. Na podstawie literatury i badań empirycznych dr Michał Bańka oferuje praktyczne wskazówki dotyczące tego, jak korporacje powinny przygotowywać i prowadzić działania akceleracyjne, aby zmaksymalizować potencjał innowacji pochodzących ze startupów i zwiększyć szanse na sukces. Książka Open Innovation and Startups jest interesująca dla naukowców i badaczy w dziedzinie studiów nad innowacyjnością, przedsiębiorczością i teorią organizacji.

Ze względu na popularność sztucznej inteligencji w dzisiejszych czasach, naukowcy i praktycy mają tendencję do ignorowania osiągnięć metod statystycznych. Celem tej książki jest ponowne ugruntowanie metod statystycznych, szczególnie dla praktyków zajmujących się sterowaniem, dla których zadanie oceny wydajności układów sterowania jest istotne. Autor przedstawia elementy teorii statystyki, w tym podstawowe pojęcia statystyczne oraz opis rozkładów. Rozszerzając najczęstsze obserwacje w kierunku ogonów i statystyki ekstremalnej, prezentuje podejście statystyki odpornej, które dotyczy ogonów rozkładów, a następnie opisuje metody, które mogą wizualizować i uwypuklać właściwości statystyczne, jak również kwestie związane z pochodnymi. Poruszając statystyczne zagadnienia związane z trwałością układów sterowania, statystyką ekstremalną, niegaussowskością, L-momentami, indeksem ogonowości oraz diagramami proporcji momentów, autor dąży do zmiany tradycyjnych koncepcji i poszerzenia zakresu dostępnych metod. Zaprezentowano również studia przypadków symulacyjnych oraz rzeczywiste przykłady przemysłowe. Książka będzie interesująca dla inżynierów obiektowych odpowiedzialnych za sterowanie oraz naukowców oceniających systemy sterowania i wydajność procesów.

Usługi Machine Learning as a Service (MLaaS) oferują gotowe do użycia, wysokiej jakości modele enkoderów, które przekształcają dane wejściowe w bogate reprezentacje wektorowe, zawierające najistotniejsze informacje. Ze względu na bardzo wysokie koszty trenowania takich modeli, stają się one atrakcyjnym celem ataków polegających na ich kradzieży. W tego typu atakach sprawca wykorzystuje dostęp do interfejsu API, by lokalnie odtworzyć działanie enkodera – ponosząc tylko ułamek kosztów, które wiązały się z oryginalnym treningiem modelu.

W odpowiedzi na ten problem proponujemy Bucks for Buckets (B4B) – pierwszą aktywną metodę obrony, która zapobiega kradzieży modelu w czasie rzeczywistym, nie pogarszając przy tym jakości reprezentacji dostarczanych legalnym użytkownikom API.

Nasza metoda opiera się na obserwacji, że reprezentacje zwracane przez użytkowników próbujących skopiować model zajmują znacznie większy obszar przestrzeni osadzeń (embedding space) niż reprezentacje generowane przez użytkowników wykorzystujących model do konkretnych zadań. B4B dynamicznie dostosowuje jakość zwracanych reprezentacji w zależności od tego, jak bardzo użytkownik eksploruje przestrzeń odpowiedzi modelu.

Dodatkowo, aby uniemożliwić obejście zabezpieczenia przez tworzenie wielu kont (tzw. sybili), B4B wprowadza indywidualną transformację reprezentacji dla każdego użytkownika. Dzięki temu przeciwnik nie może skutecznie połączyć danych z wielu kont w celu wytrenowania lokalnej kopii modelu.

Nasze podejście otwiera nowe możliwości dla bezpiecznego udostępniania enkoderów przez publiczne API, wspierając tym samym ich szerszą dostępność i demokratyzację.

Artykuł opisuje skalowalne rozwiązanie do orkiestracji i zarządzania ogromną liczbą plastrów sieci (ang. network slices), które wykorzystuje techniki sztucznej inteligencji (AI, ang. Artificial Intelligence) do projektowania odpornych i zrównoważonych sieci (ang. resilient and sustainable networks). Aby osiągnąć ten cel, zaproponowane podejście wprowadza rozdzielenie płaszczyzny zarządzania i orkiestracji (M&O, ang. Management and Orchestration) zgodne z zasadą rozdzielenia odpowiedzialności (ang. separation of concerns) oraz wykorzystuje techniki AI do automatyzacji operacji M&O.

Automatyzacja M&O realizowana jest za pomocą wielu rozproszonych pętli sterowania opartych na AI. Pętle sterowania mają różne cele optymalizacyjne i mogą działać na poziomie pojedynczego węzła, plastra sieci, między plastrami sieci (ang. inter-slice) lub w obrębie całej domeny orkiestracyjnej.

W artykule przedstawiono również studium przypadku, w którym zaproponowane inteligentne, rozproszone komponenty są wykorzystywane do skalowania, optymalizacji i usprawnienia działania infrastruktury sieciowej. Na końcu omówiono wyzwania i perspektywy rozwoju skalowalnego zarządzania i orkiestracji w kontekście ewolucji sieci w kierunku szóstej generacji (6G).