[показать]

Электронные "мозги", построенные на базе нейроморфных чипов, должны эмулировать программным способом, что делается достаточно медленно, или использовать электронные аналоги, что намного быстрее, компонентов биологических нейронных сетей, называемых синапсами. Ученые из Арканзасского университета, работавшие совместно с их коллегами из Франции, преуспели в деле создания искусственного синапса нового типа, построенного на основе сегнетоэлектрического материала и имеющего структуру, весьма и весьма подобную структуре биологического синапса. 

Созданный искусственный синапс предназначен для создания на его основе автономных обучающихся систем любого масштаба. На основе таких синапсов можно построить большой электронный "мозг", реализующий функции искусственного интеллекта на аппаратном уровне, что обеспечит его высочайшую эффективность.

Искусственный синапс подражает естественному синапсу в его свойстве пластичности, основном свойстве, которое используется для хранения воспоминаний в нашем мозге. Это свойство позволяет мозгу извлекать уроки и приобретать опыт за счет действий или событий, происходящих много раз подряд. Это свойство также определяет то, что мозг постепенно забывает одиночные события или события, происходящие с редкой периодичностью.
 

[показать]

Основой свойства пластичности нового искусственного синапса является туннельный переход на базе сегнетоэлектрического материала. Проводимость этого перехода увеличивается с каждым разом, когда через него проходит импульс электрического тока. Это позволяет синапсу "запомнить" частые и сильные события, в то время как слабые и редкие события постепенно "стираются" из-за некоторых особенностей сегнетоэлектрического материала.

Ученые из Арканзасского университета при разработке структуры нового искусственного синапса создали высокоточные математические модели, на основе которых были произведены подробные расчеты формы и структуры микроскопического устройства. А опытные образцы искусственных синапсов были изготовлены Бин Ксу (Bin Xu) и Лорентом Беллэйч (Laurent Bellaiche) из Франции, которые позже произвели практические исследования, целью которых было определение всех основных электрических свойств и временных характеристик устройств.

А в ближайшем времени исследователи собираются совместными усилиями создать опытный образец чипа, на кристалле которого будет сформирована сложная нейронная сеть, уже способная к процессу обучения и самообучения.

[показать]

Специалисты компании Google разработали специализированный тензорный процессор второго поколения, имеющий производительность в 45 терафлопс. Четыре таких процессора объединены в модуль, суммарной производительностью в 180 терафлопс, который может использоваться в качестве самостоятельной единицы, обеспечивающей работу алгоритмов глубинного машинного изучения и искусственного интеллекта. А немного позже в этом году система из тысячи таких процессоров, производительностью 44 петафлопса, станет частью облачного сервиса Google Cloud Compute, доступ к которой совершенно бесплатно смогут получить разработчики систем машинного изучения и искусственного интеллекта.

Напомним нашим читателям, что даже первые тензорные процессоры (Tensor Processing Units, TPU) первого поколения, ориентированные на выполнение специализированных задач, демонстрировали в 10-30 раз большую производительность, чем обычные процессоры и графические процессоры. При этом, эффективность работы тензорных процессоров превосходила эффективность других процессоров в 30-80 раз. Именно на тензорных процессорах работала система Alpha Go, которая одержала ряд впечатляющих побед над самыми именитыми игроками в китайскую игру Го.
 

[показать]

Тензорные процессоры второго поколения предназначены для выполнения задач двух основных типов, для задач, связанных с изучением и самообучением, и для делания выводов на основе анализируемых данных. При этом, оба типа задач, традиционно реализуемые при помощи разных аппаратных средств и программных алгоритмов, могут выполняться на тензорном процессоре одновременно и синхронизируясь друг с другом.

Тензорные модули с четырьмя процессорами могут быть объединены в группы по 64 модуля, производительность одной такой группы составляет 11.5 петафлопс, и именно такие группы будут использоваться в сервисе Google Cloud Compute. Разработчики смогут программировать все это при помощи TensorFlow, самой распространенной программной оболочки, доступной через сервис GitHub. Также компания разработала унифицированный высокоуровневый программный интерфейс (API), который позволит запускать алгоритмы машинного изучения с минимальными изменениями исходного кода, как на обычных процессорах, так и на графических или тензорных процессорах в любом варианте их комбинаций.

И в заключение следует отметить, что предоставляя бесплатный доступ к "облаку тензорных процессоров", компания Google, со слов ее представителей, преследует единственную цель - ускорить, насколько это максимально возможно, темп исследований в области машинного изучения и искусственного интеллекта, плюс сделать это все максимально открытым и доступным для всех заинтересованных лиц.

[показать]

На страницах нашего сайта мы уже неоднократно рассказывали о технологиях строительной трехмерной печати, при помощи которых можно быстро и недорого возводить достаточно большие здания и сооружения. Используемые в строительстве трехмерные принтеры являются достаточно большими, тяжелыми и сложными установками, но принтер, который должен быть отправлен на другую планету для строительства помещений космических баз на ее поверхности, должен быть достаточно компактным, мобильным и иметь независимый источник энергии. Свой вариант предоставили на суд общественности специалисты из Массачусетского технологического института, разработанный ими принтер удовлетворяет всем перечисленным требованиям, сохраняя возможность возведения зданий больших размеров и практически произвольной формы.
 

[показать]

Новый принтер состоит из двух независимых манипуляторов, большого, похожего на стрелу телескопического подъемного крана, и малого, на котором установлено собственно головка принтера и который обеспечивает достаточно высокую точность позиционирования. Большой манипулятор устанавливается на платформе, которая может быть жестко закреплена на поверхности или может быть установлена на подвижной платформе, что позволяет принтеру возводить сооружения сколь угодно большого размера.

На малый манипулятор может быть установлена головка, позволяющая печатать различными строительными материалами, начиная от строительной пены и заканчивая быстрозатвердевающим бетоном. В принципе такой принтер можно приспособить и для использования строительного материала, изготовленного из материала, собранного на поверхности другой планеты. А необходимая для этого печатающая головка и какие-нибудь дополнительные элементы могут быть изготовлены на месте при помощи меньшего трехмерного принтера, способного печатать металлические изделия.
 

[показать]

В качестве демонстрации возможностей своего принтера исследователи возвели полусферический купол, диаметром 15 и высотой в 2.5 метра. В качестве строительного материала использовалась полиуретановая пена, между слоями которой, в принципе, можно было залить более прочный конструкционный материал, к примеру, бетон или специализированный строительный раствор. И на возведение этого купола было потрачено 14 часов времени, достаточно большая часть которого ушла на ожидание затвердевания слоя пены.

В случае демонстрации снабжение принтера энергией осуществлялось при помощи мобильного генератора. Однако, установленная сверху принтера-робота панель солнечной батареи говорит о том, что установка может работать и на солнечной энергии. Правда ее производительность, в таком случае, не сможет сравниться с производительностью в режиме непрерывного энергоснабжения. Ведь для выполнения определенного количества работы сначала потребуется накопить необходимое количество энергии в аккумуляторных батареях.
 

[показать]

"В конце концов мы придем к созданию полностью автономного строительного трехмерного принтера, который можно будет отправить на Луну, на Марс или в Антарктику" - рассказывает Стивен Китинг (Steven Keating), ведущий разработчик, - "Работая там на протяжении нескольких месяцев или лет, такой робот, совместно с другими роботами, построит помещения базы, готовые принять прибывающих туда людей".
 

[показать]

Современные скоростные камеры, предназначенные для проведения замедленной съемки, снимают со скоростью порядка 100 тысяч кадров в секунду. Но исследователи из Лундского университета (Lund University), Швеция, разработали новую сверхвысокоскоростную камеру, скорость съемки которой составляет пять триллионов кадров в секунду. Это позволяет при помощи новой камеры фиксировать события, длящиеся 0.2 триллионных доли секунды, и такого уже вполне достаточно для фиксации быстрых процессов из области химии, физике и биологии, которые ранее не удавалось "запечатлеть на пленке".

Для демонстрации возможностей новой технологии сверхскоростной съемки ученые сняли то, как импульс света, группа фотонов, перемещается на расстояние, равное толщине листа бумаги. В действительности этот процесс происходит за пикосекунду времени, но новая камера позволила замедлить его в триллион раз.

Существующие высокоскоростные камеры, как и обычные, захватывают кадры последовательно друг за другом. Но новая технология съемки использует инновационный алгоритм захвата FRAME (Frequency Recognition Algorithm for Multiple Exposures)., получая несколько закодированных изображений на одном кадре. И последующая математическая обработка такого кадра позволяет воспроизвести последовательность из нескольких кадров.

Описанный выше метод реализуется за счет освещения объекта съемки чередой сверхкоротких импульсов лазерного света, каждый из которых "закодирован" определенным образом. Используя данные о кодировании импульсов света в качестве своего рода "ключей шифрования", специализированный алгоритм может отделить каждый кадр последовательности из одного общего снимка.

Новая камера предназначена для проведения исследований быстрых процессов, которые происходят в масштабе времени в пикосекунды и сотни фемтосекунд. "Такие быстрые процессы происходят во время взрывов, плазменных вспышек, при бурном сгорании и во время других химических реакций" - рассказывает Элиас Кристенссон (Elias Kristensson), - "Теперь мы в состоянии произвести съемку таких чрезвычайно быстрых процессов, а в более долгосрочной перспективе подобная технология может стать доступной для промышленного применения".

Сейчас высокоскоростная камера на основе алгоритма FRAME представляет собой громоздкую лабораторную установку, собранную из большого количества лазеров, датчиков, линз и других оптических компонентов. И для того, чтобы превратить все это в вид одного законченного устройства, ученым, по их прогнозам, потребуется около двух лет.
 

[показать]

Известно, что с течением времени практически все созвездия изменяют свою форму из-за движения входящих в них звезд. Эти процессы происходят очень медленно по нашим, человеческим меркам времени, и в течение времени жизни одного и даже нескольких поколений изменения форм созвездий можно уловить только при помощи высокоточных астрономических инструментов. К счастью, ученые-астрономы из Европейского космического агентства дали нам возможность увидеть воочию чудеса трансформации созвездий. Опубликованный ими недавно видеоролик демонстрирует движение 2 миллионов звезд в пределах нашей галактики на пять миллионов лет вперед, начиная с текущего момента. Для построения трехмерной карты, использовавшейся при создании данного видеоролика, ученые взяли данные, собранные космическим телескопом Gaia, камера которого имеет разрешающую способность в миллиард пикселей, и данные телескопа Hipparcos, который использовался в 1990-х года для измерений точного положения астрономических тел.

Напомним нашим читателям, что данные, собираемые телескопом Gaia, использовались астрономами для составления трехмерной карты, содержащей данные о положении 1.1 миллиарда звезд. Из этого огромного количества лишь два миллиона записей сопровождались информацией о скорости, направлении и относительном расстоянии звезд друг от друга. А чуть позже эта карта была дополнена данным о еще 24 тысячах самых ярких звезд, собранными в свое время телескопом Hipparcos.

Следует отметить, что на видеоролике можно увидеть, что одни звезды перемещаются гораздо быстрее других. Этот эффект происходит из-за того, что некоторые звезды находятся гораздо ближе к Земле, чем другие. Не забывайте также поглядывать на отметку времени, ведь каждому кадру этого видео соответствует промежуток времени в 750 земных лет, а весь видеоролик охватывает период в 5 миллионов лет.

Несмотря на огромное количество точек, соответствующих звездам, все это является лишь малой частью данных, собранных телескопом Gaia. В настоящее время идет интенсивная обработка этих данных и к апрелю 2018 года астрономы собираются выпустить очередной вариант карты, на которой будут присутствовать данные о движении всех из 1.1 миллиарда звезд.

Использование этой карты, которая является конченой целью миссии Gaia, позволит ученым изучить процессы формирования нашей галактики, определить местоположение каждой звезды в любой точке времени в будущем и спрогнозировать изменения формы галактики в целом.
 

[показать]

На страницах нашего сайта мы неоднократно рассказывали нашим читателям о необычном летательном аппарате с вертикальным взлетом и посадкой Cormorant, имевшим ранее название AirMule и разрабатываемом израильской компанией Tactical Robotics. А сейчас компания Metro Skyways Ltd., которая, как и компания Tactical Robotics, является дочерним предприятием более крупной компании Urban Aeronautics, начала разработку гражданского варианта аппарата, который получил название CityHawk. Руководство компании надеется, что по завершению процесса разработки и испытаний, аппарат CityHawk станет одним из главных игроков в области летающих автомобилей, которая в последнее времени переживает достаточно бурный рост.

Основой летательного аппарата CityHawk, как и аппарата Cormorant, является "фирменная" технология Fancraft, которая заключается в использовании пропеллеров со скрытыми внутри корпуса роторами. За счет этого аппарат CityHawk не будет иметь никаких выступающих лопастей и крыльев, затрудняющих передвижение, взлет и посадку. Предполагается, что в качестве топлива будет использоваться сжатый водород, в первоначальном варианте этот водород будет сжигаться напрямую в газотурбинных двигателях, что позволит отказаться от использования тяжелых аккумуляторных батарей и электрических двигателей.
 

[показать]

Но не исключается вариант использования и электрической двигательной установки, в которой энергия будет получаться путем сжигания топлива в водородных топливных элементах. Как и первый, так и второй вариант являются максимально экологически чистыми, они полностью исключают выбросы углекислого газа и других вредных веществ в окружающую среду.

В целях обеспечения безопасности аппарат CityHawk будет оснащен скоростной парашютной системой, которая будет моментально разворачиваться, выстреливаясь вверх ракетой. Это позволит аппарату совершить безопасную посадку в случае возникновения каких-либо неполадок даже при движении на небольшой высоте.

Корпус летательного аппарата CityHawk будет очень напоминать по форме кузов большого легкового автомобиля. В его салоне предусматривается наличие четырех мест, одно из которых будет занимать пилот. Но в конструкции аппарата и в его системе управления изначально будет заложена возможность использования технологии автоматического управления, которые сейчас разрабатываются и испытываются на летательном аппарате Cormorant, который, к слову, уже успел совершить более двух сотен испытательных полетов.
 

[показать]

Руководство компании Urban Aeronautics планирует, что на процесс разработки аппарата CityHawk уйдет около пяти лет, в ходе которых первые опытные образцы будут проходить через ту же самую программу испытаний, через которую проходит сейчас его "военный" собрат. А общественности этот аппарат будет представлен на первой же ближайшей авиационной выставке, которая будет проходить вскоре после завершения разработки и испытаний опытных образцов.

[показать]

Система искусственного интеллекта, разработанная в свое время в стенах университета Карнеги-Мелоун, одержала очередную громкую победу над людьми в игре в покер. В общей сложности искусственный интеллект в течение пяти дней провел игры с шестью самыми именитыми игроками, сыграв 36 тысяч кругов и выиграв 792 327 американских долларов в виде виртуальных фишек. Турнир, в котором принимала участие система искусственного интеллекта, проводился в Хайнане, Китай, а последняя игра в рамках этого турнира была проведена 10 апреля 2017 года.

Противником системы искусственного интеллекта была китайская команда под названием "Драконы" (Team Dragons). А во главе этой команды стоял Аланом Дю (Alan Du), предприниматель из Шанхая, который взял призовой браслет турнира 2016 World Series of Poker.

В китайском турнире принимала участие программа искусственного интеллекта под названием Lengpudashi, которая является новой доработанной версией программы Libratus, разработанной в университете Карнеги-Мелоун, и которая в недалеком прошлом обыграла четырех ведущих американских игроков в Техасский холдем без ограничений (вид покера) во время 20-дневного турнира, проведенного в январе этого года в Питсбурге, Пенсильвания.

И в заключение следует отметить, что турнир по покеру с участием искусственного интеллекта Lengpudashi был организован Кай-Фу Ли (Kai-Fu Lee), выпускником и бывшим профессором университета Карнеги-Мелоун. Этот человек успел поработать на руководящих должностях в таких именитых компаниях, как Apple, Microsoft и Google, а сейчас он является учредителем и руководителем компании Sinovation Ventures, которая имеет огромное влияние на все происходящее в китайском интернет-секторе.

[показать]

На Женевском автосалоне (Geneva Motor Show) в прошлом году известная компания Goodyear представила всеобщему вниманию концепт сферической покрышки Eagle 360, которая предназначена для использования в автомобилях будущего с магнитной подвеской. Использование таких колес и подвески позволит автомобилю творить чудеса на дороге, двигаться в любом направлении, боком и разворачиваться на месте. А в этом году компания Goodyear сделала следующий шаг в данном направлении, представив новые покрышки Eagle 360 Urban, работой которых управляет встроенная в них система искусственного интеллекта.

Как и у предшественника, поверхность покрышек Eagle 360 Urban покрыта слоем резиновой "бионической кожи", пронизанной сетью различных датчиков. Эти датчики служат для постоянного контроля дорожных условий и адаптации к ним формы покрышки.

Изменение формы покрышки и рисунка протектора производится при помощи встроенных электрических приводов, которые втягивают внутрь отдельные сегменты, формируя впадины и более рельефный рисунок протектора для влажной дороги. А на сухой и качественной дороге покрышка формирует гладкую поверхность, что позволяет минимизировать расход топлива или энергии из аккумуляторных батарей. Встроенная система искусственного интеллекта постоянно анализирует дорожные условия, режим движения и через некоторое время подбирает оптимальную для этого конфигурацию протектора.

Каждое колесо может общаться с другими колесами и аналогичными колесами других автомобилей через Интернет. Так же через Интернет осуществляется обмен информацией о состоянии дороги, что позволяет колесам подготовиться заранее к резким изменениям, если такие присутствуют впереди на пути. Кроме этого "мозг" покрышки Eagle 360 Urban способен обнаружить место прокола и изменить вращение колеса так, чтобы проколотое место не входило в контакт с дорогой пока отверстие не будет запечатано поданным изнутри специальным клеем на основе нанотехнологий.

К сожалению, вряд ли кому-нибудь из нынешнего поколения доведется увидеть в действии такие "умные" колеса. Для этого сначала должны появиться автомобили с соответствующим видом подвески. Однако, в том, что они появятся в далеком или не очень далеком будущем, сомневаться не приходится.
 

[показать]

В течение многих лет ученые-физики исследовали строение положительно заряженных субатомных частиц, протонов, бомбардируя их потоком электронов и регистрируя интенсивность их отражения под разными углами. Таким образом ученым удавалось определить картину распределения электрического заряда и магнитные свойства частицы. В ходе этих экспериментов было выяснено, что распределение электрического заряда и магнетизма частицы почти полностью совпадают. Начиная с 2000-х годов, исследователи начали использовать в своих экспериментах поляризованные лучи электронов, это позволило значительно увеличить разрешающую способность экспериментов и привело к череде достаточно значимых открытий.

Одним из вышеупомянутых открытий стало то, что во время столкновения протона и электрона происходил так называемый фотонный обмен, но позже стало известно, что в некоторых случаях в этом фотонном обмене принимает участие не один, а два фотона одновременно, что приводит к появлению неравномерностей распределения электрического заряда. Согласно разработанной на основе экспериментальных данных, оба участвующие в обмене фотона должны быть "твердыми", т.е. высокоэнергетическими фотонами.

Для изучения особенностей двуфотонного обмена группа исследователей из лаборатории Ядерной физики (Laboratory for Nuclear Science) Массачусетского технологического института в течение семи лет занималась проведением эксперимента под названием OLYMPUS. Этот эксперимент проводился на синхротронном электронном ускорителе German Electron Synchrotron (DESY) в Гамбурге, Германия, и в его результатах содержатся доказательства того, что во время взаимодействия электрон-протон действительно происходит обмен двумя фотонами.

Однако, в отличие от теоретических прогнозов, результаты эксперимента OLYMPUS говорят о том, что во время обмена только один из фотонов является высокоэнергетическими, во втором фотоне заключено совсем небольшое количество энергии по сравнению с первым.

Получение экспериментальных результатов было сопряжено со многими трудностями. Ученым пришлось демонтировать целый спектрометрический комплекс BLAST, датчик которого имеет объем в 125 кубических метров, и перевезти его из Массачусетского технологического института в Германию. Во время окончательного монтажа датчик и сопутствующее ему оборудование прошли модернизацию, которая позволила улучшить их параметры.

Эксперимент OLYMPUS проводился параллельно с еще двумя подобными экспериментами, одним в США и вторым - в России. В данном случае протоны бомбардировались лучами отрицательно заряженных электронов и положительно заряженных позитронов. А регистрация разницы между взаимодействиями двух видов дала ученым в руки большее количество ценной информации.

Сравнительные данные собирались на протяжении трех месяцев, а на анализ собранного массива информации потребовалось уже три года. Выявленная разница между теорией и практикой означает, что будущие эксперименты должны проводиться на еще более высоком уровне энергии, там, где эффект двуфотонного обмена должен проявляться с большей силой.

В ближайшем будущем ученые из Массачусетского технологического института планирует изучить реакцию научного физического сообщества на полученные ими результаты. "Может случиться так, что кто-нибудь укажет нам какую-то мелкую деталь, наличие которой приведет в согласие теорию и практику на уровне низкой, средней и высокой энергии" - пишут исследователи, - "Тогда и станет ясно, каким должен быть наш следующий шаг. Если мы не найдем недостающее "связующее звено", то мы продолжим искать его дальше, а если это звено будет найдено, то нам потребуется получить дополнительные экспериментальные доказательства".

Согласно статье, недавно опубликованной в издании Guardian, группе неврологов из Виргинского медико-технологического исследовательского института Карильон удалось установить разницу в работе мозга настоящих преступников и тех, кто совершает правонарушение непреднамеренно. Для этого достаточно лишь проанализировать снимок головного мозга.

В ходе серии экспериментов, ученые просканировали мозг 40 человек, каждого из которых просили пронести через воображаемую границу чемодан. Часть участников осведомили, что в чемодане лежат наркотики. Остальные не знали, что проносят через «границу», но подозревали, что делают что-то незаконное. Кроме того, ситуация осложнялось еще и тем, что никто из испытуемых не знал, будут ли «на таможне» проводить полный досмотр, а «таможенники» случайно выбирали людей, которых этому досмотру необходимо подвергнуть. В ходе опытов специалисты под руководством Рида Монтегю провели МРТ-сканирование головного мозга всем участникам эксперимента. Как выяснилось, во время совершения преступления у тех людей, кто осознанно нарушал закон, и у тех, кто был «преступником по неволе», проявляют активность нейроны из абсолютно разных отделов головного мозга.

Сравнительные снимки «настоящих преступников» (слева) и тех, кто «неосознанно преступал черту закона» (справа)

Как утверждают эксперты, естественно, подобное исследование требует дальнейших изысканий, и на основании данных, полученных от всего 40 человек, рано делать какие-либо выводы. Но, в случае успеха, подобное обследование сможет дать новый инструмент для раскрытия преступлений. Кроме того, на данный момент все еще неясно, можно ли реконструировать психическое состояние человека через несколько недель или месяцев после совершения преступления, чтобы по полученным данным можно было установить, случайно или преднамеренно человек совершил противоправное деяние.

[показать]

Международная группа ученых, возглавляемая учеными из Массачусетского технологического института, создала первое в своем роде гибкое волокно, толщина которого сопоставима с толщиной человеческого волоса и которое позволяет передавать в мозг и получать обратно сигналы электрической, химической и оптической природы одновременно. Над созданием этого волокна работала ученые-материаловеды, химики, биологи и ученые других направлений, а в будущем, после того, как волокно приобретет еще более биологически совместимый характер, оно может быть использовано для изучения особенностей функционирования мозга, взаимосвязей между отдельными участками мозга и, естественно, для создания новых и более совершенных видов интерфейса между мозгом и компьютером.

Материал универсального "проводящего" волокна подбирался таким образом, чтобы обеспечить его максимальное подобие мягким нервным тканям. Это, в свою очередь, позволит подключать к мозгу имплантаты любой степени сложности, при этом, глубина "погружения в мозг" будет намного больше, чем это позволяют сделать используемые сейчас матрицы жестких металлических или кремниевых электродов.

Естественно, испытания функционирования волокна производились на подопытных животных. Через один из двух крошечных каналов внутри волокна в нейроны мозга грызунов был введен генетический препарат, делающий эти нейроны чувствительными к свету. Затем обработанные нейроны были освещены светом, переданным через оптический волновод внутри волокна. И под конец, ученые произвели регистрацию электрической деятельности отдельных нейронов, используя для этого электрическую проводимость определенных слоев волокна. И все это было сделано при помощи единственного волокна, толщиной около 200 микрометров, что чуть больше толщины человеческого волоса.

Ключевым моментом, позволившим создание такого многофункционального волокна, стала технология производства тончайших проводников, гибких и имеющих высокую электрическую проводимость. Основу проводников составляет тонкая полиэтиленовая трубочка, объем которой заполнен "хлопьями" графита. А процесс ее производства заключается в повторяющейся последовательности двух операций, нанесения графитового слоя на полиэтиленовую основу и сжатие всего этого под давлением с последующим нанесением очередного тончайшего слоя полиэтилена. Наличие графита в специальном полиэтилене, которой обладает собственной электрической проводимостью, увеличило его проводимость в четыре-пять раз.

Помимо высокой электрической проводимости, созданное волокно обладает прозрачностью, достаточной для передачи по нему оптических каналов. Кроме этого, за счет увеличения толщины одного из графитовых слоев во время производства, в одном волокне организовано два независимых световода, которые практически не оказывают влияния друг на друга. А полости, оставленные в объеме волокна, выступают в роли каналов, которые можно использовать для транспортировки по ним жидких веществ.

За счет малой толщины волокна ученые имеют возможность использовать матрицы таких волокон, охватывая ими достаточно большие участки мозга. Для демонстрации этой возможности волокна были помещены в несколько отдельных участков мозга подопытного животного, что это позволило ученым проследить пути следования нервных сигналов и сигналов ответных реакций мозга на эти сигналы.

В ближайшем времени ученые планируют уменьшить толщину многофункционального волокна, сделав его более гибким. Помимо этого, на замену полиэтилену ищется материал, который обеспечит волокну большую мягкость и увеличит его биологическую совместимость со всеми видами нервных тканей. А тем временем множество научных групп из различных уголков земного шара уже оценили возможности новой разработки и запросили в свое распоряжение некоторое количество многофункционального волокна для проведения собственных исследований.

[показать]

Если вам известно, что ДНК представляет собой генетический код, результатом выполнения которого является жизнь, то вам будет нетяжело представить, что при помощи ДНК можно производить другие вычисления и решать другие задачи. Идея использования ДНК для создания молекулярных ДНК-компьютеров была выдвинута еще в 1984 году, такие компьютеры, за счет особенностей их структуры и функционирования, могут справиться с решением определенных задач гораздо быстрее и эффективней обычных компьютеров. Помимо этого ДНК обладает целым рядом преимуществ по сравнению с кремнием, она имеет очень малые размеры, молекулы ДНК отличаются высокой стабильностью и могут оставаться в изначальном виде в течение очень долгих промежутков времени.

Группе ученых из Манчестерского университета, возглавляемой профессором Россом Д. Кингом (Ross D. King), удалось создать новое вычислительное устройство на базе молекул ДНК. Данное достижение является не только одной из демонстраций самой возможности, его главной особенностью является то, что созданный учеными ДНК-компьютер является самореплицирующимся, способным увеличивать собственную вычислительную мощность в случае такой необходимости. Если, к примеру, для решения определенной задачи традиционному компьютеру будет требоваться произвести миллион вычислений, то ДНК-компьютер в таком же случае сможет сделать миллион копий самого себя и выполнить задачу с большей эффективностью.

"Представьте себе, что перед компьютером стоит задача поиска выхода из лабиринта, и он добрался до очередной развилки" - рассказывает профессор Кинг, - "Традиционному компьютеру потребуется пойти сначала по одному пути и вернуться назад в случае неудачи. ДНК-компьютер же, в этот момент, может создать еще одну копию, которая пойдет по второму пути, в то время, как изначальный компьютер начнет двигаться по первому. И, совсем несложно догадаться, какой из компьютеров справится с такой задачей быстрее".

Не стоит ожидать, что в скором времени вы сможете играть в одну из компьютерных игр, смотреть видео или бороздить просторы Интернета, а в недрах процессора вашего компьютера для этого будет работать множество цепочек молекул ДНК. Такие биологические ДНК-компьютеры предназначены для выполнения совершенно иных задач. Их делом в будущем будет являться борьба с инфекциями, к примеру, "починка" организма человека и, возможно, обработка огромных массивов разнородной и разноплановой информации.

Конечно, работа, проделанная учеными из Манчестерского университета, является лишь началом длинного и сложного пути по еще совершенно неизученной области науки. Тем не менее, этот путь рано или поздно должен привести к созданию эффективных вычислительных устройств, которым будет по плечу быстрое решение задач любой степени сложности.

[показать]

Полиэтиленовая пленка и другой всевозможный мусор, опутавший провода высоковольтных линий электропередач, может послужить причиной возникновения значительных токов утечки и даже электрического разряда особенно в сырую дождливую погоду. Поэтому линии электропередач нуждаются в периодической очистке, что особо актуально в районах больших городов. Традиционно это делается обученными людьми, поднятыми к проводам на специальных изолированных площадках и вооруженными длинными штангами из изоляционного материала. А в особых случаях очищаемые лини отключают полностью, что приносит людям неудобства, а энергетическим компаниям - убытки.
 

[показать]

Предприимчивые сотрудники одной из китайских энергетических компаний из Санъяня (Xiangyang) решили эту проблему при помощи высоких технологии, они вооружили портативным огнеметом беспилотник, который просто сжигает мусор, зависший на высоковольтных проводах. Линия электропередачи при этом продолжает работать в штатном режиме, и никто из людей не подвергается опасности при этой операции.
 

[показать]

Огнеметное "вооружение" получил один из достаточно больших беспилотников с восемью роторами, которому требуется поднимать на достаточно большую высоту самого себя, огнемет и емкости с горючим. Естественно, что беспилотником управляет находящийся неподалеку оператор, по команде которого огнемет и производит залп. Так что беспокоиться о том, что этот аппарат может быть захвачен "Скайнетом" и начнет гоняться за живыми людьми, поливая их огнем, совершенно не стоит.

[показать]

Напомним нашим читателям, что буквально в начале этого года в сеть просочился видеоролик, демонстрирующий впечатляющие способности очередного творения известной робототехнической компании Boston Dynamics. Этот робот, имеющий название Handle, имеет множество элементов, унаследованных от конструкции известного робота Altas. Но он отличается большей подвижностью и маневренностью благодаря наличию у него пары колес, значительно упрощенной и более надежной конструкции.

К способностям робота Handle можно смело отнести его способность передвигаться по лестницам, по скользкой поверхности, покрытой снегом и льдом, и совершать прыжки на высоту до 1.5 метров. Робот может развивать максимальную скорость в 14.5 километров в час, а на одном заряде аккумуляторных батарей он способен преодолеть дистанцию до 24 километров. Можно допустить, что робот Handle пока является единственным на сегодняшний день роботом, способным успешно преследовать человека, невзирая на особенности и характер места преследования.

В настоящее время робот Handle позиционируется руководством компании Boston Dynamics в качестве исследовательской платформы для проведения различных экспериментов с участием роботов. Тем не менее, робот способен поднимать и транспортировать грузы, весом до 45 килограмм, что намекает на возможность его практического использования.
 

[показать]

Комбинация конечностей и колес снабжает робота Handle лучшими способностями от этих двух кардинально различных принципов движении. Кроме этого, наличие колес позволило значительно уменьшить общее количество подвижных суставов до 10 и сократить сложность остальной конструкции по сравнению с конструкцией двуногих и четвероногих роботов, которых компания Boston Dynamics успела "наплодить" за прошедшее время.

Напомним нашим читателям, что в 2013 году компания Boston Dynamics потеряла статус независимой отдельной организации, будучи полностью выкупленной компанией Google. Начиная с 2015 года, в силу некоторых причин, компания Google решила прервать работы, лежащие в компетенции специалистов компании Boston Dynamics, и выставило эту компанию на продажу. Интерес к приобретению Boston Dynamics высказало руководство Научно-исследовательского института компании Toyota, которая не так давно объявила об инвестициях в 1 миллиард долларов, вкладываемых в развитие нового научно-исследовательского института по робототехнике. И, как совсем нетяжело догадаться, компания Boston Dynamics может стать очень весомым вкладом в активы этого института.
 

[показать]

Исследователи из Пенсильванского университета (Penn State University) разработали способ, которым можно получать энергию, используя углекислый газ, выбрасываемый в земную атмосферу миллионами тонн ежегодно. В новой проточной батарее используются водные растворы определенных веществ, которые способствуют процессу поглощения атмосферного углекислого газа. За счет этого у двух разделенных потоков жидкости имеются различные концентрации растворенного в них углекислого газа, и, как следствие, разные значения pH-фактора. И как раз эта разница используется для получения электрической энергии.

Два потока жидкости движутся через рабочий объем батареи, будучи разделены ионной мембраной, не позволяющей им смешиваться, но допускающей прохождение через нее потока ионов. Ионный обмен между жидкостями с малой и большой концентрацией растворенного в них углекислого газа приводит к возникновению электрического потенциала между двумя электродами из оксида марганца. Когда концентрация ионов в обеих жидкостях выравнивается, одна из них заменяется и цикл повторяется снова. Во время экспериментов исследователи выяснили, что батарея выдерживает до 50 циклов повторного использования, прежде чем начинают наблюдаться некоторые ухудшения ее характеристик.
 

[показать]

Использование углекислого газа в проточных батареях является далеко не новой идеей. Однако батарея, созданная пенсильванскими исследователями, имеет показатель энергетической плотности в 0.82 Вт/м.кв., что в 200 раз больше аналогичного показателя других подобных решений, созданных ранее. Конечно, существуют и другие более эффективные "топливные элементы", работающие на углекислом газе и основанные на других принципах, но все они имеют большие размеры, большую сложность и некоторые из них работают только при высокой температуре.

Батарея же, созданная пенсильванскими исследователями, работает при комнатной температуре, а в ее конструкции использованы недорогие и доступные материалы. Несмотря на это, сами исследователи пока еще сомневаются в экономической "жизнеспособности" их творения. Тем не менее, дальнейшая работа в данном направлении вполне может привести к появлению батарей, которые будут устанавливаться на тепловых электростанциях, сжигающих ископаемое топливо, и которые позволят выжать из этого топлива большее количество энергии.

"font-size:16px;"> [показать]

Новая технология, разработанная сотрудниками подразделения Disney Research, позволяет передавать энергию беспроводным способом, охватывая объем достаточно большого помещения. Это, в свою очередь, позволит запитывать и подзаряжать батареи электронных устройств так же просто, как и подключать их к беспроводным сетям Wi-Fi, что избавляет людей от необходимости использования электрических проводов и зарядных устройств.

Работоспособность новой технологии, получившей название квазистатического объемного резонанса (quasistatic cavity resonance, QSCR), была продемонстрирована на примере специально построенного в лаборатории помещения, размером 5 на 5 метров. Сделанные замеры показали, что генерируемое системой магнитное поле равномерно заполняет весь объем пространства комнаты, позволяя одновременно заряжать мобильные телефоны, зажигать лампочки и крутить вентиляторы, находящиеся в любой точке.

Основой технологии QSCR являются электрические токи, циркулирующие по металлизированным стенам, потолку и полу помещения. Эти токи и являются источником магнитных полей, пронизывающих все помещение. Магнитные поля индуцируют в катушках, подключенных к электронным устройствам и настроенным на резонансную частоту поля, электрические токи, заряжающие аккумуляторные батареи. А потенциально опасная для людей электрическая составляющая электромагнитного поля подавляется при помощи дискретных конденсаторов, включенных в "колебательный контур" комнаты.

"Наши расчеты показывают, что подобным образом мы можем передать до 1.9 кВт энергии, вписываясь, при этом, в рамки ограничений, наложенных Федеральной комиссией по электробезопасности" - рассказывает Мэтью Дж. Чабалько (Matthew J. Chabalko), один из исследователей, - "А такой мощности хватит для одновременной зарядки батарей 320 обычных смартфонов".

[показать]

Демонстрационная "комната" имеет стены, потолок и пол, изготовленные из алюминиевых листов, закрепленных на алюминиевом каркасе. Посередине комнаты установлен медный столб, играющий роль противоположного полюса колебательного контура. Посередине столба сделан тонкий зазор, внутри которого установлены конденсаторы и другие компоненты, подавляющие электрическую составляющую генерируемого электромагнитного поля.

"Именно эти конденсаторы определяют резонансную частоту системы и подавляют электрические поля" - объясняет Чабалько, - "Частота работы системы находится в пределах одного мегагерца и все устройства, настроенные на эту частоту, могут получать энергию вне зависимости от их положения внутри комнаты. Оставшееся магнитное поле за счет своей равномерности не взаимодействует с предметами, изготовленными из обычных материалов, что делает систему безопасной для всего окружающего". 

Несмотря на то, что демонстрационная комната была построена с использованием особых материалов, данная технология может быть в будущем модернизирована так, что для ее работы будет достаточно лишь покраски стен специальной токопроводящей краской или развешивания по стенам специальных панелей. А для покрытия системой помещений больших объемов можно будет устанавливать в них по нескольку медных полюсов, которые обеспечат равномерность создаваемого магнитного поля.

[показать]

В пятом сезоне гонок электрических автомобилей Formula E, который начнется в конце 2018 года, поклонников этого вида спорта ожидает нечто интересное и удивительное. Это станет возможным благодаря контракту, в рамках которого французская компания Spark Racing Technology стала основным подрядчиком, который разработает и будет производить шасси для электрических гоночных автомобилей следующего поколения. И не так давно представители компании Spark Racing Technology опубликовали ряд фото, по которым можно судить, на что же именно будет похож их новый футуристический гоночный автомобиль.

Основным достоинством нового гоночного автомобиля станет его улучшенная аэродинамика и меньший вес. Так же стоит отметить наличие у него более емких и более эффективных аккумуляторных батарей и силовой электроники, что, в свою очередь, позволит автомобилю преодолевать большую дистанцию на одном заряде и разгоняться до максимально позволенной скорости, которая составляет сейчас 225 километров в час, за меньшее время.
 

[показать]

Концепт, который вы видите на приведенных снимках, безусловно, пройдет через череду изменений, продиктованных "суровой реальностью", а более-менее законченную форму он начнет принимать ближе к сроку начала пятого сезона гонок Formula E. И, с большой долей вероятности, окончательный вариант автомобиля будет отличаться от представленного здесь концепта весьма и весьма значительно.

Как уже упоминалось выше, "изюминкой" концепта компании Spark Racing Technology является новая аккумуляторная батарея. Эта батарея разрабатывается сейчас совместными усилиями специалистов компаний McLaren, Sony и Atieva. По задумке разработчиков эта батарея, емкость которой составит порядка 56 кВт*ч, должна позволит автомобилю пройти всю гонку на одном заряде. Для сравнения, батареи, используемые в нынешнем поколении гоночных автомобилей, имеют емкость на уровне 25-28 кВт*ч и не способны обеспечить такое, из-за чего гонщики вынуждены делать остановки для их быстрой замены разряженных батарей на заряженные.
 

[показать]

Представленный здесь концепт выглядит сейчас не очень броско, будучи окрашенным в однотонный цвет. Однако, его внешний вид кардинально изменится и станет намного "более живым" после того, как его корпус будет выкрашен в более яркий цвет, покрыт эмблемами многочисленных спонсоров и прочими рекламными надписями.

[показать]

Идея управления функционированием биологических живых клеток при помощи специальной электроники достаточно давно являлась лишь предметом научной фантастики. Но современные ученые уже некоторое время ведут исследования в данном направлении, видя во всем этом новые методы борьбы с различными заболеваниями. И, благодаря усилиям группы ученых из университета Мэриленда (University of Maryland, UM), электронное управление живыми клетками человеческого организма стало на один шаг ближе. Эти ученые разработали электрогенетическую "переключающую" систему, внедрили ее в бактериальные клетки и при ее помощи обрели способность управлять поведением одноклеточных организмов.

Главной проблемой в создании электрогенетической гибридной системы было то, что обе ее составных части работают совершенно различными способами. Клетки, из которых состоят все живые существа, по крайней мере здесь, на Земле, обмениваются информацией с другими клетками посредством специальных молекулярных каналов. Используя процесс, называемый экспрессией генной информации, хранящейся в ДНК каждой клетки, внутри нее производятся молекулы, такие, как определенные белки, ферменты и гормоны, которые и используются в качестве носителей передаваемой информации. Электронные же системы, как нам хорошо известно, для передачи информации используют потоки электронов, получаемые из источника энергии.

К сожалению, потоки электронов неспособны циркулировать внутри биологических систем также свободно, как по медным проводникам. Однако, внутри живых клеток существуют молекулы, способные выступать в роли неплохих проводников тока. Эти молекулы, относящиеся к классу окислительно-восстановительных биомолекул, могут накапливать и высвобождать электроны от внешнего источника во время химических реакций окисления и восстановления, в которых они принимают участие.
 

[показать]

Ученым удалось внести в структуру окислительно-восстановительных биомолекул естественного происхождения некоторые изменения, превратившие ее в проводник электрического тока, текущего от одного электрода к другому. Глубина окислительной и восстановительной реакции определяется величиной и направлением текущего через молекулу тока, а при отключении тока молекула продолжает сохранять свое текущее состояние достаточно долгое время.

Модифицированные окислительно-восстановительные биомолекулы, помещенные внутрь одноклеточных организмов, стали работать в качестве "выключателей", активизирующих определенные процессы генной экспрессии. Это, в свою очередь, позволило управлять некоторыми из функций одноклеточных организмов простым щелчком выключателя и нажатием кнопки.

В качестве эксперимента были созданы микроорганизмы, начинавшие вырабатывать флуоресцентный зеленый белок при получении соответствующего электрического сигнала. И эти микроорганизмы в буквальном смысле начинали светиться, когда они были "включены" электрическим способом. Во второй вид экспериментальных микроорганизмов был встроен механизм управления синтезом белка CheZ, который стимулирует двигательную функцию этих организмов. И при помощи электрических сигналов ученые смогли управлять процессом движений и перемещения модифицированных бактерий.

"Электроника уже давно изменила нашу повседневную жизнь. И теперь, когда мы научились соединять электронику и биологию, мы получили возможность электронного управления нашим организмом на самом малом уровне, на уровне отдельных клеток и заключенной в них ДНК" - рассказывает Грегори Пэйн (Gregory Payne), участник исследовательской группы, - "Все это имеет огромный потенциал для создания "умных" гибридных биоэлектронных устройств, которые позволят организму успешно бороться даже с самыми тяжелыми заболеваниями, к примеру, с раком".