РАДИОЛЮБИТЕЛЬСКИЙ ПОРТАЛ

Разработан новый состав для производства компьютерных плат

Alex57 — Fri, 09 Feb 2024 14:50:51 GMT

Разработан новый состав для производства компьютерных плат
В Московском авиационном институте (МАИ) создано отечественное средство для производства печатных плат электронных устройств, которое оказалось более эффективным и доступным, чем импортные аналоги, сообщили в пресс-службе учебного заведения.
Ученые МАИ разработали инновационное средство активации печатных плат, заменяющее ушедшие с рынка иностранные аналоги. Согласно информации, предоставленной ТАСС, новое средство превосходит импортные аналоги по ряду характеристик и при этом является более доступным в производстве.

Федор Бараковский, аспирант института «Системы управления, информатика и электроэнергетика» МАИ, отметил, что разработанное средство активации демонстрирует отличные выходные характеристики, превосходя некоторые параметры импортных аналогов. Это обеспечивается использованием аммиачного раствора, который наносится на печатную плату погружным способом.

Кроме того, новый состав оказывается более чем в 40 раз дешевле традиционного палладиевого, что делает его более доступным в производстве. В настоящее время коллектив проекта продолжает исследования, в том числе работу над альтернативными способами нанесения средства, изучение его старения и улучшение сцепляемости с поверхностью печатной платы.

По словам представителей МАИ, на первых этапах внедрения разработка будет полезна для мелкосерийного и единичного производства электронных устройств, также включая учебные лаборатории. После завершения проекта результаты будут готовы к внедрению на крупных предприятиях.

Людей впервые официально удалось омолодить: открыты новые средства, продлевающие жизнь

Alex57 — Tue, 13 Jun 2023 14:46:54 GMT

Эликсир молодости ученые ищут столетиями, хотя сегодня все понимают, что на какую-то волшебную таблетку, которая поможет сразу всем, надежды нет. Продлить жизнь можно, отняв у болезней те годы, которые они отбирают у людей. «МК» узнал, какие последние достижения достигнуты в области антивозрастной медицины.
Споры среди ученых, считать ли старение естественным процессом или патологией, не утихают многие годы. Но никто не сомневается в том, что у каждого человека оно протекает индивидуально. На его скорость влияют наследственность, заболевания, факторы внешней среды, уровень медобслуживания, образ жизни. И все же есть некие общие законы, которые помогают приостановить процессы старения.

Любое живое существо запрограммировано на старение. Поэтому с годами в организме идет накопление клеточных поломок, это усложняет сопротивление негативным факторам окружающей среды.
И все же ряд ученых уверен в том, что износ организма происходит быстрее его реальных возможностей. Сегодня нередко говорят, что человеческий потенциал рассчитан в среднем на 120 лет жизни. При этом уже после 50-60 лет развиваются так называемые «болезни старости» (сердечно-сосудистые, сахарный диабет, болезни респираторной системы, рак, остеопороз), которые и являются причиной 75% смертей в мире. Контролировать их течение, а в идеале — излечивать их полностью — одна из главных задач современной науки.

Сегодня ученые полагают, что если научиться избегать «клеточных поломок» и использовать ресурсы рационально, можно существенно продлить человеческий возраст.

Одна из популярных сегодня теорий старения — воспалительная, ее автор — иммунолог Клаудио Франчески. Ее суть в том, что развитие болезней старости провоцируют хронические воспалительные процессы, которые вызывают стрессы, нарушение обмена веществ и прочая.
Великий физиолог Илья Мечников считал, что основой старения являются продукты распада бактерий, населяющих человеческий организм. Поэтому исследованиям в области микробиома сегодня посвящено огромное внимание во всем мире.
Исходя из теорий, строятся различные гипотезы, как увеличить продолжительность жизни. И определенные успехи уже достигнуты.

Всего полчаса в день

Старение и болезни старости лишь на 25% определяются генетикой. Нетрудно посчитать, что львиная доля зависит от образа жизни и возможностей медицины.
Постоянными спутниками современного человека сегодня стали стрессы, бессонница, неправильное питание, гиподинамия... Все это не добавляет ни молодости, ни здоровья. Но с этим можно и нужно бороться.
Кто знает, что делает все возможное для здорового долголетия, тот проживет 78-80 лет, говорит ассистент кафедры терапии и профилактической медицины МГСМУ им. Евдокимова Екатерина Губернаторова.

Так, американцы сформулировали 8 основных правил ЗОЖ. Они включают правильное питание, физическую активность, отказ от алкоголя, соблюдение режима дня, прохождение регулярных профилактических осмотров, отказ от курения, соблюдение гигиены и крепкий здоровый сон.
«Исследования показывают, что в возрасте 20-40 лет только каждый третий контролирует половину из этих факторов, а в более старшей возрастной группе так поступает только каждый десятый.

Между тем, все известно, что неправильное питание ведет к лишнему весу, что является одним из главных факторов риска развития сахарного диабета второго типа. Сахарный диабет сокращает жизнь на 6 лет, а если такой пациент перенёс сосудистую катастрофу - то на 12 лет. Контроль веса и отказ от алкоголя даст плюсы в продолжительности жизни даже при тяжёлых заболеваниях», - говорит Губернаторова, добавляя, что избыточной массой тела в России страдает 62% населения, и 99% из них умрут от состояний, связанных с тем же ожирением, сердечно-сосудистыми заболеваниями, сахарным диабетом и онкологией.

В общем, все в ваших руках. Ешьте правильно, худейте, не злоупотребляйте — и будьте здоровы, живите долго! И, конечно, двигайтесь.

Недавние исследования показали, что регулярные умеренные нагрузки стимулируют процесс аутофагии — самоочищения клеток организма от различных отходов жизнедеятельности, включая токсины. Это позволяет клеткам регенерироваться и стимулирует процессы естественного омоложения.
Ломаться «в кость» при этом необязательно: аутофагию запускают несложные нагрузки типа получасовых прогулок в день. При этом физическая активность способствует выстраиванию новых нейронных связей в головном мозге, что снижает риск деменции.

Дышите в елочках

Ученые обнаружили уже десятки тысяч геропротектров - природных веществ, которые помогают тормозить процессы старения. Например, пристально изучаются пептиды. А в последнее время на арену вышли еще и терпены — вещества, которыми богаты эфирные масла фруктов, овощей, пряностей, но особенно - хвойники.
Например, в сибирской пихте более 300 терпенов, что позволяет ей выживать в условиях «рискованного земледелия» и достигать продолжительности жизни аж в несколько тысяч лет. Сосна Мафусаил в Калифорнии живет 4800 лет.

Считается, что терпены обладают антиоксидантными, противовоспалительными свойствами, защищают ДНК от повреждений, улучшают обмен веществ.
Исследования показывают, что терпены способны защищать не только клетки растений, но и клетки животных, в том числе, человека. Например, двухчасовая прогулка в хвойном лесу повышает на 40% количество иммунных клеток в организме, а если находиться в лесу пару дней – количество иммунных клеток удвоится, а эффект вы будете ощущать еще месяц.

Недавно российские ученые провели исследование, которое показало, что с помощью терпенов можно снижать биологический возраст человека. Результаты опубликованы в журнале Frontiers in Pharmacology.
Исследование проводилось в научных центрах и институтах Москвы, Тамбова и Нижнего Новгорода на базе структурного подразделения Российского геронтологического научно-клинического центра ФГАОУ ВО "Российский национальный исследовательский медицинский университет имени Н.И. Пирогова". Люди в возрасте 40-65 лет, не имеющие хронических заболеваний в анамнезе, получавшие терпены дополнительно к рациону, продемонстрировали статистически значимое улучшение показателей эластичности сосудов (артериальные индексы биологического возраста снизились на 2,5 года по сравнению с исходным уровнем).

Ученые отмечают, что изменение сосудов — один из важнейших биомаркеров старения. Напомним, оно связано с функциональными изменениями в кровеносных сосудах, в том числе с увеличением жесткости артерий, что является основной причиной артериальной гипертензии.
Прогрессирование атеросклероза – один из самых важных прогностических факторов риска сердечно-сосудистой системы. С возрастом стенки сосудов становятся более жесткими, функции эндотелия снижаются, что происходит чаще всего на фоне артериальной гипертонии или сахарного диабета второго типа. Поэтому поддержание здоровья сосудов — один из серьезных шагов на пути к увеличению продолжительности жизни.

Кстати, недавно исследование в этом направлении провели и ученые из Китая. Они изучали возможности генной терапии у мышей с прогерией (заболеванием, которое ведет к ускоренному старению). И доказали не только то, что изменения в работе эндотелия сосудов — один из главных триггеров системного старения организма, но и то, что этот процесс можно обратить вспять с помощью генной терапии.

Названа «экзистенциальная угроза» искусственного интеллекта для миллионов людей

Alex57 — Tue, 23 May 2023 14:16:10 GMT

Эксперты предупреждают, что искусственный интеллект представляет экзистенциальную угрозу и риск для здоровья миллионов людей. Статья в научном издании BMJ Global Health призывает прекратить "разработку самосовершенствующегося искусственного общего интеллекта" до тех пор, пока не будет введено регулирование.

Искусственный интеллект (ИИ) может нанести вред здоровью миллионов людей и представлять экзистенциальную угрозу человечеству, заявили врачи и эксперты в области общественного здравоохранения, призвав прекратить разработку искусственного общего интеллекта до тех пор, пока он не будет урегулирован.

Как пишет, ссылаясь на мнение специалистов, The Guardian, искусственный интеллект обладает потенциалом произвести революцию в здравоохранении, улучшив диагностику заболеваний, найдя лучшие способы лечения пациентов и распространив помощь на большее число людей.

Но развитие искусственного интеллекта также потенциально может оказать негативное воздействие на здоровье, считают специалисты здравоохранения из Великобритании, США, Австралии, Коста-Рики и Малайзии, пишущие в журнале BMJ Global Health.

Риски, связанные с медициной и здравоохранением, “включают потенциальную возможность того, что ошибки искусственного интеллекта могут причинить вред пациентам, проблемы с конфиденциальностью и безопасностью данных и использование искусственного интеллекта способами, которые усугубят социальное неравенство и неравенство в отношении здоровья”, - утверждают специалисты.

Одним из примеров вреда, по их словам, было использование пульсоксиметра, управляемого искусственным интеллектом, который завышал уровень кислорода в крови у пациентов с более темной кожей, что приводило к недостаточному лечению их гипоксии.

Но эксперты также предупредили о более широких, глобальных угрозах, исходящих от искусственного интеллекта для здоровья человека и даже его существования.

ИИ может нанести вред здоровью миллионов людей через социальные детерминанты здоровья, посредством контроля и манипулирования людьми, использования смертоносного автономного оружия и последствий массовой безработицы для психического здоровья, если системы, основанные на ИИ, вытеснят большое количество работников.

“Кроме того, мы не знаем, как общество отреагирует психологически и эмоционально на мир, где работа недоступна или в ней нет необходимости, и мы мало думаем о политике и стратегиях, которые были бы необходимы, чтобы разорвать связь между безработицей и плохим здоровьем”, - утверждают авторы статьи.

Но угроза, исходящая от самосовершенствующегося искусственного общего интеллекта, который, теоретически, мог бы обучаться и выполнять весь спектр человеческих задач, является всеобъемлющей, предположили они: “Сейчас мы стремимся создать машины, которые были бы значительно более интеллектуальными и мощными, чем мы сами. Потенциал таких машин для применения этого интеллекта и мощи, намеренно или нет, и способами, которые могут нанести вред людям или подчинить их себе, реален и должен быть рассмотрен. С экспоненциальным ростом исследований и разработок в области искусственного интеллекта окно возможностей избежать серьезного и потенциально экзистенциального вреда закрывается”.

“Чтобы избежать вреда, необходимо эффективное регулирование разработки и использования искусственного интеллекта, - предупредили эксперты. – До тех пор, пока такое регулирование не будет введено в действие, следует ввести мораторий на разработку самосовершенствующегося искусственного общего интеллекта”.

Отдельно в Великобритании коалиция экспертов в области здравоохранения, независимых специалистов по проверке фактов и медицинских благотворительных организаций призвала внести поправки в предстоящий правительственный законопроект о безопасности в Интернете, чтобы принять меры против дезинформации о состоянии здоровья: “Одним из ключевых способов, с помощью которого мы можем защитить будущее нашей системы здравоохранения, является обеспечение того, чтобы интернет-компании придерживались четкой политики в отношении того, как они выявляют вредную для здоровья дезинформацию, которая появляется на их платформах, а также последовательных подходов в борьбе с ней”.

Syntiant NDP200 - нейроморфный чип, способный играть в Doom, потребляя 1 милливатт мощности

Alex57 — Thu, 20 Apr 2023 14:58:44 GMT

Не так давно компания Syntiant из Калифорнии представила свою новую разработку - нейроморфный чип NDP200, обладающий очень высокой энергоэффективностью. Этот чип, в первую очередь, предназначен для управления искусственными нейронными сетями, которые анализируют входной поток видеоданных и выдают сигналы другим системам, когда на видео определяется нечто важное. Но это является не единственной возможной областью применения нового чипа, и его разработчики продемонстрировали, что при должном подходе и правильном обучении он способен на несколько большее.

Для "правильного" обучения чипа разработчики использовали VizDoom, облегченную версию первого поколения этой игры, которая достаточно часто используется в исследованиях, связанных с искусственным интеллектом. Внутри чипа была организована многослойная нейронная сеть, верхние слои которой несли ответственность за понимание того, что видит сеть на входящем потоке видео. А набор более нижних слоев отвечал за реакции и меры, принимаемые сетью в ответ на то, что она видит.

Всего в сети насчитывается 600 тысяч параметров, размещенных в 640 килобайтах оперативной памяти. Это, конечно, не миллиарды параметров, входящие в состав сети ChatGPT, но это гораздо больше 10 тысяч параметров, требующихся для распознавания простых фраз типа "Ok, Google".

Сеть была обучена играть в вид игры "Круговая защита", что включает в себя перемещения внутри круглого помещения и отстрел всего, что шевелится. Сначала сеть была обучена распознавать появляющихся монстров, а затем стрелять в них. В первое время сеть очень быстро расстреливала боекомплект, но со временем научилась экономить боеприпасы. И, в конце концов, она стала гораздо лучшим игроком, чем любой из ее разработчиков, игравших в Doom в студенческом возрасте.

Для того, чтобы продемонстрировать эффективность работы чипа NDP200, специалисты Syntiant провели сравнение с процессором ARM Cortex A53, на котором была реализована сеть на базе MobileNetV1 с 200 тысячами параметров. На одном из стандартных тестов, MLPerf, чип NDP200 тратит всего 166 микроджоулей на анализ одного кадра изображения, всего 1 сотую от количества, требовавшегося ARM-процессору для выполнения той же самой задачи. Чип NDP200 оказался способен проанализировать и обработать шесть кадров в секунду, потребляя при этом всего 1 милливатт.

Отметим, что компания Syntiant не держит в секрете внутреннюю начинку чипа NDP200. Его эффективность заключается в правильной организации многопоточной передачи данных из памяти в нейроморфное ядро, в котором производятся операции по умножению и накоплению, базовые операции на которых стоят все операции глубинного обучения и искусственного интеллекта. А суммарная пропускная способность шины между памятью и процессором составляет 9 гигабайт в секунду.

Похоже, что пока представители компании Syntiant не планируют производить увеличение сложности разрабатываемых ими чипов. "Мы будем направлять свои усилия на совершенствовании имеющихся технологий и увеличении эффективности работы наших чипов" - пишут представители Syntiant, - "А более чем полумиллиона параметров пока вполне достаточно для создания нейронных сетей, способных быстро и безошибочно решать задачи, стоящие перед обычными электронными устройствами потребительского уровня".

Полная карта мозга мушки-дрозофилы имеет множество общих черт с нейронными сетями, используемыми в ИИ-технологиях

Alex57 — Sat, 18 Mar 2023 14:18:19 GMT

Не так давно группа ученых из Кембриджского университета и университета Джонса Хопкинса опубликовала полную карту и законченную реконструкцию строения мозга личинки мушки-дрозофилы. Это самый сложный вид мозга живого существа, имеющий самое большое количество запутанных соединений, карта которого была построена за все время существования науки. И полученные новые данные позволят существенно раздвинуть границы таких областей, как нейробиология, технологии искусственного интеллекта и т.п.Отметим, что на нынешний момент времени составлено четыре полных карты мозга живых существ. Первой такой картой стала карта мозга микроскопического круглого червя Caenorhabditis elegans, "цифровая реинкарнация" которого способна жить в недрах компьютера, второй - личинки асцидии Ciona intestinalis, и третьей - морского червя Platynereis dumerilii. Во всех ранее составленных картах количество нейронов не превышало нескольких сотен, в мозге же личинки Drosophilia melanogaster присутствует 3016 нейронов и 548 тысяч синапсов, связей между нейронами. И для проведения такой работы ученым потребовалось целых 12 лет. Изначально исследователи использовали электронный микроскоп для того, чтобы сделать снимки личинки дрозофилы, возраст которой составлял шесть часов, и размер которой не превышал размера самой маленькой крупинки соли. При помощи микроскопа были сделаны тысячи снимков, каждый из которых олицетворял отдельный срез, слой очень малой толщины. Анализируя изображения слой за слоем ученые определяли местоположение каждого отдельного нейрона и "путь" каждой нейронной связи. На обработку данных об одном нейроне уходил приблизительно день работы, что и объясняет столь долгий срок составления полной карты. В настоящее время ученые уже произвели более сложную обработку имеющихся данных при помощи современного компьютерного оборудования и программного обеспечения. Это позволило им отследить пути обработки информации, хода примитивного мыслительного процесса и расположение соответствующих нейронных "схем". И, как оказалось, все это имеет массу общих черт и особенностей архитектуры систем глубинного машинного обучения, нейронных сетей и других компонентов технологий искусственного интеллекта. "Мы узнали очень многое о своего рода "программном коде", работающем в мозге мушки-дрозофилы" - пишут исследователи, - "И это будет использовано в полной мере тогда, когда мы начнем "писать программу" работы мозга человека". В настоящее время ученые уже начали работу над созданием подобной карты взрослой мушки-дрозофилы. Это является поистине монументальной задачей на сегодняшний день, ведь мозг взрослой мушки в миллион раз больше и сложнее мозга шестичасовой личинки. И, согласно прогнозам, эта работа, даже с учетом имеющихся вычислительных ресурсов и программного обеспечения может быть закончена не ранее следующего десятилетия.

Новые измерения скоростей вращения галактик указывают на альтернативную теорию гравитации, как на возможное объяснение феномена темной матер

Alex57 — Sat, 07 Jan 2023 08:28:06 GMT

Несмотря на то, что понятие темной материи является ключевым моментом существующей космологической модели LCDM (Lambda-CDM model), с этим понятием связано некоторое количество проблем. И главной проблемой является то что, несмотря на большое количество затраченных усилий, ученым так и не удалось обнаружить прямых доказательств существования частиц темной материи любого из предполагаемых видов. В связи с этим некоторые из ученых склоняются более к альтернативным вариантам, таким, как модифицированная Ньютоновская динамика (MoND) или модифицированная теория гравитации. Более того, некоторые из последних исследований говорят прямо в поддержку этих альтернативных теорий.

Теория MoND возникла в результате нестыковок в наблюдениях за вращением галактик. Большая часть материи в галактиках сгруппирована в центральной части, таким образом можно ожидать, что звезды, расположенные ближе к центру, будут иметь более высокие орбитальные скорости. Но на практике все обстоит иначе, практически во всех галактиках звезды вращаются вокруг центра с более-менее одинаковыми скоростями. И, в 1983 году израильский астрофизик Мордехай Милгром (Mordehai Milgrom) выдвинул первое предположение о "неправильности" существующей гравитационной модели.

На межзвездных дистанциях силы притяжения между звездами четко подчиняются законом Ньютоновской динамики и гравитации. И, вместо того, что бы начать изменения в Общей теории относительности Альберта Эйнштейна, Милгром предложил изменить универсальный закон тяготения Ньютона. Согласно его утверждениям сила притяжения - это не чистое обратное квадратное соотношение, в этом законе существует еще одна составляющая, не зависящая от расстояния. Эта составляющая дает добавку всего в 10 триллионных частей g, но и этого достаточно для объяснения некоторых несоответствий во вращении галактик.

Конечно, добавление к уравнению Ньютона пусть и крошечной постоянной составляющей означает необходимость изменения и уравнений Эйнштейна. Из-за этого возникли некоторые различные способы представления тории MoND, такие, как AQUAL (A QUadrAdic Lagrangian). И AQUAL, и стандартная модель LCDM могут объяснить наблюдаемые вращения галактик с небольшими тонкими различиями.

Одним из различий между AQUAL и LCDM является разница в скоростях вращения звезд, расположенных во внутренних и внешних частях галактик. Согласно модели LCDM кривые распределения скоростей звезд должны быть гладкими, но модель AQUAL предсказывает наличие крошечной петли в кривой, что связано с модифицированной теорией гравитации. Это отличие очень маленькое для того, чтобы его можно было увидеть и измерить на примере какой-либо одной галактики. Но статистика, набранная в результате наблюдений за множеством галактик, может выявить это.
И не так давно группа ученых провела исследования 152 галактик, данные о которых были взяты из базы SPARC (Spitzer Photometry and Accurate Rotation Curves). По этим данным были составлены соответствующие графики с высоким разрешением и проведен их сравнительный анализ, результаты которого полностью соответствуют предсказаниям модели AQUAL.

Это конечно захватывающий результат, и некоторые из приверженцев альтернативной теории уже восклицают приветствие "Vive le MoND!". Однако, все это не является полным опровержением факта возможности существования темной материи, ведь у модели AQUAL имеются свои собственные проблемы, к примеру, связанные с гравитационными линзами и создающими их галактиками.

Ranger - гибридный летательный аппарат с вертикальным взлетом, который будет способен совершать межконтинентальные перелеты

Alex57 — Sat, 17 Dec 2022 14:44:19 GMT

Представители компании Aura Aerospace продемонстрировали свое видение будущего области персонального воздушного транспорта. Представленный ими пятиместный гибридный летательный аппарат Ranger чем-то похож на шаттл Дарта Вейдера, когда находится в сложенном состоянии. Но, благодаря возможности вертикального взлета и посадки, этот аппарат, взлетая и садясь прямо на крышу зданий, будет способен преодолевать расстояния, несколько превышающие возможности нормальных авиалайнеров среднего класса.
Вертикальный взлет и посадку обеспечивают четыре выдвигающиеся опоры, на которых расположены восемь пропеллеров, диаметром по 180 сантиметров. После подъема в воздух, крылья аппарата разворачиваются в нормальное положение и запускаются два турбореактивных двигателя. Достигнув скорости, обеспечивающей стабильный полет за счет подъемной силы от крыльев, опоры с пропеллерами втягиваются внутрь корпуса и больше не создают лишнего сопротивления при движении
С убранными опорами и пропеллерами аппарат Ranger способен разгоняться до скорости 820 км/ч (0.66 Маха). Это несколько медленнее скорости обычных авиалайнеров, но здесь надо учесть, что аппарат Ranger способен летать максимум на 3 тысячах метров, где воздух более плотный, чем на высоте 9-12 тысяч метров.

Полная заправка баков авиационным топливом обеспечивает полет на дистанцию в 18 тысяч километров, которые аппарат будет способен преодолеть за 22 часа. Для сравнения, авиалайнер Airbus A380, заполненный грузом и пассажирами, способен пролететь 14 800 километров. И, даже если вдруг у аппарата Ranger закончится топливо, он будет способен снизиться и совершить безопасную посадку в планирующем режиме на автомагистраль, к примеру.

Помимо пятиместного салона, аппарат Ranger имеет маленький камбуз и туалет для удовлетворения потребностей пассажиров во время длительных перелетов. И, по всей видимости, аппарат Ranger по назначению ближе к бизнес-джету, чем к тому, что сейчас принято называть термином воздушное такси.
В принципе, пяти пассажирских мест вполне достаточно для подавляющего большинства деловых поездок, и те люди, которые способны купить себе личный бизнес-джет, вполне смогут потянуть и приобретение Ranger. Да и в том, что аппарат Ranger сможет доставить пассажиров прямо в нужное здание, заключается ряд преимуществ, хотя вряд ли получится сэкономить достаточно времени за счет поездки в аэропорт и обратно из-за меньшей скорости полета.

С первой точки зрения идеи, заложенные в концепт аппарата Ranger, весьма интересны и привлекательны. Но тот факт, что аппарат использует обычное авиационное топливо, заставляет усомниться в жизнеспособности этого концепта с учетом нынешней тенденции отказа от использования ископаемых видов топлива в пользу экологически чистых источников энергии.

Астрономы зарегистрировали вспышку света, превосходящую Солнце по яркости в квадрильон раз

Alex57 — Fri, 09 Dec 2022 21:33:29 GMT

Не так давно ученым-астрономам удалось стать свидетелями невероятно мощной вспышки света, пришедшей к нам из далеких глубин Вселенной. Измеренная яркость этой вспышки в квадрильон раз превышает яркость свечения Солнца, и как это парадоксально не звучало бы, источником этой вспышки является самый темный из всех возможных космических объектов.Обсерватория Zwicky Transient Facility (ZTF) является астрономическим инструментом, который просматривает сразу большие участки неба в поисках быстрых переходных событий, пульсирующих световых сигналов от взрывов сверхновых, или следов перемещающихся объектов, таких как кометы и астероиды. 11 февраля этого года обсерватория зарегистрировала вспышку света в области, из которой ранее не прилетало ни единого фотона света.

В течение нескольких следующих дней телескопы различных типов, разбросанные по различным уголкам земного шара, изучили это место в рентгеновском, ультрафиолетовом, оптическом и радио- диапазонах, с целью определения того, что же именно могло извергнуть в пространство такое огромное количество энергии. И сейчас у ученых уже имеется весьма достойный кандидат.

Вспышка, которая получила название AT 2022cmc, вероятней всего, была порождена черной дырой, расположенной на удалении 8.5 миллиардов световых лет от нас. Этот огромный монстр "сожрал" звезду, которой не посчастливилось оказаться неподалеку, извергнув назад в пространство часть ее материи. Данный вид событий носит название TDE (Tidal Disruption Event), подобные события неоднократно наблюдались в прошлом, но AT 2022cmc, кроме того, что является самым ярким TDE, но и самым удаленным среди всех известных подобных событий.

Так что же именно привело к излучению света такой потрясающей яркости? Во время некоторых TDE из материи погибающей звезды формируются джеты, потоки материи, разогнанные и извергаемые от полярных регионов черной дыры со скоростью в 99.99% от скорости света. Когда направление джета точно совпадает с направлением на Землю, то за счет эффекта Доплера эти потоки света кажутся намного более яркими, чем они есть на самом деле.

Но даже если не принимать в расчет влияние эффекта Доплера, то черная дыра, породившая вспышку AT 2022cmc, находится в области, где наблюдается то, что можно охарактеризовать термином "энергетическое безумие". "Черная дыра поглощает звездную материю со скоростью половины массы Солнца в год" - пишут исследователи, - "Та область пространства буквально наполнена энергией в разрушительных количествах, и нам повезло, что мы смогли обратить на это внимание практически в самом начале, спустя приблизительно неделю с момента начала происходящего".

Ученые считают, что подобные события будут наблюдаться несколько чаще, чем ранее. И это связано с тем, что глубины Вселенной начинают просматриваться более регулярно при помощи новых и более мощных астрономических инструментов.

Астрономы не обнаружили ничего интересного в предполагаемом месте источника знаменитого "Wow!"-сигнала

Alex57 — Fri, 02 Dec 2022 16:37:49 GMT

Напомним нашим читателям, что 15 августа 1977 года радиотелескоп Big Ear, расположенный на полигоне университета Огайо, зарегистрировал весьма экзотический узкополосный радиосигнал, длившийся 72 секунды. Ученый-астроном Джерри Р. Эйман, который анализировал поступающие данные, отметил необычность этого сигнала и даже написал фразу "Wow!" рядом со столбцами цифр данных.С того момента этот сигнал стал одной из "горячих" научных тем, благодаря чему данное событие приобрело широкую известность. Позже было выдвинуто множество теорий о природе происхождения сигнала, и недавно группа астрономов при помощи сразу двух телескопов провела исследования зоны, в которой, предположительно должен был находиться источник этого сигнала, и не обнаружила там ничего интересного.

Для организации наблюдений ученые использовали базу данных, собранных обсерваторией Gaia, в которой содержится информация более чем о 1 миллиарде звезд и их систем. Это позволило сузить рамки будущих поисков всего лишь до одного кандидата - системы звезды под названием 2MASS 19281982-2640123.

После этого на данную систему были нацелены два телескопа, Green Bank Telescope и Allen Telescope Array. Телескоп Green Bank наблюдал за звездой в течение двух получасовых периодов, телескоп Allen провел шесть пятиминутных периодов наблюдений, и некоторые наблюдения двух этих телескопов накладывались по времени друг на друга.

В полученных данных ученым не удалось найти ничего интересного, даже достаточно далекого от "Wow!"-сигнала по степени представляемого интереса. Тем не менее, проделанная ими работа по использованию массивов современных астрономических данных для определения местоположения "Wow!"-сигнала уже сама по себе является достижением. Ведь она может стать основой для изучения источников и других загадочных сигналов, которых на настоящее время было зарегистрировано уже достаточно большое количество.

Создана первая "ионная" нейронная сеть, функционирующая в водной среде

Alex57 — Thu, 13 Oct 2022 16:10:02 GMT

Современные микропроцессоры, являющиеся сердцем современных смартфонов и компьютеров, обрабатывают информацию, управляя движением потоков электроном, перемещающихся в среде твердых полупроводниковых материалов. Однако, мозги живых существ, являющиеся биологическими компьютерами, работают на других принципах, в них информация обрабатывается путем перемещения ионов в жидкой среде, заполняющей объем нейронов и синапсов.Различные группы ученых уже достаточно давно пытаются разработать принципы ионных вычислений в жидкой среде. Конечно, ионы гораздо массивней и они движутся гораздо медленнее, чем электроны в полупроводниках. Однако, растворы могут содержать большое число ионов различных химических элементов, обладающих различными физическими и химическими свойствами, что позволит реализовать более сложную обработку информации за один условный раз.

Область ионных вычислений находится сейчас в самой начальной стадии. В нескольких лабораториях уже были созданы примитивные устройства, ионные аналоги диодов и транзисторов, но никому до последнего времени не удавалось соединить множество подобных устройств в одну функционирующую схему.

Но недавно исследователи из Школы технических и прикладных наук (School of Engineering and Applied Sciences, SEAS) Гарвардского университета и биотехнологической компании DNA Script создали первую ионную схему, в состав которой входят сотни ионных транзисторов и которая выполняет функции примитивной искусственной нейронной сети.
Основой нового устройства стал ионный транзистор весьма необычной структуры. Он состоит из двух электродов, соединенных с концентрическими кольцевыми электродами и центральным дискообразным электродом. Все это помещено в водный раствор с молекулами хинона. Два кольцеобразных электрода, заманивая в свою ловушку ионы водорода, регулируют уровень pH с двух сторон дискового электрода. Если не вдаваться глубоко в подробности электрохимии происходящих процессов, можно сказать, что разница между уровнями pH определяет величину ионного тока через устройство, делая его ионным аналогом электронного транзистора.

Ионные транзисторы были сформированы в виде матрицы 16 на 16 и их соединения позволили реализовать функции аналогового арифметического умножения матриц и умножения матриц весовых коэффициентов, что используется при построении традиционных нейронных сетей.

"Умножение матриц - это самый распространенный вид вычислений в нейронных сетях, являющихся основой искусственного интеллекта" - пишут ученые, - "Наш ионный чип выполняет подобное умножение в водной среде чисто аналоговым образом, базирующимся исключительно на электрохимических процессах. Конечно, ионные аналоговые вычисления еще не могут обеспечить такой скорости и точности, как цифровые микропроцессоры. Однако, они выполняются без какого-либо участия программ и требуют несопоставимо меньшие количества энергии".

В дальнейшем ученые планируют значительно увеличить "химическую сложность" ионной вычислительной системы. "До сих пор мы использовали только 3-4 разновидности ионов, включая ионы водорода и ионы хинона, для обеспечения управления и переноса зарядов внутри ионного транзистора" - пишут ученые, - "Но если мы будем использовать более разнообразные ионы, то мы сможем одновременно оперировать большим количеством информации и выполнять ее более сложную параллельную обработку".

Создан первый в своем роде чип, использующий акустические колебания для передачи и обработки данных

Alex57 — Mon, 03 Oct 2022 12:08:08 GMT

Все вычислительные чипы передают и обрабатывают данные, модулируя определенную среду. В привычных нам компьютерных процессорах этой средой является электрический ток, движение электронов, которое модулируется при помощи транзисторов. Фотонные процессоры модулируют потоки фотонов, которые циркулируют по специальным тонким каналам, называемым световодами. А недавно ученые из Гарвадского университета продемонстрировали чип нового вида, который позволяет оперировать данными, заключенными в модуляции акустических (звуковых) колебаний.Акустический тип функционирует во многом подобно фотонному чипу, только использует акустические волны вместо света. В качестве модулятора использовано устройство из ниабата лития, материала, изменяющего свою эластичность в ответ на изменение прикладываемого электрического поля, что позволяет производить акустические колебания. Регулируя параметры электрического поля, можно с высокой точностью управлять фазой, амплитудой и частотой генерируемых акустических волн, что позволяет закодировать в них данные и направить в их в необходимый волновод.

Ученые заявляют, что у чипа, использующего звуковые волны, имеется ряд преимуществ перед чипами, использующие электромагнитные волны разных типов, включая свет. Распространение акустических волн легко ограничивается пространством волноводов, они практически не оказывают влияния друг на друга, но они обеспечивают достаточно сильные взаимодействия с другими частями системы, специально рассчитанные для этого.

"Акустические волны способны на многое в области среды передачи информации для классических и квантовых вычислительных технологий. Однако, появлению акустических процессоров долгое время препятствовало отсутствие технологии высокоточного управления звуковыми волнами и их передачи с низким уровнем потерь" - рассказывает Марко Лонкэр (Marko Loncar), ведущий исследователь, - "В нашей работе мы продемонстрировали, что акустическими волнами можно управлять при помощи специальных устройств из ниобата лития, и это делает на шаг ближе к созданию реальных акустических процессоров и других интегральных схем".

Создав первый опытный образец акустического чипа, исследователи занялись разработкой более сложных акустических систем и исследованиями, направленными на интеграцию таких систем с некоторыми компонентами квантовых вычислительных систем, со сверхпроводящими кубитами в частности.

Физики сломали барьер скорости света при помощи лазерных импульсов в среде горячей плазмы

Alex57 — Thu, 08 Sep 2022 18:01:01 GMT

Единичные фотоны света вряд ли когда-нибудь смогут преодолеть этот барьер, но существуют некоторые особые характеристики света, которые, похоже, не подчиняются этим правилам. К сожалению, использование этих характеристик не сможет помочь нам достичь далеких звезд за короткое время, но все это открывает дорогу для развития ряда совершенно новых лазерных технологий.Ученые-физики из Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса в Калифорнии и университета Рочестера в Нью-Йорке давно занимаются исследованиями распространения импульсов лазерного света в различных средах и при различных условиях. Точно подбирая параметры среды распространения, ученым уже удавалось замедлить скорость света практически до нуля. А недавно, используя своего рода волны, состоящие из синхронизированных фотонов, и горячую плазму, ученые добились того, что эти волны были в состоянии перемещаться на 30 процентов быстрее скорости света в вакууме.

Максимальная скорость фотонов света и других видов электромагнитных волн постоянна и ограничена фундаментальной взаимосвязью магнитных и электрических полей, называемой электромагнетизмом. Однако, в некоторых условиях ритмичные колебания групп синхронизированных фотонов формируют своего рода световую волну и придают этой волне так называемую групповую скорость. И именно эту групповую скорость можно замедлить или ускорить, изменяя параметры электромагнитной составляющей окружающей среды.

Выбивая при помощи лазерного света электроны из атомов смеси водорода и гелия, ученые смогли изменить групповую скорость волны, генерируемой вторым источником света. В качестве "рычага управления" изменениями скорости в данном случае выступает изменение соотношения и концентрации газов в смеси, и форма импульсов света. При определенном положении этого "рычага" проявился интересный эффект, отдельные фотоны продолжали двигаться в среде плазмы с нормальной скоростью, а их коллективный "танец" значительно ускорился.

Как уже упоминалось выше, все это не позволит нам создать технологии быстрого перемещения сквозь космическое пространство. Однако, возможность контроля групповой скоростью волн света будет очень полезна для ряда передовых технологий, включая создание мощных лазеров, использующихся в промышленности, в ускорителях частиц, в технологиях ядерного синтеза и т.п. Традиционно в таких лазерах используются твердотельные элементы и кристаллы, которые имеют предел закачиваемой в них мощности и которые со временем теряют свои оптические характеристики и эффективность.

Использование же потоков плазмы вместо кристаллов для усиления света позволит забыть об этих ограничениях и создать плазменные лазеры, обладающие поистине недостижимым для нынешнего момента уровнем мощности. А это, в свою очередь, позволит выйти на качественно новый уровень ряду технологий промышленного и исследовательского характера.

Ученые CERN открыли три новые экзотические частицы

Alex57 — Tue, 19 Jul 2022 18:40:26 GMT

Ученые из Европейской организации ядерных исследований CERN, работающие на Большом Адронном Коллайдере, самом большом и мощном ускорителе части, который только начал свой третий период работы, объявили об открытии сразу трех новых экзотических частиц. Дальнейшие исследования этих частиц позволят узнать больше о том, как кварки связываются друг с другом и образуют элементарные частицы-адроны.Все новые частицы были найдены учеными эксперимента LHCb, 5600-тонный датчик которого изначально предназначался для исследований различий между материей и антиматерией. Напомним нашим читателям, что этими же учеными в прошлом году был найден дважды очарованный тетракварк, самая долгоживущая из этого семейства экзотических частиц. А за десять лет, прошедших с момента открытия бозона Хиггса, ученые LHCb обнаружили 59 из 66 новых частиц, обнаруженных на коллайдре.

Первой из новых частиц является пентакварк (адрон, состоящий из пяти кварков). В его состав входит странный, верхний, нижний, очарованный кварки и очарованный антикварк. Эта частица является первым известным пентакварком, содержащим странный кварк.

Две другие частицы являются тетракварками (адронами, содержащими по четыре кварка). Один из тетракварков состоит из очарованного, верхнего кварков и странного, нижнего антикварков. Эта частица является носителем двойного заряда, но самым интересным является то, что она была обнаружена только в паре с другим подобным тетракварком, имеющим нейтральный заряд.
"Обнаружение новых видов тетракварков и пентакварка, их исследования и измерения их характеристик позволят физикам разработать объединенную модель экзотических адронов, которая позволит нам узнать характеристики этих адронов, которые не могут быть измерены экспериментальным путем" - пишут исследователи, - "Эта же модель может быть применена и по отношению к обычным адронам".

Остается надеяться, что подобных интересных открытий станет еще больше в процессе текущего этапа работы модернизированного Большого Адронного Коллайдера, и еще больше после того, как очередная модернизация превратит его в High-Luminosity LHC.

Астрономы наблюдают за медленной смертью самой большой звезды в Млечном Пути

Alex57 — Fri, 08 Jul 2022 15:56:13 GMT

Не так давно ученые-астрономы из Аризонского университета закончили разработку математической модели звезды VY Canis Majoris, красного сверхгиганта, который на данное время является самой большой из известных звезд нашей галактики, галактики Млечного Пути. Эта модель, построенная на базе результатов реальных астрономических наблюдений, позволит ученым предсказать то, что произойдет на самом финальном этапе жизненного цикла звезды.Ученые уже достаточно давно спорят по поводу процессов "смерти" красных сверхгигантских звезд. Ранее астрономы считали, что заключительным этапом является достаточно банальный взрыв сверхновой. Однако, данные наблюдений, проведенных в последнее время, демонстрируют несоответствие между количеством наблюдаемых взрывов сверхновых и количеством взрывов с учетом взрывов красных сверхгигантов. И, согласно новой теории, такие звезды схлопываются в черные дыры, что гораздо труднее отслеживается, подтверждается и изучается.

Звезда VY Canis Majoris является прекрасным объектом для изучения. Она достаточно велика, ее размер составляет от 10 до 15 АЕ (астрономических единиц, расстояние между Солнцем и Землей). И она располагается на удалении всего 3 009 световых лет в области созвездия Большого Пса (Canis Majoris).

Такая относительная близость и размер звезды VY Canis Majoris позволяют астрономам не только видеть саму звезду, но и отслеживать происходящие на ее поверхности процессы. Там были замечены огромные образования, которые подобны дугам солнечной короны, но в миллиарды раз крупнее. Эти дуги и другие процессы несут ответственность за потерю массы звездой, одного из фундаментальных процессов завершения ее жизненного цикла.

Материя, изгоняемая с поверхности звезды VY Canis Majoris, а точнее ее радиоизлучение, было изучено при помощи радиотелескопа ALMA. Помимо традиционного водорода, гелия, кислорода и углерода там были обнаружены диоксид серы, диоксид кремния и даже хлорид натрия (поваренная соль). Такое разнообразие веществ позволило ученым увидеть потоки материи и определить их скорость с достаточно высокой точностью.

Для проведения наблюдений ученые выровняли и сориентировали в правильном направлении все 48 антенн телескопа ALMA. А объем собранных данных превысил один терабайт. Процесс обработки всего массива данных еще не завершен, но полученных уже результатов стало хватать для создания математической модели звезды VY Canis Majoris.

Когда обработка данных будет полностью завершена, модель будет откорректирована соответствующим образом, и ученые получат возможность узнать, на что именно похожа самая большая звезда нашей галактики. И когда-нибудь в очень далеком будущем ученые, которые станут свидетелями финальных моментов жизни звезды VY Canis Majoris, получат возможность проверить достоверность этой модели.

Марсоход Perseverance побил один из главных "марсианских" рекордов

Alex57 — Mon, 14 Feb 2022 16:52:42 GMT

Небезызвестный марсоход Perseverance продолжает выполнять исследования Марса, собирая, анализируя образцы и производя поиски признаков существования жизни в далеком прошлом этой планеты. И недавно, совершая очередное перемещение с места на место, этот аппарат установил новый "марсианский" рекорд по дальности перемещений за один марсианский день, называемый термином "Сол".Более того, марсоход Perseverance побил рекорд, установленный почти 17 лет назад марсоходом Opportunity, дважды за два сола. Сначала Perseverance совершил перемещение на дальность 243 метра (798 футов), а на следующий день, 5 февраля 2022 года, пройденная им дистанция составила уже 245 метров (806 футов).

Хотя дистанция в 240 метров не похожа на очень длинную, для марсохода она все же является достаточно дальним перемещением. Операторы марсоходов обычно относятся к перемещениям с большой осторожностью, маршрут перемещений тщательно планируется и проверяется для гарантии того, что машине не будет нанесен ущерб и она не застрянет где-либо в расщелине или кратере.

Нам всем хорошо известно, что поверхность Красной Планеты является не самым подходящим местом для совершения поездок. Об этом свидетельствует множество снимков, на которых видны отверстия, порезы и другие повреждения, оставленные острыми гранями камней на колесах марсохода Curiosity. Но, к счастью, конструкция марсоходов создавалась с изрядным запасом прочности, и эти аппараты могут продолжать движение даже с повреждениями на колесах. Более того, колеса марсохода Perseverance имеют совершенно другой рисунок протектора, который по расчетам должен меньше изнашиваться и больше защищать колеса от повреждений острыми гранями скал.

Интересен тот факт, что марсоход Perseverance также побил еще один рекорд по дальности перемещения в автоматическом режиме, установленный в прошлом им же. Сейчас марсоход использует обновленную версию системы автономного вождения, в которой маршрут движения рассчитывается динамически на основе данных трехмерной карты окружающей среды, составляемой марсоходом. Справедливости ради отметим, что за самостоятельными действиями этого марсохода пока еще ведется некоторый надзор со стороны людей, но более совершенная система уже позволяет Perseverance проходить самостоятельно более длинные участки, чем это могла сделать любая предыдущая модель марсоходов.

Все, о чем было рассказано выше, позволяет марсоходу Perseverance проходить за один день более длинную дистанцию, и ключевую роль во всем этом также играет сокращение объемов работы, которую должны выполнить люди на Земле. Согласно расчетам, максимальная скорость перемещения марсохода в автономном режиме составляет сейчас 120 метров в час, для сравнения, скорость движения марсохода Curiosity в таком же режиме составляет всего 20 метров в час.

Японцы планируют на 2023 год запуск первого в истории деревянного спутника

Alex57 — Thu, 13 Jan 2022 12:11:57 GMT

В настоящее время в Японии идет реализация плана, финальной точкой которого станет запуск в 2023 году в космос первого искусственного спутника, основным материалом конструкции которого будет древесина. Тем самым разработчики пытаются использовать экологическую чистоту, низкую стоимость самой древесины и технологий ее обработки в космических технологиях следующих поколений.Спутник, конструкция которого изготовлена из древесины, по окончанию срока его службы полностью сгорит в атмосфере без малейшего шанса добраться до поверхности планеты. При этом, окружающей среде будет нанесен минимальный ущерб, гораздо меньший, чем ущерб от сгорания такого же спутника, изготовленного из традиционных "космических" материалов.

Созданием первого деревянного спутника занимаются исследователи из университета Киото и японской деревообрабатывающей компании Sumitomo Forestry Co. Помимо дешевизны древесины и ее обработки по сравнению со стоимостью и стоимостью обработки алюминия, древесина прозрачна для радиоволн, что позволит разместить антенны радиоприемника и передатчика внутри спутника.

Спутник будет наноспутником класса CubeSat, кубом с 10-сантиметровыми сторонами. На поверхности деревянного основания будут располагаться солнечные батареи, а вся электроника будет заключена внутри спутника.

Конструкция спутника будет изготовлена из разных сортов древесины с различной плотностью и твердостью. После того, как спутник будет запущен с борта Международной Космической Станции, он проведет в космосе девять месяцев и исследователи получат возможность узнать, как ведут себя различные виды древесины, подвергаясь неблагоприятным условиям космической окружающей среды.

"Создавая первый деревянный наноспутник, мы преследуем сразу множество целей" - пишут представители университета Киото, - "Вполне возможно, что благодаря нашей работе в недалеком будущем даже дети, интересующиеся космосом, смогут собрать свой собственный спутник, который отправится на орбиту в качестве дополнительного груза одной из миссий".

Gopher - новая система искусственного интеллекта от DeepMind, оперирующая 280 миллиардами параметров

Alex57 — Thu, 16 Dec 2021 15:00:43 GMT

Генерация текстов на естественном языке это задача, для которой используются так называемые большие языковые модели (large language model, LLM). Результаты работы таких моделей применяются сейчас на практике в самых различных областях, начиная от поиска Google до фэнтезийных онлайн-игр. Однако работа LLM-моделей еще далека от совершенства, при некоторых условиях они "сходят с ума" и начинают выдавать тексты сексисткого, расистского содержания, тексты с прерывающимися цепочками логических рассуждений и т.п. Некоторые из специалистов считают, что эти слабые места могут быть усилены путем добавления вычислительной мощности, увеличения масштабов самой модели и количества исходных данных. Но так ли это на самом деле? Или мы уже достигли пределов возможностей данной технологии?

Поиском ответов на прозвучавшие выше вопросы занимаются специалисты DeepMind, подразделения компании Alphabet, занимающегося проблемами искусственного интеллекта. Для этого была построена большая языковая модель под названием Gopher, количество операционных параметров которой равно 280 миллиардам. С этой точки зрения модель Gopher превосходит модель OpenAI GPT-3 (175 миллиардов параметров), но проигрывает модели Megatron (530 миллиардов параметров), разработанной совместными усилиями Microsoft и Nvidia.

В области искусственного интеллекта бытует мнение, что модели большей сложности могут обеспечить лучшую производительность и качество результатов. Специалисты DeepMind подтвердили это при помощи модели Gopher на наиболее распространенных задачах, таких как проверки фактов, анализ мнений и резюмирование. Однако было замечено, что некоторые проблемы, являющиеся врожденными в языковых моделях, для их исправления нуждаются в чем-то большем, нежели простое увеличение сложности, вычислительной мощности и количества данных.

"Мы видим, что модель может потерпеть неудачу, двигаясь к моменту краха множеством различных путей" - пишут исследователи, - "Это происходит потому, что у самой модели отсутствует хорошее понимание того, что она читает и вырабатывает. Более того, в некоторых случаях модели имеют тенденцию скатываться к распространенных стереотипам и выдают весьма хорошо замаскированную правдоподобную дезинформацию".

К озвученным выше выводам специалисты DeepMind пришли после того, как они изменяли сложность модели Gopher и проводили порядка 150 тестов на различных языковых задачах. При этом было отмечено, что качество работы увеличивалось с ростом сложности модели, и самые качественные результаты (около 80 процентов прохождения тестов) были получены при помощи модели с максимально возможным количеством параметров.

Кроме проверки качества работы LLM-моделей, исследователи в своей работе рассмотрели дополнительные проблемы, с которыми можно будет столкнуться при начале практического использования этих моделей. Были рассмотрены варианты генерации "токсичного" языка, хорошо скрытой дезинформации и другие вещи, которые могут быть использованы для создания спама и пропаганды, к примеру. Эти аспекты скоро обретут весьма важное значение, ведь различные системы искусственного интеллекта уже сейчас начинают использоваться в роли чат-ботов, агентов по продажам и т.п.

"Несмотря на не очень утешительные результаты наших исследований мы считаем, что использованные тестовые наборы данных и тестовые задания просто не соответствуют сложности реального мира" - пишут исследователи, - "И единственным способом проверки качества таких систем является проверка их в реальности, в общении с реальными людьми. С учетом темпа развития современных технологий мы надеемся получить результаты проверок моделей реальностью уже в самом ближайшем времени".

Признаки существования неуловимой девятой планеты были найдены в астрономических данных более чем десятилетней давности

Alex57 — Mon, 29 Nov 2021 15:52:45 GMT

Ученые-астрономы уже достаточно давно подозревают, что в состав нашей Солнечной системы может входить неизвестная нынче девятая планета, вращающаяся вокруг Солнца на большом расстоянии, значительно превышающем расстояние орбиты Плутона. Однако, пока еще никому не удавалось не то, что бы наблюдать за Девятой Планетой непосредственно, но и даже определить ее предполагаемое местоположение.Майкл Роуэн-Робинсон (Michael Rowan-Robinson), астроном из Имперского колледжа в Лондоне, недавно закончил проведение повторного анализа данных, собранных еще в 1983 году космическим аппаратом IRAS (Infrared Astronomical Satellite). Этот аппарат являлся космическим телескопом, работавшим в длинноволновом инфракрасном диапазоне, и в массиве собранных им за 10 месяцев данных были обнаружены три точечных источника инфракрасного излучения, которые по нескольким параметрам могут являться девятой планетой.

Однако, Майкл Роуэн-Робинсон считает крайне маловероятным то, что найденные им точечные источники являются первыми случаями прямого обнаружения девятой планеты. Но эти данные могут быть использованы сейчас для моделирования и определения приблизительного местоположения Планеты Девять в настоящее время.

Сбор данных, содержащих подсказки относительно того, где сейчас может находиться девятая планета, может позволить астрономам провести серию наблюдений при помощи самых совершенных из существующих астрономических инструментов, обнаружить эту неуловимую планету и закрыть раз и навсегда вопрос о ее существовании.

Напомним нашим читателям, что в 2016 году была опубликована работа ученых-астрономов из Калифорнийского технологического института, в которой было высказано предположение о возможности существования Планеты Девять. В качестве доказательств ученые приводили случаи обнаружения небольших объектов в поясе Койпера, орбиты движения которых были искажены гравитационным влиянием какого-то большого космического объекта.

Характеристики искажений позволили ученым выдвинуть предположения, что если девятая планета существует, то ее масса должна превосходить массу Земли в 5-10 раз и она должна вращаться вокруг Солнца на удалении от 400 до 800 астрономических единиц (АЕ). Для сравнения, орбита Плутона удалена от Солнца на расстояние в 40 АЕ.

Причинами того, что факт существования Планеты Девять еще не был подтвержден до настоящего момента времени, является то, что планета находится очень далеко, она относительно невелика и ее поверхность отражает крайне малое количество солнечного света.

За 10 месяцев в 1983 году аппарат IRAS произвел обзор, который охватил 96 процентов от площади всего ночного неба. В этих данных Майкл Роуэн-Робинсон обнаружил три случая фиксации неизвестного движущегося космического объекта, датированные июнем, июлем и сентябрем 1983 года. К сожалению, говорить о том, что аппарат действительно увидел девятую планету, еще очень рано. Качество сделанных снимков никак нельзя назвать высоким в настоящее время, а во-вторых, снимки были сделаны в области низких галактических широт, где присутствует сильная засветка от волокнистых облаков космического газа, которые ярко светятся в длинноволновом инфракрасном диапазоне и создают помехи для съемки.

Но, если принять предположение о точности данных, собранных космическим аппаратом IRAS, то ученым придется пересмотреть некоторые данные о девятой планете. Согласно расчетам Майкла Роуэн-Робинсона, масса планеты в 3-5 раз превосходит массу Земли, а вращается она на удалении приблизительно 225 АЕ от Солнца. И эти данные, в свою очередь, дают нам хорошее направление для проведения как реальных поисков планеты, так и поисков в наборах данных, собранных другими астрономическими инструментами.

Созданы микророботы, передвигающиеся за счет микровихрей в воде, подобно личинкам морской звезды

Alex57 — Thu, 25 Nov 2021 18:17:53 GMT

Природа, как нам это хорошо известно, является бесконечным источником идей для создания роботов различных конструкций, живыми прототипами которых уже стали пчелы, бактерии, тараканы, рыбы, птицы, муравьи и т.п. И недавно к этому списку живых прототипов роботов присоединился еще один весьма маловероятный кандидат - личинка морской звезды, которая при помощи крошечных волосинок создает микровихри вокруг своего тела, за счет которых она передвигается и поглощает свою еду.

Всего в несколько миллиметров длиной, личинки морской звезды покрыты сотнями тысяч крошечных волосинок, названных ресничками. Эти создания используют реснички в качестве двигательного аппарата, когда два ряда ресничек движутся синхронно в одном направлении, они создают тягу продвигающую тело личинки вперед. Движение же рядов ресничек в противоположных направлениях создает крошечные завихрения в воде, доставляющие к личинке крошечные частички пищи.

Исследователи из Швейцарского федерального технологического института (Swiss Federal Institute of Technology, ETH), используя личинку морской звезды в качестве прототипа, создали крошечного плавающего робота, использующего схожий механизм передвижения. Для создания тела робота, покрытого ресничками, исследователи использовали точные лазерные технологии. Реснички робота приводятся в действие ультразвуком, и они способны колебаться со скоростью 10 000 раз в секунду, что гораздо быстрее движений ресничек живого прототипа.
Новые микророботы были протестированы в воде, в которую было помещено большое количество непрозрачных частиц, служащих для визуализации потоков и завихрений в воде. Созданное устройство воспроизвело картину потоков и завихрений, которая во многом совпадает с картиной, создаваемой живыми личинками. Используя потоки и завихрения воды, микроробот может плавать по прямой линии, совершать маневры и впитывать частицы, оставляя за собой хорошо различимый след из этих частиц.

Швейцарские исследователи считают, что подобные микророботы, изготовленные из нейтральных и биоразлагаемых материалов, смогут действовать внутри тела человека и найдут применение в технологиях целевой доставки лекарственных препаратов. Другие подобные роботы, изготовленные уже из химически стойких материалов, найдут применение в технологиях управления малыми объемами жидкостей, манипуляций крошечными частицами, что широко используется в различных вариантах устройств типа лабораторий-на-чипе.

Обнаружена первая в своем роде планета, вращающаяся сразу вокруг трех звезд

Alex57 — Sat, 09 Oct 2021 17:28:18 GMT

Ученые-астрономы из Невадского университета в Лас-Вегасе обнаружили в глубинах космоса аномалию, которая с очень большим процентом вероятности может являться планетой, вращающейся сразу вокруг трех звезд системы GW Ori. Отметим, что в отличие от нашей Солнечной системы, в которой находится только одна звезда, почти в половине других звездных систем находится две, три или большее количество звезд, связанных друг с другом силами их гравитации. Но, до последнего времени астрономам еще не удавалось найти даже следов планет в таких сложных тройных системах из-за того, что нестабильные и постоянно изменяющиеся гравитационные поля, вероятно, не способствуют процессу формирования планет.

Астрономы производили наблюдения за системой GW Ori при помощи радиотелескопа ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), а главными объектами этих наблюдений являлись три кольца из космического газа и пыли, окружающие звезды этой системы. И немногим позже ученым удалось обнаружить достаточно большой разрыв в кольцах, образование которого является своего рода загадкой.

В качестве объяснений этой загадки был выдвинут ряд предположений, включая то, что разрыв образовался из-за крутящего момента суммарного гравитационного поля всех трех звезд. Но после построения подробной математической модели системы GW Ori ученые выяснили, что существование разрыва может быть объяснено более простой вещью - формированием и наличием в этой области пространства одной или нескольких крупных планет - газовых гигантов, подобных Юпитеру.

Такое предположение подкрепляется тем фактом, что в процессе формирования планетарных систем первыми возникают газовые планеты, а каменистые планеты типа Земли или Марса начинают формироваться на гораздо более поздних этапах.

К сожалению, даже самые мощные современные телескопы не могут увидеть планеты в системе GW Ori. Их существование может быть определено лишь по вторичным косвенным признакам. И дополнительные наблюдения с помощью телескопа ALMA, которые будут проведены в ближайшие месяцы, могут дать ученым в руки неоспоримые доказательства факта существования планеты или планет, вращающихся сразу вокруг трех звезд.

Один из датчиков темной материи обнаружил по случайности сигналы темной энергии

Alex57 — Sat, 25 Sep 2021 07:56:48 GMT

В прошлом году один из экспериментальных датчиков, предназначенный изначально для поисков частиц загадочной темной материи, зарегистрировал весьма странный сигнал, в котором присутствовали намеки на существование некоей новой физики и несколькими "подозреваемыми", виновными в ее проявлении. И недавно, ученые из Кембриджского университета предложили новый вариант объяснения этого феномена, который почему-то не пришел никому в голову сразу после обнаружения странного сигнала. И, согласно этому новому объяснению, датчик произвел первое прямое обнаружение темной энергии, таинственной силы, которая несет ответственность за ускорение процесса расширения Вселенной.

Несмотря на то, что темная материя превосходит по количеству обычную материю в пять раз, она так и продолжает оставаться неуловимой для современной науки. Темная материя не взаимодействует ни с чем, ни с обычной материей, ни даже со светом. Внешним признаком существования темной материи являются силы гравитации, создаваемые ее скоплениями, и именно эти силы играют одну из главных ролей в процессах формирования звезд, галактик и скоплений галактик. Но, время от времени, частицы темной материи могут сталкиваться с частицами обычной материи и порождать эффекты, которые могут быть обнаружены подходящим для этого оборудованием.
Одним из вариантов такого оборудования является оборудование эксперимента XENON1T, который проводился в Италии с 2016 по 2018 год. Главным элементом этого эксперимента являлся большой бак, заполненный жидким ксеноном, расположенный глубоко под поверхностью земли. Если внутри этого бака частица темной материи столкнется с атомом ксенона, это породит вспышку слабого света и несколько свободных электронов, что может быть обнаружено набором специальных датчиков.

Однако, на практике не все обстоит так просто, как было описано выше. Точно такие же эффекты могут произвести и другие частицы, попавшие в объем бака с ксеноном. Размещение бака глубоко под землей позволяет уменьшить уровень подобных шумов и помех, но не избавляет от них полностью. Поэтому ученым постоянно приходится вычислять и корректировать значение ожидаемого шума, и на уровне этого фонового шума производить поиск интересующих их событий.

В прошлом году ученые обнаружили в собранных данных "удивительный переизбыток событий", на 53 события больше, чем этого можно было ожидать при значении ожидаемого фона в 232 события. Это было очень странно, но имеет ли к этому какое-то темная материя?
Ведущим кандидатом на звание частицы темной материи в то время была гипотетическая элементарная частица, так называемый солнечный аксион. Как следует из названия, такие частицы были произведены в недрах Солнца. Вполне вероятно, что именно эта частица и не является частицей темной материи, но существуют и другие типы аксионов, поэтому обнаружение аксиона любого вида само по себе является огромным достижением.

Согласно расчетам, произведенным учеными из Кембриджа, для того, чтобы воспроизвести уже зарегистрированный сигнал потребовалось бы слишком большое количество солнечных аксионов. Вместо этого они предложили другого "подозреваемого" - частицу, которая является носителем сил темной энергии. Согласно некоторым из существующих теорий такие частицы должны существовать и их называют частицами-хамелеонами.

Частицы-хамелеоны, согласно тем же теориям, имеют удивительную природу, их масса зависит от количества другой материи в окружающем пространстве. А силы "темной энергии", носителями которых они являются, имеют обратную зависимость от массы частиц-хамелеонов. Получается такой парадокс, что частицы-хамелеоны, находящиеся в областях с высокой концентрацией материи, к примеру, в недрах Земли, обладают большой массой, но их силы проявляются лишь на очень коротких расстояниях. В космосе же, там, где концентрация материи минимальна, проявление сил частиц-хамелеонов, обладающих минимальной массой, простирается на большие расстояния. Таким образом получается, что эффект от темной энергии практически незаметен в локальном масштабе, но его сила достигает весьма весомого значения в масштабах галактик и скоплений галактик.
Такая гипотеза кажется слишком уж "притянутой за уши" для того, чтобы оказаться правдой на самом деле. Тем не менее, в ней заложены некоторые идеи, которые могут быть проверены на нынешнем уровне развития науки, и Кембриджские ученые считают, что избыток событий в данных эксперимента XENON1T является первым доказательством существования частиц-хамелеонов.

Такую уверенность ученым дали результаты моделирования процесса, в котором порожденные в Солнце частицы-хамелеоны прошли через датчик эксперимента XENON1T в условиях искусственно создаваемого там магнитного поля. И полученный таким теоретическим способом сигнал во многом очень похож на сигнал, зарегистрированный датчиком в реальности.

Конечно, еще совершенно рано говорить о том, что загадка странного сигнала разгадана, и это дело можно полностью закрыть. Вся проблема заключается в том, что наличие такого количества избыточных случаев само по себе еще не подтверждено с достаточной достоверностью. И, может быть, следующие и более совершенные варианты экспериментов наподобие XENON1T позволят ученым проверить полученные результаты, получив при этом подтверждение или опровержение своих новых теорий.

Новый тип датчиков позволил зарегистрировать высокочастотные гравитационные волны, предположительно порожденные темной материей

Alex57 — Sat, 04 Sep 2021 18:17:24 GMT

Новый тип детектора гравитационных волн, развернутый сейчас в Западной Австралии, записал два редких случая, которые могут являться или сигналами от темной материи, или колебаниями исконных черных дыр. Зарегистрированные новыми датчиками высокочастотные гравитационные волны находятся вне диапазона чувствительности всех других детекторов, и этот случай является первым в истории науки, когда ученым удалось получить запись таких сигналов.Напомним нашим читателям, что гравитационные волны являются искажениями основы нашей Вселенной, пространственно-временного континуума, порожденными самыми высокоэнергетическими событиями во Вселенной. Возможность возникновения гравитационных волн была обоснована Альбертом Эйнштейном более века назад, но впервые их зарегистрировать удалось лишь в 2015 году. С того момента датчики гравитационных обсерваторий LIGO и Virgo зарегистрировали множество гравитационных волн в диапазоне от 30 Гц до 7 кГц, что соответствует столкновению черных дыр или нейтронных звезд.

Однако, гравитационные волны могут иметь частоту, лежащую вне диапазона чувствительности существующих детекторов. И в настоящее время уже два новых датчика занимаются поисками низко- и высокочастотных гравитационных волн, источниками которых могут быть другие виды событий во Вселенной. Одним из таких датчиков является датчик, разработанный учеными научного центра CDM (ARC Center of Excellence for Dark Matter Particle Physics) и университета Западной Австралии.

Основным компонентом нового датчика является BAW-резонатор (bulk acoustic wave resonator), дискообразный кварцевый кристалл, резонирующий на высоких частотах в момент, когда через него проходят акустические колебания. Колеблющийся кристалл вырабатывает электрический заряд, который снимается при помощи прижатых к нему электродов и подается на SQUID-устройство (superconducting quantum interference device), которое усиливает сигнал для уровня, достаточно для проведения измерений.
Все это помещено в корпусе с многослойной защитой от внешнего электромагнитного излучения и охлаждено почти до абсолютного нуля для уменьшения собственных тепловых шумов устройства. И после такого датчик становится способен улавливать гравитационные волны с мегагерцовыми частотами.

Эксперимент с BAW-датчиками проводился в 2019 году на протяжении 153 суток. И самые интересные случаи были зарегистрированы этим датчиком 12 мая и 27 ноября 2019 года. Оба сигнала имели высокую частоту порядка 5 МГц и ученым пока еще неизвестно, какое именно событие могло породить такие сигналы, хотя у них уже имеются два предположения.

Первым предположительным источником высокочастотных гравитационных волн могут являться исконные черные дыры, возникшие спустя миллисекунды после момента Большого Взрыва. Такие черные дыры, согласно существующим теориям, могут быть "зародышами" сверхмассивных черных дыр, расположенных в центрах больших галактик. И если это предположение окажется действительным, то оно станет доказательством существования исконных черных дыр, которые являются пока лишь теоретическим понятием.

А вторым вариантом является предположение, что высокочастотный гравитационный сигнал был порожден в недрах достаточно плотного скопления частиц темной материи.

Подтверждение любого из двух предположений может стать огромным прорывом в физике. Однако, ученые рекомендуют всем сохранять трезвый рассудок по данному поводу, ведь существует еще целая масса более близких и прозаических вариантов объяснения происхождения сигналов. Источниками этих сигналов также могут являться интерференция заряженных частиц, механическое напряжение кристалла резонатора, случайные атомные процессы и даже момент сгорания небольшого метеорита в верхних слоях земной атмосферы.

В скором времени ученые планируют улучшить разработанные ими датчики так, что они смогут охватить еще более широкий диапазон высоких частот. Параллельно с этим планируется установка нескольких датчиков в разных удаленных местах, а сравнение сигналов от этих датчиков позволит отфильтровать данные от перечисленных выше видов случайных событий.

Датчик на основе двумерного квантового кристалла станет новым инструментом охоты за темной материей

Alex57 — Mon, 16 Aug 2021 18:20:06 GMT

Согласно существующим теориям таинственная темная материя должна буквально окружать нас, но она, эта материя, пока приносит лишь разочарование ученым, развернувшим масштабную охоту за различными видами гипотетических частиц-кандидатов. И недавно ученые-физики из американского Национального института стандартов и технологий (National Institute of Standards and Technology, NIST) разработали новый тип датчика частиц темной материи, в основе которого лежит своеобразный двумерный квантовый кристалл. Ученые надеются, что высочайшая чувствительность нового устройства позволит им в будущем "поймать за руку" определенные виды неуловимых ранее частиц.

Результаты проводимых в течение нескольких десятилетий астрофизических наблюдений указывают на то, что в глубинах Вселенной скрывается большее количество материи, чем то, что мы можем видеть при помощи самых совершенных астрономических инструментов. Это несоответствие стало причиной выдвижения гипотезы о существовании так называемой темной материи, таинственной субстанции, которая не взаимодействует с обычной материей и даже со светом. Единственным влиянием темной материи на все, окружающее нас, является ее гравитация, благодаря которой формируются галактики, скопления галактик и другие огромные космические объекты.

Ученые уже давно выдвинули ряд предположений касательно того, из каких частиц может состоять темная материя. Также была проведена масса не принесших положительных результатов экспериментов, в которых, используя различные подходы, ученые пытались обнаружить тот или иной вид гипотетических частиц, претендующих на звание частиц темной материи.

Одним из основных кандидатов являются частицы, называемые аксионами. Согласно существующим моделям, аксионы не являются носителями электрического заряда и имеют очень и очень малую массу. Движение аксионов в пространстве имеет волнообразный характер и эти частицы должны оказывать очень слабое влияние на окружающий мир при помощи сил электромагнетизма. Однако, ни один из предыдущих экспериментов по обнаружению аксионов также не принес положительных результатов.

И недавно группа из NIST разработала новый тип датчика аксионов. Он состоит из 150 ионов бериллия, пойманных в ловушку магнитного поля, которое, к тому же, вынуждает эти ионы расположиться в пределах условной плоскости, толщиной всего в 200 микронов. Когда такая группа ионов подвергается воздействию внешнего электрического поля, все атомы выравнивают свою пространственную ориентацию и спины и, при условии полной изоляции от внешних влияний различного рода, будут реагировать на движение даже единичного аксиона или другой частицы темной материи.

Согласно расчетам, чувствительность такого датчика минимум в 10 раз превышает чувствительность наилучших датчиков, использовавшихся ранее. Такой датчик способен обнаруживать изменения электрического поля 240 нановольт на метр в секунду. Такая чувствительность позволит ученым вести поиски аксионов в более широком диапазоне частот, чем это было возможно ранее.

Столь высокая чувствительность датчика является следствием использования законов мира квантовой механики. Любой смещение иона, вызванное прохождением аксиона, будет очень малым для того, чтобы его можно было измерить с подобающей точностью. Однако, для усиления сигнала ученые использовали явление квантовой запутанности.

Для запутывания всех ионов на квантовом уровне ученые использовали перекрещивающиеся лучи лазерного света. После создания такой запутанности смещение спина одного иона, вызванное прохождением частицы темной материи, моментально вызовет смещение спина других ионов, что очень легко поддается детектированию. При определенном направлении спина электронов ионов весь этот квантовый кристалл будет флюоресцировать, а любое изменение спина разрушит флюоресценцию и сделает кристалл темным.

Сейчас ученые планируют увеличить чувствительность датчика аксионов по крайней мере в 30 раз, создав для него уже трехмерный квантовый кристалл, состоящий минимум из 100 тысяч ионов бериллия. И если эта идея будет реализована, то новый датчик имеет все шансы стать инструментом, который поможет ученым разгадать одну из самых сложных загадок Вселенной.

Сэр Ричард Брэнсон успешно слетал в космос на борту своего космического корабля

Alex57 — Mon, 12 Jul 2021 08:16:39 GMT

Вчера сэр Ричард Брэнсон, основатель известной компании Virgin Galactic, совершил свой первый полет за границу земной атмосферы на борту своего космического корабля-самолета VSS Unity. Космический корабль, на котором находился целый экипаж из сотрудников компании Virgin Galactic, после пребывания в космическом пространстве совершил планирующий спуск и мягкую посадку на полосу космодрома в Нью-Мексико. Эта миссия, получившая название Unity 22, стала четвертым испытательным полетом в космос для космического корабля VSS Unity, и первым для Брэнсона, который ждал этого момента более десятилетия.Космический корабль-самолет VSS Unity был поднят в воздух в воскресенье в 10:40 по местному времени, будучи прикрепленным к самолету-носителю WhiteKnightTwo с двойным фюзеляжем. Через 50 минут после взлета на высоте 13 700 метров VSS Unity был выпущен в самостоятельный полет и запустил свой ракетный двигатель. Тяга этого двигателя позволила кораблю VSS Unity набрать высоту 88.5 километров (55 миль), т.е. немного выше признанной границы между атмосферой и космосом.

Экипаж космического корабля VSS Unity во время пребывания в космосе испытал состояние невесомости, после чего корабль начал процедуру возвращения, которая благополучно закончилась на полосе космодрома Spaceport America в Нью-Мексико, который является базой компании Virgin Galactic.
На борту космического корабля VSS Unity во время полета, кроме сэра Ричарда Брэнсона, находились два пилота, Дэйв Маккей и Майкл Мэсуччи, и три пассажира - астронавт-инструктор Бет Моисей, ведущий инженер Дэйв Маккей и вице-президент по связям с американским правительством Сириша Бандла.

И в заключении следует заметить, что сэр Ричард Брэнсон должен был отправиться в космос немногим позже. Однако, конкуренция со стороны Джеффа Безоса, который собрался 20 июля также отправиться в космос на борту собственной ракеты New Shepard, заставила Ричарда Брэнсона пересмотреть свои планы и внести коррективы в состав экипажа миссии Unity 22. Отправляясь в космос в составе этой миссии, Ричард Брэнсон продемонстрировал всем свою уверенность в безопасности полетов на новых космических кораблях компании Virgin Galactic и нам остается лишь пожелать удачи во всех его дальнейших начинаниях.

Робот-змея, способный пробивать себе путь в песке или мягком грунте

Alex57 — Wed, 23 Jun 2021 15:01:52 GMT

Роботы уже давно являются достаточно мощным инструментом для проведения исследований на поверхности земли, в море, небе и даже космосе. Но существует такой вид окружающей среды, как земные недра, в котором исследования при помощи роботов сталкиваются с непреодолимыми проблемами. И недавно, инженеры из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре и Технологического университета Джорджии разработали робота-змею, который при помощи нескольких уловок способен пробивать себе путь в песке или мягком грунте.Змеи уже достаточно давно являются прекрасным прототипом для конструкций роботов благодаря относительной простоте строения их тела и широкими возможностями для реализации различных видов движения. Роботы-змеи уже используются для исследований глубин океана, морского дна, они работают в трубопроводах и даже на аварийных атомных электростанциях. И теперь, благодаря работе упомянутых чуть выше исследователей, роботы-змеи направляются под землю.

Самым большим препятствием в движении под землей является большое сопротивление, возникающее при движении даже в среде гранулированного материала, такого, как песок. И для преодоления этого сопротивления новый робот-змея использует несколько различных методов, подсказанных природой.

Перемещение робота под землей начинается с процесса "роста" его тонкого и мягкого наконечника, который прорастает в земле, словно корень какого-нибудь растения. На самом конце этого наконечника есть сопло, через которое выходит поток воздуха под небольшим давлением, что помогает разрыхлить почву по направлению движения. Этот же воздух также обеспечивает нечто наподобие смазки, уменьшающей трение и сопротивлении, когда вслед за тонким наконечником сквозь землю начинает протискиваться более толстая часть тела робота.
Но существует еще одна проблема - при горизонтальном перемещении сквозь песок, робот движется не горизонтально, а по восходящей линии, пока не выходит на поверхность. Это происходит из-за того, что песок выше робота создает намного меньшее давление, чем плотный песок, находящийся ниже. Эта проблема решилась путем подачи дополнительного воздуха через сопла в нижней части, что позволило уменьшить трение. Помимо этого, на передней части робота установлен специальный клин, который, подобно голове песчаной ящерицы (Scincus scincus) помогает в прокладывании пути в земле.

В результате всего этого маленький робот-змея способен относительно легко перемещаться в сухой окружающей среде, заполненной гранулированным материалом. Также этот робот способен огибать препятствия, скручиваясь и обходя их сбоку или снизу.

Конечно, тот вид, в котором сейчас существует опытный образец робота змеи, совершенно не подходит для выполнения каких либо полезных действий. Но найденные исследователями принципы движения под землей могут быть использованы при создании более совершенных подобных роботов, которые смогут производить операции по выборке грунта, по прокладке трубопроводов и кабелей под землей без необходимости раскопки траншей для этого дела.

Ученые пролили немного света на происходившее в первые микросекунды после Большого Взрыва

Alex57 — Sun, 13 Jun 2021 20:20:22 GMT

Группа ученых из университета Копенгагена завершила исследование, целью которого являлось изучение того, что происходило с плазмой определенного типа, образовавшейся и существовавшей в первые микросекунды после момента Большого Взрыва. Этот уникальный вид плазмы, называемой кварково-глюонной плазмой (Quark-Gluon Plasma, QGP), был первым типом материи, появившейся во Вселенной, позже из нее образовалась вся обычная материя, которую сегодня мы видим вокруг себя. Исследователи полагают, что результаты их работы содержат ключи к ответам на вопрос, как именно эволюционировала Вселенная, начиная с Большого Взрыва и заканчивая сегодняшним днем?Ученым уже известно, что процесс расширения Вселенной после Большого Взрыва запустил череду других процессов, в результате которых из плазмы сначала сформировались элементарные частицы, затем атомы, звезды, галактики и все остальное, что мы можем видеть сейчас в глубинах космоса. Однако, точного понимания произошедшего и особенностей упомянутых выше процессов у ученых еще нет, на этот счет существует лишь множество догадок, некоторые из которых могут являться ошибочными и недостоверными.

Кварково-глюонная плазма, как следует из ее названия, состоит из кварков и глюонов, которые немногим позже разделились под влиянием процесса расширения Вселенной. Большая часть кварков превратилась в элементарные частицы, адроны, состоящие из трех кварков, к примеру, в протоны, которые, как нам известно, являются одним из видов частиц, формирующих ядра атомов. Плазма существовала в объеме Вселенной в течение первых 0.000001 секунд после Большого Взрыва и затем исчезла, превратившись в адроны и другие типы элементарных частиц.

При помощи Большого Адронного Колайдера, самого большого и мощного ускорителя частиц на сегодняшний день, ученым удалось создать облако кварково-глюонной плазмы и проследить то, что происходило с ней далее.

Полученные результаты противоречат гипотезам, которые считались ранее рабочими гипотезами теории Большого Взрыва. Оказалось, что плазма существовала изначально в форме сверхтекучей "идеальной" жидкости и имела равномерную структуру, как вода. Согласно же предыдущим теориям, исконная кварково-глюонная плазма являлась газообразным образованием, которое не могло менять свою форму столь быстро, как сверхтекучая жидкость.

И в заключении следует отметить, что обнаруженное учеными противоречие практики с теорией вынудит их пересмотреть некоторые из существующих теорий и перестроить заново математические модели Большого Взрыва. Однако, любое новое открытие в данном направлении делает нас на шаг ближе к моменту раскрытия тайны происхождения Вселенной.

Новый микроскоп позволил запечатлеть атомы в рекордной на сегодняшний день разрешающей способности

Alex57 — Thu, 03 Jun 2021 16:15:44 GMT

В 2018 году исследователи из Корнуэльского университета (Cornell University) разработали и изготовили невероятно мощный датчик, данные от которого, проходя сквозь сложную математическую обработку, называемую птихографией (ptychography), позволяют значительно улучшить разрешающую способность электронных микроскопов. Это достижение позволило получить рекордное на то время значение разрешающей способности, однако, главный недостаток этой технологии заключается в том, что она работает только со сверхтонкими образцами материалов, толщина которых не превышает нескольких атомов.И недавно, исследовательская группа, в состав которой входили как новые люди, так и старые кадры из Корнуэльского университета, разработала и создала новый датчик - пиксельный массив электронного микроскопа (EMPAD, electron microscope pixel array detector), в котором используются более совершенные алгоритмы трехмерной реконструкции. Плюс к этому, ученым удалось более точно компенсировать искажения, возникающие из-за рассеивания электронов в исследуемом образце. И это все вместе позволило удвоить показатель разрешающей способности по сравнению с показателем, полученным в 2018 году.

Метод птихографии использует данные, получаемые при помощи сканирования образца электронным лучом. При движении луча на чувствительную поверхность датчика попадают образы, очень похожие на пятно от лазерной указки. По изменениям этих образов можно вычислить форму объекта, который стал причиной рассеивания и отклонения электронного луча.

Датчик EMPAD работает в немного расфокусированном режиме, а электронный луч имеет большую ширину для того, чтобы обеспечить максимально возможный динамический диапазон входных данных. Последовательность полученных образов пропускается через алгоритмы сложной математической обработки, что позволяет синтезировать изображение объекта с точностью до одного пикометра.

Ученые нашли способ преобразования природного газа в твердое тело

Alex57 — Fri, 02 Apr 2021 18:27:38 GMT

Ученые и инженеры из Национального университета Сингапура разработали новый метод, который позволяет преобразовать природный газ в твердую форму, что, в свою очередь, позволит хранить и транспортировать запасы газа более легким и безопасным способом. Для преобразования газа в твердую форму требуется около 15 минут времени и в этом процессе задействованы материалы, обладающие очень низкой токсичностью. Данное достижение имеет огромное значение из-за того, что природный газ используется сейчас и будет еще долго использоваться, несмотря на всеобщую тенденцию отказа от использования ископаемых видов топлива.Природный газ для удобства хранения и использования часто преобразовывают в жидкую форму, однако, такой процесс конверсии требует охлаждения газа до сверхнизкой температуры ниже -160 градусов Цельсия. Преобразование газа в твердую форму также проходит при определенных условиях, но не столь экстремальных. Ведь молекулы газа заключаются в своего рода "клетки" из молекул воды, формируя так называемые газовые гидраты или горючий лед.

Такой процесс происходит в природе естественным путем, однако, для формирования газовых гидратов в значимом количестве могут потребоваться миллионы лет. Ключом к ускорению искусственного гидратирования газа является аминокислота L-триптофан, выступающая в роли катализатора процесса, не только ускоряющего сам процесс, но и обеспечивающего максимальным наполнением газом получающегося кристалла гидрата.

Сохраняемый в виде гидратов газ условно сжимается в 90 раз, а получаемые твердые кристаллы являются стабильными и невзрывоопасными, их безопасно хранить и транспортировать при температуре не выше -5 градусов Цельсия. Для этого будет достаточно самого обычного холодильника.

В настоящее время процесс ускоренного гидратирования газа был проверен лишь в лабораторных условиях, но сингапурские ученые собираются в ближайшем времени создать установку полупромышленного масштаба, которая позволит вырабатывать до 100 килограмм твердого газового гидрата в день. И, в конечном счете, ученые планируют расширить все это до уровня полноценного промышленного использования.

Физикам, наконец, удалось "поймать за руку" оддерон, неуловимую частицу, существование которой было предсказано более 50 лет назад

Alex57 — Sun, 28 Mar 2021 19:02:52 GMT

Ученые-физики, работающие на Большом Адроном Коллайдере, отмечают событие, связанное с долгожданным открытием оддерона (odderon), странной неуловимой частицы, которая появляется на очень короткое время при столкновениях высокоэнергетических протонов. Существование оддерона было теоретически предсказано в 1970-х годах, и только недавно ученым удалось накопить объем информации, которого стало достаточно для объявления полноценного истинного открытия.Открытие оддерона расширяет наше понимание того, как устроена и как взаимодействует вся материя во Вселенной на самом маленьком уровне. В отличие от бозона Хиггса, который был официально обнаружен учеными Европейской организации ядерных исследований CERN в 2012 году, оддерон не является классической частицей. Это своего рода квазичастица, комплекс из связанных друг с другом трех глюонов, возникающий в результате столкновения высокоэнергетического протона и его антипода - антипротона.

Напомним нашим читателям, что глюоны - это субатомные частицы, которые "склеивают" в одно целое другие частицы, называемые кварками, в результате чего получаются всем известные протоны и нейтроны. Глюоны обладают одним необычным свойством - они никогда не появляются в одиночестве, практически всегда они формируют группы. Когда в такой группе находится четное количество глюонов (два, четыре и т.п.), эта квазичастица называется помероном (pomeron). А когда в группе насчитывается нечетное количество глюонов, то квазичастица называется оддероном.

В связи со множеством причин, большая часть которых является пока загадкой для ученых, оддероны возникают крайне редко. Некоторые намеки на существование оддеронов ученые получали в течение последнего десятилетия, но еще ни разу до последнего времени не было получено убедительных доказательств, которые могли обеспечить высокую достоверность результатов. И охота за оддероном продолжалась далее.

Как уже упоминалось выше, группе ученых-физиков удалось собрать и обработать данные, а результаты этой обработки достигли уровня статистической достоверности выше 5 сигма, порогового значения, при котором с уверенностью 99.99(9) % можно говорить о реальном открытии.

Объем накопленных и проанализированных данных был настолько велик, что если записать все эти данные на CD-диски и сложить их стопкой, то высота этой стопки превысила бы расстояние между Землей и Луной. К счастью для ученых весь необходимый для открытия набор данных был собран до того момента, когда из-за пандемии covid-19 были остановлены все работы и эксперименты, а обработка и анализ данных производились удаленным способом.

Открытие оддерона стало возможным, благодаря сравнению нескольких наборов данных. Некоторые из этих наборов были сделанных в ходе эксперимента D0 на ускорителе в Fermilab до его закрытия, а другие были собраны в 2015, 2019 и 2020 годах в ходе эксперимента TOTEM на Большом Адроном Коллайдере. Отметим, что в ходе экспериментов в Fermilab производились столкновения протонов и антипротонов, а на Большом Адроном Коллайдере, как известно, сталкиваются разогнанные до огромных энергий протоны.

И в заключении следует отметить, что данные, говорящие о реальном открытии оддерона, были получены учеными еще в прошлом году. Но ученые не торопились сразу делать столь громкие объявления и подключили к их работе другие группы исследователей, которые произведи дополнительный независимый анализ данных, к счастью, полностью подтвердивший полученные ранее результаты.

"Однако, наше открытие совсем не похоже на книгу, которую после прочтения можно закрыть, заявить, что мы были счастливы ее прочитать и забыть о ней" - пишут исследователи, - "В большинстве случаев в физике, когда вы находите что-то совершенно новое, означает то, что вы открыли двери в совершенно новые области науки и дальнейших исследований".

Астрономы составили карту, на которой показано положение 25 тысяч сверхмассивных черных дыр

Alex57 — Fri, 05 Mar 2021 20:00:20 GMT

То, что вы видите на приведенных здесь снимках, похоже на обычные снимки ночного неба. Однако, белые точки на этих снимках являются, отнюдь, не звездами, галактиками и другими светящимися космическими объектами. Эти снимки представляют собой визуальное отображение новой карты, на которой показано положение более чем 25 тысяч сверхмассивных черных дыр. Более того, данная карта является самой подробной картой на сегодняшний день, сделанной в диапазоне низких радиочастот, а для ее составления использовались данные, собираемые 52 станциями распределенного радиотелескопа LOFAR, расположенными на территории девяти европейских стран.Каждая из черных дыр, фигурирующая на новой карте, расположена в центре отдельной галактики, находящейся на большом или очень большом удалении от нас. Местоположение черной дыры было установлено по характерному радиоизлучению, которое возникает в результате бурного процесса поглощения материи из прилегающего к черной дыре пространства.

"Эта карта является результатом многих лет обработки огромного массива данных" - пишут исследователи, - "Для ее составления нам пришлось даже разработать новые методы для преобразования радиосигналов в изображения, подобные снимкам ночного неба".
Отметим, что наблюдения в длинноволновом радиодиапазоне осложняются эффектами от воздействия земной ионосферы. Эта область, заполненная свободными электронами, работает как линза, искажая лучи радиоизлучения, принимаемого антеннами телескопов. "Это очень похоже на попытку рассмотреть что-либо из-под воды, когда вы пытаетесь сфокусироваться на чем-то, волны на поверхности воды отклоняют лучи света и искажают изображение" - пишут исследователи.

Новая карта была составлена путем объединения данных, собранных за 256 часов наблюдений глубин северного полушария ночного неба. Получаемые радиотелескопами данные был пропущены через суперкомпьютер, который исправлял влияние ионосферы на получаемое изображение по сложному алгоритму. При этом, коррекция работы этого алгоритма производилась каждые четыре секунды для того, чтобы в ней учитывались все изменения в структуре ионосферы, которая весьма динамична сама по себе.

В настоящий момент составленная учеными карта охватывает всего 4 процента от общей площади северного полушария ночного неба. И ученые будут продолжать работу до тех пор, пока на карту не будет нанесено все полушарие. И после этого данные карты будут использованы в последующих изучениях крупноячеистой структуры Вселенной, что может принести ответы на некоторые из фундаментальных вопросов.

"Свирлоны" - супер-квазичастицы, которые не подчиняются некоторым фундаментальным законам физики

Alex57 — Thu, 25 Feb 2021 16:28:48 GMT

В последние годы активные квазичастицы, способные самостоятельно передвигаться и саморегулироваться, являются предметом повышенного интереса со стороны некоторых ученых. И такие частицы не являются чем-то сугубо гипотетическим, их яркими примерами могут служить колонии бактерий, стаи птиц и, даже, толпы людей. Такие системы очень часто демонстрируют весьма необычное поведение, которое с большим трудом поддается пониманию и моделированию.Исследователи из университета Лестера также занимаются изучением крупномасштабных моделей активных частиц и основных принципов их динамики. А делалось это для разработки сценариев эвакуации людей из мест, достаточно сильно наполненных клиентами, покупателями и т.п. И неожиданно исследователи наткнулись на "суперчастицы", находящиеся в постоянном круговом движении. Эти частицы демонстрируют столь необычное поведение, что они были выделены в отдельный класс и получили название свирлоны (swirlon), а присущая им динамика движения - свирлоника.

"Свирлон - это абсолютно новое состояние активной материи, демонстрирующее ошеломляющее поведение" - пишут исследователи, - "Вместо того, чтобы двигаться с постоянным ускорением, эти групповые квазичастицы двигаются в направлении прикладываемой силы и с постоянной скоростью, пропорциональной прикладываемой к ним силе. Такое поведение нарушает Второй закон Ньютона, который является одним из фундаментальных физических законов".

Еще более удивительные явления были замечены учеными при столкновениях квазичастиц-свирлонов, в результате которых образовывались частице большей массы. "Такие образы часто наблюдались в живой природе - в поведении роев насекомых и косяков рыбы. Все указывает на то, что эти частицы надо рассматривать как своего рода сингулярные структуры, а не отдельные фазы состояния активной материи, которые подобны фазам, к примеру, газообразной или жидкой фазе обычного вещества".

Активные квазичастицы обладают огромным потенциалом для их практического применения в областях искусственного интеллекта, робототехники, обработки наборов "Больших Данных" и т.п. Также одним из возможных вариантов применения являются технологии самосборки, и для всего этого требуется, как минимум, возможность точного расчета и моделирования поведения подобных систем. Это, в свою очередь, станет гарантией того, что активные вещества в реальном мире будут надежно работать строго по рассчитанным ранее алгоритмам, не принося людям никаких непредсказуемых и неожиданных результатов.

Под километровой толщей антарктических льдов была обнаружена совершенно новая и весьма странная форма жизни

Alex57 — Mon, 22 Feb 2021 18:35:05 GMT

Бурение антарктических льдов на глубину порядка одного километра и обнаружение там новых и странных форм жизни весьма походит на начало какого-нибудь фильма из разряда ужасов и научной фантастики. Однако, все это является достаточно точным описанием открытия, сделанного учеными британского Антарктического управления, которые первыми открыли жизнь, существующую на постоянной основе во весьма "неприветливой" холодной окружающей среде.Согласно общепринятому мнению, если двигаться вглубь антарктических льдов, то с одновременным повышением давления и понижением температуры шансы найти там жизнь стремительно уменьшаются и становятся почти равными нулю. И когда ученые начинали бурение скважины в районе шельфового ледника Фильхнера-Ронне (Filchner-Ronne Ice Shelf), расположенного в районе юго-восточного побережья моря Уэдделла, их надежды найти там жизнь были крайне малыми.

Точка бурения находится на удалении почти 300 километров (160 морских миль) от открытого моря, а глубина пробуренной скважины составила 900 метров. И оказалось, что на такой глубине подо льдом, при температуре -2.2 градуса Цельсия, может существовать совершенно новая разновидность жизни, которая, по всей видимости, чувствует себя достаточно неплохо в таких условиях.
"Все это идет вразрез со всеми имеющимися теориями касательного того, какие типы жизни могут существовать в таких условиях" - пишут ученые. На приведенных ниже снимках и видео четко видно организмы, которые, по всей видимости, фильтруют воду, извлекая оттуда питательные вещества. Фотосинтез не может являться источником питательных веществ на такой глубине, а расстояние до ближайшего источника, которым является океан, составляет минимум тысячу миль. И это является самой большой загадкой, связанной с новыми формами жизни.

"Другие организмы, существующие подо льдом, черпают питательные вещества из тающего льда или синтезируют их сами, используя малые количества проникающего в воду метана" - объясняют ученые, - "Нам пока неизвестно, как питаются эти новые организмы, и мы не сможем узнать о них больше, пока мы не опустим в скважину специальные инструменты, которые позволят нам получить образцы".

На нынешний момент времени сделанное открытие является источником большого количества вопросов, чем полученных ответов. Еще совершенно непонятно, сколько по времени существует жизнь в точке, куда была пробурена скважина? Насколько распространенной является эта форма жизни? Является ли эта форма жизни "замороженными" остатками первых примитивных форм жизни на Земле, из которых впоследствии развились более сложные формы? И, как уже упоминалось выше, ответы на большинство этих и других вопросов могут быть получены после того, как ученым удастся получить первые реальные образцы тканей новой формы жизни.

Ученые научились растягивать алмаз для улучшения его электронных и оптических свойств

Alex57 — Sat, 23 Jan 2021 19:42:01 GMT

Утверждение, что алмаз является не самым эластичным материалом на свете - это явное преуменьшение. В то время, как коэффициент растяжения самых эластичных материалов может составлять сотни процентов, эта величина у алмаза, самого твердого материала в мире, не превышает 0.4 процента. Однако, группе ученых из Гонконга удалось найти способ растянуть наноразмерные алмазы на такую величину, что это в корне меняет их электронные и оптические свойства. Это же, в свою очередь, может послужить первым шагом в мир новых "алмазных" устройств и приборов.Исследователи из Городского университета Гонконга (City University of Hong Kong) обнаружили в свое время, что в наноразмерных масштабах алмаз имеет более высокую эластичность, чем в обычном виде этого материала. И первые эксперименты, проведенные еще несколько лет назад, послужили экспериментальным подтверждением, наноразмерные алмазные "иглы" выдержали воздействие, вызвавшее упругую деформацию в целых 9 процентов.

В недавних исследованиях ученые сделали еще один шаг вперед, они изготовили алмазные заготовки, чем-то напоминающие формой форму моста длиной 1000 нанометров и шириной 300 нанометров. Далее, при помощи специальной установки, принцип действия которой продемонстрирован на втором из приведенных здесь снимков, алмазный "мост" подвергался воздействию, которое вызывало упругую деформацию растяжения алмаза. Ученые отметили, что при деформации алмаза до 7.5 процентов кристалл возвращается полностью к оригинальной форме и размерам после того, как воздействие снимается.

В дальнейшем ученые оптимизировали форму алмазных объектов и получили еще больший коэффициент допустимой деформации алмаза, который составил 9.7 процента и который уже очень близок к теоретическому пределу эластичности этого материала.
Как уже упоминалось выше, проведенные эксперименты по растягиванию алмаза проводились учеными не ради праздного интереса. Давно известно, что деформации, вызываемые механическими воздействиями, кардинально меняют некоторые свойства различных материалов. И алмаз не является исключением из этого, при деформации происходят изменения целого ряда электронных и оптических свойств этого материала.

Для изучения изменений свойств алмаза ученые воздействовали на алмаз различными силами, которые вызывали деформацию в пределах от 0 до 12 процентов. Было замечено, что при увеличении деформации значение ширины запрещенной зоны алмаза уменьшалось, другими словами, этот материал становился электрическим проводником, точнее, полупроводником. Максимальной сужение запрещенной зоны на целых 2 электронвольта было зарегистрировано при уровне деформации в 9 процентов.

Изменения свойств при деформации могут сделать алмаз полезным материалом для некоторых электронных и оптических устройств. Сужение запрещенной зоны при 9-процентной деформации, как показали результаты проведенного моделирование, позволяет электрону, "перепрыгнувшему" через барьер перехода, сохранить достаточно энергии для излучения фотона света, что можно использовать для увеличения эффективности некоторых оптико-электронных устройств.

Создан кубит нового типа, способный переключаться из режима хранения информации в режим быстрых вычислений

Alex57 — Thu, 21 Jan 2021 17:20:38 GMT

Напомним нашим читателям, что основным "стандартным" блоком квантового компьютера является квантовый бит, кубит, способный одновременно и хранить и обрабатывать содержащуюся в нем квантовую информацию. Однако, в силу пагубного влияния ряда факторов окружающей среды и массы других причин кубиты могут терять хрупкое состояние суперпозиции - записанную в них информацию и способность к выполнению квантовых логических операций. Решением этой проблемы могут стать кубиты нового типа, разработанные и проверенные учеными из университета Базеля (University of Basel) и Технического университета Эйндховена (TU Eindhoven). А главным отличием новых кубитов от традиционных является возможность их переключения электрическим способом из "медленного", но стабильного, режима хранения в режим проведения быстрых вычислений.

Из всего вышесказанного становится ясным, что новый кубит способен работать в двух режимах. Первым режимом является его "медленное" состояние, обеспечивающее кубиту большую стабильность и идеально подходящее для длительного хранения информации. Но если на кубит подать электрический потенциал определенной величины, он переключается в более быстрый, но менее стабильный режим, в котором он способен очень быстро выполнять обработку информации.

В основе кубитов нового типа лежит явление, которое еще ни разу не использовалось для таких целей. Ядром кубита является так называемая вращающаяся электронная дырка, которая формируется путем удаления электрона из кристаллической решетки полупроводникового материала. При этом, получившаяся электронная дырка вращается в одном из двух возможных направлений, но, как и любой квантовый объект, также может находиться в состоянии суперпозиции. Направление вращения электронной дырки может быть задано при помощи фотонов света с частотой, равной или кратной резонансной частоте самой дырки.

При помощи быстродействующего электронного ключа исследователи сумели реализовать технологию быстродействующего управления новыми "вращающимися" кубитами. "Спином кубита можно управлять одним щелчком переключателя, при этом, весь процесс переключения занимает меньше одной наносекунды. Для такого же переключения без дополнительной "электрической стимуляции" кубиту требуется от 7 до 59 наносекунд" - пишут исследователи, - "Это позволит производить более одного миллиарда переключений в секунду, что уже приближается к тактовым частотам современных процессоров. Однако, здесь мы говорим не о выполнении квантовых вычислений, а о задании конфигурации кубитов квантового компьютера и записи в них начальных данных. А сами вычисления будут производиться гораздо быстрее при помощи предварительно сконфигурированных кубитов".

Конструктивно новые кубиты изготовлены из кремниевых и германиевых нанопроводников, показанных на снимке серым и зеленым цветом. Электрическое управление состоянием кубита производится при помощи золотых нанопроводников, имеющих на снимке соответствующий цвет. Диаметры любых нанопроводников нового кубита не превышают 20 нанометров, а очень малые размеры кубита позволят в будущем разместить миллионы или даже миллиарды таких устройств на кристалле одного чипа.

Найдена "необычная звезда", кардинально отличающаяся от всего, что доводилось видеть астрономам ранее

Alex57 — Wed, 13 Jan 2021 20:17:34 GMT

Космос - это то место, которое постоянно преподносит ученым новые неожиданности и сюрпризы. К такого рода неожиданностям можно смело отнести обнаруженную в 2019 году систему IRA 00500+6713, звезда которой не сформировалась традиционным путем, а возникла в результате разрушительного события - столкновения двух белых карликовых звезд. Такое столкновение и последующее объединение двух карликовых звезд обычно сопровождается мощным и ярким взрывом сверхновой, который ученые относят к классу 1a. Но в случае системы IRA 00500+6713 взрыв не был достаточно мощным для того, чтобы полностью разрушить все в близлежащем окружающем пространстве, из-за этого на месте взрыва образовался астрономический объект ранее неизвестного для ученых типа.

Необычность объекта IRA 00500+6713 сразу привлекла внимание ученых. Объект состоит из сверхгорячей центральной звезды J005311, окруженной туманностью из горячего (несколько миллионов градусов) космического газа и теплой пыли. В составе звезды наблюдается достаточно большое количество кислорода и углерода, а скорость звездного ветра, вырабатываемого этой звездой, начинается с отметки 16 тысяч километров в секунду. Ученые отметили, что раньше никому не удавалось видеть объект, похожий на систему IRA 00500+6713, и это утверждение было подтверждено наблюдениями в инфракрасном диапазоне, в котором звезда J005311 светила слишком ярко для того, чтобы ее можно было спутать с карликовой звездой.

После этого ученые провели наблюдения за системой IRA 00500+6713 в рентгеновском диапазоне при помощи космического телескопа XMM-Newton. Характерные спектральные линии в рентгене сразу указали на присутствие в системе большого количества еще одного элемента - неона. Так же, в меньших количествах, было зарегистрировано присутствие кремния и серы.

Проведенное математическое моделирование указывает, что объект IRA 00500+6713 является результатом столкновения двух белых карликовых звезд. Более тяжелая карликовая звезда постепенно "перекачала" в себя материю от более легкого компаньона, что впоследствии вызвало взрыв сверхновой, слабый для того, чтобы полностью разрушить систему. Тем не менее, мощности этого взрыва хватило на то, чтобы разметать по космосу достаточно большое количество материи, что привело к формированию туманности. А сама звезда после взрыва превратилась в "необычную звезду", масса которой в 1.4 раза превышает массу Солнца, что является теоретическим верхним пределом массы для звезд типа белый карлик (карликовые звезды с большей массой после взрыва обычно схлопываются в черную дыру или взрываются, оставляют после себя нейтронную звезду).

Ученые подозревают, что объекты, подобные IRA 00500+6713, должны встречаться в космосе достаточно часто. Но они очень долго и успешно уклонялись от обнаружения астрономами из-за большой скорости процессов и малого срока их существования. И действительно, согласно расчетам, звезда J005311 приблизительно через одну тысячу лет превратится в нейтронную звезду, что будет сопровождаться еще одним взрывом сверхновой.

Китайцы успешно зажгли новое "искусственное Солнце" термоядерного синтеза

Alex57 — Wed, 09 Dec 2020 18:52:00 GMT

На днях в Китае состоялся первый запуск нового реактора термоядерного синтеза, внутри которого зажглось "искусственное Солнце" термоядерных реакций. Этот новый реактор, HL-2M Tokamak, является самым большим и самым передовым на нынешний момент экспериментальным и исследовательским реактором термоядерного синтеза в Китае. И его запуск демонстрирует большой прогресс в данном направлении, которого удалось добиться китайским ученым и инженерам за последнее время.Реактор HL-2M расположен в провинции Сычуань на юго-западе Китая, а его сооружение было закончено в конце прошлого года. Как и во всех реакторах типа токамак, в реакторе HL-2M используются сильнейшие магнитные поля, при помощи которых удерживается и сжимается плазменный шнур, температура которого может достигать 150 миллионов градусов Цельсия, приблизительно в 10 раз больше, чем температура в ядре Солнца. А прозвище "искусственное Солнце" этот реактор получил из-за огромного количества тепла и электрической энергии, которые он начнет вырабатывать в ближайшем времени.

В будущем реактор HL-2M будет использоваться китайскими учеными для собственных исследований и для совместных исследований с учеными, работающими в рамках проекта ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor). Напомним нашим читателям, что в рамках проекта ITER на юге Франции ведется сооружение самого большого в мире экспериментального реактора термоядерного синтеза, который должен быть запущен в 2025 году.

И в заключение следует отметить, что реактор HL-2M является далеко не первым китайским экспериментальным реактором термоядерного синтеза. Китайские ученые работают в этом направлении с 2006 года, и им уже удалось несколько лет назад установить несколько рекордов, по температуре плазмы и по времени удержания плазмы в камере экспериментального реактора EAST

Создан новый "самый белый" материал в мире

Alex57 — Sun, 01 Nov 2020 18:17:53 GMT

Постоянные читатели нашего сайта наверняка слышали о материале Vantablack, который в свое время являлся "самым черным" материалом в мире, коэффициент поглощения света которого составляет 99.965 процента. А недавно исследователи из университета Пурду (Purdue University) разработали полного антагониста материалу Vantablack, который можно назвать "самым белым" материалом в мире и который отражает до 95.5 процентов фотонов, падающих на его поверхность. Более того, объекты, окрашенные акриловой краской на базе нового белого материала, становятся способными оставаться более холодными, чем температура окружающей среды, даже под прямыми солнечными лучами, и эта новая краска может в скором будущем стать новым способом энергосберегающего контроля температуры внутри зданий в жаркий летний период.

Отметим, что сейчас уже существует несколько типов "отражающих тепло" покрытий и красок. Но наилучшие из них способны отразить всего 80-90 процента падающего на них света. И, в таких условиях, температура окрашенных этими покрытиями объектов никак не может быть ниже температуры окружающей среды.

Активным компонентом новой краски на базе акрилового растворителя являются частицы карбоната кальция, обычного мела. Высокая концентрация этих частиц и широкий диапазон их размеров позволяет краске эффективно отражать и рассеивать свет практически из всего спектра солнечного света, включая ультрафиолет, видимый свет и инфракрасное излучение.

Полевые испытания новой краски, проведенные в различных местах при различных погодных условиях, показали, что объекты, покрытые этой краской, способны сохранять температуру на 10 градусов ниже температуры окружающей среды в ночное время, и на 1.7 градуса - в дневное время в полдень под прямыми солнечными лучами.

Супер-белая краска является достаточно стойкой к стиранию, водонепроницаемой и способной сопротивляться воздействию неблагоприятных погодных факторов на протяжении трех недель. Более того, производство новой краски ничем (кроме наполнителя) не отличается от производства обычных красок. Поэтому ее стоимость может быть ниже стоимости обычных красок за счет дешевизны наполнителя, который является одним из распространенных материалов естественного происхождения.

В ближайшем времени исследователи планирую ввести в состав краски особые флюорокарбонатные полимеры, материалы, которые должны увеличить стойкость краски к некоторым из неблагоприятных факторов окружающей среды. "Введение флюорокарбонатных или фторполимеров в состав краски позволит избежать постоянного снижения коэффициента отражения со временем, как это происходит с другими "энергосберегающими" красками" - пишут исследователи, - "Эти специальные полимеры являются защитой от прямых солнечных лучей, которые, как хорошо известно, очень пагубно влияют на большинство материалов органической или неорганической природы".

В настоящее время исследователи проводят некоторые дополнительные тесты новой супер-белой краски, параллельно с этим была подготовлена и подана соответствующая патентная заявка. А свое название новая краска получит, вероятно, в тот момент, когда начнется подготовка к ее массовому производству.

Астрономы решили загадку, связанную с необычной галактикой на 99.99% состоящей из темной материи

Alex57 — Mon, 26 Oct 2020 19:17:06 GMT

Наше нынешнее понимание процессов формирования и развития галактик основано на присутствии вездесущей таинственной составляющей, получившей в свое время название темной материи. Астрономам удалось измерить количество этой темной материи в различных галактиках, обычно это количество в 10 - 300 раз превышает количество обычной видимой материи. Однако, несколько лет назад астрономами была обнаружена очень тусклая и рассеянная галактика Dragonfly 44, количество заключенной в ее объеме темной материи превысило количество обычной материи в 10 тысяч раз. Это открытие заставило ученых приложить усилия для того, чтобы окончательно выяснить, является ли галактика Dragonfly 44 действительно аномальным объектом, или что-то пошло не так в ходе наблюдений или анализа полученных данных? И теперь у ученых имеется ответ на этот вопрос.

Международная группа ученых провела ряд дополнительных наблюдений и нашла, что общее количество малых звездных шаровых скоплений вокруг галактики Dragonfly 44 намного меньше, и, значит, количество заключенной в этой галактике темной материи также меньше, чем считалось ранее. И этот факт говорит о том, что галактика Dragonfly 44 является самой обычной, а не какой-то аномальной и уникальной.

Напомним нашим читателям, что галактика Dragonfly 44 была обнаружена при глубоком изучении кластера Комы, который содержит в себе тысячи галактик. Эту галактику посчитали уникальной из-за того, что количество заключенной в ней темной материи, согласно расчетам, было практически эквивалентно количеству темной материи в Млечном Пути, приблизительно миллиарду солнечных масс. Однако, в галактике Dragonfly 44 содержится всего 100 миллионов звезд, в тысячу раз меньше, чем в Млечном Пути. И это, в свою очередь, указывает на то, что галактика Dragonfly 44 на 99.99% состоит из темной материи.

Однако, при таком большом количестве темной материи, в окрестностях галактики Dragonfly 44 было бы не протолкнуться от сформировавшихся там малых шаровых звездных скоплений. Но, как показали дополнительные наблюдения, количество таких скоплений равно всего 20, а не 80, как это должно быть согласно теории. И это указывает на то, что соотношение количества темной к обычной материи в галактике находится на уровне около 300, что уже достаточно близко к "нормальному" диапазону.

Отметим, что астрономам уже давно известно, что количество шаровых скоплений вокруг галактики напрямую связанно с общей массой этой галактики. И если имеется возможность посчитать эти скоплений, это дает ученым данные о массе галактики, а дополнительные наблюдения и измерения позволяют вычислить количество темной и обычной материи.

"Однако у нас еще нет физического объяснения зависимости количества шаровых скоплений от массы галактики" - пишут исследователи, - "Это факт, установленный чисто экспериментальным путем, путем астрономических наблюдений. Вполне вероятно, что все это имеет отношение к начальному количеству космического газа, из которого сформировались и звезды галактики и звезды шаровидных скоплений. Поэтому сейчас и остается, пусть и самая малая "лазейка" к тому, что в районе галактики Dragonfly 44 в свое время произошло что-то экстраординарное, благодаря чему эта галактика сильно выделяется из общего ряда".

Голографические хранилища данных от Microsoft Research могут стать будущим облачных технологий

Alex57 — Mon, 05 Oct 2020 10:25:54 GMT

Ни для кого не является секретом, что все, связанное с информацией в наш цифровой век, начинает плавно смещаться в сторону так называемых облачных технологий. Для большинства людей это, облачные технологии, являются эфемерным понятием, граничащем с научной фантастикой. Люди же более посвященные знают, что все эти технологии основаны на самых обычных компьютерах, подчиняющимся обычным законам физики и накладываемым ими ограничениями. Другими словами, пока для хранения ваших фотографий и файлов в облачном хранилище используется старая, но проверенная временем технология жестких дисков. Эта технология в нынешних реалиях уже очень далека от идеала и исследователи из Microsoft Research работают над технологией, в основе которой лежит далеко не новая идея использования голограмм для хранения больших объемов информации в относительно малом пространстве физического носителя.

Широкое распространение облачных хранилищ информации и других сервисов создало область дефицита в так называемом "горячем хранении данных", в хранилищах, способных очень быстро предоставить произвольный доступ к любым данным, суммарный объем которых настолько велик, что об использовании флэш-памяти, к примеру, и речи идти не может из-за дороговизны таких решений. Именно поэтому жесткие диски с их механическими деталями, магнитными дисками, обладающие "врожденной" медлительностью и малой надежностью, пока остаются единственным приемлемым вариантом.

Голографические технологии хранения информации могут стать решением данной проблемы. Эти технологии позволяют получать произвольный доступ к данным, записанным в небольшом объеме голографического кристалла простым изменением угла лазерного света, при помощи которого производится запись и считывание информации. В свое время специалисты Microsoft Research занимались реализацией проекта под названием Project Silica, в котором в качестве голографического носителя использовалось специальное стекло и свет видимого диапазона. В нынешнем же проекте, Holographic Storage Data (HSD) запись и считывание информации осуществляется при помощи более коротковолнового ультрафиолетового света, что позволяет более плотную упаковку данных и количество циклов перезаписи, сопоставимое с аналогичным показателем обычных жестких или SSD-дисков.
В то время, как сам кристалл, являющийся носителем голографической информации, может быть достаточно маленьким, оптическая система, используемая для записи и чтения данных, точно не может похвастаться компактными размерами. Это делает такую технологию неприемлемой для устройств потребительского класса, но для облачных хранилищ, где используются компьютерные стойки, буквально набитые жесткими дисками, это не имеет значения. Более того, HSD технология может оказаться более выгодной с точки зрения отношения объема хранимой информации к объему занимаемого ею пространства.

Отметим, что исследования, проводимые Microsoft Research в направлении создания HSD-технологий, находятся еще на достаточно ранней стадии, поэтому в данной статье еще нет никаких, даже ориентировочных цифр, касающихся объемов хранимой информации, скорости доступа и т.п. Исходя из этого, в самом ближайшем времени не стоит ожидать каких-либо революций в облачных технологиях, связанных с внедрением голографических хранилищ данных. Но специалисты Microsoft Research продолжат работу в данном направлении, что дает нам уверенность в том, что когда-нибудь эти технологии станут реальностью.

В космосе найдено место с самым сильным, на сегодняшний день, магнитным полем

Alex57 — Thu, 24 Sep 2020 07:50:14 GMT

Группа ученых из Института физики высоких энергий (IHEP) китайской Академии наук, при участии их коллег из Германии, провела ряд наблюдений за пульсаром GRO J1008-57 и обнаружила, что сила магнитного поля в районе поверхности этой нейтронной звезды составляет порядка одного миллиарда Тесла. Это самое сильное магнитное поле, когда-либо обнаруженное людьми в глубинах Вселенной, его сила в десять миллионов раз больше силы самого мощного поля, созданного в наземных лабораториях.

Пульсар GRO J1008-57 был обнаружен китайской рентгеновской космической обсерваторией Insight-HXMT в августе 2017 года, когда он сгенерировал чрезвычайно яркую вспышку. Дальнейшее изучение этого космического объекта позволило установить, что явление циклотронно-резонансного рассеивания (cyclotron resonant scattering feature, CRSF) имеет уровень в 90 кэВ, с достоверностью данных, превышающей 20 сигма. Напомним, что в научном мире для того, чтобы какое-нибудь открытие можно было считать подтвержденным открытием, уровень его достоверности должен быть равен или превышать 5 сигма. Дальнейшие теоретические вычисления показали, что явление CRSF такого уровня может возникать только при наличии магнитного поля, силой не менее 1 миллиарда Тесла.

Отметим, что уже давно известно, что самыми сильными магнитными полями во Вселенной обладают нейтронные звезды. Рентгеновские пульсары получаются из двойных систем, в которых неподалеку от нейтронной звезды находится обычная звезда. Эта нейтронная звезда аккумулирует материю обычной звезды, окружая себя аккреционным диском, и если магнитное поле нейтронной звезды достаточно сильно, то материя диска выравнивается вдоль линий магнитного поля и направляется к поверхности, что приводит к излучению мощных потоков рентгена.

Если смотреть на это все упрощенно, то из-за вращения нейтронной звезды потоки рентгена имеют пульсирующий характер и эти звезды называют пульсарами. Предыдущие исследования таких пульсаров показали, что энергетика явления CRSF в некоторых случаях может находиться в рентгеновской области электромагнитного спектра, что, по мнению ученых, вызвано переходами между дискретными уровнями Ландау при движении электронов в направлении, перпендикулярному линиям магнитного поля. И эта особенность позволяет ученым проводить практически прямые исследования магнитных полей в районе поверхности нейтронных звезд.

Напомним нашим читателям, что Insight-HXMT является первой китайской космической рентгеновской обсерваторией, в ее состав входит отдельный телескоп, перекрывающий высокоэнергетическую область, среднеэнергетический телескоп, низкоэнергетический телескоп и монитор космического пространства. По сравнению с другими рентгеновскими обсерваториями, Insight-HXMT имеет преимущества в определении циклотронных линий в области высоких энергий из-за его достаточно широкой полосы чувствительности (1-250 кэВ), высокой разрешающей способности и других выдающихся характеристик.

Идея создания и запуска обсерватории Insight-HXMT была впервые предложена в 1993 году, и готовый космический аппарат был успешно запущен в 2017 году. Его оборудование, оборудование служб наземной поддержки и службы, проводящие научные исследования, находятся в ведении института IHEP.

Астрономы обнаружили звезду, ставшую самой быстрой звездой среди всех известных

Alex57 — Wed, 09 Sep 2020 16:33:13 GMT

Специалистам в области космических исследований уже давно известно, что в центре нашей галактики, галактики Млечного Пути, находится массивная черная дыра Sagittarius A*. Существующие космологические теории допускают, что могут существовать звезды, которые вращаются настолько близко к черной дыре, что на некоторых участках их орбит эти звезды разгоняются до невероятно больших скоростей. И действительно, наблюдая за группой звезд, названия которых начинаются с литеры "S", что означает их близость к черной дыре Sagittarius A*, исследователи из Кельнского университета, Германия, обнаружили звезду, которая стала самой быстрой из всех звезд, известных астрономам на сегодняшний день.

Предыдущим обладателем титула самой быстрой звезды являлась звезда S2, которая считалась самой близкой звездой к черной дыре Sagittarius A*. Скорость ее движения на некоторых участках движения составляет 3 процента от скорости света. В прошлом году ученым удалось обнаружить другую звезду, S62, которая находится еще ближе к черной дыре и максимальная скорость ее движения составляет уже 6.7 процента от скорости света. Продолжая свои исследования в данном направлении, ученые нашли еще четыре новых звезды, S4714, S4711, S4713 и S4715, которые, вероятно, движутся еще быстрее.
Из ряда обнаруженных новых звезд особенно выделяются две звезды - S4714 и S4711. S4711 - голубая звезда, орбита которой короче орбиты S2, что позволяет предположить, что эта звезда является самой близкой к черной дыре. "Высокоскоростная" звезда S4714 движется по более вытянутой эллиптической орбите, на которой есть достаточно длинные и более прямые участки, на которых ей удается разогнаться до 24 тысяч километров в секунду, что составляет приблизительно 8 процентов от скорости света

Вполне вероятно, что звезды S4714 и S4711 будут носить титулы самой быстрой и самой близкой к черной дыре звезды не очень долго. Ведь по мере совершенствования используемых учеными астрономических инструментов и накопления дополнительных данных могут быть найдены звезды-сквизары (squeezar), которые станут новыми обладателями вышеупомянутых титулов.

Kepler-160 и KOI-456.04 - пара звезда-планета, максимально подобная паре Солнце-Земля

Alex57 — Fri, 19 Jun 2020 18:49:00 GMT

В настоящее время ученым-астрономам известно более чем 4 тысячи экзопланет. И недавно ученые из Института исследований Солнечной системы Макса Планка, Германия, обнаружили систему, в которой пара звезда-планета, Kepler-160 и KOI-456.04, имеют максимальное сходство с парой Солнце-Земля. Экзопланета KOI-456.04 находится почти на таком же расстоянии от звезды Kepler-160, что и Земля от Солнца, и диапазон температур на поверхности этой планеты допускает возможность зарождения и существования там жизни.

Звезда Kepler-160, удаленная от нас на расстояние в 3 тысячи световых лет, излучает большую часть энергии в виде света видимого диапазона, в то время, как большинство других звезд, вокруг которых вращаются известные ученым экзопланеты, излучают преимущественно инфракрасное излучение. Так происходит потому, что эти звезды меньше и "слабее" нашего Солнца, они относятся к классу красных карликовых звезд. И возможность существования жизни на планете, по мнению ученых, зависит как от "качества" центральной звезды планеты, от самой этой планеты и от целого ряда других факторов.

В системах с красными карликовыми звездами приемлемые для жизни условия могут возникать лишь на планетах, размеры которых в два раза меньше размера Земли. При этом, эти планеты должны располагаться на более близких к звезде расстояниях, но, учитывая "непростой характер" красных карликов, которые периодически порождают мощные вспышки и выбросы, "прожаривающие" поверхность соседних планет, существование жизни на этих планетах находится под очень и очень большим сомнением.
Звезда Kepler-160 больше нашего Солнца в 1.1 раза, а температура на ее поверхности составляет 5200 градусов Цельсия, что на 300 градусов ниже температуры на поверхности Солнца. Из-за относительно небольшой разницы в температуре поверхности, звезда Kepler-160 имеет почти такую же яркость свечения, и все эти факторы делают ее очень и очень похожей на Солнце. Предполагается, что вокруг звезды Kepler-160 вращаются четыре планеты, а интересующая нас планета KOI-456.04 совершает один оборот вокруг звезды за 376 дней.

Ученые утверждают, что планета KOI-456.04, как и Земля, находится в самом центре благоприятной для жизни зоны, так называемой зоны Златовласки. Такое местоположение планеты допускает существование воды в жидком виде на ее поверхности. Однако, данная планета не имеет толстой атмосферы, как у Земли, и поэтому, получая от звезды энергию, эквивалентную 93 процентам энергии, получаемой Землей от Солнца, средняя температура на ее поверхности составляет порядка +5 градусов Цельсия, на целых 10 градусов ниже средней глобальной температуры на Земле.

К сожалению, еще очень рано строить какие-либо планы касательно возможности колонизации планеты KOI-456.04 в очень и очень далеком будущем. Ученые-астрономы еще не до конца уверены в факте существования этой планеты, они дают всего лишь 85 процентов вероятности того, что эта планета существует в реальности. Оставшиеся 15 процентов имеют достаточно большой вес, говорящий о том, что нельзя сбрасывать со счетов возможность того, что все вышесказанное является лишь результатом каких-то ошибок и погрешностей в астрономических наблюдениях и вычислениях.

Полученный учеными "черный азот" позволил решить одну из загадок, скрывавшихся в периодической системе

Alex57 — Fri, 12 Jun 2020 19:25:51 GMT

Исследователям из Байройтского университета (Bayreuth University) удалось получить особую форму азота, так называемый "черный азот". Несмотря на его название, это вещество полностью прозрачно, а его структура представляет собой условно "двумерный лист", наподобие листов всем известного графена, и так же как графен, "черный азот" может быть использован в будущем в передовой электронике и других связанных с этим областях.
Напомним нашим читателям, что Периодическая система химических элементов (Таблица Менделеева) устроена в виде повторяющихся периодов, где в каждую колонку собраны элементы с подобным строением и подобными свойствами. Элементы в верхней части колонок имеют меньшее количество протонов и нейтронов в ядре атома, и, как следствие, меньший вес.

Будучи помещенными под высокое давление, элементы из верхних частей колонок периодической системы формируют структуры, называемые аллотропами. И аллотропы элементов из верхней части колонок во многом схожи с аллотропами элементов, находящихся на более низких позициях. Вокруг нас в природе существует множество известных нам аллотропов, к примеру, озон - это аллотроп кислорода, а графит и алмаз - это аллотропы углерода.

Но, как было принято считать ранее, азот имеет только один аллотроп - диазот (N2, dinitrogen), и не имеет других аллотропов, подобно другим элементам его группы. Эту особенность ученые давно считали странностью, и лишь недавно ученым удалось получить ранее неизвестный аллотроп азота, существование которого указывает на то, что азот не является исключением из правил.

"Черный азот" был получен в условиях экстремально высокой температуры и огромного давления. Небольшое количество этого вещества было заключено между плоскостями алмазных наковален, где создавалось давление около 1.4 миллиона атмосфер, а температура поднималась до отметки в 4 тысячи градусов Цельсия. В таких условиях из атомов азота сформировалась структура, которую ученым не доводилось видеть никогда прежде, но которая, тем не менее, выглядела очень и очень знакомой.

Когда ученые "посмотрели" на полученный материал при помощи рентгеновских лучей, они увидели, что из атомов азота сформировались прозрачные двумерные слои, атомы в которых упорядочены в зигзагообразном порядке. Этот материал, подобно графену, должен иметь высокую электрическую и тепловую проводимость, а его название, "черный азот", было дано из-за многих общих черт с "черным фосфором", одним из аллотропов фосфора.

"Проведенные нами последующие эксперименты и вычисления подтвердили сделанное нами открытие" - пишут исследователи, - "Это означает, что азот не является каким-то исключительным элементом, он полностью следует всем "золотым" правилам периодической системы, как и два ближайших к нему элемента, кислород и углерод".

К сожалению, "черный азот" является нестабильным образованием, и он распадается при снижении температуры и давления. Все это делает невозможным его практическое применение. "Тем не менее, такая форма азота остается очень интересной с точки зрения материаловедения" - пишут исследователи, - "Это наглядная демонстрация того, что высокая температура и давление могут произвести материалы, о существовании которых мы даже не подозревали".

Ученые создали кибернетический "глаз", максимально скопировав строение глаза человека

Alex57 — Thu, 04 Jun 2020 16:50:49 GMT

Группа исследователей из Гонконгского университета науки и технологий (Hong Kong University of Science and Technology) разработала новый сферический визуальный датчик, структура которого максимально подобно копирует структуру человеческого глаза. Этот датчик, способный снабжать себя энергией за счет энергии лучей солнечного света, может быть использован в будущем для возврата зрения людям, которые были лишены его в силу различных причин.
Новый кибернетический глаз содержит линзу, фокусирующую свет и являющуюся аналогом хрусталика человеческого глаза. Также у него имеется и аналог сетчатки, полусферической области позади глаза, где находятся светочувствительные клетки, вырабатывающие импульсы, передаваемые в мозг человека. Диаметр искусственного глаза составляет 2 сантиметра, а его полость заполнена прозрачной жидкостью, которая выполняет такую же функцию, как и стекловидное тело глаза человека.

Основа искусственной сетчатки сделана из пористого алюминия, заполненного плотно упакованными нанопроводниками. Эти нанопроводники изготовлены из перовскита, материала, используемого в солнечных батареях, и поэтому являющихся чувствительными к свету. Нанопроводники действуют подобно светочувствительным клеткам человеческого глаза, вырабатывая и передавая электрические сигналы при воздействии на них света. Для обеспечения электрического контакта с нанопроводниками используется дополнительный слой из индия, а предварительно выровненная и упорядоченная структура из нанопроводников удерживатеся слоем из кремниевого полимерного материала.

Первый опытный образец кибернетического глаза передал подключенному к нему компьютеру данные, по которым компьютер уверенно распознал некоторые из букв в демонстрируемом тексте. Такая не очень надежная работа этого датчика связана с его низкой разрешающей способностью, всего 100 пикселей при ширине чувствительной области в 0.08 дюйма, которая пока во много раз меньше возможностей датчиков камер, используемых в смартфонах и портативных компьютерах.

Нынешний датчик требует наличия внешнего источника питания, но ученые планируют в будущем сделать это устройство полностью энергонезависимым. "Каждый нанопроводник искусственной сетчатки может работать как крошечная солнечная батарея" - пишут исследователи, - "Если мы сможем обеспечить сбор и использование энергии от этого, то нам вообще не будет нужен внешний источник питания".

И в заключение следует отметить, что в подавляющем большинстве существующих глазных имплантатов используются плоские датчики, не соответствующие полусферической форме сетчатки. Это приводит к ограничениям возможного поля зрения по сравнению с человеческим глазом, который обычно охватывает порядка 130 - 150 угловых градусов. Новый же датчик полностью лишен этого недостатка, и он вырабатывает сигналы, которые можно передавать сразу на зрительный нерв с минимальной предварительной обработкой.

В своей дальнейшей работе ученые из Гонконга планирую увеличить разрешающую способность кибернетического глаза до приемлемой величины. Параллельно с этим будут проведены проверки биологической совместимости, нацеленные на выяснение того, насколько новое устройство безопасно для организма человека с медицинской точки зрения

Самый маленький микроэлектронный робот в мире оснащен крошечными "реактивными двигателями"

Alex57 — Sun, 31 May 2020 13:42:04 GMT

На страницах нашего сайта мы неоднократно рассказывали нашим читателям о микророботах различных типов, включая и тех, которые способны двигаться при помощи реактивной тяги. Однако, новый микроробот, созданный группой из Технологического университета Хемница, Германия, выделяется из общего ряда, он является сейчас самым маленьким в мире микроэлектронным роботом и, кроме этого, он двигается при помощи сразу двух крошечных пузырьковых "реактивных двигателей".

Новый микроробот имеет плоский корпус, размером 0.8 на 0.8 миллиметра и толщиной 0.4 миллиметра. Управление действиями и перемещениями микроробота осуществляются дистанционно при помощи специализированного радиопередатчика. Сигналы от передатчика улавливаются крошечной катушкой индуктивности, размещенной по центру "тела" робота, а энергия принятых сигналов используется для выборочного нагрева одной из двух полимерных трубок, закрепленных на правой и левой сторонах робота.

Сквозь поры в полимерном материале внутрь трубок проникают молекулы воды и перекиси водорода. Небольшое количество платины, нанесенное на внутреннюю поверхность трубок, выступает в качестве катализатора химической реакции, в результате которой выделяется кислород, пузырьки которого выходят со стороны открытого конца трубок, образуя реактивную струю, продвигающую робота вперед. А нагрев трубки приводит к увеличению скорости и количества протекающих каталитических реакций, что приводит к увеличению исходящего потока кислорода и, как следствие, увеличению скорости движения микроробота
Таким вот незамысловатым образом можно дистанционно управлять движением этого робота. "Конструкция микроробота изначально рассчитана так, что при отсутствии каких-либо внешних сигналов, он просто движется по кругу с небольшим радиусом" - пишут исследователи, - "Если роботу подать сигналы определенной формы, полярности и амплитуды, вращение можно компенсировать и робот начнет двигаться по прямой линии. Регулируя уровни сигналов в реальном времени, можно управлять нагревом каталитических трубок и заставить робота двигаться по сложной траектории, совершать повороты и т.п.".

Помимо самого робота и его "реактивных двигателей" немецкие ученые уже сделали для него подобие руки-манипулятора. Эта крошечный узел изготовлен из полимера, реагирующего на нагрев, благодаря чему манипулятор может раскрывать или закрывать свой захват, удерживая очень маленькие объекты. А управление работой захвата осуществляется все от той же катушки индуктивности микроробота, которая принимает сигналы от передатчика. И в дополнение ко всему этому микроробот может быть дополнительно оснащен миниатюрным светодиодным источником света.

Для того, чтобы такие микророботы когда-нибудь начали работать внутри тела человека, выполняя работу по "ремонту" поврежденных тканей или осуществляя целевую доставку лекарственных препаратов, их реактивные двигатели должны быть переделаны так, чтобы они могли работать на топливе, которое более нейтрально и совместимо с живыми тканям, нежели перекись

Ученые CERN рассмотрели бозон Хиггса в качестве источника темной материи

Alex57 — Tue, 19 May 2020 15:55:49 GMT

Учеными уже давно было вычислено, что в пределах видимой нам части Вселенной таинственной темной материи в пять раз больше, чем обычной материи, которую можно увидеть и почувствовать. Но, несмотря на такое изобилие и на большое количество проведенных в этом направлении экспериментов, темная материя пока не была обнаружена, а ее природа остается загадкой и на сегодняшний день. И недавно к поискам присоединились ученые Европейской организации ядерных исследований CERN, которые при помощи Большого Адронного Коллайдера проверяют, может ли бозон Хиггса распадаться, образуя и порождая, таким образом, темную материю.

Напомним нашим читателям, что Большой Адронный Коллайдер позволяет ученым исследовать тайны Вселенной путем сталкивания потоков частиц, разогнанных до огромных скоростей. Эти частицы, протоны, в большинстве случаев, разрушаются под воздействием энергии столкновения, порождая потоки вторичных частиц, в которых изредка попадаются уж совсем экзотические частицы. И это позволяет ученым изучить то, что невозможно изучить никаким другим способом и что никогда не происходит в природе естественным путем.

Одним из главных открытий, сделанных на коллайдере, стало открытие в 2012 году бозона Хиггса. Эта частица, существовавшая до этого момента только в теории, была самой последней недостающей частью Стандартной модели физики элементарных частиц. И, согласно существующим теориям, именно бозон Хиггса несет ответственность за наличие массы у всех других элементарных частиц.

Начиная с момента открытия, ученые использовали бозон Хиггса в качестве своего рода "зонда" для более глубокого проникновения в другие тайны физики элементарных частиц. Этот бозон очень быстро распадается на другие частицы и некоторые из видов вторичных частиц, порожденные в ходе экзотических случаев распада бозона, не могут быть зарегистрированы существующим оборудованием.

Сейчас ученым известен только один вид распада бозона Хиггса, который вписывается в рамки Стандартной модели, в результате которого получаются четыре "неуловимых" частицы-нейтрино. Но вероятность такого распада известна и она очень мала, приблизительно 0.1 процента. И если ученым CERN удастся обнаружить большее количество следов распада бозона на "необнаруживаемые" частицы, которые происходят с каким-нибудь уровнем регулярности, это будет означать, что ученые наткнулись на новые неизвестные пока частицы, порожденные распадом.

Одним из видов таких новых неизвестных частиц, на которые распадается бозон Хиггса, могут быть и частицы темной материи. Ведь, учитывая роль бозона в формировании массы других частиц, и то, что темная материя проявляется в нашем мире только через ее же массу, существует большая вероятность того, что бозон Хиггса может взаимодействовать с темной материей гораздо сильнее, чем уровень взаимодействия темной материи и обычной барионной материи, который, как нам известно, стремится к нулю.

Высказанная выше идея стала основой новых исследований ученых эксперимента ATLAS, которые занимались проверкой возможности распада бозона Хиггса на частицы темной материи. В этих исследованиях был проведен анализ огромного массива данных, собранных на коллайдере за период с 2015 по 2018 год. В этом массиве собраны данные приблизительно о 100 квадрильонах столкновений. Пока же ученым не удалось обнаружить переизбытка событий с участием "необнаруживаемых" частиц, все полученные значения вписываются в рамки процессов, определяемых Стандартной моделью.

Исследователи CERN считают, что даже при том, что им не удалось обнаружить связь бозона Хиггса и темной материей, их работа все равно является шагом вперед в деле глобальных поисков темной материи. В ходе этой работы ученым удалось понизить верхний предел вероятности того, как часто бозон может распадаться на "необнаруживаемые" частицы, а это, в свою очередь, можно считать закрытием еще одного "белого пятна" в физике, в котором могут скрываться частицы темной материи. И, в конце концов, темная материя или будет найдена, или ученые придут к пониманию того, что темной материи попросту не существует и им требуется кардинально пересмотреть все существующие модели и теории.

Создана нелинейная терагерцовая камера, способная видеть невидимые вещи

Alex57 — Mon, 23 Mar 2020 18:17:28 GMT

Группа ученых-физиков из университета Сассекса разработала и создала опытный образец первой в своем роде нелинейной камеры, способной при помощи излучения терагерцового диапазона к получению высококачественных изображений того, что находится внутри твердых непрозрачных объектов. Напомним, что терагерцовое излучение находится между микроволновым и инфракрасным диапазонами электромагнитного спектра, это излучение легко проникает сквозь твердые и непрозрачные материалы, но, в отличие от рентгеновского излучения, оно не наносит объекту никакого вреда. Поэтому терагерцовое излучение можно использовать для безопасного изучения и работы даже с самыми чувствительными и хрупкими биологическими образцами.

Изображения, получаемые при помощи терагерцовых волн, называют гиперспектральными из-за того, что в каждом пикселе этих изображений содержится своего рода "электромагнитная подпись" соответствующей точки внутри объекта. Дальнейшая обработка таких изображений позволяет "увидеть" молекулярный состав объектов и различить отдельные химические соединения.

До последнего времени камеры, способные производить гиперспектральные изображения с высокой разрешающей способностью, находились за пределами возможностей существующих технологий. Но ученые из лаборатории EPic Lab решили эту проблему, использовав точечный (однопиксельный) терагерцовый детектор. При этом, исследуемый объект просвечивается потоком терагерцового излучения, в котором заключен некий заранее заданный образ. Чередование различных образов позволяет получить серию снимков, объединение которых дает заключительное изображение объекта и его химический состав.
Существующие источники терагерцового излучения весьма слабы и это является причиной ограниченной разрешающей способности гиперспектральных камер. Эта проблема была решена в данном случае, путем использования лазера, сфокусированного на специальном материале с нелинейными оптическими свойствами, который преобразовывал видимый свет в терагерцовое излучение, придавая одновременно потоку этого излучения определенный образ.

"Для нас оказалось неожиданностью, что созданная нами камера работает лучше, чем мы ожидали. Это получилось за счет того, что мы нашли несколько путей оптимизации процесса обработки и синтеза изображений. Теперь технология такой съемки работает очень хорошо и стабильно" - рассказывает доктор Тотеро Гонгора (Dr. Totero Gongora), - "Следующим делом мы собираемся ускорить процесс синтеза конечного изображения, и если нам удастся сделать это, то новая нелинейная камера может стать основой множества практических технологий, таких, как системы безопасности, интеллектуальные датчики, системы контроля качества продукции и, естественно, медицинские диагностические устройства, способные выявлять различные заболевания еще на самых ранних стадиях".

Искусственный интеллект получил свою собственную систему счисления

Alex57 — Tue, 03 Mar 2020 09:39:46 GMT

Нейронные сети, на основе которых строятся современные системы глубинного машинного самообучения и искусственного интеллекта, в большинстве случаев используют стандартный 32-разрядный формат чисел с плавающей запятой IEEE FP32. Это обеспечивает высокую точность вычислений и конечного результата, но требует использования больших объемов памяти и высокопроизводительных процессоров, потребляющих значительное количество энергии. В системах же с высокими требованиями к быстродействию и с ограниченными вычислительными ресурсами используются 8-разрядные целые числа со знаком INT8. Это позволяет получить высокую производительность систем искусственного интеллекта, принеся в жертву точность вычислений и конечного результата.

Для решения проблемы, связанной с компромиссом между производительностью систем искусственного интеллекта и разрядностью используемых чисел, специалисты Google Brain в свое время разработали специальный формат чисел с плавающей запятой, оптимизированный для глубинного самообучения и позволяющий получать результат с минимально возможными потерями точности. Этот формат, BF16 (BFloat16, Brain Float 16) уже нашел широкое применение в специальных аппаратных ускорителях, разработанных компаниями Google, Intel, ARM и др.

В чем же разница между форматами FP32 и BF16? Число с плавающей запятой в стандартном формате FP32 состоит из 1 знакового бита, определяющего знак числа (+ или -), после него следует 8-битная экспонента (степень числа), после которой идет 23-битная мантисса (само число). И в сумме набираются полные 32 разряда.

Для формата BF16 специалисты Google Brain предложили усечь мантиссу до 7 бит. Такой выбор был сделан далеко не случайно, проведенные эксперименты показали, что качество работы нейронных сетей намного более чувствительно к размеру экспоненты, нежели мантиссы. И вариант BF16 является самым приемлемым компромиссом.
Таким образом, число в BF16 состоит из одного знакового бита, 8-битной экспоненты и 7-битной мантиссы, что в сумме составляет полные 16 бит. Для проведения тензорных операций с числами в формате BF16 требуются гораздо меньшие вычислительные мощности, объемы памяти и энергетические затраты. Напомним нашим читателям, что тензор - это трехмерная матрица чисел, а умножение тензоров - это ключевая операция, на которой стоят все вычисления в системах искусственного интеллекта.

Можно задать вопрос, а почему бы не использовать в системах искусственного интеллекта стандартный усеченный формат чисел с плавающей запятой IEEE FP16? Ведь этот формат достаточно успешно используется во многих приложениях, связанных с компьютерной графикой и компьютерными играми. Число в формате FP16 выглядит следующим образом - один знаковый бит, 5-битная экспонента и 10-битная мантисса, что в сумме составляет полные 16 бит.

Сразу можно отметить, что усеченная экспонента определяет гораздо меньший динамический диапазон чисел, чем диапазон формата BF16, который почти равен диапазону FP32. Во-вторых, для преобразования числа FP32 в формат FP16 требуется достаточно сложная процедура, чем простейшая операция по усечению разрядности мантиссы, необходимая для преобразования FP32 в BF16. И, в-третьих, усеченная мантисса формата BF16 позволяет сделать шину блоков аппаратных умножителей меньше, чем необходимо для формата FP16. В результате этого сами блоки умножителей для формата BF16 в восемь раз меньше по занимаемой на кристалле чипа площади, чем умножители для FP32, и в два раза меньше, чем умножители для FP16.
И в заключение следует заметить, что формат BF16 является не единственным форматом, разработанным для систем искусственного интеллекта. В 2017 году компания Nervana предложила формат под названием Flexpoint, который должен был объединить все преимущества целых чисел с числами с плавающей запятой. По сути, этот формат представляет собой модификацию чисел с фиксированной запятой, которые состоят из двух целых чисел. Первое число представляет собой целую часть числа до запятой, второе - дробную часть числа (после запятой). Специалисты компании Nervana дополнили формат числа с фиксированной запятой еще и экспонентой, однако, для ускорения операций экспонента была одна для всех чисел, из которых состоит тензор. При таком подходе умножение тензоров могло быть произведено при помощи математики на основе очень быстрых целочисленных операций.

Но тут же возникла и проблема, связанная с узким динамическим диапазоном чисел, имеющих одну и туже экспоненту. Эта проблема сделала невозможным "взлет" формата Flexpoint и даже в первых ускорителях компании Nervana уже использовался формат BF16.

Немецкие ученые раздвинули границы использования квантовой запутанности до масштабов целого города

Alex57 — Thu, 13 Feb 2020 17:56:04 GMT

Группа исследователей из Мюнхенского университета Людвига-Максимилиана, Германия, добилась успеха в реализации технологии передачи квантовой информации и явления квантовой запутанности от одного стационарного квантового запоминающего устройства к другому через обычный оптический телекоммуникационный канал. Во время эксперимента информация, заключенная в состоянии атомарного квантового бита, была преобразована в состояние фотона света, который, пройдя по оптоволоконному кабелю расстояние в 20 километров, успешно донес эту информацию до другого атомарного квантового бита.Данное достижение позволит в будущем увеличить расстояние, разделяющее отдельные части квантовых концентраторов и квантовых компьютеров, разделенных физически, но остающихся, при этом, в режиме онлайн. Кроме этого, использованные технологии могут лечь в основу конструкции квантового повторителя, устройства, способного раздвинуть границы использования квантовых технологий до регионального, национального и даже международного масштабов.

Отметим, что прямо сейчас германские исследователи реализовали только половину функционала квантовой коммуникационной системы. Для получения полноценного коммуникационного канала им потребуется сделать еще одно точно такое же преобразование информации, только в обратном направлении.

Эксперимент по передаче квантовой информации был начат с атома рубидия, заключенного в оптической лазерной ловушке и охлажденного до температуры в несколько миллионных долей градуса выше абсолютного нуля. Этот атом был выбран из беспорядочного облака атомов рубидия и перемещен в ловушку при помощи оптического пинцета, сфокусированного особым образом луча лазерного света, позволяющего перемещать крошечные объекты.

Далее этот атом был переведен в возбужденное энергетическое состояния, в котором он стал квантовой частицей, а заключенная в нем квантовая информация была закодирована в спине, в направлении вращения верхнего возбужденного электрона. Когда атом спонтанно вернулся в более низкоэнергетическое состояние, он излучил фотон света, поляризация которого соответствовала спину электрона, и который был запутан с атомом на квантовом уровне.

Следующими шагами были захват этого фотона света, преобразование его в фотон S-диапазона и направление его в оптическое волокно, длиной 20 километров. Отметим, что свет S-диапазона способен пройти по оптоволокну и немного большее расстояние, прежде чем он будет ослаблен или искажен, что приведет к утере заключенной в нем квантовой информации. Пограничная длина оптоволоконной линии привела к тому, что на его выходе запутанность с атомом рубидия сохраняли лишь 78 процентов фотонов света.

Сейчас немецкие ученые работают над приемным узлом, в котором фотоны света передадут квантовую запутанность и заключенную в них квантовую информацию другому атому рубидия, помещенному в такие же условия, как и атом на другом конце линии. Этот узел будет установлен в лаборатории Института Оптики Макса Планка в Мюнхене, который находится на расстоянии 20 километров от Мюнхенского университета.

И, в конце концов, для того, чтобы сделать из всего этого реально работающий квантовый коммуникационный канал, германским ученым предстоит разработать и реализовать подходящую для этого технологию обнаружения и исправления ошибок. Эта задача является весьма сложной, но ее решение - это необходимый шаг для создания практических систем, способных транслировать состояние квантовой запутанности от одного стационарного кубита к другому на расстояния, исчисляющиеся многими десятками и сотнями

Новый телескоп сделал самые высококачественные на сегодняшний день снимки поверхности Солнца

Alex57 — Thu, 06 Feb 2020 19:06:24 GMT

То, что вы видите на приведенном выше изображении, является первым снимком со сверхвысокой разрешающей способностью, сделанным новым 4-метровым телескопом Daniel K. Inouye Solar Telescope, находящимся на Гавайях. Основным "фигурантом" данного снимка является газ, циркулирующий на поверхности, который разбивается на отдельные ячейки. Потоки газа выходят из недр Солнца в центре этих ячеек, отдают заключенную в них тепловую энергию, и в районах более темных границ ячеек снова уходят на глубину за очередной порцией энергии. А каждая из таких ячеек по площади сопоставима с площадью не самой маленькой страны или американского штата Техас.

Несмотря на то, что Солнце является самом близкой к Земле звездой, в его недрах скрывается еще множество тайн и загадок, напрямую влияющих на космическую "погоду" в прилегающих к Солнцу областях пространства и пространства вокруг Земли. "Сейчас мы можем достаточно точно предсказывать погоду в различных районах Земли, но наши возможности по предсказаниям "космической погоды" даже близко не подошли к такому уровню" - рассказывает Мэтт Монтайн (Matt Mountain), президент ассоциации Association of Universities for Research in Astronomy, - "И телескоп Inouye Solar Telescope предназначен именно для составления более точных "погодных" прогнозов".

Телескоп Inouye Solar Telescope находится на вершине горы Халеакале, Мауи, Гавайи. Его 4-метровое зеркало способно фокусировать солнечный свет, в котором заключена мощность до 13 кВт. Поэтому для охлаждения зеркала и приемника использована специальная охлаждающая система, позволяющая избежать тепловых деформаций и возникновения связанных с этим искажений. А атмосферные искажения убираются при помощи специальной адаптивной оптической системы.

В результате всех этих мер новый телескоп Inouye Solar Telescope способен делать снимки, на которых видны отдельные детали и элементы, размеры которых составляют от 20 до 30 километров. А приведенный ниже видеоролик лучше смотреть в его максимальном разрешении (4K), если, конечно, это позволяет ваш монитор или телевизор.

И в заключение следует отметить, что первый снимок телескопа Inouye Solar Telescope не будет использоваться в научных целях. Научная команда будет продолжать тестирование и калибровку оборудования еще на протяжении шести месяцев. Но после этого, данные от телескопа, объединенные с данными космических солнечных обсерваторий Parker Solar Probe и Solar Orbiter, которой еще предстоит отправиться в космос, обеспечат ученых более подробной и качественной картиной того, как устроено и "работает" наше Солнце.