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).
 

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.

Наши читатели наверняка помнят то, что самый большой в мире летательный аппарат, дирижабль Airlander 10, потерпел крушение во время своего второго полета в августе прошлого года. И вот недавно этот аппарат снова поднялся в воздух с поверхности аэродрома Кардингтона, что севернее Лондона. Аппарат, дооснащенный дополнительными системами безопасности и безаварийной посадки, провел в полете три часа, после чего вернулся к месту базирования и совершил посадку без каких-либо проблем.

Во время полета компьютерная система постоянно собирала данные относительно высоты, скорости полета и о работе ключевых систем аппарата Airlander 10, уделяя особое внимание работе новой системы Auxiliary Landing System (ALS). Эта система представляет собой две надувные камеры, закрепленные на нижней части аппарата. В случае какой-либо непредвиденной ситуации, подобной той, что произошла в прошлом году, пилот активирует эти камеры, они раздуваются достаточно быстро и защищают гондолу аппарата во время экстренного приземления.

Надувные камеры во время полета находятся в свернутом состоянии для сохранения аэродинамических характеристик летательного аппарата. А в случае чего они могут быть активированы и полностью развернутся всего за 15 секунд, превратившись в мягкие и упругие "ноги", которые примут на себя основной удар. Помимо системы ALS аппарат Airlander 10 получил новую систему маневренной швартовки, которая облегчает процесс швартовки и отстыковки аппарата от специальной мачты.
 

Аппарат Airlander 10, длина которого составляет 92 метра, ширина - 43.5 метра и высота - 26 метров, не похож ни на один другой летательный аппарат, в том числе и на классический дирижабль. Он может поднимать в воздух полезный груз, весом до 10 тысяч килограмм, благодаря его внутренним камерам, заполненным газообразным гелием. В движение аппарат приводится четырьмя пропеллерами, которые вращаются турбированными дизельными двигателями, мощностью 325 лошадиных сил. Еще одним отличием аппарата Airlander 10 от дирижабля является то, что во время движения его корпус работает как плоскости крыльев самолета и создает дополнительную подъемную силу.

И в заключение следует отметить, что с каждым полетом и испытанием аппарат Airlander 10 становится все ближе и ближе к своему законченному виду. "В результате мы должны получить стабильную и прочную летающую платформу, которая найдет применение в самых различных областях" - рассказывает Майк Дерхэм (Mike Durham), технический директор компании Hybrid Air Vehicles, - "В скором времени мы приступим к разработке как грузового, так пассажирского варианта аппарата Airlander, которые смогут доставлять людей и грузы в самые труднодоступные места".

В августе этого года произойдет одно достаточно знаменательное и интересное событие. Этим событием будет поединок между двумя огромными роботами, роботом американской команды MegaBots и японским роботом Kuratas. Однако, этот поединок может перерасти в полномасштабные международные сражения, ведь совсем недавно на горизонте появился третий участник, китайский четвероногий робот под названием Monkey King, опытный образец которого был только на днях представлен вниманию общественности.

Робот Monkey King является творением группы под названием Greatmetal, и его конструкция кардинально отличается от конструкций двух остальных роботов-бойцов. Это одноместная 4-тонная машина, стоящая на четырех конечностях, по форме действительно напоминает большую обезьяну, скорее всего гориллу. И удивительным является то, что, со слов Шикина Сана (Shiqian Sun), одного из членов группы Greatmetal, на создание столь большой конструкции у них ушло всего два месяца.
 

Согласно имеющейся информации, основным видом передвижения робота Monkey King является максимально устойчивое передвижение на четырех конечностях, но, в случае необходимости, робот может стать на две ноги и использовать свои руки для нанесения ударов металлической штангой, которая закреплена у него на спине.

В настоящее время члены команды MegaBots, которые являются главными организаторами поединка роботов, решают, стоит ли им допускать на поле боя еще одного участника, который может стать более сильным и опасным соперником, нежели японский робот Kuratas, который имеет достаточно более слабую и уязвимую конструкцию. Но, в любом случае, появление третьего претендента является хорошим знаком и указывает на то, что к этому новому и своеобразному виду спорта, к "механическим схваткам", возник повышенный интерес и этот вид имеет шансы превратиться в будущем в нечто большее.
 

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.
 

Шведская компания Minesto получила разрешение на сооружение первого опытного образца подводной периодической энергетической установки нового типа, которая получила название Deep Green. Установка этой опытной энергетической установки и последующее развертывание "фермы" таких установок, мощностью 10 МВт, будет произведено в открытом море на краю впадины Holyhead Deep, расположенной в 6.5 километрах от берега острова Англси (Anglesey), Уэльс, Британия.

Первый опытный образец установки будет состоять из собственно генератора Deep Green, донной платформы и бакена, который будет держать в натяжении трос, на втором конце которого генератор-бабочка будет выписывать "пируэты" на глубине. Это будет делаться для того, чтобы генератор всегда находился внутри стабильного потока морской воды, подводного течения, скоростью от 1.5 до 2 метров в секунду, которые текут на глубине 80-100 метров. Именно на такую скорость потока рассчитана механическая часть электрогенератора и в таких условиях он демонстрирует максимальную эффективность.
 

Оценка воздействия энергетической установки Deep Green на окружающую среду была выполнена компанией Xodus Group, которая просмотрела и провела анализ всех аспектов этого влияния, включая влияние на рыболовство, на жизнь морских млекопитающих, птиц и даже на морскую навигацию. Благодаря небольшой скорости вращения подвижных элементов генератора все виды его влияния были определены термином "не существенные".

"Опытный образец станет самым первым шагом на пути становления новой энергетической технологии" - рассказывает Ильва Серквист Хултгрен (Ylva S?rqvist Hultgren), руководитель компании Minesto, курирующий направления по новым проектам, - "И, в случае успешных испытаний опытного образца, получения доказательств безвредности технологии для окружающей среды, человечество получит в свое распоряжение еще один вид бесконечного источника экологически чистой энергии".

Элон Маск (Elon Musk), основатель и руководитель таких компаний, как SpaceX и Tesla Motors, получил известность как человек, генерирующий и поддерживающий различные необычные идеи, некоторые из которых касаются создания футуристических транспортных систем. Одна из таких идей, идея системы Hyperloop, находится сейчас на стадии практической реализации, для нее уже разрабатывается конструкция пассажирской капсулы и ведется строительство экспериментального участка трубопровода, в котором будет поддерживаться низкое давление воздуха. И недавно Элон Маск опубликовал в сети видео, демонстрирующее его идею создания футуристической подземной транспортной системы, которую он собирается воплощать в жизнь силами принадлежащей ему недавно организованной компании Boring Company.

Основой будущей системы станут самоходные электрические транспортные тележки, которые будут выполнять роль лифтов, поднимающих и опускающих обычные автомобили в глубину туннельной системы. Туннельная система станет весьма разветвленной и по некоторым признакам она охватит весь район Лос-Анджелеса, города, который хорошо известен наличием в нем серьезных проблем с транспортом и уличным движением.
 

Опустившись в подземный туннель, транспортная тележка со стоящим на ней автомобилем вливается в поток, движущийся в нужном направлении со скоростью 200 километров в час. Пока еще не ясно, какие принципы движения будут использованы в данной системе, но, зная Элона Маска, можно предположить, что это будет нечто сверхвысокотехнологичное типа рельс с магнитной левитацией. По достижению конечной точки подземного перемещения тележка с автомобилем поднимается на поверхность, и автомобиль следует далее своим ходом.

Помимо обеспечения передвижения легковых автомобилей с находящимися внутри них людьми, новая транспортная система сможет обеспечивать передвижение общественного транспорта. Конечно, она не сможет перемещать большие городские автобусы, для этого будет использоваться малые транспортные средства, способные перевозить десяток-другой пассажиров за один раз.
 

Конечно, дело практического создания такой системы затянется не на один год или даже десятилетие. Но Элон Маск уже начал работать в данном направлении. Прямо сейчас при помощи 1200-тонной бурильной машины, длиной 120 метров, получившей название "Nannie", идет прокладка испытательного участка туннеля, располагающегося под штаб-квартирой компании SpaceX в Хоуторне, Калифорния.

Пока еще неясно, какими путями Элон Маск планирует добиться получения разрешения на строительство столь масштабной системы, которая затронет практически все области инфраструктуры Лос-Анджелеса. Но если и кто может сделать, так это он, человек, обладающий миллиардным состоянием, оказывающий огромное влияние на аэрокосмическую отрасль со своими ракетами многоразового использования, и являющийся одним из главных игроков на поле электрических автомобилей, способных к самостоятельному передвижению.
 

Специалисты компании Tokomak Energy, располагающейся в Оксфорде, Великобритания, произвели первые запуски и получили высокотемпературную плазму в камере нового экспериментального термоядерного реактора ST40. Согласно предварительным расчетами, этот реактор, который является самым совершенным реактором в Великобритании на сегодняшний день, будет способен разогреть плазму до температуры в 100 миллионов градусов. Эта температура выше температуры в центре Солнца в семь раз и ее будет достаточно для инициации и поддержания стабильных управляемых реакций термоядерного синтеза.

Следующими шагами специалистов компании Tokomak Energy станет завершение установки полного комплекта катушек электромагнитов. Это позволит разогреть плазму внутри реактора ST40 до температуры в 15 миллионов градусов, температуры материи в центре Солнца. И согласно планам руководства компании, эта температура должна быть получена уже осенью этого года.

Отметим, что "корни" компании Tokomak Energy растут из лаборатории Калхэма (Culham Laboratory), которая является одним из ведущих мировых учреждений, в стенах которого ведутся исследования термоядерного синтеза и где располагается реактор JET, один из самых мощных токамаков в мире на сегодняшний день.
 

Как и в других токамаках, реактор ST40 работает при помощи магнитного поля, вырабатываемого электромагнитами. Только в данном случае используются электромагниты с обмотками из высокотемпературного сверхпроводящего материала (high temperature superconducting, HTS). Благодаря использованию таких материалов магниты не требуют криогенного охлаждения и огромного количества энергии для своей работы, что, в свою очередь, позволило инженерам создать весьма и весьма компактную установку, обладающую высокой эффективностью.

И в заключении следует отметить, что реактор ST40 является уже не первым реактором, созданным в компании Tokomak Energy. Предыдущий реактор, ST25, который был уже вторым по счету, является первым в мире токамаком, в котором использованы электромагниты из высокотемпературных сверхпроводников. И этот реактор в 2015 году установил мировой рекорд, удерживая высокотемпературную плазму в своей камере непрерывно в течение 29 часов.
 

Исследователи из Швейцарского федерального политехнического университета Лозанны (Swiss Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, EPFL) разработали новую технологию сокрытия изображений в видео, которая в своих интересах использует ограничения и пределы возможностей человеческого зрения. Спрятанное в специально подготовленном видео изображение невидимо для человеческого глаза, но оно может быть зафиксировано и восстановлено при помощи специализированной камеры.

Человеческое визуальное восприятие работает весьма эффективно в условиях отсутствия быстрой смены изображений. Человеческий глаз и мозг уже не в состоянии нормально воспринимать и усреднять изображения, если один кадр длится менее 40 миллисекунд. Но этот кадр может быть получен при помощи камеры, скоростные характеристики которой во много раз превосходят возможности человеческого глаза.

Этот эффект был использован учеными EPFL для сокрытия визуальных изображений, технологии, которая получила название временной маскировки. Скрываемое изображение подвергается математической обработке, само по себе превращаясь в череду изменяющихся кадров, которые получили название "темпокод". Эти изменения рассчитываются таким образом, что встраивание в видео дополнительной информации никак не затрагивает качество основного видео. И тогда, человеческий глаз и мозг, занятые просмотром основного видео, попросту не в состоянии заметить даже мельчайших признаков наличия посторонней информации.

Обратное преобразование изображения выполняется при помощи обычной камеры и может быть выполнено даже при помощи камеры смартфона, единственным условием для этого является наличие регулировки контрастности, яркости и, главное, выдержки съемки. Для проверки работоспособности данной технологии исследователи подготовили видео, в которых дополнительные изображения были закодированы в течение 8, 10 и 15 секунд основного видео. Именно такую выдержку съемки и должна обеспечить используемая камера, а значение выдержки является чем-то вроде "ключа шифрования", открывающего доступ к сокрытой информации.

"Мы превратили одно изображение в видео, которое не может быть воспринято человеческим глазом, не способным к усреднению получаемых изображений в течение достаточно длительного промежутка времени" - рассказывает Роджер Дэвид Херш (Roger David Hersch), исследователь, принимавший участие в разработке нового метода, - "Но используемой для расшифровки камере безразлична частота смены кадров, ее датчик усредняет все, что попадает в ее объектив, а заключительная обработка и восстановление исходного изображения производится при помощи специального программного обеспечения, с выполнением которого может справиться даже процессор не очень мощного мобильного телефона".

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В своем выступлении на конференции TED 2017, Том Грубер (Tom Gruber), один из руководителей компании Apple Inc., приложивший свою руку к созданию системы-помощника Siri, продемонстрировал еще одну возможность использования систем искусственного интеллекта. С его точки зрения искусственный интеллект сможет стать в будущем чем-то вроде "расширителя" памяти человека, который станет неоценимым помощником и поможет человеку преодолеть некоторые недостатки, обусловленные его физиологией.

Том Груббер отмечает, что, благодаря широкому использованию различных интернет-технологиий и распространенности устройств типа смартфонов и планшетных компьютеров, в сети уже сейчас находится достаточно большое количество информации, касающейся каждого конкретного человека. И специализированная система искусственного интеллекта, способная собрать все данные о человеке, может стать "резервной памятью" человека, который начинает терять воспоминания вследствие болезни Альцгеймера или склероза, к примеру.

Но не только пожилые люди и люди с отклонениями смогут поиметь выгоду от использования искусственного интеллекта в ипостаси, предлагаемой Томом Груббером. "Сверхинтеллект может дать человеку сверхспособности" - рассказывает Груббер, - "Поскольку создаваемые нами машины становятся более умными, мы тоже становимся такими же. Внедрение искусственного интеллекта позволит создать "команду" с человеком, каждый из членов которой будет прилагать все усилия к достижению целей или удовлетворению потребностей человека. И вопрос "насколько умными мы можем сделать наши машины?" уже должен звучать несколько по-иному, "Насколько умными могут сделать нас наши машины?"".

"Я не могу еще сказать, сколько времени и что именно потребуется для создания симбиоза искусственного интеллекта и человека. Но я считаю, что момент появления такого симбиоза наступит неизбежно" - рассказывает Том Груббер, - "Что если бы Вы могли иметь память, столь же хорошую, как компьютерная память? К примеру, вы смогли бы помнить каждого человека, которого вы когда-либо встречали, его имя, его интересы и даже точное содержание вашего последнего разговора".

Идеи, высказанные Томом Грубером, достаточно сильно перекликаются с идеями, высказанными в свое время Реем Курцвейлом (Ray Kurzweil), известным футурологом. "Как только нам удастся реализовать полноценные модели и алгоритмы машинного изучения и самообучения, наши машины станут способны к распознаванию образов, к выработке решений, и обретут другие качества человека. Только при этом они смогут использовать все преимущества своей компьютерной природы - скорость поиска и обработки информации, огромные объемы памяти и возможность быстрого обмена знаниями с другими компьютерными системами".

В своем выступлении Том Груббер отдельно отметил, что системы искусственного интеллекта, выступающие в роли помощников и памяти человека, должны быть полностью безопасными. "Если такая система позволяет вам вспомнить то, что вы сами вспомнить и не в состоянии, то такой возможностью может воспользоваться и посторонний человек" - рассказывает Груббер, - "В лучшем случае эта информация может быть использована против вас, но возможны и варианты, что некто сможет заставить вас вспомнить то, чего не было на самом деле".

Несмотря на привлекательность всех вышеприведенных идей с одной стороны, и ужасающей "обратной стороны этой медали", все идет к тому, что такие идеи рано или поздно будут воплощены в реальности. На это указывают как и увеличение в последнее время разработок в области искусственного интеллекта, так и достижения в области создания интерфейсов типа мозг-компьютер, которые в будущем позволят сделать искусственный интеллект расширителем возможностей человека.

Известная робототехническая компания Boston Dynamics уже давно известна рядом своих творений, некоторые из которых имеют достаточно ужасающий вид. Создание всех этих роботов, до момента покупки компании компанией Google в 2013 году, финансировалось военными, что говорит об однозначном назначении этих устройств. И лишь недавно, в силу определенных причин, руководство компании Boston Dynamics начало задумываться о применении своих разработок в более мирных целях.

Выступая на конференции TED 2017, Марк Рэйберт (Marc Raibert), основатель и руководитель компании Boston Dynamics, сообщил, что специалисты компании занимаются сейчас рассмотрением множества вариантов коммерческого использования их роботов. В качестве одного из примеров Рэйберт продемонстрировал видеоролик, на котором четвероногий робот Spot выступает в роли курьера, доставляя посылку прямо к двери дома клиента.

"Мы неоднократно посылали наших роботов к домам наших служащих с различными поручениями. Это делалось для оценки возможностей роботов к самостоятельному выполнению поставленных задач и поиску решений в различных неожиданных ситуаций" - рассказывает Рэйберт, - "И эти импровизированные испытания показали, что в их нынешнем виде роботы успешно справляются со всем в 70 процентах случаев".

Еще одним роботом, которому грозит смена рода деятельности, является робот Atlas. Один из образцов таких роботов уже начал работать в одном из заводских цехов, снимая коробки с движущегося ленточного конвейера и помещая их на заданное место. Конечно, робота Atlas нельзя назвать быстрым, ловким и проворным, он выполняет свою работу со скоростью в две третьи от скорости работы человека. Однако, он не просит есть, пить, отдыхать и может работать 24 часа в сутки семь дней в неделю.

И последним кандидатом на "переквалификацию" является робот Handle, который был представлен общественности только в прошлом году. Этот робот на колесах способен быстро перемещаться, ловко маневрировать, перепрыгивать через препятствия, неся на себе до 45 килограмм груза. С такими выдающимися возможностями робот Handle может выступать в качестве работника на складе или курьера в офисе, который будет быстро перемещать документы или какие-нибудь другие предметы из одной части помещения или здания в другую.

Естественно, что в том жутком виде, который имеют сейчас практически все роботы компании Boston Dynamics, они не смогут работать рядом с людьми. Поэтому специалисты компании при помощи технологий трехмерной печати и других технологии, собираются "облагородить" вид роботов, одновременно уменьшив их вес и снизив стоимость.
 

 

 

Группа инженеров из Лаборатории НАСА по изучению реактивного движения (NASA Jet Propulsion Laboratory), возглавляемая Раулем Политом Касильясом, создала опытные образцы сложной метало-композитной "космической ткани", созданной при помощи технологий трехмерной печати. Параметры и функции, закладываемые в структуру этой ткани на этапе изготовления, делают ее идеальным вариантом для использования в космосе в различных целях.

По внешнему виду космическая ткань похожа на помесь кольчуги, резинового коврика и больших металлических блесток, которыми люди любили украшать предметы одежды в далеких 1960-х годах. Однако это все нечто большее, нежели дань высокой моде, одна сторона этой ткани может эффективно отражать свет и тепло, в то время, как обратная ее сторона поглощает все это. За счет гибкости и особой структуры основания слой такой ткани может быть наложен на поверхность любой формы сложности, обеспечивая достаточную прочность и избирательность коэффициента поглощения, что можно использовать для реализации технологий пассивного управления потоками тепла.

Ткань изготавливается при помощи специальной технологии аддитивного производства, при которой объект создается слой за слоем путем нанесения слоев полимерного материала или спекания металлического порошка при помощи луча лазерного света. Традиционно такие технологии именуются термином 3D-печать, но в данном случае Полит Касильяс предпочитает использовать термин 4D-печать поскольку в на этапе производства в структуру ткани вносится набор выполняемых ею функций.
 

Космическое агентство рассматривает массу вариантов использования такой композитной ткани. Она может стать основой антенн, которые могут быть быстро развернуты или форма которых может быть изменена без особых затруднений. Так же такая ткань может выступать в роли термоизоляции, защищающей скафандры, космические корабли и помещения космических баз, возведенных на ледяной поверхности холодных планет или крупных астероидов. К защитным функциям такой космической ткани можно так же отнести защиту космических кораблей от микрометеоритов, которые, благодаря упругим свойства, будут отражаться обратно в космос.

Ученые считают, что подобная ткань не только будет использоваться в космосе, ее изготовление может стать одной из технологий переработки и утилизации различных ресурсов на борту космических кораблей. "Мы имеем возможность изначально запрограммировать ряд свойств и функций материала, который позже выйдет из недр трехмерного принтера" - рассказывает Полит Касильяс, - "Мы изначально можем создать и провести всестороннее тестирование различных видов такой ткани. На основе всего этого будет составлена библиотека, пользуясь которой астронавт прямо в космосе может очень быстро сделать то, в чем он нуждается в данный момент времени. А сама возможность и время изготовления различных узлов и деталей как раз и являются теми ключевыми моментами, которые определяет границу между жизнью и смертью в различных нестандартных и чрезвычайных ситуациях".

Группа ученых Европейской организации ядерных исследований CERN, работающая с оборудованием эксперимента ALICE Большого Адронного Коллайдера (БАК), сообщила о том, что им удалось обнаружить признаки весьма необычного явления, возникающего изредка во время столкновений высокоэнергетических лучей протонов. Процессы, происходящие во время таких столкновений протонов, подобны процессам, происходящим при столкновениях разогнанных ядер тяжелых элементов, во время которых "рождается" большое число субатомных частиц, называемых странными адронами. Эти странные адроны имеют названия Kaon, Lambda, Xi и Omega, а свое "странное" название они получили из-за того, что в их состав входит минимум один странный кварк.

Большое количество появляющихся странных адронов является признаком существования так называемой кварково-глюонной плазмы, чрезвычайно горячей и плотной субстанции, которая по мнению ученых заполняла Вселенную спустя несколько миллисекунд после момента Большого Взрыва. Такая плазма возникает обычно при столкновениях ядер тяжелых элементов и данный случай является первым случаем в истории науки, когда возникновение кварково-глюонной плазмы было замечено при столкновениях протонов. Следует отметить, что данное открытие бросает вызов некоторым из существующих теорий, согласно которым при столкновениях протонов не может образовываться ни кварково-глюонной плазмы, ни большого количества странных частиц.

"Мы были очень взволнованы сделанным открытием" - рассказывает Федерико Антинори (Federico Antinori), представитель научного объединения эксперимента ALICE, - "Однако, благодаря данному открытию мы получили возможность узнать множество нового об исконном состоянии материи. Возможность получения кварково-глюонной плазмы в простой системе открывает массу новых возможностей для изучения фундаментальных законов, определяющих состоянии материи, из которой позже сформировалась наша Вселенная".

Исследования процессов, протекающих в среде кварково-глюонной плазмы, позволят определить некоторые из параметров и характерных особенностей сил сильных ядерных взаимодействий, одной из четырех фундаментальных сил. Кварково-глюонная плазма возникает только при условии достижения столь высокой температуры, при которой на составляющие части "разваливаются" не только атомы материи, но и субатомные частицы. Кварки и глюоны, из которых состоят субатомные частицы, обретают свободу и получившаяся плазма демонстрирует свойства весьма экзотической жидкости.

Кроме того, в пределах плазмы происходят превращения кварков из одного типа в другой. Странный кварк более массивен, нежели другие кварки, из которых состоит обычная материя, и его, как правило, более тяжело получить в чистом виде. Более того, плазма сама является своего рода регулятором соотношения возникающих странных кварков и кварков других типов. При достижении определенного уровня энергетической плотности в кварково-глюонной плазме возникает равновесие между количеством возникающих странных и нормальных кварков.

Помимо всего прочего, результаты сделанного открытия указывают на то, что увеличение количества возникающих странных частиц также сопровождается увеличением степени их разнообразия. Поскольку внутри сталкивающихся протонов не содержится странных кварков, то количество полученных странных кварков не зависит от энергии столкновения, зато прослеживается зависимость количества таких кварков от массы первичных частиц, рожденных в результате столкновений протонов, частиц, в состав которых уже могут входить странные кварки.

Подобные эффекты были впервые обнаружены в девяностых годах во время проведения экспериментов на ускорителе Super Proton Synchrotron. Только в этих экспериментах использовались столкновения не протонов, а ядер тяжелых элементов. И обнаружение подобного эффекта при столкновении протонов в БАК дает ученым возможность более подробно и досконально изучить все процессы и механизмы, происходящие внутри кварково-глюонной плазмы.

И в заключении следует отметить, что основной задачей эксперимента ALICE является изучение столкновений ядер тяжелых элементов, свинца, в частности. Датчики эксперимента также регистрируют процессы, происходящие при столкновениях протонов, однако, получаемые при этом данные служат чем-то вроде калибровочных точек для проведения измерений во время более "тяжелых" столкновений. Измерения, в результате которых была обнаружена кварково-глюонная плазма, порожденная столкновениями протонов, была получена при энергиях столкновения в 7 ТэВ, максимальной энергии, которую мог развить коллайдер во время своего первого этапа работы (LHC run 1).

Жидкие кристаллы известны людям уже достаточно давно. С физической точки зрения эти вещества занимают промежуточное положение между жидким и кристаллическим состоянием материи. Их молекулы обладают свободой перемещения, как молекулы жидкости, однако, под воздействием некоторых факторов эти молекулы обретают определенную пространственную ориентацию, как молекулы в кристалле какого-нибудь вещества. Жидкие кристаллы распространены в живой природе, из них, к примеру, состоят клеточные мембраны. Но их достаточно легко сделать искусственным путем, при помощи жидких кристаллов работает большинство дисплеев современных компьютеров, мобильных телефонов и экраны телевизоров.

Ученые-физики из Института квантовой информации и материи (Institute for Quantum Information and Matter) Калифорнийского технологического института (Caltech) обнаружили своего рода квантовый аналог жидких кристаллов, новое уникальное состояние материи, которое можно использовать в технологиях квантовых вычисления и коммуникаций. "И это все является только вершиной айсберга" - рассказывает Дэвид Хсих (David Hsieh), научный руководитель исследовательской группы, - На свете может существовать огромное количество различных классов и видов таких квантовых жидких кристаллов, каждый из которых обладает своими уникальными свойствами и может оказаться полезным в различных квантовых технологиях".

В квантовом "жидком кристалле" электроны ведут себя подобно молекулам классических жидких кристаллов. Эти электроны движутся произвольным образом и перемешиваются, но имеют общее привилегированное направление движения. Такой первый квантовый жидкий кристалл был впервые обнаружен в 1999 году профессором Джимом Айзенштайном (Jim Eisenstein) из Калифорнийского технологического института, но он был двухмерным, привилегированное направление движения электронов находилось на плоскости поверхности материала, слоя металла, осажденного на основании из арсенида галлия. Такие двухмерные квантовые жидкие кристаллы были найдены позже в среде других материалов, большинство из которых относится к высокотемпературным сверхпроводникам, переходящим в состояние сверхпроводимости при температуре -150 градусов Цельсия.

А недавно, ученые из Калифорнийского технологического института, работая совместно с учеными из Национальной лаборатории Ок-Ридж и университета Теннеси, нашли первый в своем роде трехмерный квантовый "жидкий кристалл". Это состояние материи еще более причудливо, нежели двухмерный "жидкий кристалл", в этом новом состоянии материи движение электронов разнится не только по отношению к осям x и y, но и по отношению к оси z. Более того, такой трехмерный квантовый "жидкий кристалл" имеет различные магнитные свойства, зависящие от привилегированного направления движения электронов в его среде.

"Управляющий электрический ток, пропущенный через такой материал, может "переключить" его из магнитного в немагнитное состояние и наоборот" - пишут исследователи, - "Более того, управляя текущим электрическим током, мы имеем возможность контролировать ориентацию и силу магнитного поля материала. Ученые из области теоретической физики утверждают, что такое необычное движение электронов "ломает" принципы симметрии кристаллической решетки".

Отметим, что ученые наткнулись на данный феномен совершенно случайно. Изначально ученые занимались изучением строения кристаллической решетки и поведения атомов рения. Для этого они использовали достаточно оригинальную технологию под названием второй гармоники оптической вращательной анизотропии (optical second-harmonic rotational anisotropy). Суть этого метода заключается в том, что при освещении материала лазерным светом он отражал свет с два раза большей частотой, чем частота исходного света. И в образах отраженного света заключалась информация о внутреннем строении и симметрии кристалла материала. Однако, образцы отраженного света в данном случае были весьма странными с точки зрения ученых и их особенности не могли быть объяснены с точки зрения особенностей строения атомов исследуемого материала.

"Изначально мы не могли понять, что происходило на самом деле" - пишут исследователи, - "Но после изучения работ Лиан Фу (Liang Fu), профессора физики из Массачусетского технологического института, в которых приведено теоретическое описание трехмерных квантовых "жидких кристаллов", все стало на свои места. И мы нашли объяснения всем замеченным странностям".

Пока еще очень рано говорить о возможности практического применения результатов данного открытия. Но ученые считают, что это открытие и квантовые "жидкие кристаллы" смогут стать основой так называемых спинтронных устройств, устройств, выполняющих передачу и обработку информации при помощи направленных волн спинов (направлений вращения электронов). Кроме этого, данное открытие может послужить объяснением некоторых наблюдаемых учеными причуд квантового мира, что в свою очередь позволит более уверенно использовать в своих целях природу квантовых частиц разного типа.

Гепард, самое быстрое животное на Земле, уже стал прототипом целой плеяды роботов, демонстрирующих рекордные скоростные показатели. Из этого ряда роботов выделяется робот-гепард, созданный Гертом Фолкерцма (Geert Folkertsma) из университета Твенте (University of Twente), Нидерланды. Этот робот не только может с высокой точностью подражать всем основным движениям гепарда, его отличительной чертой является то, что при движении он тратит всего на 15 процентов больше энергии, нежели реальное животное.

Конструкция робота-гепарда, который имеет длину всего в 30 сантиметров, была разработана путем наблюдений множества видео, на которых сняты бегущие животные, и на цифровом анализе особенностей их движения. Изначально исследователи задались целью создания конструкции робота, узлы которого являются практически точными копиями скелета и суставов гепарда. Однако, на практике у них получилась конструкция, весьма далекая от точного подобия, тем не менее, она способна моделировать все виды движения гепарда, а простой пружинный механизм придает движению достаточно большую эффективность.

Основным элементом конструкции робота является аналог спинного хребта, который у гепарда играет роль пружины, накапливающей и выпускающей энергию во время бега. "Именно этот элемент и отличает нашего робота от множества других роботов с четырьмя конечностями" - рассказывает Герт Фолкерцма, - "Нам удалось создать пружинный аналог спинного хребта, не прибегая к большим сложностям в виде использования сегментов и аналогов межпозвоночных дисков".

Робот-гепард весит всего 2.5 килограмма, что в 20 раз меньше веса живого гепарда. С учетом этого различия и различия в размерах, количество потребляемой роботом энергии всего на 15 процентов выше, чем расход энергии живым гепардом во время бега. В настоящее время робот может развивать скорость всего в 1 километр в час. Но исследователи уже разработали ряд модификаций, которые скоро позволят ему бегать со скоростью 20 километров в час, что составляет четверть от скорости, развиваемой живым гепардом, и соответствует соотношению размера робота и размера животного.

"Как можно ожидать от самого быстрого животного на Земле, гепард использует энергию своих мышц с самой высокой эффективностью" рассказывает Герт Фолкерцма, - "Нам удалось создать робота, который действует аналогичным образом. И теперь все использованные нами принципы можно будет использовать для создания больших роботов, которые будут быстры и эффективны".

21 апреля 2017 года космический исследовательский аппарат Cassini совершил свой последний и 127-й по счету близкий полет мимо Титана. Аппарат прошел в 979 километрах от поверхности "туманного" спутника и направился к Сатурну исполнять "заключительный танец", состоящий из 22 витков вокруг планеты. Во время полета мимо Титана аппарат Cassini, как и во время всех предыдущих таких полетов производил фотосъемку и сканирование поверхности радаром. Эти снимки уже были переданы на Землю, дав ученым возможность снова взглянуть на моря и реки их жидких углеводородов, при этом, на снимках аппарата фигурирует область, съемка которой уже производилась раньше, но которая никогда не подвергалась сканированию радаром. Предметом повышенного интереса со стороны ученых в данной области является необычное образование, получившее в силу своих особенностей название "волшебный остров".

 

"Аппарат Cassini постепенно приближается к завершающему моменту своей миссии. Но все данные, которые он собрал и продолжает собирать в настоящее время, будут использоваться учеными в своих исследованиях на протяжении нескольких следующих десятилетий" - рассказывает Линда Спилкер (Linda Spilker), ученая миссии и сотрудник Лаборатории НАСА по изучению реактивного движения (NASA Jet Propulsion Laboratory).

Полет мимо Титана, кроме получения дополнительной научной информации, преследовал еще одну цель, заключающуюся в коррекции траектории полета и в увеличении скорости полета за счет воздействия гравитации Титана. Теперь аппарат, движущийся со скоростью 860.5 метров в секунду, в момент максимального сближения с Сатурном будет проходить сквозь "щель" между планетой и самым близким к планете кольцом ее системы. И после того, как аппарат совершит 22 витка вокруг Сатурна, он 15 сентября этого года закончит свою миссию погружением в атмосферу планеты, которое, согласно ожиданиям ученых, позволит собрать чрезвычайно важные научные данные.
 

Первое погружение аппарата Cassini в щель между Сатурном и его кольцами произойдет сегодня, 26 апреля 2017 года. Практически через сутки аппарат займет положение, допускающее установление связи с Землей. И как только коммуникационный канал будет установлен, аппарат передаст все сделанные им снимки и собранные данные.

А на приведенном ниже видеоролике можно ознакомиться со всем тем, что ждет аппарат Cassini во время выполнения им заключительной части миссии, получившей название "Grand Finale".
 

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.

Современные роботы являются уже достаточно совершенными машинами, многие из которых имеют возможность самостоятельно принимать решения и выполнять различные действия. Тем не менее, при выполнении роботами определенных задач в сложной среде окружающего нас мира все еще требуется участие в этом деле человека-оператора, который должен иметь соответствующие навыки и обладать необходимым опытом. Именно поэтому исследователи занимаются поисками новых способов реализации управления действиями робототехнических систем, которые не требуют длительной и дорогостоящей подготовки оператора. 

Ученые из Нью-Йоркского университета (New York University), возглавляемые Джаредом Аланном Франком (Jared Alan Frank), предложили использовать для управления действиями роботов специализированную систему дополненной реальности, которая способна работать на обычном планшетном компьютере или смартфоне. Эта система использует встроенную в устройство камеру для получения изображения окружающей среды и наложения на нее виртуальных объектов. Но в данном случае человек может выделить какой-либо из объектов и дать команду роботу для произведения каких-либо действий с этим объектом.

"Наша система позволяет избавиться от необходимости использования дорогостоящего специализированного оборудования, такого, как системы захвата движений, традиционно используемые в системах управления роботами" - рассказывает Джаред Алан Франк.

Система управления была разработана на базе платформы Xcode от компании Apple. Эта система распознает роботов, определяет их положение и положение разных объектов в окружающей среде. Кроме этого, система накладывает на окружающую среду координатную сетку, к которой привязываются все выполняемые роботами действия. Команды роботам передаются через беспроводную связь Wi-Fi, а обрабатывает эти команды миникомпьютер Raspberry Pi, который является ядром системы управления каждого робота.

Главной особенностью разработанной системы является простота ее использования, большую часть простейших задач, таких, как перемещение и операции с предметами, роботы выполняют самостоятельно, используя заложенную в них библиотеку функций и подпрограмм. Кроме этого, использование смартфона или портативного компьютера делают эту систему максимально мобильной, в любой момент времени оператор может переместиться и занять положение, из которого он может управлять выполнением определенной задачи с максимальным удобством и эффективностью.

В настоящее время технология управления роботами при помощи дополненной реальности была проверена в лабораторных условиях, с чем можно ознакомиться, просмотрев видео, доступное по этому адресу. А в ближайшем будущем Франк и его коллеги планируют провести испытания всего этого в условиях строительства и промышленного производства, в более сложной среде, наполненной посторонними предметами и помехами. Такие испытания позволят выявить недостатки программного обеспечения и внести в него необходимые коррекции, а главной задачей, к которой исследователи будут продолжать стремиться всеми силами, станет сохранение изначальной простоты использования программы и управления роботами при ее помощи.

"Мы стремимся к тому, чтобы любой человек, никогда не имевший отношений к роботам и технологиям дистанционного управления, мог взять планшетный компьютер и успешно выполнить работу, совершенно не задумываясь о специфических деталях" - рассказывает Джаред Алан Франк.

Согласно существующим теориям, звезды и сопровождающие их планеты зарождаются внутри вращающихся дискообразных облаков космической пыли и газа, которые постепенно сжимаются под воздействием своей же гравитации. К сожалению, такие дискообразные облака очень тяжело обнаружить при помощи существующих астрономических инструментов, они, по космическим меркам, являются относительно небольшими и холодными. Однако, возможности телескопа ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), расположенного в пустыне Атакама в Чили, уже позволяют произвести поиски и подробное изучение процессов, происходящих внутри таких дисков. Не так давно ученые опубликовали один из первых снимков протозвездного дискообразного облака под названием HH212, и, оказывается, это облако очень похоже на своего рода космический "гамбургер".

Под воздействием собственной гравитации газ и пыль этого облака медленно падают в район его центра, где они служат "кормом" для формирующейся звезды. Эта звезда по космическим меркам времени является еще "эмбрионом", ее возраст составляет всего 40 тысяч лет. Дискообразное облако имеет ширину, равную 60 расстояниям от Земли до Солнца, его внутренний слой более темен и холоден, чем слои, находящиеся сверху и снизу, что делает его весьма похожим на гамбургер.

Данный снимок является первым снимком, когда астрономам удалось увидеть центральную холодную область протозвездного диска. "Этот факт, в свою очередь, идет вразрез с некоторыми из имеющихся теорий относительно процессов формирования звезд" - рассказывает Чин-Фей Ли (Chin-Fei Lee), научный сотрудник Института астрономии и астрофизики, Тайвань.
 

Ученые считают, что такая многослойная структура протозвездного диска является результатом процессов распределения тепла внутри облака. Согласно построенной математической модели, поверхность диска HH212 всегда будет более теплой из-за нагревания ее находящейся внутри протозвездой и перемешивания материи ветрами, возникающими внутри облака. "Самым захватывающим является то, что только в последнее время мы получили возможность обнаружения и тщательного изучения протозвездных дисков" - рассказывает Кен Райс (Ken Rice), астрофизик из Королевской Обсерватории в Эдинбурге, - "И теперь нам становятся понятными некоторые неочевидные особенности процессов, происходящих внутри таких дисков".

Несмотря на то, что диск HH212 и находящаяся внутри него протозвезда еще очень и очень "молоды", внутри этого диска уже успели образоваться частицы материи, размером от одного миллиметра до одного сантиметра, из которых в будущем сформируются планеты и астероиды. А в ближайшем времени ученые-астрономы планируют провести дополнительные наблюдения, в ходе которых они собираются увидеть, как потоки материи циркулируют внутри облака и какие из них направляются в его центр для "подкормки" растущей протозвезды. Кроме этого, астрономы собираются найти уплотнения, которые представляют собой зародыши будущих планет, и которые, согласно имеющимся теориям, должны появляться именно на этом этапе формирования новых звездных систем.