Energia apei (I). Energia valurilor şi mareelor

Apa este un purtător de energie din care se poate obţine energie electrică – în centrale hidroelectrice, energie calorică – din energia geotermală şi energie mecanică – prin punerea în mişcare a unui tambur cu ax (moara de apă). Energia apei în mişcare poate fi transformată în energie mecanică, iar aceasta este transformată în energie electrică în centralele hidroelectrice. O metodă de utilizare a energiei apei este utilizarea energiei potenţiale a apei aflate pe un nivel superior. De acolo, prin curgerea apei, ea se transformă în energie cinetică utilizată pentru punerea în mişcare a unei turbine. Evaporarea şi ploaia duc apa la un nivel superior (râu montan, vale superioară, lacuri de munte). De acolo ea este captată, canalizată şi utilizată în centralele hidroelectrice. Potenţialul energetic al mişcării valurilor se estimează la 15-30 kW/metru de coastă marină. Conform estimărilor Consiliului Mondial al Energiei, energia furnizată de centralele electrice care funcţionează pe baza energiei valurilor şi a mareelor ar putea acoperi 15% din consumul mondial de curent electric – și au fost luate în considerare numai coastele marine aflate în apropierea localităţilor.Read more…

Energia vântului

Vântul este o componentă a dinamicii atmosferei, care apare localizat, pentru o perioadă definită în timp, cu viteze şi intensităţi diferite. Apariţia lui este determinată de diferenţele locale de presiune atmosferică, care la rândul lor sunt determinate de absorbţia selectivă şi diferită a radiaţiei solare. Atmosfera este ca un sistem termic închis care primeşte căldură de la soare. Intensitatea radiaţiei solare este distribuită inegal pe suprafaţa Terrei şi depinde de anotimp. Planeta noastră primește de la Soare în fiecare secundă 47 miliarde kWh energie. Pentru comparaţie, energia electrică consumată de întreaga populaţie a Terrei în 2003, este egală cu cea primită de la soare în numai 6 ore. Căldura produsă prin absorbţia radiaţiei solare este distribuită diferit pe suprafaţa Terrei, datorită mai multor factori: forma sferică a planetei; capacitatea termică diferită a solului şi a apei (uscatul se încălzește mai repede ca oceanele); topografia (temperatura scade cu înălţimea); diferenţa dintre zi şi noapte; condiţiile meteorologice (norii opresc radiaţia solară directă); umiditatea aeruluiRead more…

Utilizarea energiei solare

Conform bilanţului energetic, totalul energiei radiante a soarelui absorbite de ȋntreaga suprafaţa Terrei în timp de o oră a fost mai mare decât energia consumată de întreaga umanitate în timp de un an. Cantitatea de energie solară care ajunge anual pe suprafaţa Terrei este aproximativ de două ori mai mare decât întreaga energie care ne stă la dispoziţie pe Terra din toate sursele de energie ne-regenerabile (cărbune, petrol, gaz natural, uraniu) cunoscute. Comparativ, energia solară totală incidentă pe Terra ȋn timp de un an are valoarea de 89.000 TW (terrawaţi), faţă de alte forme de energie: vânt 870 TW, energie geo-termală 32 TW şi respectiv faţă de consumul global de energie 15 TW. Dintre toate energiile regenerabile, energia solară are cel mai mare potenţial deoarece lumina soarelui este pretutindeni şi constituie calea către viitoarea economie energetică.Read more…

Soarele – sursa principală de energie regenerabilă

Soarele este sursa principală de lumină şi energie a întregii umanităţi. Este sursa care activează fotosinteza, încălzeşte mările şi oceanele, dinamizează întreaga atmosferă terestră şi care dă viaţă regnului animal, vegetal şi întregii omeniri. Energia solară, împreună cu resursele secundare de energie: eoliană, hidroelectrică, geotermică, biomasă, energia valurilor mărilor şi oceanelor, reprezintă 99,9% din fluxul de energie regenerabilă care ne stă la dispoziţie pe Terra. Soarele este o sursa de energie inepuizabilă, paşnică şi liberă, care este la dispoziţia întregii omeniri. Captarea şi utilizarea energiei solare este liberă şi nici o organizaţie statală nu limitează utilizarea ei. Oricine poate produce curent electric cu o centrală fotovoltaică, pentru necesităţi personale şi colective. Producerea energiei electrice din energia solară este: economică şi regenerabilă, nu produce deşeuri, protejează mediul înconjurător, este un produs decentralizat, nu depinde de uzinele electrice convenţionale. Energia electrică solară aduce o nota de siguranţă deoarece se găseşte la dispoziţia tuturor, în cantităţi nelimitate pe toată suprafaţa Terrei şi depăşeşte de mai multe ori necesităţile energetice ale populaţiei mondiale.Read more…

Energii regenerabile

Energiile regenerabile sau alternative se definesc prin surse naturale care ne stau la dispoziţie şi sunt inepuizabile pentru perioade de timp lungi, la nivel uman. Conform principiului fizic de conservare a energiei, energia nu poate fi nici consumată nici produsă. Energia poate fi însă captată, introdusă în anumite sisteme şi transformată. Energia regenerabilă este captată prin sisteme adecvate unor procese energetic, din mediul înconjurător şi este utilizată prin introducerea acesteia în toate sistemele tehnice cunoscute de consumatorii de energie. Astfel, atât sistemele de captare, cât şi cele de utilizare a energiei regenerabile sunt integrate în complexul ecologic mondial, nu produc gaze cu efect de seră (GES) şi nu participă la procesul de încălzire globală. Omenirea se găsește ȋntr-o etapă crucială a evoluţiei privind consumul de energie, protejarea mediului ȋnconjurător și conștientizarea modificărilor climei globale. Pentru toate cele trei aspecte ale evoluţiei omenirii, trebuie găsite și aplicate legi, metode si tehnologii noi ȋmpreună cu restrcţile și acceptarea acestora la nivel social. Ȋn acest context ȋl voi cita pe James Lovelock „Trăim timpul ȋn care emoţile și senzaţile sunt mai puternice decât adevărul și asta numai din cauza ignorării știinţei“Read more…

De la inteligenţa artificială, la robotică

În primele patru articole, publicate sub genericul „De la evoluţie la inteligenţa artificială”, am prezentat o parte a istoriei acestui procesului lung şi marcat de o mulţime de realizări spectaculoase. Acest articol vă prezintă o realizare impresionantă care cuprinde atât o implementare a inteligenţei artificiale (AI) cât şi o culme a tehnicii – robotica. Ambele stau la temelia celei de patra revoluţii industriale mondiale. Această revoluţie, împreună cu tehnica 5G (e vorba de comunicaţiile de generaţia a cincea), MMI (Man Machine Interface) vor schimba modul de viaţă, de lucru şi de interacţiune între diversele sectoare de activitate, precum tehnica medicalő (chirurgia), activitatea bancară, de informaţii publice, divertisment, media, sport. Inteligenţa artificială şi robotica sunt două tendinţe foarte puternice care vor conduce la o nouă economie, la o productivitate mărită datorită unei varietăţi mari de inovaţii tehnologice, de modernizare a industriei şi a noilor tendinţe în consum.Read more…

De la genetica moleculară la inteligenţa artificială (IV). Simularea procesului evolutiv.

Până ȋn prezent există două modele matematice care permit simularea procesului evolutiv pe calculator: strategii evolutive și algoritmi genetici. Strategiile evolutive se bazează pe modelul matematic al evoluţiei, realizat ȋn anul 1960 de Ingo Rechenberg de la Universitatea Berlin, publicat ȋn cartea Evolutionsstrategien. Primele modele realizate sunt foarte abstracte și neglijează detaliile biologice. Ulterior modelele au fost perfecţionate și au fost luate ȋn considerare date reale din biologie, astfel că diferitele modele (strategii) prezintă mai multe grade de “iniţiere” a realităţii biologice.Read more…

De la genetica moleculară la inteligența artificială (III). Evoluția ca proces de optimizare

Evoluția prezintă o metodă interesantă și specială de optimizare, care prin utilizarea informației genetice și controlul acesteia prin strategii de calcul și algoritmi matematici, poate să producă noi organisme și forme de viață adaptate în mod optim la condițiile de viață. De asemenea, evoluţia prezintă metode uimitoare de optimizare a produselor și tehnologiei de producţie. Evoluția este deci un proces de căutare în domeniul informației genetice, respectiv în domeniul sistemului ereditar. Conform părerii lui Rechenberg, exprimate în cartea „Strategii evolutive” Stuttgart 1973, domeniul în care se poate găsi o soluție optimă a procesului de evoluție, este un domeniu discret format din punctele unei rețele tridimensionale care umplu acest domeniu. Prof.Ingo Rechenberg s-a născut ȋn 20 noiembrie 1934 și ȋn prezent este şeful catedrei de Bionică și Tehnică evoluţionistă de la Universitatea Tehnică (TU) din Berlin. El este unul dintre fondatorii aplicării algoritmilor evoluţiei biologice ȋn știinţele tehnice.Read more…

De la genetica moleculară la inteligenţa artificială (II). Conceptul de evoluţie

Fondatorul teoriei evoluţiei și unul dintre cei mai mari savanți din domeniul științelor naturale a fost Charles Robert Darwin. S-a născut ȋn 12 februarie 1809 la Shrewsbury (Marea Britanie) și a murit ȋn 19 aprilie 1882 la Down House/Kent (Marea Britanie). Ȋn anul 1831 a plecat într-o călătorie în jurul lumii la bordul vasului cu pânze HMS Beagle. Călătoria a durat cinci ani. La întoarcere, după selectarea și prelucrarea datelor culese ȋn călătorie, ȋn anul 1838 publică teoria privind adaptarea la mediu prin variaţia speciilor și prin selecţie naturală. După 20 de ani de studiu, ȋn vara anului 1858 formulează și publică teoria evoluţiei. Un an mai târziu publică opera lui știinţifică fundamentală On the Origin of Species (Originea speciilor), care cuprinde explicaţii știinţifice riguroase despre diversitatea vieţii și pune bazele biologiei evolutive. Această lucrare marchează ȋnceputul biologiei moderne. Publicarea teoriei bazate pe rezultatele cercetărilor sale a stârnit controverse aprinse. Contemporanii săi, convinși că toate fiinţele au fost create de Dumnezeu și ca atare erau perfecte, l-au criticat fără milă. Până azi mai există oameni care neagă teoria evoluţiei. Pe de altă parte în Anglia revoluția industrială era în toi și burghezia se afla în plină ascensiune economică. Ideea că lumea nu este bazată pe structuri fixe găsea răsunet în cadrul burgheziei, care dorea schimbări radicale și în societate,Read more…

De la genetica moleculară, la inteligenţa artificială (I)

Ne găsim ȋn stadiul de formare a unei societăţi noi, cu baze digitale, cu aspecte virtuale și cu acceptanţe diferite pe plan social și politic. Drumul societăţii a fost evolutiv, cu progrese evidente și cu performanţe uimitoare, ȋntr-o perioadă scurtă în raport cu era ȋn care trăim. Deși ne găsim ȋn pragul unui salt calitativ determinant, ȋnţelegerea la nivel social urmează să parcurgă etapele evolutive valabile și ȋn prezent. Vă propun să parcurgeţi, cu intenţia de exemplificare, o temă evolutivă care are deja aplicaţii ȋn multe domenii din noua societate în devenire. Ea va fi tratată ȋn patru articole: Genetica moleculară și evolutivă; Conceptul de evoluţie; Factorii și mecanismele evoluţiei; Algoritme genetice și reţele neuronale. Începem cu primul episod: Genetica moleculară evolutivăRead more…

Institutul Robert Koch din Berlin

Institutul Robert Koch este o instituție centrală, din cadrul Ministerului Federal al Sănătății din Germania, răspunzătoare de controlul și prevenirea bolilor infecțioase, precum și de coordonarea și aplicarea metodelor de cercetare bio-medicale. Misiunile principale ale RKI sunt: – recunoașterea, prevenirea și lupta împotrivă bolilor, în special împotrivă bolilor infecțioase; – controlul și implementarea obligațiilor legale în viața publică, instituții, învățământ; – garant științific al hotărârilor politice din domeniul sănătății publice; – activitate continuă de cercetare științifică în epidemiologie, analiza medicală pentru evaluarea bolilor cu periclitate mare, cu grad ridicat de răspândire în rândul populației, sau cu caracter nociv public și politic, etc. RKI funcționează în mai multe clădiri: Berlin-Wedding (lângă clinica universitară Charité), Berlin-Tempelhof și Wernigerode în Harz. Institutul a fost înființat în 1891 sub denumirea Königlich Preußisches Institut für Infektionskrankheiten [Institutul Regal Prusac pentru Boli Infecţiose] cu sediul în Berlin-Mitte, Schumannstraße. În anul 1900 institutul s-a mutat în cartierul Berlin-Wedding, unde se află şi în prezent sediul său principal. Până în 1904 institutul a fost condus de către Robert Koch.Read more…

ARN mesager – o revoluție în medicină

ARN mesager este un concept de tehnologie biologică aplicată. Este o strategie de luptă împotriva virusului COVID-19 și a altor virusuri, începutul unei revoluții în medicina epidemiologică aplicată la toată populația globului, pentru combaterea cancerului, SIDA, malariei, etc. Populația globului suferă și este în continuare amenințată de infectarea cu un virus cunoscut, dar care, prin mutații continue, devine mai virulent și mai rapid decât metodele de combatere actuale. COVID-19 are deja numeroase mutații cunoscute prin numere și codificări sau după proveniență (Marea Britanie, Africa de Sud, Brazilia. etc). Virusul se propagă prin aer, mai puțin prin contact direct cu o persoana infectată și este tot mai agresiv de la o mutație la alta. În figura de mai jos este prezentată o imagine tridimensională a virusului.Virusului COVID-19 este un organism primitiv care conţine acid ribonucleic (ARN). Nu are nucleu însă are o membrană care protejează informația din ARN și este înzestrată pe partea exterioară cu o mulțime de țepi (spikes) cu structură proteică. Proteina din țepii virusului a fost denumită S. Proteina S se leagă de receptorii ACE-2 ai celulelor biologice din organism (plămâni, rinichi, inimă, ochi, trahee, etc). Ca urmare a legăturii „mecanice“, ARN-ul virusului este introdus în ARN-ul celulei-gazdă și produce o generație nouă de virusuri.Read more…

De la Behring, la BionTech

În anul 1527 Philipp, Prinț și Landgraf de Hesse, înființează la Marburg prima Universitate Protestantă din lume. Astăzi Universitatea Philipps din Marburg este reprezentată prin inovații deschizătoare de drumuri în domeniul medical. În anul 1889 Behring publica în Deutsche Medizinische Wochenschrift lucrarea Ueber das Zustandekommen der Diphterie-immunität und der Tetanus-Immunität bei Tieren (Despre apariția imunității împotriva difteriei și a tetanosului la animale), lucrare recunoscută ca originală și deschizătoare de drumuri în cercetare și în producția de medicamente. În 1895 postul de profesor de igienă la Universitatea din Marburg este ocupat de Emil von Behring. În anul 1901 profesorul Emil von Behring primește premiul Nobel pentru medicină, în semn de recunoaștere și apreciere a lucrărilor lui de cercetare și a realizării primului ser antidifteric „care deschide medicinei noi drumuri de cercetare, iar medicilor le oferă arme victorioase de lupta împotriva bolilor și a morții“Read more…