Рубрику ведет Ольга Андронова, editor@ci.ru
Компьютер-Информ || Архив || Рубрики || Поиск || Подписка || Работа || О "КИ" || Карта
Новые технологии
Рубрику ведет Ольга Андронова, editor@ci.ru
Сотрудники университета штата Пенсильвания, США, создали полупроводниковый чип, принцип действия которого аналогичен работе сетчатки человеческого глаза.
Устройство размером 3,5х3,3 мм, для производства которого используются традиционные технологии "штамповки" компьютерных микросхем, функционирует следующим образом. Сначала свет попадает на 5670 фототранзисторов, выполняющих функцию светочувствительных нейронов, затем от них зрительная информация поступает на обработку в электронный блок из 3600 транзисторов, которые имитируют 13 различных типов нервных клеток, а уже оттуда передается на зрительный нерв и далее в соответствующий отдел головного мозга. Если верить ученым, то такое устройство уже в ближайшем будущем можно будет имплантировать непосредственно в глаза, подсоединяя его прямиком к головному мозгу.
Группа европейских ученых под руководством англичанина доктора Фирмана в университете Портсмута разработала электронный ДНК-переключатель, связывающий живой организм с компьютером. Новая технология названа наноприводом или молекулярной динамо-машиной. На дальнейшие исследования Европейская комиссия выделила более E2 млн.
По словам ученых, ДНК-переключатель можно будет использовать при определении токсинов, а также как биологический сенсор, способный детектировать болезнетворные микроорганизмы, распространяющиеся воздушно-капельным методом. Его также предлагается использовать для сопряжения механических конструкций с протезами, управляемыми встроенным компьютером. Согласно доктору Фирману, нанопривод может играть роль связующего звена между биологическим и кремниевым миром.
Молекулярный переключатель состоит из цепей ДНК, прикрепленных к микрочипу, маленького магнитика и биологического "мотора", который в качестве источника энергии использует аденозинтрифосфорную кислоту. Вся эта система генерирует электрические сигналы, которые могут передаваться на компьютер.
Группа южнокорейских компаний и научно-исследовательских заведений, возглавляемая компанией Samsung Electronics, разработала плоский дисплей высокого разрешения, на котором можно просматривать объемные изображения без специальных очков. Как утверждает Министерство торговли, промышленности и энергетики Южной Кореи, коммерциализация разработки ожидается к 2009 году.
В отличие от существующих трехмерных дисплеев, новинка не снижает разрешение при переходе от двухмерного режима к объемному. Отсюда можно сделать вывод, что корейцам удалось решить проблему, с которой столкнулись разработчики из компании Sharp, использовавшие для аналогичного дисплея метод параллаксного барьера. Как известно, дисплей Sharp имеет пониженное разрешение при выводе трехмерных образов. Прототипы трехмерных дисплеев к настоящему времени успели продемонстрировать также компании Sanyo и Philips. Во всех случаях, однако, представленные изделия, как отмечает источник, "не смогли соответствовать ожиданиям потребителей".
Прототип дисплея Samsung имеет размер 17" по диагонали. В работе находится проект 19" коммерческого прототипа. На разработку, начатую в 1999 году, к настоящему моменту было затрачено $23 млн. Государство планирует продолжить инвестиции в течение еще двух лет.
Результаты исследований различных материалов для наноэлектроники, которые проводила группа ученых из университетов Пуэрто-Рико, Мичигана, Висконсина, а также агентства NASA (США) и Национального Аэрокосмического агентства Аргентины показали, что некоторые ультратонкие материалы спонтанно становятся электрически поляризованными. Эти материалы были названы "случайными ферроэлектриками".
Чтобы установить истинную природу поляризации, были проведены несколько экспериментов с пленками титаната бария (BaTiO3) толщиной всего 0,4 нанометра. Толщина этого материала - размер одной молекулы титаната бария. По мнению ученых, свойства этого материала можно будет применить в smart chips ("умных чипах") и кредитных карточках.
Этот ферроэлектрик проявляет свои свойства при комнатной температуре. Чтобы это проверить, ученые покрыли материал мономолекулярным слоем не-ферроэлектрика - титаната стронция. Как и предполагалось, первый слой в "бутерброде" продолжал демонстрировать ферроэлектрические свойства.
Для детального изучения эффекта применялась ультрафиолетовая спектроскопия, с помощью которой удалось выяснить, что фазовый переход в материале происходит из-за нарушения симметрии его кристаллической структуры.
Ученым из NIST впервые удалось выделить чистые квантовые состояния у атомов, которые были предварительно запутаны (т. е. у атомов волновые функции были результатом суперпозиции функций двух отдельных атомов), сообщает PhysOrg. Ранее аналогичного результата удалось добиться для фотонов. Нынешний результат ценен еще и тем, что при этом методика не разрушала атомы. Прямое измерение привело бы к разрушению запутанного состояния у атома. Удалось это сделать простым способом - идентичные запутанные состояния создавали у двух пар атомов, а измеряли только одну.
Для функционирования кубитов (квантовых устройств для хранения, обработки и передачи квантовой информации) нужно уметь создавать так называемые запутанные квантовые состояния и исправлять возможные ошибки при их передаче и хранении. Запутанные состояния необходимы для телепортации информации. Запутанность состояний - одно из самых необычных проявлений квантовой физики. Оно заключается в том, что у двух или более квантовых частиц, не связанных между собой химической связью, наблюдается корреляция в свойствах и поведении. При сближении двух атомов или фотонов запутывание состояний происходит спонтанно, а при удалении эта запутанность сохраняется. На запутанность влияют многие внешние факторы, в том числе магнитное поле. Чтобы использовать запутанные квантовые состояния в практических целях, надо научиться создавать их, передавать на заметное расстояние, отделять затем результаты нежелательных внешних воздействий (шумов) и получать чистое состояние.
Кубит
В качестве устройств хранения квантовой информации были использованы ионные ловушки. Процесс исправления ошибок в этих устройствах критически важен, потому что частицы могут быть запутаны только при близком контакте друг с другом, и связь квантовых состояний ослабевает по мере удаления частиц.
В процессе NIST исправление ошибок в ионных ловушках происходит перед тем, как информация будет далее передана фотонам в большой сети передачи данных. Ученые использовали ультрафиолетовый лазер для создания двух пар ионов бериллия с запутанными состояниями в ионной ловушке. Аналогичный процесс был использован для перекрестного запутывания двух уже запутанных пар. Затем состояние первой пары ионов измерялось, и эти результаты были использованы для определения того, была ли вторая (не участвующая в измерении) пара ионов запутана с меньшим количеством ошибок. Потом проводили дополнительные испытания с целью проверки полученных результатов.
Ученым удалось достичь рекордного значения степени безошибочности сохраняемого квантового состояния (хотя оно и недостаточно для того, чтобы его можно было использовать в квантовом компьютере или другом подобном устройстве). Из каждых трех попыток одна оказывалась успешной (для сравнения - в случае фотонов была успешной лишь одна попытка из миллиона). Методика может быть усовершенствована (теоретический подход для этого уже разработан), и запутанные состояния можно будет воспроизводить столько раз, сколько потребуется для создания устойчивого потока запутанных частиц.
Как сообщает Physorg, ученые из отдела энергетики Северо-Восточной Тихоокеанской национальной лаборатории (США) зафиксировали биологический процесс передачи электронов вне клеток - в бесклеточной системе. Электрический ток был получен с помощью очищенных мембранных белков почвенных бактерий Shewanella oneidensis.
По мнению ученых, подобный принцип, основанный на использовании внеклеточных белковых систем, может стать прообразом будущих миниатюрных топливных элементов.
Белки, относящиеся к ферментам наружных мембран класса цитохромов-А, образуют плотный покров на поверхности богатого железом минерала гематита. Железо служит акцептором потока электронов, продуцируемого ферментом цитохромом. Для металлобактерий (к которым относится Shewanella) этот процесс - аналог дыхания. Именно за счет него они приобретают энергию, необходимую для жизнедеятельности, и избавляются от токсичного избытка электронов в клетках.
Ученые разработали новый метод изолирования и очистки достаточных количеств мембранных цитохромов бактерий. В экспериментах белки получали энергию либо непосредственно в виде потока электронов, либо в форме природного источника - никотинамид динуклеотида.
Собственно процесс передачи электронов от белка минеральному акцептору регистрировали при помощи комбинации методов флюоресцентной корреляционной спектроскопии и конфокальной микроскопии. Метод позволяет получить изображение своеобразной "световой дорожки", интенсивность которой зависит от доступности гематита для приема потока электронов, испускаемых цитохромом. При использовании такого подхода свет излучается всего в течение нескольких секунд. Однако его яркость сопоставима с яркостью, которую могут обеспечить наиболее эффективные из существующих ныне биологических топливных элементов.
Преимущество бесклеточных топливных элементов над клеточными заключается в том, что на их основе в будущем могут быть созданы эффективные миниатюрные электронные устройства. Они не требуют объемных компонентов, которые служили бы субстратом для живых бактерий. "Энергетические" ферменты могут быть нанесены непосредственно на электрод, что значительно экономит объем всего устройства.
Исследовательская команда Philips Research Laboratories в составе C. A. Verschuren, D. M. Bruls, B. Yin, J. M. A. van den Eerenbeemd, F. Zijp, осуществила успешную запись 75 ГБ данных на оптический диск диаметром 12 см по методу near-field ("ближней зоны"). Это на треть больше, чем предлагает спецификация двухслойного диска Blu-ray (емкость которого 50 ГБ).
При записи по технологии Near-field Optical Recording(NFOR) расстояние между головкой, осуществляющей операции чтения/записи, и поверхностью оптического носителя составляет всего 25 нм. Примерно той же величины зазор применяется в НЖМД. В течение последних нескольких лет изучались особенности этой технологии и возможности ее применения для записи на оптические диски, но сопутствующие технические проблемы не позволяли сразу осуществить коммерческую эксплуатацию. Результаты исследователей из Philips Research Laboratories позволяют надеяться на то, что технические проблемы вскоре будут полностью преодолены, а технология и продукты на ее основе станут общедоступными.
Как и в случае с Blu-ray, основная идея заключается в увеличении плотности записи данных. Однако она, в применении к оптическому диску, зависит напрямую и от величины точки луча лазера, лимитированного дифракцией. Для дальнейшего уменьшения точки обычно используют более короткую длину волны или так называемые NA (Numerical Aperture) - линзы с большим апертурным числом. Коммерческое использование этой технологии пока прогнозируется через несколько лет.
В обычных CD запись осуществляется 780-нм лазером и 0,45 NA-линзой, что обеспечивает доступный объем для хранения 0,7 ГБ данных. Стандарт DVD оперирует 650-нм лазером и 0,6 NA-линзой, предоставляя 4,7 ГБ данных, Blu-ray работает с 405-нм длиной волны и 0,85 NA-линзой, предоставляя 25 ГБ на одной стороне оптического носителя.
Подход ученых Philips основан на использовании той же длины волны синего лазера, только в данном случае использованы сразу две 1,45 NA-линзы, что дает емкость в 150 ГБ при использовании двухслойных носителей или больше в случае применения большего количества слоев.
Специалисты Philips создали высокосветосильные (Numerical Aperture) линзы и сумели очень близко расположить головку над поверхностью диска. Для этого был использован синий лазер для чтения и записи данных через SIL-линзы (solid immersion lens), применяемые в микроскопах и иммерсионном оборудовании, необходимом для полупроводникового производства.
Для своих экспериментов специалисты компании Philips использовали SIL-линзы с коэффициентом рефракции 1,58 и светосилой 1,45. Расстояние между дорожками составило 210 нм, а длина канала - 38 нм. Согласно данным Philips, уровень ошибок при чтении с такого диска составляет 6x10-5.
Дальнейшее увеличение апертурного числа до 1,61 позволит, как отмечается, увеличить емкость до 125 ГБ на одном слое Cu/Si 120-мм диска. Использование 4-слойного носителя дает емкость в 500 ГБ.
Для снижения расстояния от головки чтения/записи до поверхности диска был разработан сервопривод, который постоянно контролирует величину этого зазора и корректирует положение головки. Для точной фокусировки луча и трекинга были использованы 3D-актюаторы при монтировании линз в приводе.
Как сообщается в пресс-релизе, компания Philips намерена показать рабочие образцы двухслойных оптических носителей, выполненных с применением новой технологии NFOR уже в 2007 году.
Японский инженер Суэнори Фукуи (Suenori Fukui) разработал стеклянный компакт-диск. По его словам, диск не деформируется и не портится со временем, а потому гарантирует сохранность записанных аудиоданных на протяжении многих десятилетий.
Если верить музыкальным критикам, успевшим оценить изобретение, то качество записи на стеклянных компакт-дисках превосходное и сравнимо с "живым" звуком. Стоимость такого диска - более $800, поскольку полностью автоматизировать производство нельзя и многое в процессе создания носителя приходится делать вручную.
"Я хотел создать CD, который можно было бы передать по наследству внукам", - признался 60-летний Суэнори Фукуи. Стеклянный CD выпускается компанией N & F Label. На первом диске записали классическое произведение Иоганна Себастьяна Баха - Air on G String. Массовое производство такого типа CD пока не планируется.
Корпорация IBM представила технологию охлаждения компьютерных чипов под названием high thermal conductivity interface technology (технология интерфейса высокой теплопроводности). Технология разрабатывалась в исследовательской лаборатории IBM, расположенной в Цюрихе.
В настоящее время узким местом систем охлаждения является тепловой контакт между чипом и радиатором, обеспечиваемый при помощи специальных теплопроводящих паст. Поскольку радиатор прижимается к чипу, попытка уменьшить слой пасты (и увеличить за счет этого теплоотдачу) может закончиться повреждением чипа. Специалисты IBM предложили использовать поверхность, пронизанную разветвленной иерархической сетью микроскопических каналов (до 50 тыс. штук). Структура каналов спроектирована таким образом, что если приложить давление, паста распределится более равномерно, и давление на все участки чипа будет одинаковым. В результате, хороший тепловой контакт достигается при вдвое уменьшенном давлении, чем в традиционных системах, а теплопередача увеличивается в десять раз.
Теплопроводящая паста
Компания Sharp представила прототип голосового переводчика, который способен переводить устную речь пользователя с одного языка на другой. Создан он учеными из университета Карнеги Меллон, (г. Питтсбург, США), а ПО для него разработали в корпорации IBM.
Принцип его действия заключается в распознавании речи человека по уникальным движениям его мимических мышц. Для этого к лицу и шее говорящего крепятся специальные электроды, фиксирующие эти движения и передающие соответствующие им сигналы в процессор, где они преобразуются в звуки, а затем складываются в слова, переводятся и озвучиваются. Иными словами, для того чтобы быть понятым иностранным собеседником, пользователю даже не нужно произносить текст вслух - достаточно лишь шевелить губами, а говорить за него будет созданное учеными устройство (названное, кстати, "Вавилонской башней"). При этом пользователь сможет не только услышать переведенный текст, но и увидеть его на довольно большом монохромном дисплее устройства.
Впервые "безголосовая" технология распознавания речи была разработана год тому назад исследователями Шульцем и Алексом Вейбелем. Именно они продемонстрировали первый автоматический переводчик, способный считывать электрические сигналы с датчиков на лице и шее пользователя, и затем конвертировать их в текст или синтезировать в речь. Однако тогда эта система, запущенная на ноутбуке, могла распознавать всего лишь порядка сотни слов, которые, к тому же, предварительно нужно было ей надиктовать.
Некоторое время назад корпорация Sony тоже представляла обладающую аналогичными функциями программу Talkman, предназначенную для портативной игровой консоли PSP.
Однако Sharp, в отличие от Sony, делает ставку на специализированное устройство и утверждает, что по качеству перевода равных ее детищу нет. Нынешняя система, теоретически, обладает потенциально неограниченным словарным запасом, поскольку основными единицами для распознавания являются фонемы, по которым компьютер "угадывает" слова. Для того чтобы система могла беспрепятственно перевести речь пользователя на иностранный язык, ему достаточно лишь записать в ее память 45 наиболее часто используемых в английском языке фонем, наговоренных его голосом.
На данный момент группа ученых изготовила два прототипа своего переводчика - китайско-английский и англо-испано-немецкий. Однако пока о серийном выпуске устройства речи не идет - разработчикам еще предстоит решить многие проблемы. Такие как, к примеру, невысокая (порядка 62 %) точность перевода, снижающаяся с увеличением лексического запаса системы и сложности предлагаемых для обработки текстов.
Рубрики || Работа
|| Услуги || Поиск
|| Архив || Дни
рождения
О "КИ" || График
выхода || Карта сайта || Подписка
Рассылка анонсов газеты по электронной почте
Сайт газеты "Компьютер-Информ" является зарегистрированным электронным СМИ.
Свидетельство Эл 77-4461 от 2 апреля 2001 г.
Перепечатка материалов
без письменного согласия редакции запрещена.
При использовании материалов газеты в Интернет гиперссылка обязательна.
Телефон редакции (812) 718-6666, 718-6555.
Адрес: 196084, СПб, ул.Заставская, д.23, БЦ "Авиатор", 3-й этаж, офис 307
e-mail: editor@ci.ru
Для пресс-релизов и новостей news@ci.ru