[показать]

Явление квантовой запутанности, названное Альбертом Эйнштейном "призрачным взаимодействием на расстоянии", сохраняется даже при очень высоком ускорении движения. Этот факт установили во время экспериментов ученые-физики из Венского университета и Института квантовой оптики и квантовой информатики австрийской Академии наук. В этом эксперименте источник запутанных фотонов был помещен в контейнер, который с высокой скоростью перемещался по вертикальной шахте и вращался на центрифуге, действующее на него при этом ускорение составляло 30 g. Данный эксперимент был проведен для углубления понимания основных принципов квантовой механики, а результаты этого эксперимента помогут найти пути применения квантовых технологий в космосе.

Общая теория относительности Альберта Эйнштейна и теория квантовой механики являются двумя фундаментальными направлениями современной физики. Создание обобщенной "теории всего сущего" требует объединения вышеупомянутых двух теорий, но на сегодняшний день этого достичь не удалось, ведь явления, относящиеся к каждой из теорий, принципиально не могут наблюдаться в одно и тоже время.

Одним из ключевых явлений квантовой механики является явление квантовой запутанности. Заключается оно в том, что изменение квантового состояния одной из запутанных частиц, фотонов света, к примеру, моментально отражается на состоянии второй частицы, невзирая на разделяющее их расстояние, которое может быть сколь угодно большим. Ускорение во время движения, которое также использовалось в проведенном эксперименте, лучше всего описывается законами традиционной механики. И этот эксперимент стал первым в истории экспериментом, в котором на фотоны света одновременно оказывали воздействие явления, относящиеся к разным теориям.

Результаты эксперимента показывают, что явление квантовой запутанности "выживает", т.е. не наблюдается деградации качества квантовой запутанности, при ускорении в 30 g, ускорении, в 30 раз превышающем ускорение свободного падения на Земле. "Такие эксперименты должны нам помочь в будущем объединить теорию относительности и квантовую механику" - рассказывает Руперт Арсин (Rupert Ursin), глава исследовательской группы, - "Физическая выносливость запутанности крайне важна для использования квантовых технологий в космосе, ведь космические аппараты и корабли очень часто двигаются с большим ускорением и испытывают на себе массу других видов воздействий".
 

[показать]

Первой частью эксперимента стал спуск контейнера с источником запутанных фотонов с высоты 12 метров, что позволило поместить источник в условия псевдо-невесомости. Во второй части эксперимента контейнер был установлен на центрифуге, обеспечивающей постоянную перегрузку с силой до 30 g. Для сравнения, самые большие перегрузки, возникающие при катании на американских горках, достигают значения 6 g.

Датчики, установленные в контейнере, контролировали уровень качества квантовой запутанности фотонов. Анализируя все собранные данные, ученые смогли определить значение верхнего предела ускорения, после которого ускорение оказывало влияние на квантовую запутанность. Однако, полученные данные об изменениях качества запутанности лишь незначительно превышали уровень собственных шумов измерительных устройств, что не позволяет считать достоверными результаты проведенного эксперимента.

"Следующим нашим шагом станут работы, направленные на стабилизацию работы нашей установки. Это, в свою очередь, позволит понизить уровень собственных iшумов и других помех, увеличить скорость вращения и получить большее значение ускорения движения" - рассказывает Руперт Арсин, - "И мы надеемся, что после всего этого нам удастся впервые зарегистрировать эффекты влияния явлений обычной физики на явления из области квантовой механики".

[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]

Компания Nvidia представила вниманию общественности новый графический процессор Tesla V100, первый процессор, построенный на базе новой архитектуры под названием Volta. Как и его предшественник, процессор Pascal P100, процессор V100 предназначен для реализации высокоэффективных вычислительных систем, а не для общего использования в качестве графического ускорителя. Но существует вероятность того, что процессоры на базе архитектуры Volta все же доберутся до видеокарт потребительского класса компании Nvidia.

Процессоры Volta, которые появились на "дорожной карте" компании Nvidia в 2013 году, имеют архитектуру, кардинально отличающуюся от архитектуры Pascal. Чип процессор V100 изготовлен при помощи 12-нм Fin-FET технологии компании TSMC, на кристалле этого чипа, площадью 815 квадратных миллиметров, расположено 21.1 миллиарда транзисторов, что делает его одним из самых больших чипов, изготовленных когда-либо людьми. Для сравнения, на чипе процессоров Pascal, площадью 610 квадратных миллиметров, расположено 15.3 миллиарда транзисторов.

С логической точки зрения на чипе процессора V100 организовано 84 вычислительных модуля, в каждом из которых присутствует 64 ядра CUDA, общее количество которых составляет 5 376. Следует отметить, что для одновременного использования доступно лишь 80 модулей, таким образом, число работающих ядер CUDA составляет 5 120.

Помимо ядер CUDA, в состав процессора V100 входит 672 так называемых тензорных вычислительных ядер, которые предназначены для реализации технологий машинного изучения и самообучения. Наличие этих ядер увеличивает производительность процессора V100 по сравнению с процессором Pascal P100 в 4 раза. И это делает процессор V100 более производительным, нежели специализированный процессор Google Tensor Processing Unit (TPU).
 

[показать]

Большое количество вычислительных ядер CUDA дают процессору V100 производительность 15 терафлопс при операциях с 32-разрядными числами с плавающей запятой. В случае использования 16-битной математики производительность повышается до 30 терафлопс, а в случае 64-битной - понижается до 7,5 терафлопс. Тактовая частота процессора V100 составляет 1.455 ГГц, а его тепловыделение - 300 Вт. Процессор поддерживает работу с 16 Гб памяти HBM2, работающей на частоте 1.75 ГГц, а пропускная способность 4096-разрядной шины данных составляет 900 ГБ/сек.

Взаимодействие между отдельными вычислительными ядрами организовано при помощи фирменной технологии NVLink 2, которая обеспечивает пропускную способность в 25 ГБ/сек. Для сравнения, технология NVLink предыдущего поколения обеспечивает пропускную способность всего в 6 ГБ/сек.

Сейчас процессоры V100 будут поставляться лишь в составе специализированных серверов DGX-1, стоимость которого составляет 150 тысяч долларов. Но уже ведется разработка платы с процессором V100, которая будет предназначена для установки в слот шины PCIe. Такая карта будет стоить более 10 тысяч долларов, и, вероятнее всего процессор на ней будет работать на пониженной тактовой частоте, а некоторое количество ядер этого процессора будут попросту отключены для минимизации количества используемой энергии и выделяемого процессором тепла.

В числе первых потребителей процессоров V100 числятся такие компании, как Amazon, Baidu, Facebook, Google, Microsoft и Tencent,, которые ведут многочисленные исследования и разработки собственных систем искусственного интеллекта. И, со слов президента компании NVIDIA Хуан Жэньсюня (Jensen Huang), появление на рынке этого процессора может произвести в буквальном смысле революцию в области искусственного интеллекта.

[показать]

Согласно данным статистики, собранных институтом Организации Объединенных Наций, в 2014 году количество электронного мусора на нашей планете увеличилось на 42 миллиона тонн. Большую часть этого мусора составляют устаревшие электронные устройства, компьютеры и мобильные телефоны, которые их владельцы поменяли на более современные модели. Следует отметить, что утилизация электронного мусора является делом сложным и затратным, и даже с учетом извлекаемых из этого мусора драгоценных металлов и прочих имеющих высокую ценность материалов его переработка не окупает саму себя.

Решением проблемы увеличения количества электронного мусора может стать применение деградируемых материалов, материалов, которые самопроизвольно разрушаются, попав в определенные условия окружающей среды. И недавно китайские исследователи разработали новый вид деградируемого пластика, который может использоваться в производстве электронных компонентов и в основе которого лежит обыкновенный крахмал, получаемый при переработке кукурузы или картофеля.

Основой нового деградируемого пластика является полиактид (polylactic acid, PLA), который широко используется в настоящее время для трехмерной печати, в электронной и автомобильной промышленности, для изготовления упаковок и других потребительских товаров. Однако, этот пластик является хрупким и огнеопасным, он не обладает соответствующими электрическими свойствами для того, чтобы считаться хорошим электрическим изолятором. Тем не менее, этот пластик может быть легко получен путем соответствующей обработки крахмала растительного происхождения, а его смешивание в определенных пропорциях с наночастицами, изготовленными из материала на основе металоорганических соединений, дает ему ряд привлекательных потребительских свойств. 

Пленка, изготовленная из такого композитного материала имеет хорошие механические свойства, она огнеустойчива и, в зависимости от вида использованных в качестве примеси наночастиц, она может являться или электрическим проводником, или высококачественным изолятором. Все перечисленное делает новый материал весьма перспективным материалом для производства электронных устройств. Но самое главное заключается в том, что при определенных условиях структура этого композитного пластика, в отличие от чистого PLA, начинает деградировать и материал легко разрушается. Остатки разрушившегося материала легко отделяются от других кремниевых или металлических частей электронных компонентов, и сам этот материал, и оставшиеся материалы можно подвергнуть не очень дорогостоящей переработке для их повторного использования.

[показать]

Ученые-физики из университета Нью-Мексико (University of New Mexico), Королевского колледжа в Лондоне (King's College London), Великобритания, и Института фотонных наук (Institute of Photonic Sciences), Испания, во время проведения совместных исследований столкнулись с проявлением весьма странных сил, воздействующих на наночастицы на самом маленьком уровне материального мира. Согласно результатам более тщательных исследований эти силы имеют отношение к пограничной области, находящейся на стыке нанофотоники, квантовой механики и классической физики. А за появление этих сил несет ответственность эффект Казимира.

Напомним нашим читателям, что эффект Казимира заключается в возникновении сил притяжения между двумя объектами, находящимися в вакууме на небольшом расстоянии друг от друга. Эти силы имеют не гравитационную природу, они возникают за счет колебаний электромагнитных волн, вызванных квантовыми флуктуациями в вакууме. Эти флуктуации, с точки зрения квантовой теории пространства, возникают за счет появления в вакууме и исчезновения огромного количества "виртуальных" частиц. Несмотря на очень малое время нахождения этих частиц в обычном пространстве, они успевают создать малые, тем не менее, ощутимые, силы давления на поверхность объектов.

"Поскольку мы занимаемся постоянным развитием области нанотехнологий, мы начинаем вторгаться на те уровни расстояний и размеров объектов, где подобные квантовые явления начинают доминировать над силами и явлениями из области классической физики" - рассказывает Алехандро Манхавакас (Alejandro Manjavacas), ученый-физик из университета Нью-Мексико, - "И на этом масштабе силы Казимира оказывают достаточно ощутимое воздействие на наночастицы, которые из-за этого демонстрируют весьма странное поведение".

Представьте себе крошечную сферическую наночастицу, вращающуюся над плоской поверхностью. С точки зрения классической физики, для того, чтобы эта сфера начала двигаться относительно поверхности, необходим контакт этой частицы с поверхностью. Однако, наномир уже не подчиняется полностью законам обычной физики и за счет торможения вращения наночастицы из-за столкновений ее с "виртуальными" квантовыми частицами, она начинает двигаться относительно поверхности, не входя с ней в контакт.

"Наночастица испытывает воздействие боковых сил, словно она входит в контакт с поверхностью. Но на самом деле ее и поверхность разделяет небольшой промежуток" - рассказывает Алехандро Манхавакас, - "Это все представляет собой проявление странных квантовых сил и явлений, тем не менее, ученые и инженеры-нанотехнологи должны будут учитывать подобное в своей дальнейшей работе".

В настоящее время данное открытие еще кажется не очень четким и не до конца обоснованным. Тем не менее, при его помощи можно объяснить некоторые из странных эффектов, наблюдаемых учеными, ведущими исследования на самом мелком масштабе физического мира. А тот факт, что направлением странных сил, воздействующих на наночастицы, можно управлять, изменяя расстояние между наночастицей и поверхностью, позволит разработать и изготовить новые наноразмерные устройства, использующие данный эффект в своих целях.

[показать]

Известная компания Fujitsu, специалисты которой знают толк в деле строительства самых мощных суперкомпьютеров, получила заказ от японского Института физико-химических исследований RIKEN, в рамках которого будет создан новый мощный суперкомпьютер, предназначенный для проведения различных исследований в области искусственного интеллекта. После завершения строительства, которое намечено на апрель 2017 года, новый суперкомпьютер попадет в распоряжение специалистов института RIKEN, работающих в рамках проекта Advanced Intelligence Project, которые будут использовать предоставляемые им возможности для ускорения проведения ряда научно-исследовательских работ.

В состав нового суперкомпьютера будут входить 24 сервера NVIDIA DGX-1, внутри каждого из которых находится по восемь самых современных ускорителей NVIDIA Tesla P100, снабженных программным обеспечением, реализующим функции глубинного машинного изучения. Также в состав суперкомпьютера войдут 32 сервера FUJITSU Server PRIMERGY RX2530 M2, которые будут обеспечивать постоянную загрузку работой ускорителей NVIDIA. Такой подход обеспечит новой системе производительность более 4 петафлопс, благодаря чему новый суперкомпьютер займет соответствующее место в рейтинге Top-500, пусть и не на самой высокой позиции.
 

[показать]

В системе хранения информации будет использоваться файловая система FUJITSU Software FEFS, а собственно система хранения информации будет состоять из шести серверов FUJITSU Server PRIMERGY RX2540 M2 PC, восьми хранилищ FUJITSU Storage ETERNUS DX200 S3 и одного хранилища FUJITSU Storage ETERNUS DX100 S3. Такая сложная система сможет обеспечить высочайшую производительность, количество операций ввода-вывода в секунду, которая необходима для обеспечения эффективной работы алгоритмов глубинного машинного изучения и самообучения.

По завершению строительства новый суперкомпьютер Fujitsu станет самым мощным суперкомпьютером в Японии, предназначенным для работ в области искусственного интеллекта. А нам с вами остается только надеяться, что этот суперкомпьютер никогда не станет первой системой, из которой разовьется нечто наподобие известного СкайНет-а из серии известных фантастических фильмов "Терминатор".

[показать]

Компания KT Corp, один из крупнейших операторов мобильной связи в Южной Корее, и известная компания Verizon Communications провели первый в истории сеанс голографической связи, используя для этого возможности мобильных сетей следующего поколения стандарта 5G. При проведении сеанса связи присутствовали Хуань Чанг-Кю (Hwang Chang-kyu), руководитель компании KT, и Лоуэлл Макэдэм (Lowell McAdam), президент компании Verizon, встреча которых в Сеуле была посвящена перспективам и ускорению разработки и внедрения 5G-технологий, которые могут обеспечить минимум в 100 раз более высокие скорости передачи данных, нежели сети предыдущего четвертого поколения.

Примечательным фактом является то, что голографическое устройство, которое обеспечивало связь, было подключено к планшетному компьютеру достаточно бюджетной конфигурации. Это служит доказательством тому, что для работы в 5G-сетях не требуются высококачественные и высокопроизводительные устройства, с этим могут справиться и более простые устройства, доступные широкому кругу потребителей.
 

[показать]

Абоненты, принявшие участие в сеансе голографической связи, находились в Соединенных Штатах и в Южной Корее. Помимо специального голографического оборудования в системе связи использовалось специализированное программное обеспечение, которое кодировало и эффективно сжимало голографическую информацию в режиме реального времени.

И в заключении следует отметить, что компании KT и Verizon в прошлом году заключили соглашение, принимая во внимание, что практическая реализация 5G-технологий к 2019 году невозможна в нынешнее время усилиями только одной отдельно взятой компании. Эта задача по силам только объединениям, в состав которых входит несколько крупных телекоммуникационных компаний и научных организаций из различных стран.

[показать]

На страницах нашего сайта мы рассказывали о системе искусственного интеллекта AlphaGo, разработанной и обученной специалистами DeepMind, одного из подразделений компании Google. В свое время эта система, предназначением которой является играв в древнюю китайскую логическую и стратегическую игру Го, в серии из пяти матчей нанесла поражение Ли Седолю, чемпиону мира по этой игре. И буквально через месяц люди снова получат последний шанс на реабилитацию, на этот раз честь человечества будет защищать Кэ Цзе (Ke Jie), 19-летний китаец, который считается сейчас номером один в мире и который примет участие в одном из трех матчей, сражаясь против искусственного интеллекта.
 

[показать]

Следует отметить, что ситуация складывается не в пользу Кэ Цзе. Мы рассказывали нашим читателям, что система AlphaGo, маскируясь под человека, тайно сыграла 51 матч в онлайн-режиме, не потерпев ни одного поражения. А в качестве противников системы выступали люди разного уровня квалификации, в том числе и Кэ Цзе.

Матчи с участием системы AlphaGo станут частью турнира "Future of Go Summit", который будет проводиться с 23 по 27 мая этого года в городе Вучжен (Wuzhen), Китай, в области, где, предположительно, была изобретена игра Го около 3 тысяч лет назад. Матчи, в которых примет участие система AlphaGo, будут отличаться друг от друга. Помимо основного события, матча "один на один" системы AlphaGo против Кэ Цзе, будет проведен матч, в котором против искусственного интеллекта будет сражаться команда из пяти самых квалифицированных китайских игроков. И еще одним видом матчей станет матч, в котором будут сражаться два человека, в качестве напарника каждого из которых будет выступать отдельный экземпляр системы AlphaGo.
 

[показать]

Триумфальное "шествие" системы AlphaGo вовсе не означает начало конца человечества. "Появление системы AlphaGo на полях сражений игры Го привело к совсем неожиданному результату" - рассказывает Демис Хассабис (Demis Hassabis), один из основателей DeepMind, - "Новый сильный соперник заставляет людей становиться более сильными и применять более творческий подход к игре. Игроки уже разложили буквально "по косточкам" все матчи, в которых принимала участие система искусственного интеллекта. Этим самым они приобрели массу новых знаний и оригинальных решений в области короткой и более длинной стратегии этой игры".

"Игра системы AlphaGo служит доказательством тому, что смысл в игре могут иметь даже самые "неправильные" с точки зрения человека хода" - рассказывает Жоу Руийанг (Zhou Ruiyang), один из профессиональных игроков в Го, - "Теперь мы начинаем использовать абсолютно новые стили игры, которые никто не пробовал использовать раньше".
 

[показать]

В свое время на страницах нашего сайта мы уделяли достаточно много внимания программе Управления перспективных исследовательских программ Пентагона DARPA под названием VTOL X-plane, в рамках которой производилась и производится разработка летательного аппарата нового типа с вертикальным взлетом и посадкой. В прошлом году, после нескольких лет реализации первого этапа, программа VTOL X-plane перешла на второй этап, в ходе которого была начата программа предварительных летных испытаний масштабного прототипа летательного аппарата LightningStrike, разработанного и созданного специалистами компании Aurora Flight Sciences.

Аппарат LightningStrike имеет весьма необычную конструкцию, в которой используется 24 электродвигателя с роторами, установленными на поворотных крыльях этого аппарата. На основных крыльях установлено 18 роторов, а еще 6 - на меньших передних крыльях. Крылья могут быть развернуты в вертикальное положение во время посадки и взлета, а во время полета они переводятся в горизонтальное положение. Но такая аэродинамическая схема летательного аппарата обладает гораздо большим потенциалом, нежели просто взлет, посадка и горизонтальный полет. Комбинируя варианты угла наклона каждого крыла аппарата и тяги, создаваемой каждым двигателем, можно заставить аппарат творить чудеса прямо в воздухе, летать боком, задом наперед, вращаться на месте в наклоненном в одну сторону состоянии и т.п.
 

[показать]

Все эти необычные способности аппарата LightningStrike были продемонстрированы в полной мере во время программы летных испытаний. Также испытаниям на прочность и надежность были подвергнуты пластмассовые узлы и элементы аэродинамической компоновки аппарата, изготовленные при помощи технологий трехмерной печати.

"Главным достижением является то, что аппарат LightningStrike способен переходить из режима зависания к режиму горизонтального полета и наоборот абсолютно без потери высоты" - рассказывает Ашиш Багай (Ashish Bagai), один из руководителей программы, - "Такого не удавалось сделать ни одному из аппаратов другой конструкции, с которыми мне доводилось сталкиваться по долгу службы".
 

[показать]

Успешное завершение программы летных испытаний прототипа аппарата LightningStrike предполагает начало разработки полномасштабного варианта этого летательного аппарата, который уже получил условное наименование XV-24A. От прототипа этот аппарат будет отличаться не только размерами, в нем будет использована гибридная установка с двигателем внутреннего сгорания или турбиной, которая будет вырабатывать энергию для тяговых электрических двигателей.

Согласно требованиям DARPA, летательный аппарат XV-24A должен будет развивать в горизонтальном полете скорость не менее 300 узлов (556 километров в час) и поднимать груз, весом не менее 40 процентов от веса самого аппарат (5443 килограмма). "Это является набором достаточно сложных требований" - рассказывает Ашиш Багай, - "Но мы уверены, что при помощи ряда самых современных технологий нам удастся реализовать все это на практике".
 

[показать]

Группа ученых из университета Базеля (University of Basel), Швейцария, и Технологического института Карлсруэ (Karlsruhe Institute of Technology, KIT), Германия, разработали структуру, изготовили и провели испытания одного из самых маленьких на свете электрических выключателей. Основой этого выключателя является единственная молекула вещества, синтезированная таким образом, чтобы придать этой молекуле необходимые электрические и механические свойства. Данное достижение является одним из больших шагов на пути продвижения теоретических идей к практическому воплощению элементов так называемой молекулярной электроники.

Форма синтезированной молекулы чем-то напоминает трехногий лунный посадочный модуль, на вершине которого находится активная часть переключателя. Его три "ноги" имеют специальные "якорные" химические группы, обеспечивающие прочное и надежное сцепление с поверхностью покрытого золотом основания. Роль активного элемента выполняет нитриловая группа, которая выступает достаточно далеко за пределы всей остальной молекулы.

Вторым электродом этого "выключателя" является наконечник туннельного сканирующего микроскопа, и при его же помощи осуществляется управление состоянием выключателя. Когда наконечник микроскопа входит в контакт с "торчащей" нитриловой группой, то через молекулу начинает течь электрический ток, а электрическая проводимость молекулы зависит от положения нитриловой группы. Чем сильней она прижимается наконечником микроскопа в сторону молекулы, тем ниже становится электрическое сопротивление и тем "качественней" включается этот молекулярный выключатель.

Нитриловая группа имеет так называемый дипольный момент, неравномерность распределения положительного и отрицательного электрического заряда. Это позволяет, помимо механического способа, управлять состоянием выключателя при помощи электрического поля. Изменяя полярность и силу потенциала на наконечнике микроскопа, можно заставить нитриловую группу или приблизиться к остальной молекуле или наоборот, отдалиться от нее, включая или выключая молекулярный выключатель.

Еще одним интересным моментом является то, что контакт между молекулой и наконечником микроскопа может быть установлен или разорван сколь угодно большое количество раз, не вызывая остаточных деформаций структуры молекулы. Такая высокая надежность является следствием череды теоретических расчетов, позволивших рассчитать форму отдельной молекулы, которая должна обладать набором определенных свойств. Данные исследования проводились под финансированием от немецкого Исследовательский фонда, соответствующая программа которого направлена на объединение методов функционального теоретического моделирования с практическими экспериментами в области малых сил и энергий, действующих на уровне отдельных молекул.

[показать]

Достаточно известная компания Bell Helicopter никогда прежде не была замечена в "баловстве" с различными футуристическими идеями и концептами. Однако, "и на старуху бывает проруха", буквально на днях, в рамках выставки Heli-Expo 2017, проходившей в Далласе, штат Техас, компания представила вниманию общественности разработанный ее специалистами концепт винтокрылой машины FCX-001. Отличительными чертами этого аппарата является корпус, изготовленный из самых современных многофункциональных "умных" материалов, искусственный интеллект в роли второго пилота, гибридная двигательная установка и лопасти ротора, способные адаптироваться даже к самым резким изменениям условий полета.
 

[показать]

"Шесть месяцев назад мы организовали творческую группу, задачей которой является отслеживание всех появляющихся новых технологий и разработка вариантов использования этих технологий в продукции нашей компании" - рассказывает Мич Снайдер (Mitch Snyder), президент компании Bell Helicopter, - "Одной из главных задач этой группы является визуальное представление всех технологий и новшеств, и концепт FCX-001 как раз и является продуктом такой визуализации".

Сразу бросается в глаза, что у вертолета FCX-001 отсутствует традиционный хвостовой винт, его заменяет внутренняя система, создающая противоположный вращающий момент. Такое решение позволяет повысить уровень безопасности вертолета, уменьшить создаваемый им шум и увеличить эффективность использования энергии, накопленной в аккумуляторных батареях или полученной за счет сжигания топлива. Гибридная двигательная установки включает в себя высокоэффективные тепловые двигатели нового типа, которые вращают электрогенераторы, приводящие в действие главные электродвигатели и остальное оборудование вертолета.
 

[показать]

Еще одной отличительной чертой концепта FCX-001 являются лопасти ротора, способные изменять свою форму и конфигурацию, быстро адаптируясь к изменениям условий полета. Корпус вертолета изготовлен из "умных" многофункциональных материалов. Его прозрачные части установлены таким образом, чтобы обеспечить пилоту и пассажирам максимальный угол обзора. Более того, собственно корпус является одним из основных узлов энергетической системы вертолета, он выполняет роль аккумуляторной батареи и преобразователя, способного даже поглощать энергию из окружающей среды во время полета.

Внутри салона вертолета FCX-001 имеется только одно пилотское кресло, по максимуму снабженное технологиями виртуальной и дополненной реальности. А роль второго пилота и бортинженера берет на свои плечи система искусственного интеллекта, которая в случае необходимости может полностью взять на себя управление летательным аппаратом. Но и в обычном режиме пилоту отведена роль, близкая к роли пассивного наблюдателя. Согласно мнению компании Bell Helicopter это является первым шагом на пути к созданию ими полностью автоматических летательных аппаратов с вертикальным взлетом и посадкой.
 

[показать]

Модульная конструкция пассажирской кабины позволяет устанавливать любое количество сидений, которые можно убрать и освободить место для дополнительного груза. Помимо этого, в пассажирском салоне также присутствуют системы виртуальной и дополненной реальности, которые позволяют пассажирам смотреть развлекательные или информационные передачи, проводить видеоконференции или работать с документами.

"Мы надеемся, что время, когда мы сможем начать воплощение подобных идей в реальности, уже не за горами" - рассказывает Мич Снайдер, - "И мы собираемся в будущем делать все это максимально открыто, а не за закрытыми дверьми, как это происходило раньше".

[показать]

В недрах телефона, лежащего в заднем кармане ваших брюк, заключено в миллионы раз больше информации, нежели могло вместиться в устройство хранения, размером с холодильник, более десятилетия-двух назад. За прошедшее время технологии хранения данных и устройства на их основе постепенно уменьшались в размерах, увеличивая одновременно с этим информационную емкость. И недавно исследователи из компании IBM создали самый маленький магнит на сегодняшний день, магнит, величиной с один атом, и это может привести к появлению в скором времени магнитных устройств хранения данных, которые могут содержать в тысячи раз больше информации, нежели лучшие из существующих накопителей сопоставимых размеров.

Напомним нашим читателям, что в основе жестких дисков, которые еще работают в подавляющем большинстве персональных компьютеров, лежит магнитный принцип записи и хранения информации. Но поверхности пластин жестких дисков располагаются серии крошечных точек (доменов) из магнитного материала, каждая из точек соответствует одному биту хранимых данных. Когда материал точки намагничен, это соответствует значению логической 1, в обратном же случае данный бит имеет значение 0. Размеры магнитного домена немного разнятся в зависимости от года выпуска жесткого диска, от производителя, но самый маленький из доменов на современных жестких дисках состоит минимум из 100 тысяч атомов магнитного материала.

"Магнитные биты (домены) являются основой всех жестких дисков, лент и устройств магнитной памяти" - рассказывает Кристофер Луц (Christopher Lutz), ведущий исследователь, - "В своих исследованиях мы пытались выяснить, что произойдет, если мы будем уменьшать размеры магнитных битов до самого минимально возможного уровня, до уровня отдельных атомов".
 

[показать]

Для того, чтобы работать на атомарном уровне, ученые использовали сканирующий туннельный микроскоп (scanning tunnelling microscope, STM), устройство, которое позволяет манипулировать отдельными атомами. Все работы проводились в условиях глубокого вакуума для того, чтобы исключить влияние на процесс атомов воздуха и некоторых других факторов. В качестве "подопытных" атомов выступали атомы редкоземельного элемента под названием гольмий, воздействуя на них электрическим током, ученым удалось добиться изменений ориентации их магнитного поля, превратив их в самый маленький магнитный домен на сегодняшний день. И, несмотря на то, что расстояние между отдельными атомами составляло всего один нанометр, ученым удалось реализовать запись и чтение информации из отдельно взятых атомов.

В недалеком будущем, за счет кардинального уменьшения размеров магнитных битов и расстояния между ними, на свет могут появиться жесткие диски и микросхемы магнитной памяти, плотность хранения информации в которым минимум в тысячу раз будет превышать плотность устройств, используемых нами сегодня. Такие показатели позволят сохранить 35 миллионов песен и музыкальных композиций, входящих в состав библиотеки iTunes на устройстве, размером с кредитную карту. А твердотельные жесткие диски, нового поколения, потребляющие во время своей работы совсем незначительное количество энергии, существенно снизят эксплуатационные расходы различных облачных сервисов и крупных датацентров, являющихся основой современного Интернета.
 

[показать]

В скором времени все человечество начнет генерировать цифровые данные в таких объемах, что они уже не смогут уместиться на имеющихся жестких дисках, магнитных лентах и прочих носителях информации. Именно поэтому ученые постоянно занимаются поисками новых методов хранения больших объемов данных, и наиболее перспективным методом является хранение информации, закодированной в виде последовательности молекул синтетической ДНК. А исследователи из Колумбийского университета и нью-йоркского Центра Генома (New York Genome Center, NYGC) продемонстрировали, что немного видоизмененный алгоритм, изначально предназначенный для сжатия видео для мобильных телефонов, может полностью раскрыть "информационный потенциал" молекул ДНК, позволяя сжать большее количество информации и упаковать ее в виде последовательности четырех базовых оснований ДНК.

Как уже неоднократно упоминалось на страницах нашего сайта, молекулы ДНК являются идеальным носителем информации из-за того, что они чрезвычайно компактны и могут сохраняться в целости и сохранности в течение очень долгого времени. В пользу последнего утверждения говорит тот факт, что недавно ученым удалось восстановить полный геном, используя генетический материал найденных в одной из пещер в Испании костей далекого предка человека, который жил около 430 тысяч лет назад.

Для кодирования в виде последовательности молекулы ДНК ученые отобрали несколько файлов различного типа, полный код компьютерной операционной системы, короткометражный французский фильм 1895 года, изображение подарочной карты Amazon, снимок послания человечества, отправленного на борту космического аппарата Pioneer и текст одной из научных работ Клода Шеннона (Claude Shannon).

Все эти файлы были упакованы в один большой файл, который был разрезан на множество коротких файлов. При помощи специализированного алгоритма эти короткие участки были перемешаны случайным образом, к ним была добавлена информация для обратного преобразования и, в конце концов, набор двоичных данных был сжат и преобразован в код, соответствующий последовательности всех четырех оснований ДНК.
 

[показать]

В результате этого получился внушительный список из 72 000 нитей ДНК, каждая из которых состояла из 200 пар оснований. Эти данные были отправлены компании Twist Bioscience, специалисты которой и выполнили синтез искусственной ДНК, вернувшейся к исследованиям внутри пробирки спустя две недели. Для восстановления исходной информации ученые использовали обычную технологию считывания последовательности, секвенирования. Восстановленные файлы не содержали ни единой ошибки, а восстановленную операционную систему удалось установить на компьютер без малейших проблем. 

Более того, при помощи некоторых известных методов ученые скопировали исходную ДНК и сняли копии со сделанных копий. И даже в последнем случае информация, зашифрованная в ДНК, была восстановлена без ошибок.

И наконец, ученые продемонстрировали, что примененный ими метод сжатия позволяет упаковать 215 петабайт данных в молекулы ДНК, суммарный вес которых составляет 1 грамм. Это почти в 100 раз больше, чем это позволяют сделать другие методы, разработанные другими исследовательскими группами. "Мы полагаем, что нам удалось создать устройство хранения данных, имеющее самое высокое значение показателя плотности хранения информации" - пишут исследователи.

По поводу плотности, максимальная информационная емкость одного основания ДНК составляет два двоичных разряда. Однако, потребность включения в ДНК добавочной информации, необходимой для восстановления информации, понижает информационную емкость одного основания до 1.6 разряда. Но в любом случае, это на 60 процентов больше, чем было достигнуто при помощи других методов, и очень близко к теоретическому верхнему пределу в 1.8 бита на основание.

Непреодолимым препятствием к практическому применению ДНК в качестве носителя информации является высокая стоимость всего этого. Исследователи потратили около 7 тысяч долларов на синтез ДНК и еще 2 тысячи на то, чтобы считать записанную информацию. Следует отметить, что стоимость процесса считывания последовательности ДНК за последние годы снизилась в несколько раз, чего не скажешь о процессах синтеза искусственной ДНК. Тем не менее, тенденция снижения стоимости по мере появления новых

[показать]

Зачем нужен дополнительный тачпад или другое устройство, если у вас уже имеются собственные руки? Именно эта идея легла в основу разработанного специалистами университета Карнеги-Меллоун (Carnegie Mellon University) устройства-браслета, функции которого позволяют превратить в аналог тачпада поверхность кожи кисти или запястья руки пользователя. Данное устройство изначально задумывалось как дополнение к "умным" часам, давая пользователю возможность выполнения всех действий без необходимости использования не совсем удобных элементов управления часами или потребности тщательно вглядываться в крошечный экран часов. Но с таким же успехом данное устройство может обеспечить удобное управление функциями планшетных компьютеров и ноутбуков.

Устройство SkinTrack работает, используя тела человека в качестве проводника, на который подается высокочастотный низкоэнергетический электрический сигнал. Когда указательный палец входит в контакт с поверхностью кожи запястья или кисти, возникает петля, по которой начинает течь слабый электрический ток. Собственно браслет оборудован четырьмя электродами, которые улавливают циркулирующий ток и на основании данных измерения этого тока со 100-процентной точностью вычисляется место касания.

Система обработки принятого сигнала распознает производимые пальцем жесты и превращает их в команды управлений, которые можно использовать для набора номера на телефоне, управления персонажами компьютерных игр и для всего остального, что можно сделать при помощи традиционного тачпада или сенсорного экрана.

В настоящее время система SkinTrack не лишена ряда недостатков. На качество ее работы оказывает очень сильное влияние температура тела человека, которая может изменяться в некоторых пределах, и наличие пота, который увеличивает электрическую проводимость поверхности кожи. Эти проблемы исследователи собираются решить за счет более тщательного подбора диапазона и формы высокочастотного сигнала, который генерируется устройством SkinTrack.

"Умные часы и некоторые смартфоны имеют не такие уж и большие экраны. Когда вы пытаетесь что-либо нажать на этом экране, ваш палец блокирует если не всю область экрана, то большую его часть" - рассказывает Жирад Лапут (Gierad Laput), студент-выпускник, принимавший участие в разработке системы SkinTrack, - "Наше устройство позволяет решить данную проблему и предоставить пользователю максимальное удобство при использовании его устройств".

И в заключение следует отметить, что данная технология будет продемонстрирована широкой общественности в рамках конференции Conference on Human Factors in Computing, которая будет проходить в ближайшие дни в Сан-Хосе, Калифорния.
 

[показать]

Специалисты компании Panasonic Corp разработали технологию, получившую название "Contactless Vital Sensing" и позволяющую с достаточно высокой точностью измерить ритм сердцебиения человека, снятого на видео. Данная технология позволит дистанционным и бесконтактным образом определить нагрузку, испытываемую спортсменом или человеком, выполняющим тяжелую работу. Кроме этого, новая технология может стать частью системы дистанционного контроля состояния здоровья людей, находящихся в медицинских учреждениях или проходящих курс лечения в домашних условиях.

Измерение ритма сердцебиения основано на измерении коэффициента отражения кожи человека. Этот коэффициент изменяется на достаточно значительную величину вследствие периодического расширения кровеносных сосудов, которое, как легко догадаться, соответствует ритму биения сердца. "Ритм биения сердца можно определить не только по лицу человека, но и по любому участку тела, где видно открытую кожу" - пишут представители компании Panasonic, - "Просто по лицу это делать удобнее, так как оно, лицо, всегда находится в кадре".

Для работы технологии "Contactless Vital Sensing" не требуется использования какой-либо специальной камеры, Здесь вполне достаточно веб-камеры со средними возможностями и разрешающей способностью. "Тем не менее, даже средненькая веб-камера уже может обеспечить точность измерения ритма сердцебиения, сопоставимую с точностью медицинских приборов".

Руководство компании Panasonic планирует сделать технологию "Contactless Vital Sensing" коммерчески доступной в 2018 году. И в дополнение к ее использованию в спортивной области, данная технология может использоваться для контроля состояния сотрудников call-центров, в медицине и диагностике, в системах "умных" автомобилей, которые не дадут заснуть водителю, и в ряде других областей.

[показать]

Новая технология, которая за счет некоторых причуд Общей теории относительности Альберта Эйнштейна позволяет удалить свет от галактик, находящихся на переднем плане, позволила ученым-астрономам напрямую увидеть галактики самого первого поколения. Эти галактики сформировались, когда Вселенная находилась еще в "младенческом" возрасте, и их свет стал первым светом, пронизывающим бесконечное космическое пространство. Данное открытие является одним из главных частей исследований самого загадочного периода времени существования Вселенной, момента времени, когда Вселенная, бывшая до этого полностью темной, стала освещаться первыми лучами света.

Ученые имеют теорию, определяющую то, что энергия излучения от галактик первого поколения послужила тем фактором, который превратил темную и электрически нейтральную Вселенную во Вселенную полную горячей и ионизированной плазмы. Однако, до последнего времени эти древние галактики очень тяжело поддавались обнаружения и изучению.

Успешная "охота" за древними галактиками стала возможной благодаря комбинации технологии дальних наблюдений космического телескопа Hubble с технологией, родственной технологии активного шумоподавления, используемой в высококачественных наушниках и акустических системах для подавления внешних шумов. Только в данном случае эта система при помощи очень сложных вычислительных алгоритмов полностью удалила со снимков телескопа свет от более молодых галактик, находящихся на переднем плане.
 

[показать]

Однако, для обработки системой "оптического шумоподавления" подходят не все снимки, сделанные телескопом Hubble. Для этого используются снимки, полученные при помощи гравитационных линз, сила преломления света которых в сотни раз превосходит силу оптики телескопа. И, как хорошо известно, такие гравитационные линзы образуются в районах чрезвычайно массивных галактик, которые деформируют пространственно-временной континуум своей мощной гравитацией.

Используя технологию маскировки света, астрономы Стивен Финкелштайн (Steven Finkelstein) и Дженнифер Лоц (Jennifer Lotz) нашли 167 галактик, свет от которых минимум в 10 раз более слаб, чем свет от любых других ранее известных галактик. Такое достаточно большое количество исконных галактик говорит о том, что молодая Вселенная имела очень мощную поддержку, благодаря которой она ионизировалась до ее нынешнего состояния.

Тем не менее, количество древних галактик может быть намного большим, чем считают сейчас астрономы, основываясь на последних полученных данных. И оценить это количество заново можно будет гораздо проще, нежели чем сейчас, после того как в космос будет запущен преемник телескопа Hubble - новый космический телескоп James Webb Space Telescope.

[показать]

Сцены из многих современных фантастических и детективных фильмов достаточно часто демонстрируют нам чудеса цифровой обработки визуальной информации, когда некая специальная программа буквально за считанные секунды превращает кусок размытого кадра, снятого ночью низкокачественной камерой внешнего наблюдения, в качественное изображение, по которому без труда можно узнать человека. Конечно, подобные алгоритмы существуют, но качество из работы весьма и весьма далеко от того, что демонстрирует нам кинематограф. Серьезных успехов в этом деле удалось добиться исследователям из отдела Google Brain. Они достаточно долго экспериментируют с набором алгоритмов под названием RAISR, а недавно добавленная к нему функция глубинного машинного изучения принесла совершенно потрясающие результаты.

Изначально алгоритмы RAISR предназначены для увеличения яркости и контрастности снимков, уже имеющих достаточно высокое разрешение. Однако, новая часть этого набора под названием Pixel Recursive Super Resolution позволяет из "пикселизированного" исходного изображения, размером 8 на 8 точек, воссоздать более качественное и близкое к оригиналу изображение, размером уже 32 на 32 точки.

Первоначально система была обучена путем "скармливания" ей огромного набора фотографий, в основном портретов знаменитостей. При помощи традиционных алгоритмов качество этих снимков за несколько проходов было понижено до упомянутых выше 8 точек. И после этого алгоритм использовал весь приобретенный опыт для выполнения обратного преобразования низкокачественного изображения в более высококачественное.

[показать]

Используя данные, собранные во время понижения качества снимков, программа RAISR знает приблизительно, где на изображении надо искать глаза, нос, рот, волосы и другие элементы лица человека. Определив положение этих элементов, она выбирает из своей обширной базы наиболее подходящие по нескольким параметрам, заключенным в структуре пикселей, изображения более высокого качества.

За несколько проходов система воссоздает исходное изображение, которое столь близко к оригиналу, что на нем можно легко определить даже характерные черты лица конкретного человека. Правда, настоящих чудес на свете не бывает, и конечные изображения не являются абсолютно точным воспроизведением оригинала, а некоторые - вообще очень далеки от него.

Тем не менее, несмотря на имеющиеся недостатки, люди смогли идентифицировать восстановленные изображения узнаваемых знаменитостей только в 10 процентах случаев, остальные 90 процентов они сочли за изображения, сделанные при помощи обычной камеры. Когда на восстановленных снимках стали фигурировать изображения, отличные от человеческого лица, люди стали ошибаться меньше, процент правильного определения "природы" представленных снимков составил уже 28 процентов.

Разработчики системы рассматривают свое творение как технологию с ограниченной областью применения. Вполне вероятно, что на ее основе все же будут созданы средства, позволяющие получить более качественное изображение из снимка, сделанного камерой наблюдения или камерой банкомата. Тем не менее, результаты работы этой программы не могут служить веским доказательством, которое может быть принято в суде, ведь она работает только за счет предположений о том, что могло скрываться за пикселями исходного изображения, основываясь лишь на данных анализа того, что ей "подсовывали" ранее.

[610x385]