Группа ученых произвела теоретические исследования, результаты которых показали, что матрица, состоящая и наноразмерных аккумуляторных батарей, может быть заряжена гораздо быстрее, чем каждая такая батарея индивидуально. Этот феномен является результатом так называемых коллективных квантовых взаимодействий, которые составляют основу относительно новой области - квантовой термодинамики. Эта область занимается изучением того, как квантовые эффекты оказывают влияние на законы традиционной физики, определяющие такие фундаментальные величины, как энергия, работа и т.п.

Подавляющее большинство исследований, связанных с практическим использованием явлений квантовой механики, направлены на передачу квантовой информации и ее обработку в недрах разрабатываемых квантовых вычислительных систем. И лишь в единичных случаях проводятся исследования, демонстрирующие преимущества использования квантовых эффектов в других областях, в частности, в термодинамике. Лишь недавно было продемонстрировано, как явление квантовой запутанности может позволить выполнить большее количество работы при использовании энергии, черпаемой из одного наноразмерного устройства, своего рода "квантовой батареи".

В новых исследованиях ученые показали, что квантовые явления позволяют не только более эффективно использовать энергию, при их помощи можно также увеличить емкость и сократить время заряда вышеупомянутых квантовых батарей. Более того, данный процесс не требует наличия квантовой запутанности, хотя для этого необходим ряд условий, требующихся для создания квантовой запутанности.

"Мы продемонстрировали, что вполне возможно организовать квантовое взаимодействие между двумя или большими телами, не вовлекая в это явление квантовой запутанности" - пишут исследователи из университета Монаша (Monash University), Австралия, - "Возникающее при этом так называемое квантовое преимущество пропорционально числу вовлеченных во все это тел, квантовых наноразмерных батарей в данном случае".

Обеспечиваемое взаимодействиями квантовое преимущество так же имеет свои пределы, которые и определяют минимально возможное время зарядки аккумуляторных батарей за счет квантовых эффектов. Основным ограничивающим фактором является фактор квантовой скорости, максимальной скорости квантовых процессов, который определяет как пределы квантово-термодинамических процессов, так и быстродействие будущих квантовых компьютеров.

"Квантовые биты, кубиты квантовых компьютеров, которые представляют собой ионы или атомы, также можно рассматривать в качестве крошечных квантовых аккумуляторных батарей, по отношению к которым можно применить результаты наших исследований" - пишут исследователи, - "А нашей основной целью является то, чтобы можно было использовать квантовое преимущество в системах с конечным количеством вовлеченных тел везде, где это возможно. Это же, в свою очередь, может привести к появлению целого ряда фантастических технологий, начиная от крошечных аккумуляторов, сопоставимых по емкости с большими аккумуляторами, наномашин, способных выполнять большое количество работы и многое другое".

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".

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.

В свое время мы рассказывали о том, что компания Sikorsky Helicopters, которая сейчас является своего рода филиалом компании Lockheed Martin, совместно с компанией Boeing занимается разработкой нового боевого вертолета, основой которого является хорошо зарекомендовавший себя прототип Sikorsky X2 demonstrator, который в 2010 году установил неофициальный рекорд скорости. И недавно представители компании Lockheed Martin опубликовали в сети новый видеоролик, раскрывающий некоторые детали будущего вертолета, который получил название Sikorsky-Boeing Future Vertical Lift Concept.
 

Вертолет Future Vertical Lift Concept, как и Sikorsky X2, имеет коаксиальную систему из двух роторов, вращающихся в противоположных направлениях. В хвостовой части вертолета установлен винт, дающий вертолету существенную горизонтальную тягу. Все это приводится в действие турбинными двигателями, мощности которых достаточно для разгона вертолета до скорости 250 узлов (464 километра в час) и для подъема на высоту 1800 метров.

Аэродинамическая схема с задним тяговым горизонтальным винтом позволяет существенно сократить количество воздуха, толкаемого вниз винтами основных роторов, которым теперь требуется создавать лишь тягу, уравновешивающую вес самого летательного аппарата и несомого им полезного груза. Это очень благоприятно влияет на эффективность аппарата, улучшает его управляемость, обеспечивает высокую маневренность и высокие динамические характеристики (ускорение и замедление скорости во время горизонтального полета).
 

В вертолете Future Vertical Lift Concept использована активная система контроля и подавления вибрации, которая делает аппарат менее шумным и обеспечивает максимальный комфорт находящимся в кабине людям. Вертолет может быть оснащен всеми видами традиционного для вертолетов оружия и имеет систему дозаправки в воздухе. Управляет вертолетом экипаж из четырех человек, а в своем салоне он может перевозить до 12 бойцов в полном оснащении или восемь стандартных грузовых поддонов.

Но, как говорится, лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать или прочитать, что мы и предлагаем сделать нашим читателям при помощи представленного ниже видеоролика.
 

Ученые-астрономы из университета Ватерлоо (University of Waterloo), Канада, синтезировали первое в своем роде изображение "моста" из темной материи, который соединяет две находящиеся в относительной близости друг от друга галактики. Это изображение было составлено из множества изображений более мелкого масштаба, и оно является подтверждением того, что все галактики во Вселенной связаны друг с другом при помощи "космической сети", состоящей из невидимой темной материи.

Темная материя, таинственная невидимая субстанция, на долю которой приходится около 25 процентов от общего количества материи во Вселенной, не светится сама, не отражает и не поглощает свет от других источников. Такая пассивность темной материи по отношению к обычной материи и излучению любого вида, делает пока невозможным ее прямое обнаружение и изучение. Единственным фактором проявления темной материи в окружающем нас мире является ее гравитационное влияние.

"В течение нескольких десятилетий ученые предполагали наличие "нитей" или "мостов" из темной материи, тянущихся от одной галактики к соседней. Наличие этих мостов удерживает вместе такие огромные космические объекты, как скопления галактик и другие космические суперструктуры" - рассказывает Майк Хадсон (Mike Hudson), профессор астрономии в университете Ватерлоо, - "Полученное нами изображение позволяет нам перейти от теоретических предположений к чему-то, что можно увидеть и измерить".
 

Для получения изображения исследователи использовали известный эффект гравитационных линз. Этот эффект заключается в деформации света от далеких галактик, возникающей под воздействием сил гравитации от больших космических объектов, мимо которых проходят лучи вышеупомянутого света. И гравитация темной материи оказывает на свет точно такое же влияние, как гравитация звезд, черных дыр и галактик. Измерения искажений и деформации света под воздействием гравитационных линз были проведены учеными при помощи телескопа Canada-France-Hawaii Telescope на Гавайях.

Собрав обширный набор данных о свете, проходящем рядом с 23 тысячами пар галактик, ученые нашли область, располагающуюся на удалении 4.5 миллиардов световых лет от Земли, мимо которой проходит множество лучей света от галактик, располагающихся на разном удалении от Земли и с разным смещением относительно этой области. Такая особенность этой области, в центре которой находятся две галактики, позволила ученым собрать данные в количестве, достаточном для составления карты распределения темной материи. И эта карта показала почти полное соответствие теории, на ней четко видно "мост" из нитей темной материи, соединяющий две галактики, расположенные на удалении 40 миллионов световых лет друг от друга.

"Используя наш новый метод, мы можем увидеть не только то, что нити из темной материи существуют на самом деле" - рассказывает Майк Хадсон - "Мы так же в состоянии определить степень, с которой эти нити связывают вместе галактики и более крупные астрономические объекты".

Большинство людей считает, что планктон представляет собой массу микроскопических существ, которые мирно живут и размножаются в верхних слоях морской воды, вырабатывают кислород и обеспечивают пищей многих других морских животных, к примеру, китов. Такое мнение очень далеко от действительности, на самом деле микроорганизмы планктона являются крошечными "дикарями", постоянно ведущими войну с другими микроорганизмами, используя при этом достаточно богатый арсенал крошечного баллистического оружия.

Исследователи из университета Британской Колумбии проведи исследования арсенала микроорганизмов и получили первые снимки с высокой разрешающей способностью крошечных копий, гарпунов, ударников и даже многоствольных "пулеметов Гатлинга", которые имеют на удивление сложное строение. В данных исследованиях ученые так же пытались выяснить пути эволюционного процесса, приведшие к появлению вооружения у микроорганизмов, и провести параллели с эволюционными путями, в результате которых нечто подобное появилось и у других видов живых организмов.
 

В своей работе ученые использовали сканирующий электронный микроскоп и сфокусированные лучи ионов, что позволило им воссоздать чрезвычайно точные трехмерные реконструкции строения специфичных органов "милитаризированных" микроорганизмов. В качестве подопытного микроорганизма выступал одноклеточный организм вида Polykrikos kofoidii, который для охоты за другими микроорганизмами использует своего рода копье и подобие гарпуна.

Организм P. Kofoidii использует один-два удара крошечным копьем, структурой, подобной игле, для того, чтобы остановить и парализовать жертву, впрыснув ей некоторое количество яда. Затем организм P. Kofoidii производит финальный выстрел органоидом под названием nematocyst, который похож на гарпун. И после этого при помощи "привязи гарпуна" добыча подтягивается к организму P. Kofoidii.

У другого микроорганизма вида Nematodinium для "войны" с другими организмами имеется структура, напоминающая по строению и функционированию пулемет Гатлинга с 15-тью стволами.
 

Для отслеживания эволюционных путей, в результате которых у микроорганизмов появилось собственное баллистическое оружие, ученые произвели тщательный генетический анализ образцов тканей микроорганизмов. Этот анализ показал полное отсутствие общих черт этих организмов и их очень дальних родственников, некоторые из которых используют подобные системы микроскопического вооружения. К этим видам относятся некоторые медузы, морские актинии и другие хищные морские организмы. Однако, самый тщательный анализ не выявил никакого сходства, что говорит о том, что микроорганизмы планктона обрели свое оружие полностью независимо от организмов других видов.

"В мире бытует неправильное представление, согласно которому фитопланктон состоит из пассивных и мирных одноклеточных морских водорослей" - пишут исследователи, - "На самом деле большинство микроорганизмов планктона являются ярыми хищниками, а эволюция снабдила их специальными органоидами, представляющими собой различные типы баллистического оружия, сложность которых во много раз превышает сложность органов даже самых высокоразвитых животных".
 

Согласно модели Lambda-CDM (Lambda Cold Dark Matter), общепринятой модели, описывающей процесс возникновения и развития Вселенной, на долю обычной материи приходится всего 5 процентов от того, что содержится во Вселенной. На долю темной материи приходится 27 процентов и оставшиеся 68 процентов приходятся на долю темной энергии, силы неизвестной пока природы, которая несет ответственность за ускорение процесса расширения Вселенной. Однако, теоретическая модель, являющаяся результатом ряда новых исследований, ставит под сомнение факт существования темной энергии, а математическое моделирование, проведенное в соответствии с новой моделью, указывает но то, что "дырка" в теории, которая была "заткнута" понятием темной энергии, фактически не существует на самом деле.

Общая теория относительности Альберта Эйнштейна, опубликованная в 1915 году, формирует основу общепринятой теории происхождения и формирования Вселенной, процессам, началом которых послужил момент Большого Взрыва 13.8 миллиарда лет назад. Уравнения, описывающие все эти процессы, невероятно сложны с математической точки зрения и в своей повседневной работе ученые-физики и астрофизики используют наборы значительно упрощенных уравнений. Однако, использование упрощенных уравнений имеет и обратную сторону, при наличии небольших "дырок" в теории, эти "дырки" могут разрастись в огромные несоответствия.

"Уравнения Эйнштейна, описывающие процесс расширения Вселенной, настолько сложны с математической точки зрения, что за прошедшие сто лет не было найдено ни одного решения, описывающего влияние расширения на огромные космические структуры" - рассказывает доктор Ласло Добос (Dr Laszlo Dobos), - "Мы постоянно получаем экспериментальные данные, основой которых являются высокоточные наблюдения за сверхновыми, и эти данные говорят об ускорении расширения Вселенной. С другой стороны мы полагаемся на достаточно грубые приближения к уравнениям Эйнштейна, что приводит к появлению достаточно серьезных побочных эффектов. И для приведения в соответствие теории и экспериментальных данных нам требуется придумывать некие непонятные вещи, такие, как темную энергию".

Начнем с того, что ни темную материю, ни темную энергию никому еще не доводилось "пощупать руками". О наличии этих образований можно судить лишь по их влиянию на другие космические объекты. Природа и свойства этих образований существуют сейчас только в теории, что само по себе является "дыркой" в современных моделях.
 

Термин темной энергии, таинственной силы, ускоряющей расширение Вселенной, появился на свет в 1990-х годах после череды наблюдений за взрывами сверхновых типа Ia. Эти сверхновые имеют четко определенный пик их светимости и по ослаблению яркости этого света ученые-астрономы вычисляют точное расстояние от объекта до Земли. Наличие таинственной темной энергии так хорошо вписалось в существующие теории, что за это открытие в 2011 году была присвоена Нобелевская премия по физике. Тем не менее, множество других ученых поставили и продолжают ставить под сомнение законность сделанных выводов, составляя более совершенные и точные модели космоса, которые более корректно обращаются с "дырами" в Общей теории относительности.

Согласно исследованиям, проведенным учеными из Гавайского университета и университета Eotvos Lorand в Венгрии, "дыра" в теории, для "затыкания" которой был изобретено понятие темной энергии, является результатом упрощения математических уравнений, о которых речь шла в самом начале. Ученые создали новую модель формирования Вселенной и произвели ее расчеты, основываясь на крупномасштабных структурных данных. Согласно расчетам структура Вселенной напоминает своего рода пену, на тонких стенках пузырей которой находятся галактики. Но большие "карманы" внутри этих пузырьков полностью лишены как обычной материи, так и темных материи и энергии.

Моделирование показало, как гравитационные силы будут оказывать влияние на материю при такой структуре Вселенной, и это привело к совершенно неожиданным результатам. С точки зрения новой теории Вселенная не расширяется целиком с одинаковой скоростью во всех направлениях, ее отдельные части, "пузырьки пены", расширяются с различной скоростью, тем не менее, средний темп расширения полностью соответствует данными практических наблюдений.

"Общая теория относительности является фундаментом теории возникновения и развития Вселенной. Мы совершенно не подвергаем сомнению ее достоверность" - рассказывает доктор Ласло Добос, - "Наши результаты указывают лишь на неоднородность расширения пространства в разных областях космоса, и эта неоднородность возникает благодаря влиянию формирующихся там сложных структур, состоящих из обычной материи. Эти проблемы были раньше просто "спрятаны под ковер", но принятие их во внимание позволит объяснить ускорение расширения Вселенной без необходимости использования понятия темной энергии".

Если в далеком или не очень далеком будущем будут найдены факты, подтверждающие достоверность новой теории, то это станет революционным событием в области физики и астрофизики. Ведь это, в свою очередь, избавит ученых от необходимости "преследования призрака" неуловимой темной материи и темной энергии.
 

Выбор места посадки является одним из ключевых моментов, определяющих успех выполнения миссии по исследованиям любого космического тела или планеты. В настоящее время специалисты американского космического агентства НАСА занимаются выбором места посадки марсохода следующего поколения Mars 2020. Точно такой же задачей занимаются и специалисты Европейского космического агентства, которые рассматривают два возможных варианта места предполагаемой посадки марсохода миссии ExoMars, реализация которой намечена на 2020 год.

"Изначально мы рассматривали три варианта, каждый из которых предоставляет нам прекрасные возможности для поисков биомаркеров, следов древней жизни, существовавшей в далеком влажном прошлом Красной Планеты" - рассказывает Хорхе Ваго (Jorge Vago), один из координаторов миссии ExoMars, - "Позже мы оставили только два варианта, которые предоставляют нам возможность изучить те периоды марсианской геологической истории, которые не были охвачены во время любых других предыдущих миссии".
 

Два предполагаемых места посадки марсохода имеют названия Oxia Planum и Mawrth Vallis. Оба этих места лежат немного севернее экватора планеты и они богаты геологическими особенностями, которые могли сформироваться только во влажных условиях. Кроме этого, оба места имеют небольшую высоту относительно среднего уровня марсианской поверхности, что, в свою очередь, позволит аппарату ExoMars замедлиться до приемлемой скорости во время спуска на парашютах.

Главным из двух кандидатов является место Oxia Planum, которое богато глинистыми отложениями, возраст которых составляет приблизительно 3.9 миллиарда лет. Эти отложения, согласно имеющимся предположениям, сформировались несколькими потоками воды, которые втекали в это место с разных сторон. В области Mawrth Vallis также присутствуют глиняные отложения, внутри которых могут сохраниться достаточно четкие следы жизни, а окончательный выбор будет сделан руководством Европейского космического агентства не позже чем за год до момента запуска миссии.
 

Напомним нашим читателям, что миссия ExoMars является совместным проектом российского космического агентства РОСКОСМОС и Европейского космического агентства. В прошлом году был произведен запуск первого этапа этой миссии, к Красной Планете отправился орбитальный аппарат Trace Gas Orbiter, который занимается изучением марсианской атмосферы, и посадочный модуль Schiaparelli, который потерпел неудачу при попытке посадки на поверхность планеты.

Нашим читателям, наверняка не раз доводилось видеть кадры из автомобильной рекламы или фантастических фильмов, на которых футуристические автомобили демонстрируют чудеса трансформации, двигаясь на огромной скорости. Все это делается в студиях спецэффектов, в которых для этого используются специализированные системы, позволяющие с максимальным визуальным эффектом смешать реальный мир и виртуальную реальность. Одной из таких систем является новая система с названием Cyclops, используемый в ее составе автомобиль больше всего напоминает внедорожный багги, обвешанный всевозможной электроникой и специальными маркерами. А система высокоскоростных камер, плюс высокопроизводительная компьютерная обработка, могут превратить этот непритязательный автомобиль в любую известную и неизвестную пока еще модель, сопровождая все это фантастическими спецэффектами.
 

Демонстрация системы Cyclops, в основе которой лежит известный игровой "движок" Unreal Engine 4, состоялась на конференции Game Developers Conference, которая проходила не так давно в Сан-Франциско. На базе этой системы была приготовлена презентация автомобиля Chevrolet Camaro ZL1 2017 года, виртуальная оболочка которого накладывалась на "каркас" багги в режиме реального времени.

Система Cyclops дает пользователю максимальную степень свободы в его действиях, человек может изменить цвет, сменить форму кузова автомобиля и выполнить массу других действий при помощи специального приложения для смартфона, в основе которого лежит технология дополненной реальности Google Tango.

Использование системы Cyclops позволит сэкономить режиссерам рекламы или фильмов массу времени, ведь пригодность отснятого материала определяется практически перед этапом окончательного монтажа. Кадры реальной съемки, пропущенные повторно через систему позволят внести необходимые изменения в конечное видео без необходимости проведения повторной съемки.
 

И в заключении следует отметить, что используемый в системе Cyclops автомобиль-багги, имеющий название Blackbird, имеет полностью модульную конструкцию, за счет чего его легко можно приспособить для удовлетворения каких-либо конкретных требований. "Мы можем обуть его в колеса от любого производителя. Так же имеется возможность изменения клиренса, высоты, длины и ширины автомобиля. И все это делается буквально за считанные минуты времени" - рассказывает Алистер Томпсон (Alistair Thompson), глава творческого коллектива студии The Mill, которая занималась разработкой системы, совместно со специалистами Epic Games, - "В системе Cyclops абсолютно все является динамическим, включая освещение, тени и отражения. Это придает конечному результату максимальную фотореалистичность, которую практически невозможно отличить от реальности".
 

Группа ученых из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, проводя очередные исследования, наткнулась на факты, указывающие, что некоторая часть нейронов в головном мозге человека является гораздо более активной, нежели было принято считать ранее. Центром проведенных исследований являлись дендриты, отростки нервных клеток, напоминающих ветки деревьев, растущие из центральной части нейрона, так называемой сомы. Ранее считалось, что дендриты являются лишь проводниками, по которым электрические импульсы, формирующиеся в соме, передаются другим нейронам. Однако, новые исследования показали, что и сами дендриты являются активными частями нервной клетки, они способны вырабатывать собственные импульсы, интенсивность которых в 10 раз больше интенсивности соматических нервных импульсов.

Данное открытие вступает в противоречие с традиционным мнением о том, что основным видом деятельности, формирующим воспоминание и отвечающим за восприятие, являются именно соматические импульсы. "На долю дендритов приходится около 90 процентов от общего количества нервной ткани" - рассказывает Маянк Мехта (Mayank Mehta), нейрофизик из Калифорнийского университета, - "Факт того, что дендриты являются более активными, чем сома, коренным образом меняет все, что нам известно об обработке и хранении информации в мозге. А дальнейшие исследования в этом направлении должна дать нам большее понимание природы некоторых неврологических расстройств и психических заболеваний. Более того, такая информация будет крайне полезна для построения компьютеров, работающих подобно мозгу человека".

Помимо всего прочего, исследователи обнаружили, что дендриты способны вырабатывать электрические импульсы большей длительности и большего напряжения, нежели сома. С точки зрения обработки сигналов, импульсы, вырабатываемые дендритами, больше походят на аналоговые сигналы, в то время, как соматические импульсы в чем-то родственны цифровым импульсным сигналам, курсирующим по схемам электронных чипов.
 

"Мы выяснили, что дендриты являются гибридами, способными производить и аналоговые и цифровые вычисления. В этом они более подобны элементам квантовых компьютеров, которые можно рассматривать как элементы аналого-цифровой обработки информации" - рассказывает Маянк Мехта, - "Одним из фундаментальных принципов нейробиологии, державшийся на протяжении 60 лет, было утверждение о том, что нейроны в целом являются чисто "цифровыми устройствами". Однако мы доказали, что дендриты ведут себя несколько иным образом, в их деятельности, конечно присутствует "цифровая" составляющая, но вырабатываемые ими сигналы имеют еще и аналоговые колебания. И нам пока еще неизвестно, какая из этих частей играет главную роль в деятельности мозга".

Все вышесказанное указывает на то, что "вычислительная мощность" нашего мозга может быть в сто раз больше, чем было принято считать ранее, ведь суммарный объем дендритов в те же самые сто раз больше суммарного объема сомы нейронов.

В своих исследованиях калифорнийские ученые использовали электроды, внедренные в мозг подопытного животного. Электроды располагались так, что они проходили совсем рядом с дендритами, что позволяло измерить уровень их деятельности и прочие параметры. Следует отметить, что в предыдущих подобных исследованиях ученые пытались ввести электроды непосредственно в дендриты, что, по всей видимости, убивало их и делало невозможным проведение каких-либо измерений. При помощи сигналов, снимаемых с электродов, ученые нашли, что дендриты были в пять раз более активны, нежели сома, во время сна, и в десять раз - во время бодрствования подопытного животного.

"В связи с множеством технологических трудностей предыдущие исследования функций головного мозга были сосредоточены на исследованиях тела нервной клетки, сомы" - рассказывает Маянк Мехта, - "Нам удалось взглянуть на "секретные" аспекты жизни нейронов, и эти аспекты в корне изменят все то, что нам известно о функционировании нервных клеток и головного мозга в целом".

Международная группа, возглавляемая Филиппом Делормом (Philippe Delorme), ученым-астрономом из Института планетологии и астрофизики в Гренобле (Institut de planetologie et d'astrophysique de Grenoble), произвела тщательные исследования таинственного объекта под названием CFBDSIR J214947.2-040308.9 (CFBDSIR 2149-0403) с целью определения его истинной природы. Изначально предполагалось, что этот объект, блуждающий по глубинам космоса в полном одиночестве, является молодым планетарным объектом или коричневым карликом небольшой массы. И проведенные дополнительные наблюдения позволили ученым выяснить некоторые интересные особенности этого объекта.

Напомним нашим читателям, что объект CFBDSIR 2149-0403 был обнаружен в 2012 году группой Филиппа Делорма. Тогда ученые высказали предположение, что объект мог иметь отношение к движущемуся скоплению AB Doradus и по классификации он был отнесен к изолированным объектам планетарного типа Т-класса. Однако, отсутствие убедительных доказательств планетарного происхождения объекта CFBDSIR 2149-0403, который позже в силу неких причин был "изгнан" из скопления, позволило ученым высказать еще одно предположение, что этот объект может быть коричневым карликом, "неудавшейся" звездой, которой не удалось разжечь свой внутренний термоядерный "реактор".

Для того, чтобы выяснить истинную природу объекта CFBDSIR 2149-0403, ученые использовали возможности нескольких астрономических инструментов, спектрограф X-Shooter и инфракрасную камеру HAWK-I телескопа Very Large Telescope's (VLT), камеру WIRCam телескопа Canada-France-Hawaii Telescope и космический телескоп Spitzer Space Telescope.

"Данные от всех этих инструментов позволили нам определить множество физических свойств объекта CFBDSIR 2149-0403, включая параллакс объекта и параметры траектории его движения" - рассказывает Филипп Делорм, - "И особенности его траектории указывают на то, что этот объект, по всей видимости, никогда не являлся членом скопления AB Doradus, что ставит некоторые дополнительные вопросы об его возрасте".

Самым важным выводом, который сделали ученые, получив данные новых наблюдений, является то, что объект CFBDSIR 2149-0403 с самой большой вероятностью представляет собой молодое (менее 500 миллионов лет) планетарное тело спектрального Т-класса, масса которого может находиться в диапазоне от 1 до 13 масс Юпитера. Тем не менее, еще не исключен полностью вариант, что объект CFBDSIR 2149-0403 может быть богатым металлами коричневым карликом с массой от 2 до 40 масс Юпитера. Сделать окончательный вывод об истинной природе объекта ученым мешает то, что при определенном составе атмосферы спектральные характеристики двух упомянутых выше типов практически совпадают.

"CFBDSIR 2149-0403 является весьма нетипичным субзвездным объектом, который представляет собой или планету, находящуюся в "свободном плавании", или коричневого карлика, обладающего ярко выраженными металлическими свойствами. И мы еще допускаем то, что данный объект может быть объектом пока неизвестного типа, который обладает некоторыми свойствами планеты и некоторыми свойствами коричневого карлика" - рассказывает Филипп Делорм.

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

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

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

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

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

Международной группе ученых удалось создать и провести первые в истории наблюдения за новым состоянием материи, которое называется временным кристаллом. В обычных кристаллах атомы расположены в определенном порядке, который повторяется в пространстве в различных направлениях, структура временных кристаллов не имеет пространственной упорядоченности, вместо этого она повторяется через определенные промежутки времени. Возможность существования временных кристаллов была теоретически обоснована в 2012 году, но практическое их создание считалось невозможными из-за того, что они нарушают законы теплового равновесия. И создание образцов таких кристаллов является первыми шагами в неизведанный доселе мир неравновесных фаз состояний материи.

Идея о возможности существования временных кристаллов была выдвинута в 2012 году ученым-физиком и Лауреатом Нобелевской премии Франком Вилкзеком (Frank Wilczek) из Массачусетского технологического института. После этого было опубликовано множество научных работ по этой теме, в некоторых из которых предлагались новые способы создания временных кристаллов, а в других приводились доказательства невозможности их существования. В 2016 году группа ученых из Калифорнийского университета в Беркли в общих чертах обрисовала один из методов создания временных кристаллов в лабораторных условиях, и спустя не очень продолжительное время это принесло практические результаты.

Странную природу временных кристаллов Норман Яо (Norman Yao), ученый из Калифорнийского университета, демонстрирует на примере тарелки, на которой лежит достаточно высокий кусочек желе. "Если качнуть такую тарелку, то желе начнет колебаться и амплитуда этих колебаний будет затихать со временем до той поры, пока вы не качнете тарелку снова. Временные кристаллы ведут себя совсем по-другому, их атомы будут периодически колебаться, возвращаясь к одному и тому же образу через определенные интервалы времени. И самым парадоксальным является то, что все это происходит без любой движущей силы, воздействующей на кристалл извне".

Так что же из фундаментальной физики нарушает факт существования временных кристаллов? В большинстве случаев атомы вещества, имеющие более высокую температуру, будут отдавать излишки тепловой энергии соседним с ними атомам. Этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока абсолютно все атомы в рассматриваемом объеме пространства не станут иметь одну и ту же температуру. Такое состояние материи называется состоянием теплового равновесия, но временные кристаллы никогда не смогут достичь такого состояния, постоянно переходя из одной неравновесной фазы в другую.

Для того, чтобы создать временной кристалл, исследователи использовали ионы иттербия. Эти ионы поднимались и удерживались при помощи электрического поля, а первоначальный толчок, "запустивший вечный двигатель" временного кристалла, был произведен при помощи импульса лазерного света. Импульсы света других дополнительных лазеров использовались для того, чтобы упорядочить движение ионов, после чего это движение приобрело повторяющийся во времени характер.

Здесь следует особо отметить, что характеристики первоначального импульса лазерного света и импульсов дополнительных лазеров были подобраны таким образом, что энергия этих импульсов не могла выступать в роли силы, заставляющей двигаться всю систему ионов. Эти импульсы служили только для задания временного ритма движения. Все, что происходило с системой ионов иттербия, полностью укладывается в рамки, определяемые теорией Франка Вилкзека, и это служит доказательством того, что ученым все же удалось создать первый действующий временной кристалл.

В настоящее время очень тяжело придумать вариант практического использования данного достижения. Исследования в направлении неравномерных фаз состояния материи находятся только на самой ранней стадии, но ученые считают, что нечто подобное в будущем может быть использовано для хранения и передачи информации, в области квантовых вычислений и в некоторых других областях, о которых мы, возможно, еще не имеем сейчас ни малейшего представления.

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

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

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

Графен известен всем в большей части как первый двухмерный материал, полученный учеными. Однако, его тончайшая плоская двухмерная структура как раз и является препятствием к использованию целого ряда удивительных свойств графена, высочайшей механической прочности, легкости и отличной проводимости по отношению к электричеству и теплу. Не так давно ученые из Массачусетского технологического института разработали новый "трехмерный" материал на основе графена, который в 10 раз более прочен, нежели сталь, а теперь ученые из университета Райс, продолжив предыдущую работу, создали материал на основе графена, укрепленного углеродными нанотрубками. Получившаяся "пена" может быть отформована прессованием и она выдерживает без изменений своей структуры воздействие веса, в 3 тысячи раз превышающего ее собственный вес.

Основой прочности нового материала являются углеродные нанотрубки с несколькими концентрическими оболочками, своего рода нанотрубками внутри других нанотрубок. Для того, чтобы совместить гарфен с нанотрубками ученые использовали порошок нанотрубок, перемешанный с никелевым катализатором и сахаром, который являлся источником дополнительного углерода. Полученная смесь была помещена под высокое давление путем ее сжимания при помощи винта, и отправлена в печь, где поддерживалась заданная высокая температура. Сахар в смеси распался на углерод и другие составные части, а углерод под воздействием катализатора обратился в графен. Полученная заготовка была очищена от никеля и других примесей химическим путем, что оставило в руках ученых структуру из пенообразного материала, состоящего из чистого углерода.
 

Когда образцы полученного материала были помещены под электронный микроскоп, ученые увидели, что внешние слои нанотрубок распустились, словно с одной из их сторон "расстегнули змейку", и объединились с графеном, который получился в результате процесса осаждения углерода из парообразной фазы. В результате высокого сцепления между элементами этого материала он, материал, выдерживает без изменений структуры вес, в 3 тысячи раз превышающий его собственный вес. А при воздействии на него веса в 8500 раз превышающего его вес, структура материала деформируется на 25 процентов от начального размера. И, после снятия нагрузки, материал полностью восстанавливает свою изначальную форму. Для сравнения, "пена", состоящая из графена, не укрепленного углеродными нанотрубками, может выдержать усилие, всего в 150 раз превышающее ее собственный вес.

Как уже упоминалось выше, новый пенообразный углеродный материал может быть отформован любым способом. И для демонстрации этого ученые изготовили из нового материала образцы электродов для литий-ионных аккумуляторных батарей и суперконденсаторов, которые обладают высокой механической прочностью, химической стабильностью и большим значением эффективной площади поверхности.

Специалисты группы компаний Sony Semiconductor Solutions Corp., Sony Semiconductor Manufacturing Corp. и Sony LSI Design Inc разработали новый тип CMOS-датчика, в структуру которого были включены элементы цифровой обработки сигналов и динамическая память DRAM. За счет такой высокой степени интеграции новый датчик позволяет производить съемку видео с высоким разрешением со скоростью до 960 кадров в секунду, не сильно нагружая при этом центральный процессор, что делает этот датчик идеальным для использования в смартфонах и другой портативной электронике.

Традиционные датчики, используемые в камерах современных смартфонов, имеют двухслойное строение. На верхнем слое располагаются собственно светочувствительные элементы, а на нижнем - элементы логических схем, выполняющих функции преобразования сигналов и передачи цифровых данных. На сей раз группа компании Sony добавила между двумя этими слоями третий дополнительный слой, состоящий из ячеек динамической памяти и дополнительных цифровых логических элементов.

Появление третьего слоя в структуре датчика позволило ему производить съемку с очень высокой скоростью. К примеру, при полной разрешающей способности датчика в 19.3 мегапикселя скорость съемки может составлять 120 кадров в секунду, а съемка видео с разрешением 1920 на 1080 пикселей может производиться уже со скоростью в 960 кадров в секунду.

Без наличия в датчике дополнительной динамической памяти скорость его работы ограничивается скоростью работы его интерфейса передачи данных. Однако, при наличии промежуточной буферной памяти, информация с датчика может быть сохранена в ней и подвергнута быстрой предварительной обработке при помощи дополнительных цифровых схем. Упаковка обработанных данных позволяет передавать по интерфейсу больший объем информации и это делает скорость работы камеры менее зависимой от скорости работы интерфейса.

Размер нового датчика составляет 1 на 2.3 дюйма. На его поверхности содержится 21.2 миллиона пикселей, размером 1.22 микрометра, что обеспечивает разрешающую способность 5520 на 3840 пикселей. Получаемые изображения могут иметь соотношение сторон 4:3 и 16:9, и разрешающую способность от 1.71 до 19.3 мегапикселя.

Интерфейс камеры поддерживает стандарты MIPI D-PHY (2.2 Gbps) и MIPI C-PHY (2.0 Gsps). Когда камера снимает 4K-видео с частотой более 30 кадров в секунду, расход энергии составляет 424 мВт, а динамический диапазон датчика составляет 64.8 децибела. Максимальная пропускная способность шины данных датчика составляет 102 Гбит/сек (512 бит, 200MHz), а динамической памяти - 1 Гбит/сек (128 бит, 200 МГц x 4 канала).

Собственно датчик и элементы его цифровых схем изготовлены с использованием 90 нм (1AL5Cu), 30 нм (3AL1W) и 40 нм (1AL6Cu) технологических процессов. А в состав цифровой схемы входит аналого-цифровой преобразователь, препроцессор, главный процессор и схемы интерфейса сопряжения датчика с внешними устройствами.

Позавчера, в рамках чемпионата гонок электрических автомобилей Formula E Buenos Aires ePrix, был проведен первый в истории заезд в рамках гонки Roborace, гонки, в которой участвуют самоуправляемые автомобили-роботы. Эти гонки являются своего рода испытательным полигоном для бурно развивающегося в настоящее время направления автомобилей-роботов, ведь системам управления автомобилями, движущимися на максимальной скорости, требуется принимать правильные решения за малые доли секунды.

В рамках гонки на трассу вышли всего два автомобиля серии "Devbots", которые являются уже вторым вариантом гоночных автомобилей-роботов. Первый же вариант, разработанный конструктором Даниэлем Саймоном (Daniel Simon), который носит название "Robocar", так и остается пока еще концептом, практическое воплощение которого произойдет только в будущем. Конечно, автомобили Devbots выглядят не столь футуристично и впечатляюще, как Robocar, но они могут перевозить человека в кабине, который может переключаться между ручным и автоматическим способом управления, что, в свою очередь, предоставляет разработчикам большую гибкость во время проведения испытаний.
 

Во время первой гонки была достигнута самая высокая скорость, когда-либо развитая автомобилем-роботом. Максимальная скорость движения составила 185 километров в час, в то время как на автомобилях был установлен предел ограничения скорости в 320 километров в час, как и в автомобилях гонок Formula E. Но самым удивительным является то, что компьютеры и программное обеспечение все же справились со своей задачей и смогли обеспечить управление автомобилями на столь высокой скорости.

К сожалению, на одном из поворотов автомобиль Devbot 2 не удержался на дороге и врезался в ограждение трассы, получив серьезные повреждения. Автомобилю Devbot 1 удалось успешно закончить гонку и он стал первым в истории победителем гонок серии Roborace. По всей видимости, организаторы гонок Roborace не собираются придавать широкой огласке произошедший случай. Пока еще не опубликовано никакого официального видео, а короткие ролики и снимки были сделаны журналистами, находившимися в то время неподалеку от гоночной трассы.
 

Напомним нашим читателям, что развитие данного направления должно, в конечном счете, привести к появлению новой лиги автоспорта, в которой будут принимать участие команды с одинаковыми автомобилями-роботами. Разница будет заключаться только лишь в программном обеспечении, загруженном в компьютеры автомобилей. Недавняя гонка представляет собой старт практически бесконечного процесса разработки-отладки вышеупомянутого программного обеспечения, а самым значительным успехом данного мероприятия стал тест на реакцию системы управления автомобилей на внезапно появившееся на трассе препятствие.

Функция самоликвидации электронного устройства, весьма наглядно продемонстрированная нам в фильме "Миссия невыполнима", скоро сможет стать на защиту информации, хранимой в портативных компьютерах, смартфонах и других электронных устройствах, используемых государственными служащими или сотрудниками корпораций. Новый механизм самоликвидации, разработанный учеными из Научно-технологического университета имени короля Абдаллы (King Abdullah University of Science and Technology, KAUST), Саудовская Аравия, позволяет разрушить электронику за 10 секунд с момента его активации. А эта активация может быть произведена по беспроводной команде, по сигналу от определенных датчиков или массой других способов.

Следует отметить, что на свете уже существует достаточно много различных технологий самоликвидации. Некоторые из них срабатывают достаточно быстро, но требуют использования дорогостоящих кристаллов, в структуре которых специально созданы механические напряжения. Другие же технологии, в которых используются менее дорогие материалы, обеспечивают время срабатывания гораздо дольше 10 секунд, что оставляет злоумышленникам достаточно времени на дезактивацию системы самоуничтожения или на перекачку критической информации на внешний носитель.

Основой новой системы самоликвидации является слой полимерного материала, который быстро увеличивается в объеме минимум в семь раз при нагревании до температуры свыше 80 градусов Цельсия. Тепло, необходимое для этого, вырабатывается нагревателем, черпающим энергию от аккумуляторной батареи электронного устройства. Около 500-600 милливатт энергии, прошедшей через нагреватель системы самоликвидации, позволяют ей уничтожить чип за 10-15 секунд. А при мощности нагревателя в 300 милливатт на это дело требуется около минуты времени. Проведенные эксперименты показали, что силы давления, развиваемой при расширении полимера, достаточно для повреждения кремниевого кристалла, толщиной 90 микрометров.

Использованный полимерный материал представляет собой множество связанных крошечных сфер, внутри которых заключен жидкий углеводородный материал. При повышении температуры от 80 до 250 градусов материал микросфер размягчается, заключенное в них вещество выпускается наружу и быстро испаряется, увеличивая объем полимерного слоя.

Исследователи из KAUST проверили работу системы самоликвидации в нескольких вариантах. В первом варианте использовался датчик GPS, который срабатывал, когда защищаемое устройство удалялось более чем на 50 метров от контрольной точки. Во втором случае система самоликвидации срабатывала от светочувствительного датчика и такой подход можно использовать для защиты устройства от проникновения в его внутренности. И в третьем варианте самоликвидация активировалась дистанционно по команде, полученной от смартфона другого человека, на котором было установлено соответствующее приложение.

А в ближайшем времени исследователи из KAUST планирую испытать новые принципы самоликвидации по отношению не только к чипам, но и к печатным платам, к жестким дискам и другим узлам компьютеров и электронных устройств, на которых может содержаться критически важная и секретная информация.

Группе ученых, возглавляемой Иоганнесом Финком (Johannes Fink) из австрийского института Науки и техники (Institute of Science and Technology Austria, IST Austria), впервые в истории науки удалось наблюдать экспериментальным путем за явлением фазового перехода первого порядка в рассеивающей квантовой системе. Фазовый переход - это то, с чем нам приходится достаточно часто сталкиваться в обычной жизни, к примеру, когда мы наблюдаем замерзание или таяние воды при переходе точки температуры в 0 градусов Цельсия. Фазовые переходы происходят и на квантовом уровне, но, несмотря на их важность для некоторых областей физики, квантовые фазовые переходы практически не изучены в настоящее время.

Одним из наглядных примеров квантового фазового перехода является так называемое нарушение фотонной блокады, явление, открытое всего около двух лет назад. Суть этого явления заключается в том, что один из фотонов, попавший в ловушку оптической впадины (оптического резонатора) препятствует попаданию туда других фотонов до тех пор пока этот фотон не покинет пределы впадины или не будет поглощен материалом. Однако, при увеличении потока стремящихся попасть во впадину фотонов выше определенного критического предела, явление фотонной блокады нарушается и состояние этой квантовой системы резко переходит от непрозрачного к прозрачному. Такой вид квантового фазового перехода наблюдался учеными неоднократно, однако ученым из Австрии впервые удалось определить и создать целый набор условий, при которых становится возможным изучение данного эффекта.

Во время фазового перехода непрерывное изменение значения какого-либо внешнего фактора, к примеру, температуры, может ускорить или замедлить переход системы от одного стабильного состояния к другому. Фазовые переходы первого порядка характеризуются одновременным сосуществованием двух стабильных фаз системы, такое становится возможным, когда один из контролируемых параметров системы находится в диапазоне, близком к критической точке, точке фазового перехода. Две фазы формируют некоторую промежуточную смешанную фазу, одни части системы уже совершили фазовый переход, а другие - еще нет. В качестве примера можно взять туже воду, находящуюся в стадии замерзания, в ее объеме присутствует и лед и жидкая вода, а общее состояние этой воды еще нельзя назвать ни жидким, ни кристаллическим.

Экспериментальная установка, использованная австрийскими учеными, состояла из сверхпроводящего чипа с микроволновым резонатором на его поверхности. Этот резонатор можно рассматривать и как оптическую впадину, и как квантовый бит, кубит. Чип был охлажден до температуры в 0.01 градуса Кельвина для того, чтобы в наблюдаемые процессы не вмешивались тепловые колебания. Внутрь впадины был направлен непрерывный поток микроволнового излучения, а специальный датчик регистрировал уровень прошедшего через резонатор сигнала. Было замечено, что при определенной интенсивности микроволнового излучения выходной сигнал начинал стохастически колебаться от 100-процентного к нулевому уровню, что говорит о наличии смешанной фазы системы в момент фазового перехода.

"Нам удалось впервые наблюдать случайное переключение между прозрачным и непрозрачным состоянием квантовой системы и все это происходило в полном соответствии с существующей теорией" - рассказывает Иоганнес Финк.

Несмотря на то, что эксперимент австрийских ученых имеет большее отношение к теоретической физике, квантовые фазовые переходы могут оказаться очень полезным явлением для создания элементов квантовой памяти и квантовых процессоров. При помощи этого явления можно будет обеспечить точное управление текущим состоянием квантовой системы, запись и считывание информации из квантовых битов и многое другое.

Специалисты японской компании NTT Resonant, которые заведуют порталом Goo и японской поисковой системой, разработали систему искусственного интеллекта Oshi-el, способную давать советы людям, действуя как своего рода виртуальный психолог. Исследователи сосредоточили свои усилия именно на этой области из-за того, что понимание и поиски ответов на отвлеченные вопросы психологического плана, вопросы взаимоотношений между людьми и т.п., являются весьма сложной задачей для систем искусственного интеллекта.

"Подавляющее большинство виртуальных собеседников, так называемых чатботов, могут дать вам короткие ответы, касающихся определенных фактических вопросов" - рассказывает Макото Нэкэцуджи (Makoto Nakatsuji), - "Ответы на вопросы, касающиеся жизни и любви в общем, особенно в Японии, могут быть очень сложными и содержать целую страницу текста. Эти ответы, как правило, содержат множество взаимосвязей межу различными категориями, такими, как семья, школа, работа и др., что делает составление ответа весьма сложной задачей".

Как и все современные системы искусственного интеллекта, система Oshi-el прошла обучение на 190 тысячах вопросов и 770 тысячах ответов, которые находятся в базе данных форума Oshiete портала Goo. Из всей этой огромной массы данных была вычленена структура предполагаемого ответа на вопрос, в которое включается высказывание сочувствия, предложение одного или нескольких вариантов решения проблемы, дополнительная информация и т.п.

Взяв за основу найденную структуру ответа, система Oshi-el подбирает и комбинирует соответствующие предложения, выбранные из базы на основе ключевых слов, найденных в тексте вопроса. Для того, чтобы не зависеть от слов, имеющих несколько значений, все остальные ключевые слова группируются по категориям, так система определяет к чему относится заданный вопрос, к "романтической ситуации" или к "деловым отношениям", к примеру.

Пока что ответы на вопросы, даваемые системой Oshi-el, "попахивают" шаблонами и предварительными заготовками, тем не менее, все они имеют смысл. "Эта система пока еще не в состоянии самостоятельно написать эссе на отвлеченную тему" - рассказывает Ди Ван (Di Wang), ученый из университета Карнеги-Меллоун (Carnegie Mellon University), - "Для этого системе действительно потребуется понять заданный ей вопрос. Но у нас еще нет даже точного определения того, что значит термин "понимание" в контексте искусственного интеллекта, поэтому интеллект способен уловить только лишь "верхушку айсберга" проблем, скрывающихся в заданном вопросе. Но самым удивительным является то, что в данном случае людей не очень-то и заботит правильность данного им ответа, они хотят услышать то, что им нужно, а не то, что правильно".

В своей дальнейшей работе японские исследователи собираются доработать искусственный интеллект системы Oshi-el до того уровня, когда она при составлении ответа будет оперировать не целыми предложениями, а отдельными словами и фразами. Такой подход позволит системе давать более точные или более пространные ответы, которые уже можно будет принять за ответы, данные живыми людьми.

Ученые-физики из австралийского Национального университета (Australian National University, ANU) разработали и создали опытные образцы крошечных устройств, способных создавать голографические изображения, имеющие самое высокое на сегодняшний день качество и пространственную разрешающую способность. Данное достижение делает на шаг ближе тот момент времени, когда в нашей обычной жизни появятся устройства формирования объемных изображений, знакомые всем нам по различным научно-фантастическим фильмам, в том числе и "Звездным войнам".

Для создания голографических изображений требуется осуществлять самые сложные манипуляции со светом. Зато такие методы позволяю хранить и воспроизводить гораздо большее количество визуальной информации, чем обычные фотографии и изображения на плоских экранах компьютеров и телевизоров. "Исследования в области голографии имеют важное значение не только для создания футуристических трехмерных дисплеев и устройств виртуальной реальности" - пишут исследователи, - "На основе подобных принципов могут быть созданы оптические устройства хранения информации, ультратонкие линзы и другие оптические компоненты для малогабаритных камер и космической техники".

Основой устройства, позволяющего создавать голографические изображения, является основание, на котором находятся миллионы крошечных кремниевых "столбиков" различной высоты, толщина каждого из которых в 500 раз меньше толщины человеческого волоса, и которые расположены упорядоченным образом на расстоянии 750 нм друг от друга. "Этот материал практически прозрачен, он отбирает у проходящего сквозь него света только незначительную часть энергии. Но зато он позволяет производить со светом любые самые сложные манипуляции" - рассказывает доктор Крук (Dr Kruk).

Голографическое устройство, которое имеет размер 0.75 мм, при освещении его светом лазера с длиной волны от 1360 до 1650 нм, способно воспроизвести голографическое изображение, размером в 5 мм, которое "парит" в пространстве на высоте 10 мм от поверхности устройства. А управление создаваемым устройством изображением производится при помощи сложной комбинации магнитных и электрических полей, которые влияют на оптические свойства материала.

"Появившиеся только в последнее время технологии нанопроизводства материалов позволяю наделять эти материалы уникальными оптическими свойствами, которые отсутствуют у материалов естественного происхождения. Созданное нами устройство и воспроизведенные при его помощи голографические изображения является лишь одной из демонстраций возможностей новой технологии, которая может быть использована в самых различных областях".

В настоящее время группа доктора Крука занимается улучшением разработанных технологий, изготовлением и испытаниями очередных опытных образцов голографических устройств. А данные исследования были проведены австралийцами при участии ученых из Национальной лаборатории Ок-Ридж, США, и Наньцзинского университета (Nanjing University), Китай.

Конкурсу Google Lunar XPrize, который находится в стадии реализации уже почти десятилетие, было уделено достаточно много внимания на страницах нашего сайта. А в скором времени новостей, связанных с этим конкурсом, станет еще больше, ведь он неуклонно приближается к финальному кульминационному моменту. Буквально на днях представители фонда XPrize объявили о пяти командах-финалистах, которые уже имеют на руках заключенные контракты с космическими компаниями и которые будут готовы отправить аппараты собственного изготовления на поверхность Луны до 31 декабря этого года.

Напомним нашим читателям, что конкурс Lunar XPrize был организован компанией Google в 2007 году. Его целью является привлечение внимания к новым технологиям автоматического и автоматизированного исследования космического пространства и других планет. Из 30 миллионов американских долларов, выделенных в призовой фонд этого конкурса, 20 миллионов получит победитель, команда, которой первой удастся посадить на поверхность Луны аппарат, который сумеет пройти дистанцию минимум в 500 метров, передавая на Землю видео в HD-ачестве, снимки, телеметрическую и собираемую научную информацию. 5 миллионов долларов получит обладатель второго места, а еще 5 миллионов составляют поощрительный призовой фонд, средства из которого будут присуждаться за отдельные выдающиеся достижения, к примеру, команде, аппарату которой удастся пережить лунную ночь.

Практически все команды-финалисты конкурса Lunar XPrize уже так или иначе знакомы нашим постоянным читателям. Первой командой является американская команда Moon Express, которая работает совместно со специалистами компании Rocket Lab из Новой Зеландии. Объединение этих двух групп состоялось в 2015 году и 600-килограммовый аппарат, разработанный первой командой, отправится к Луне при помощи ракеты компании Rocket Lab, которая будет запущена в конце года со стартовой площадки на полуострове Махия, Новая Зеландия.

У японской команды Hakuto имеется контракт на запуск с японским космическим агентством JAXA. Помимо выполнения основной задачи конкурса, аппарат команды Hakuto займется исследования "дырок" в поверхности Луны, которые являются выходами лавовых "трубок". Изначально команда Hakuto планировала объединить усилия с командой Astrobotic, но последняя сделала свой выбор в пользу индийской команды Moon Rover ECA, запуск которой будет произведен в декабре 2017 года при помощи индийской ракеты PSLV.

Самый первый контракт на запуск среди участников конкурса Lunar XPrize удалось заиметь израильской команде SpaceIL Этот контракт был заключен в октябре 2015 года с известной космической компанией SpaceX. Интересен тот факт, что израильтяне не будут использовать традиционный луноход. Их космический аппарат после приземления сможет снова подняться над поверхностью и переместиться в другую точку "по воздуху". 

И последней командой является сборная международная команда Synergy Moon, в состав которой входят специалисты и руководители компании Interorbital Systems. Именно эта компания и будет производить запуск своей ракеты, которая стартует с морской площадки близ побережья Калифорнии во второй половине этого года.

Все пять команд-финалистов уже произвели коррекцию своих планов для того, чтобы произвести запуски до 31 декабря 2017 года. И чем бы ни закончилось данное мероприятие, скоро на поверхности Луны начнется настоящее "столпотворение", которое принесет нам множество интересных новостей.

Группа исследователей из Северо-Западного университета (Northwestern University) разработала новую модель для систем искусственного интеллекта, которая превосходит средний человеческий уровень по результатам стандартных тестов проверки уровня интеллекта (IQ). Данная модель является значительным шагом на пути к созданию более сложных систем, которые воспринимают и понимают окружающий мир в точности так, как это делают люди.

"Результаты, демонстрируемые нашей моделью в стандартных тестах на IQ, превосходят результаты людей в 75 процентах случаев. Это указывает на то, что интеллектуальные способности нашей системы превосходят способности среднестатистического человека" - рассказывает Кен Форбус (Ken Forbus), один из разработчиков новой модели, - "Проблемы, являющиеся сложными для людей, вызывают затруднения и у искусственного интеллекта. Это и некоторые другие свидетельства указывают на то, что процесс познания окружающего мира у модели не сильно отличается от процесса познания мира людьми".

Новая вычислительная модель основана на платформе систем искусственного интеллекта CogSketch, разработанной специалистами лаборатории Кена Форбуса. Эта платформа способна распознавать визуальную информацию, даже представленную в виде примитивных эскизов и набросков, связывая ее с известными ей реальными вещами и явлениями. В эту модель также заложены алгоритмы проведения аналогий, основанные на теории, разработанной профессором психологии Дедрой Гентнера (Dedre Gentner).

Разработанная модель искусственного интеллекта была проверена при помощи специализированного теста Raven's Progressive Matrices, теста, требующего наличия у тестируемого достаточно развитого абстрактного мышления. Все задания в этом тесте состоят из упорядоченных особым образом наборов, в которых отсутствует одно изображение. Тестируемому предлагается сделать выбор одного из шести-восьми вариантов изображений, которое послужит завершением неполного набора. И новая модель при таком тестировании показала результаты, превосходящие результаты среднего человека.

"Тест Рэйвена является лучшей на сегодняшний день проверкой способностей гибкости и абстрактности мышления. Для правильного выбора испытуемым требуется рассуждать и мыслить абстрактными категориями, идентифицировать образы, определять взаимоотношения и решать связанные с этим проблемы" - рассказывает Эндрю Ловетт (Andrew Lovett), бывший студент Северо-Западного университета, являющийся сейчас сотрудником Военно-морской Научно-исследовательской лаборатории (US Naval Research Laboratory).

Развитие способности понимания и использования сложных относительных представлений является ключевым моментом к созданию интеллекта с возможностью познания высшего порядка. Относительные представления соединяют различные предметы, категории, явления и идеи, к примеру, "часы, висящие над дверью" или "факт того, что перепад давления заставляет течь воду". Такие типы сравнения важны для создания и понимания аналогий, которые используются людьми для решения проблем, преодоления моральных дилемм и описания окружающего нас мира.

"Большинство создаваемых сейчас систем искусственного интеллекта нацелены на распознавании и идентификации того, что находится в окружающем пространстве" - рассказывает Форбус, - "Но распознавание и идентификация полезны лишь тогда, когда за ними следуют рассуждения, касающиеся идентифицированных объектов. Системы искусственного интеллекта следующего поколения должны будут иметь возможность рассуждать об увиденном. Только тогда их возможности начнут приближаться, а то и превзойдут возможности людей, обладающих самым высоким уровнем интеллекта".