Вокруг Науки Техники

[Flanger]

«Ученые открыли революционный метод производства топлива из воды и солнечного света»: Японцы заявляют, что совершили переворот в энергетике - но он пока не работает. 

«Японские ученые создали технологию, позволяющую получать возобновляемое водородное топливо из солнечного света и воды. Группа исследователей разработала специальный реактор, который использует фотокаталитические листы для расщепления молекул воды. В ходе процесса выделяется водород, который можно использовать в качестве экологически чистого топлива. Проект, хотя и находится на ранней стадии, уже демонстрирует интересные результаты. Сами ученые указывают, что им предстоит проделать большую работу, чтобы их изобретение перевернуло мировой энергетический баланс: они планируют создать более совершенные фотокатализаторы и увеличить масштаб реакторов. Кроме того, они хотят усовершенствовать безопасность процессов, так как при выделение водорода у них образуются взрывоопасные побочные продукты. «Если мы сможем довести эффективность преобразования солнечной энергии до практического уровня, это станет революцией в энергетике»

[Flanger]

"Странная частица приобретает или теряет массу в зависимости от направления своего движения"

Учёные обнаружили (https://newatlas.com/physics/particle-gains-loses-mass-depending-direction/) частицу, которая имеет массу, когда движется в одном направлении, но не имеет массы, когда движется в другом направлении. Частицы с таким странным поведением, известные как полудираковские фермионы, были впервые предсказаны 16 лет назад.

Открытие было сделано в полуметаллическом материале ZrSiS, состоящем из циркония, кремния и серы, при изучении свойств квазичастиц.

Предположительно, это открытие делает возможным целый ряд применений для ZrSiS, аналогичных применению графена.

Иньмин Шао, ведущий автор исследования, в котором важную роль сыграли и российские учёные (А.Н. Руденко, Дмитрий Смирнов, М.И Кацнельсон, Д.Н.Басов, М. Озеров):

"Это слоистый материал, а это значит, что как только мы поймем, как сделать однослойный срез этого соединения, мы сможем использовать силу полудираковских фермионов, контролировать его свойства с той же точностью, что и у графена... [...] Но самая захватывающая часть этого эксперимента заключается в том, что данные пока не могут быть полностью объяснены. В том, что мы наблюдали, есть много неразгаданных тайн, поэтому мы работаем над тем, чтобы понять это".

[Flanger]

[Flanger]

Ускорить компьютер в 1000 раз: как физики приручают альтермагнетизм

Для рекордной памяти не нужны токсичные металлы.

Физики из Университета Ноттингема впервые подтвердили существование нового типа магнетизма — альтермагнетизма. Это открытие, опубликованное в журнале Nature, может привести к созданию революционных устройств памяти, способных работать в тысячу раз быстрее современных технологий.

Альтермагнетизм характеризуется уникальным расположением магнитных моментов в материале: каждый из них направлен в сторону, противоположную соседнему. Такое расположение вызывает необычное явление — кристаллическая решетка материала слегка поворачивается относительно соседних областей, создавая новую динамику в структуре.

Руководитель исследования, профессор Питер Уэдли, сравнивает альтермагнетизм с антиферромагнетизмом, при котором магнитные моменты атомов компенсируют друг друга, выстраиваясь строго в противоположных направлениях. Однако в антиферромагнетизме кристаллическая решетка остается неизменной, а материал внешне не проявляет магнитных свойств. В случае же альтермагнетизма "закрученность" структуры изменяет симметрию материала и добавляет новые возможности для взаимодействия элементов.

Зафиксировать явление помогла установка MAX IV в Швеции. Этот комплекс, напоминающий гигантский металлический бублик, оснащен кольцевым ускорителем электронов (синхротроном), который генерирует рентгеновские лучи. Когда лучи взаимодействуют с магнитным материалом, с его поверхности выбиваются электроны. Специальный микроскоп фиксирует их, создавая изображение магнитной структуры с точностью до нескольких нанометров.

Альтермагнитные материалы способны полностью изменить подход к созданию компьютерной памяти и микроэлектроники. Современные магнитные материалы не только производятся с большими выбросами углекислого газа, но и требуют редких и токсичных тяжелых элементов. Замена таких компонентов на альтермагнитные позволит значительно увеличить скорость работы устройств, снизить энергопотребление и устранить зависимость от экологически вредных соединений.

Главное преимущество альтермагнетиков в том, что они объединяют лучшие свойства ферромагнетиков и антиферромагнетиков. Это делает их не только быстрее — до тысячи раз по сравнению с нынешними технологиями, — но и более надежными, с меньшим потреблением энергии.

 

[Flanger]

[Flanger]

[Flanger]

 

[Flanger]

Китайский стартап (https://www.agibot.com/) AGIBOT начал массовое производство гуманоидных роботов «общего назначения», что стало значительным шагом вперед в области робототехники и технологий автоматизации.

[Flanger]

Наш мозг работает медленнее 50-летнего процессора — учёные из Калтеха измерили скорость человеческой мысли

Исследователи из Калифорнийского технологического института (Калтех) смогли оценить скорость человеческой мысли — она составила всего лишь 10 бит в секунду — даже процессоры 50-летней давности работали быстрее. Сенсорные системы человека собирают данные об окружающей среде со скоростью миллиард бит в секунду, что в 100 миллионов раз быстрее скорости мыслительных процессов. Исследователи опирались на методы теории информации и данные о человеческом поведении: чтении, письме, видеоиграх и сборке кубика Рубика.

«Это чрезвычайно низкое число, — говорит руководитель исследования профессор Маркус Мейстер (Markus Meister). — Каждый момент мы извлекаем всего 10 бит из триллиона, которые воспринимают наши чувства, и используем эти 10 для восприятия окружающего мира и принятия решений. Это порождает парадокс: что делает мозг, чтобы отфильтровать всю эту информацию?»

В мозге человека более 85 миллиардов нейронов, треть из которых расположена в коре головного мозга и занимается высокоуровневым мышлением. Отдельные нейроны являются мощными процессорами информации и могут легко передавать более 10 бит информации в секунду, но почему-то этого не делают. Мейстер полагает, что нейробиологи должны рассмотреть эти парадоксы в будущих исследованиях.

Ещё один вопрос, которую поднимает новое исследование — почему мозг обрабатывает одну мысль за раз, а не несколько параллельно, как это делают наши сенсорные системы? Например, шахматист, обдумывающий следующий ход, может исследовать только одну возможную последовательность за раз, а не несколько сразу. Исследователи предположили, что это, возможно, связано с тем, как развивался наш мозг.

Самые первые существа с примитивной нервной системой использовали мозг в первую очередь для навигации, чтобы находить еду и скрываться от хищников. Если человеческий мозг эволюционировал из этих простых систем, логично, что он может следовать только одному «пути» мысли за раз. «Человеческое мышление можно рассматривать как форму навигации в пространстве абстрактных концепций», — утверждают исследователи. Они полагают, что это ограничение — одна мысль за один «такт» — закодировано в архитектуре мозга.

«Наши предки выбрали экологическую нишу, где мир достаточно медленный, чтобы сделать выживание возможным, — полагают учёные. — На самом деле, 10 бит в секунду нужны только в худших ситуациях, и большую часть времени наша окружающая среда меняется в гораздо более неторопливом темпе».

Новая оценка скорости человеческого мышления может опровергнуть некоторые футуристические сценарии. Похоже, что мечты о прямом высокоскоростном интерфейсе между человеческим мозгом и компьютером останутся мечтами, так как человеческий мозг будет неторопливо общаться через нейронный интерфейс со скоростью 10 бит в секунду.

[Flanger]

Исследование доказывает, что сердечная мышца может регенерировать

До сих пор ученые не обладали неопровержимыми доказательствами возможности регенерации мышцы сердца, однако новая работа впервые представила необходимые данные. Полученные результаты означают, что теперь появился шанс на излечение сердечной недостаточности.

Сегодня пациентам с сердечной недостаточностью назначается сопутствующая медикаментозная терапия, а на прогрессирующей стадии предлагаются механические устройства для поддержки левого желудочка, а также трансплантация сердца. Несколько десятилетий ученые из Аризонского университета изучают функцию клеток сердечной мышцы и теперь обнаружили доказательства, что они способны к регенерации.

Первые намеки на этот факт были получены еще в 2014 году, когда у пациентов с искусственным сердцем нашли признаки регенерации сердечной мышцы. Эти удивительные изменения были зарегистрированы лишь у небольшого числа пациентов, которым удалось полностью восстановить ткань и отказаться от вспомогательного механического устройства.

Исследователи предположили, что эти удивительные регенеративные способности возникают благодаря тому, что сердце некоторое время отдыхает. Тогда они стали работать с пациентами, которым ранее установили устройство для поддержки левого желудочка и изучили образцы их ткани. Оказалось, что она содержала новые клетки.

По сравнению со здоровыми людьми наличие устройства обеспечивало более чем шестикратное увеличение скорости роста новых клеток. «Это самое убедительное доказательство того, что клетки сердечной мышцы человека действительно могут регенерировать», — заявил автор работы Хешам Садек.
Открытие также подтверждает гипотезу о том, что неспособность сердечной мышцы «отдыхать» — основной фактор утраты способности сердца к регенерации вскоре после рождения.

На данный момент известно, что только 25% пациентов обладали способностью к регенерации ткани. Теперь ученые намерены выяснить, что обеспечивает успех и неудачу, после чего приступят к разработке новых стратегий лечения сердечной недостаточности. Они не исключают, что вскоре можно будет победить неизлечимое хроническое заболевание.

Ранее другие ученые определили ключевые механизмы регенерации нейронов, которые основаны на эпигенетических модификациях. Это открытие предлагает новые возможности для лечения многих тяжелых заболеваний от инсультов и эпилепсии до нейродегенерации.

[Flanger]

[Flanger]

Разработан прорывной электролит для твердотельных батарей

Твердотельные батареи с анодом из металлического лития обладают значительно более высокой плотностью энергии, по сравнению с литий-ионными элементами питания. Но, к сожалению, они подвержены разрушительному воздействию дендритов, кристаллических отростков, которые снижают их стабильность и безопасность. Специалисты из Канады и США разработали твердотельный электролит, поддерживающий стабильность цикла зарядки и разрядки.

Главное ограничение роста рынка электромобилей, по мнению исследователей, в ограниченном запасе хода современных аккумуляторов. В первую очередь, это объясняется низкой — около 300 Вт*ч/кг — плотностью энергии литий-ионных батарей. Твердотельные литий-металлические батареи могут достигать 500 Вт*ч/кг и обеспечивать запас хода более 1000 км.

До сих пор развитию литий-металлических батарей мешало отсутствие надежных и производительных твердотельных электролитов, пишет Phys. Таким образом, главной задачей ученых из Западного университета и Университета штата Мэриленд стала разработка нового электролита, сочетающего высокую стабильность по отношению к металлическому литию с высокой ионной проводимостью.

Исследователи начали с нитридов, материала с достаточно высокой стабильностью, но низкой ионной проводимостью. И разработали на их основе β-Li3N. В предварительных испытаниях электролит продемонстрировал 100-кратное увеличение ионной проводимости и большую стабильность по сравнению с имеющимися видами нитридов лития.
Благодаря дефектам в кристаллической структуре, таким как вакантные места, ученые смогли снизить энергетические барьеры и повысить количество подвижных ионов лития. Этот материал поможет преодолеть ограничения, свойственные производительным твердотельным батареям, утверждают авторы исследования.

Несмотря на существенный прогресс в разработке традиционных литий-ионных элементов питания, они остаются объемными, тяжелыми и огнеопасными — не лучшее сочетание качеств для наземного или воздушного транспорта. Китайские ученые представили новую технологию твердотельных литиевых батарей, которая обещает сделать аккумуляторы безопасными и очень недорогими.

[Flanger]

Новый вид лампочки накаливания закручивает свет, делая его в 100 раз ярче

Несмотря на то, что светодиодные лампы бьют по КПД обычные лампы накаливания, американские инженеры обратились к этой проверенной временем технологии и разглядели в ней огромный потенциал для передовой фотоники и оптики. Закрутив обычную вольфрамовую нить на микро- и наноуровне, они изготовили новую лампочку, которая дает эллиптически поляризованный свет, в сто раз более яркий.

Поляризованный свет — волны света, осциллирующие в определенном направлении. Прямой солнечный свет обычно рассеивается во всех направлениях, но когда он падает на поверхность воды, то отражается линейно, и кажется глазу очень ярким пятном. Для таких случаев выпускают специальные солнцезащитные очки от горизонтально поляризованного света. Обычные лампы накаливания излучают неполяризованный или линейно поляризованный свет.

«Если ИИ — это мозг робота, то RPA — его руки». Что умеют программные роботы
Другой тип поляризованного света — поляризованный эллиптически, при котором складываются два линейно поляризованных колебания с разными амплитудами и фазами. Как выяснили исследователи из Университета Мичигана, если источник излучения определенным образом закручен на микро- и наноуровне, и длина витка совпадает с длиной волны излучаемого света, излучение черного тела тоже оказывается закрученным.

Увеличение яркости в 100 раз по сравнению с другими подходами — главное преимущество этой технологии. Мало того, излучаемый свет включает более широкий спектр длин волн. Ученые уже догадываются, как использовать эти особенности, в частности, при создании лазера на закрученном свете.
Применение такому свету может найтись в робототехнике, точнее, в машинном зрении. С его помощью автономные системы смогут лучше различать объекты, чем при рассеянном свете. Они смогут получать больше информации благодаря повышению контрастности изображения. Или в материаловедении и медицинской диагностике.

Потенциал для технологий связи тоже значителен, пишет New Atlas. Поляризованный свет уже используется в волоконно-оптических линиях передачи. Возможность с такой точностью управлять поляризацией света может привести к увеличению скорости и безопасности передачи данных.

Лампочку накаливания собрали пару лет назад инженеры из США из нанотрубок. Они поглощают тепло, излучая свет. Такие лампочки накаливания можно использовать в фотонике, а также для производства сенсоров и оптических компонентов компьютеров будущего.

[Flanger]

 

[Flanger]

РЖД тестируют робопсов, которые могут быть использованы для работы на потенциально опасных для людей участках железной дороги и контролировать соблюдение транспортной безопасности, сообщила компания

По данным компании, уже закончилась осенняя серия испытаний, их провели на грузонапряженных станциях Московского региона. 

[Flanger]

[Flanger]

Военный 5G Китая соединит десятки тысяч боевых роботов

Военные дроны и сети нового поколения меняют стратегии боев.

Китай представил первый в мире мобильный 5G-базовый узел, который после успешного прохождения испытаний готов к использованию на поле боя. Устройство, созданное совместно China Mobile Communications Group и Народно-освободительной армией Китая (НОАК), способно обеспечивать сверхскоростную, низколатентную и безопасную передачу данных для 10 тысяч пользователей в радиусе 3 км.

Система сохраняет стабильность соединения даже при движении войск со скоростью до 80 км/ч в сложных условиях, таких как горы и города, с электромагнитными помехами. Она поддерживает общую пропускную способность в 10 гигабит в секунду и задержку менее 15 миллисекунд.

Новое достижение позволяет масштабировать использование интеллектуальных военных технологий. Китай уже создает крупнейшую армию беспилотных устройств, таких как дроны, роботы и другие автономные платформы, способных превзойти численностью человеческие силы. Однако для их координации требуются технологии передачи данных, которые традиционные средства связи обеспечить не могут.

Военный 5G отличается от гражданского. Он должен работать без наземных станций и спутниковых сигналов. Чтобы решить проблемы ограничения высоты антенн на военных машинах, инженеры разработали систему с дронами. Дроны, устанавливаемые на крышу автомобилей, поочередно взлетают, служат воздушными базовыми станциями и возвращаются для зарядки, передавая задачи друг другу.

НОАК провела многочисленные испытания системы, подтвердив ее эффективность в условиях реальных боевых операций. Решение проблем, таких как электромагнитные помехи, было достигнуто с помощью инноваций, включая сверхмощные терминалы с низким энергопотреблением.

Технология военного 5G частично заимствует наработки из гражданской сферы. Китай, построивший около 4,2 миллиона гражданских 5G-базовых станций, использовал автоматизированные инструменты, адаптировав их для армии. Это позволило автоматизировать переключение между дронами и наземными станциями.

США, также работающие над милитаризацией 5G, значительно отстают. Их система 5G.MIL , разработанная Lockheed Martin и Verizon, имеет задержку передачи данных до 30 миллисекунд, что заметно хуже китайских стандартов.

 

[Flanger]