Теги → британские учёные
Быстрый переход

Компьютерное моделирование показало, что в облаках Венеры жизни нет

В сентябре 2020 года группа американских учёных сообщила об обнаружении в верхних слоях атмосферы Венеры признаков фосфина. Это вещество выделяют некоторые земные микроорганизмы, которым для жизни не нужен кислород. Известие стало сенсацией, но лишь до того, как другая группа учёных не указала на ошибку в исследовании. В будущем разобраться с жизнью в облаках Венеры помогут космические зонды, а пока ответ на этот вопрос учёные ищут в моделировании химических процессов.

 Источник изображения: NASA

Источник изображения: NASA

На поверхности Венеры температура достигает 464 °C, а давление — как на глубине 900 метров ниже уровня моря на Земле. На высоте 48–60 км всё не так печально — температура и давление там, как на Земле, но кислорода для разнообразной биологической жизни по типу земной нет. Зато достаточно углекислого газа и серных соединений, которые анаэробные бактерии с удовольствием используют для своей жизнедеятельности на Земле в тех местах, где тоже нет кислорода.

Группа учёных из Кембриджского университета исследовала три возможных схемы метаболизма, в ходе которых микроорганизмы в облаках Венеры могли бы использовать обнаруженный там диоксид серы (SO2) с выбросом побочных продуктов жизнедеятельности. Химический состав атмосферы Венеры не раз изучался с помощью спектрометров и примерно известен. Моделирование позволило рассчитать объём этих предполагаемых продуктов метаболизма и сравнить с обнаруженным. Расчёты показали, что фактически наблюдаемые концентрации «метаболических» веществ не дотягивают до уровня вероятной микробной жизни в облаках Венеры. Жизни там нет, уверяют британские учёные.

Как ни странно, в поисках признаков микробной жизни в облаках Венеры может помочь космический телескоп «Джеймс Уэбб». Эта обсерватория способна уловить в прицел даже быстролетящий по Солнечной системе астероид, а его спектрометры легко вскроют молекулярный состав как далёких звёзд, так и атмосферы Венеры. Кстати, не удивимся, если среди первых научных снимков с «Джеймса Уэбба» 12 июля будут изображения той же Венеры.

Британские учёные предложили улавливать углекислый газ из атмосферы с помощью суперконденсаторов

Ежегодно в атмосферу выбрасывается около 35 млрд тонн CO2. Как признали в ООН, копящийся в атмосфере углекислый газ представляет собой главную угрозу для человечества в войне с глобальным потеплением. К сожалению, улавливать и связывать углекислый газ при производстве и в воздухе — это крайне затратные мероприятия, которые ещё сильнее усиливают углеродный след от промышленной деятельности человека. Учёные из Кембриджа нашли решение этой проблемы.

 Источник изображения: University of Cambridge

Источник изображения: University of Cambridge

Учёные разработали недорогое устройство, которое может избирательно улавливать углекислый газ во время зарядки. В процессе работы под нагрузкой, когда «устройство» разряжается, CO2 высвобождается под контролем и может быть собран для повторного использования или отправлен на хранение. Этим устройством является суперконденсатор, детали которого для большей экологичности изготовлены из безопасных и чистых материалов.

В частности, электроды суперконденсатора изготавливаются из углерода, полученного при сжигании скорлупы кокосовых орехов, а в качестве электролита на водной основе взята морская вода. Поглощение CO2 из воздуха начинается тогда, когда суперконденсатор ставят на зарядку. Углекислый газ активно поглощается электролитом в районе отрицательного электрода. В серии экспериментов учёные показали способность поглощать электролитом измеряемые объёмы углекислого газа.

По сравнению с другими решениями связывания углекислого газа, например, при нагревании амина (одного из органических производных аммиака), метод суперконденсатора более энергосберегающий и, к тому же, позволяет запасть электрическую энергию, что ещё больше повышает привлекательность такого решения. В настоящий момент учёные не предлагают готового решения для систем поглощения углекислого газа из атмосферы с помощью суперконденсаторов, но рекомендуют пристальнее присмотреться к суперконденсаторам, о чём сообщают в статье в журнале Nanoscale.

Британцы поставили рекорд температуры плазмы в компактном термоядерном реакторе — «термояд в каждый дом» обретает черты

Британская компания Tokamak Energy сообщила о достижении рекордной температуры плазмы в сферическом токамаке ST40. Плазма в рабочей камере реактора была разогрета до 100 млн °C. Это порог, за которым лежит путь к коммерческим установкам. Путь этот продлится ещё не менее десяти лет, но извилистая тропинка уже обещает превратиться в прямую дорогу к бесконечной и чистой энергии.

 Сферический токамак. Источник изображения: Tokamak Energy

Сферический токамак ST40. Источник изображения: Tokamak Energy

Компания Tokamak Energy своей разработкой стремится показать, что относительно компактный и поэтому условно недорогой термоядерный реактор реально разработать, собрать и запустить в работу. Четыре года назад компания запустила прототип реактора ST40 и добилась в нём нагрева плазмы до 15 млн °C. После анализа данных установка была модернизирована и теперь на ней получен рекордный для сферических токамаков результат — 100 млн °C. Для обычных термоядерных реакторов с тороидальной рабочей камерой это давно не рекорд, но для сферических токамаков это новая ступенька в достижениях.

Сферические токамаки позволяют удерживать плазму при намного меньшей индукции магнитного поля, если сравнивать их с обычными токамаками и стеллараторами. Нетрудно понять, что это ведёт к ощутимой экономии в процессе эксплуатации установок.

В случае установки ST40 компании Tokamak Energy примечательным можно считать то, что разработка и производство прототипов ведётся за счёт частных средств. Более того, на работы потрачено до $70 млн, что для разработок подобного уровня выглядит фантастикой.

На следующем этапе с учётом полученного результата установка снова будет модернизирована и получит название ST-HTS. Ключевым моментом улучшения конструкции токамака станет использование электромагнитов на основе материалов с высокотемпературной сверхпроводимостью. В компании считают, что это откроет путь к проектированию прототипа коммерческого термоядерного реактора на предложенном принципе. И если запуск реактора ST-HTS состоится к середине 20-х годов, то к началу 30-х годов можно рассчитывать на запуск первой экспериментальной термоядерной установки.

Британские учёные разработали технологию, которая позволит следить за состоянием корпуса реактора термоядерной электростанции

Проект термоядерного реактора ИТЭР на юге Франции должен стать первым демонстратором положительной термоядерной реакции синтеза в установках типа токамак. Следующим шагом, который пока ещё не утверждён, станет проект «ДЕМО» или строительство первой в Европе термоядерной электростанции. Тепловые и другие рабочие режимы ДЕМО будут выше, чем у ИТЭР, поэтому многие вещи приходится разрабатывать заново, что уже и происходит.

 Команда британских учёных на фоне рабочей камеры термоядерного реактора. Источник изображения: University of Surrey

Команда британских учёных на фоне рабочей камеры термоядерного реактора. Источник изображения: University of Surrey

Группа учёных из британского Университета Суррея (University of Surrey) разработала технологию слежения за остаточным напряжением в стальных корпусах реакторов и сварных швах. Методика британских учёных позволяет оценивать прочностные характеристики металлов в объёме стальных конструкций, а не в отдельных точках. Это важно для безопасности работы термоядерных реакторов.

«Сейчас мы вступаем в фазу инженерного проектирования следующего поколения термоядерных электростанций, опираясь на десятилетия исследований UKAEA и более широкого международного термоядерного сообщества. Наша команда будет решать инженерные задачи для ускорения демонстрации термоядерного синтеза», — сказал доктор Ицян Ванг (Yiqiang Wang), старший инженер по материалам в Управлении по атомной энергии Великобритании.

Ожидается, что корпус рабочей камеры будущего реактора ДЕМО будет выполнен из специально разработанной для него и для других реакторов стали EUROFER 97. Максимальная температура в реакторе ДЕМО будет достигать 650–700 °C, что выше, чем в реакторе ИТЭР (300–550 °C). Сталь для реактора ИТЭР (SS316) также не подходит для ДЕМО по другим соображениям. В частности, из-за повышенной чувствительности первой к гелию (рубашка реактора ИТЭР охлаждается водой, а ДЕМО будет охлаждаться жидким гелием), при контакте с которым происходит охрупчивание, и к нейтронам, под воздействием которых происходит распухание стали.

Для ДЕМО и последующих решений была разработана малоактивная ферритно-мартенситная сталь EUROFER 97 и её аналоги в других странах. Малоактивность также означает, что накопление в стенках реактора радиоактивных веществ будет протекать медленнее и без значительного роста. Со временем всё это придётся утилизировать и тысячи тонн радиоактивной стали могли бы стать проблемой.

Британские учёные рассчитывают, что новая методика поможет в полном объёме следить за жизненно важными процессами в стенках реакторов, что может приблизить как завершение технического проекта ДЕМО (к 2030 году), так и ввод электростанции в эксплуатацию (к 2048 году).

Британские учёные создали миниатюрный дрон-стрекозу, который лучше живых насекомых по лётным качествам

У природы есть чему поучиться, но намного ценнее превзойти её. Группа учёных из Университета Бристоля создала эффективную систему махов крыльями для миниатюрных дронов, которая по своей эффективности превзошла работу крыльями живых насекомых. Такие дроны могут использоваться для инспекции объектов инфраструктуры в обычных условиях и в случае бедствий. И рано или поздно такие дроны появятся, не исключено, что на основе предложенной разработки.

 Источник изображения: Dr. Tim Helps

Источник изображения: Dr. Tim Helps

Все представленные до сегодняшнего дня технологии полёта с маховыми крыльями используют те или иные механические передачи от двигателей к крыльям. Подобные механизмы снижают эффективность двигательной установки. Британская разработка выгодно отличается тем, что у неё нет механической передачи — усилие на крылья передаётся благодаря переключаемому электростатическому полю.

Крыло-электрод расположено между двумя управляющими электродами (точнее — пара крыльев). Электростатический заряд периодически создаётся то на верхнем, то на нижнем электроде, что заставляет заряженное с противоположным знаком крыло поочерёдно притягиваться то к одному, то к другому электроду. Но главное не в этом, а в том, что передаваемые на крылья усилия возрастают благодаря помещению между крыльями и электродами диэлектрической жидкости, не имеющей своего заряда.

Учёные назвали свою систему LAZA (iquid-amplified zipping actuator). Дрон с крыльями LAZA перемещался в воздухе со скоростью 2,5 км/ч или на 18 длин своего корпуса в секунду, что очень и очень быстро. Надёжность системы также оказалась высочайшей. Крылья совершали до миллиона махов без каких-либо изменений механических свойств материала или в эффективности.

Как всегда, подводят элементы питания. Дрон летал на привязи. Маленькие и эффективные батарейки — вот сегодня главный барьер на пути подобных разработок в жизнь.

Революционную компьютерную память ULTRARAM реализовали в кремнии — массовое производство уже не за горами

Британские учёные сделали значительный шаг в сторону массового производства новой революционной компьютерной памяти, сочетающей свойства памяти оперативной и энергонезависимой. Новая память ULTRARAM работает так же быстро как чипы DRAM и может удерживать данные при отключенном питании как NAND. При этом число циклов стирания достигает десятков миллионов, что для NAND является недостижимой мечтой устойчивости к износу.

 Источник изображения: Advanced Electronic Materials

Источник изображения: Advanced Electronic Materials

Шагом к массовому производству ULTRARAM (патент защищён в США и представлен к рассмотрению в других странах) стал выпуск массивов ULTRARAM на кремниевых подложках, о чём сообщается в свежей статье в журнале Advanced Electronic Materials. Разработали ULTRARAM физики из Ланкастерского Университета (Великобритания), а выпустили на кремнии в лаборатории факультета физики Университета Уорика. Производство опытных образцов позволило подтвердить заявленные высокие характеристики памяти ULTRARAM, которая работает с производительностью оперативной памяти и сохраняет важнейшие качества энергонезависимой памяти.

В частности, заявленное число циклов стирания/программирования достигает 10 млн. Данные в памяти могут храниться свыше 1000 лет. Скорость переключения для элементов размерами от 10 до 20 мкм меньше 10 мс при напряжении стирания 2,5 В, что представляется наилучшим результатом среди подобных структур с одиночной ячейкой. Быстродействие, в теории, обещает оказаться в пределах 10 нс. Подобная память может оказаться идеальной не только для компьютеров и смартфонов, но также для структур ИИ, имитирующих работу головного мозга человека. Вычисления будут проводиться прямо в памяти без пересылки данных в выделенные банки.

Остаётся напомнить, что память ULTRARAM работает на основе квантово-механических явлений. Ячейки памяти хранят информацию в виде отдельных электронов или групп электронов (заряда), которые удерживаются там благодаря наличию запрещённой зоны (барьера) в полупроводнике. Небольшое управляющее напряжение позволяет делать такие барьеры прозрачными и снова их закрывать. Тем самым электроны могут туннелировать из ячейки или возвращаться в неё, обеспечивая запись 0 или 1.

Британцы испытали ракетный двигатель на пластиковых отходах и собираются создать термоядерный космический двигатель

Идея использовать «мусорный» пластик в виде одного из компонентов ракетного топлива не нова и отчасти трагична. Испытания пластика в ракетном топливе закончились в 2014 году для экипажа SpaceShipTwo компании Virgin Galactic смертью одного и увечьями для второго пилота. Но идея продолжает жить и развиваться с надеждой, что «зелёные» ракетные двигатели появятся и проявят себя.

 Источник изображения: Pulsar Fusion

Источник изображения: Pulsar Fusion

Ракетными гибридными двигателями с частичным использованием в качестве компонента топлива переработанного из отходов пластика около десяти лет занимается британская компания Pulsar Fusion. Как сообщают источники, на прошлой неделе на военной базе Министерства обороны Великобритании в Солсбери компания Pulsar Fusion провела первые статические испытания своего гибридного ракетного двигателя.

«Мы в восторге от тестового прожига в Великобритании в COTEC. Это очень важный момент, и мы гордимся тем, что эта ракета построена в Великобритании, — сказал генеральный директор Pulsar Fusion Ричард Динан (Richard Dinan). — Испытания британской ракеты на территории Великобритании — это нечто новое. Pulsar — одна из немногих компаний в мире, которые создали и испытали эти технологии».

 Источник изображения: Pulsar Fusion

Источник изображения: Pulsar Fusion

По словам представителей компании, в ходе тестового прожига образовались сверхзвуковые ударные бризантные волны, которые обычно можно наблюдать в высокотемпературных ракетных выхлопах с большим массовым расходом топлива, что также подтвердило появление впечатляющего огненного шлейфа. На этой неделе компания планирует провести демонстрацию для потенциальных клиентов.

Интересно отметить, что проект по созданию гибридного ракетного двигателя на пластиковых отходах является частью более амбициозных планов компании. Своей миссией инженеры Pulsar Fusion видят создание термоядерного ракетного двигателя для быстрых межпланетных перелётов. С таким двигателем дорогу до Марса можно было бы сократить в два раза, и при этом силовая установка оставалась бы сравнительно компактной и не требовала бы много топлива.

По заявлениям компании, статические огневые испытания термоядерного ракетного двигателя она проведёт в 2025 году. Испытания двигателя в космосе на орбите запланировано в 2027 году. Как тебе такое, Илон Маск?

Британские учёные придумали оптическую запись с плотностью в 10 тыс. раз выше, чем на дисках Blu-ray

Исследователи из Саутгемптонского университета (Великобритания) придумали метод высокоплотной записи данных с помощью лазеров на стекле, который назвали пятимерным (5D). В ходе экспериментов на квадратное стекло площадью 1 дюйм2 они записали 6 Гбайт данных, что в перспективе может дать 500 Тбайт на диске форм-фактора Blu-ray. Но проблемой остаётся низкая скорость записи на уровне 225 Кбайт/с — на запись тестовых данных ушло 6 часов.

 Источник изображения: Yuhao Lei and Peter G. Kazansky, University of Southampton

Источник изображения: Yuhao Lei and Peter G. Kazansky, University of Southampton

Запись осуществляется с помощью двух лазеров, один из которых, по-видимому, опорный, а второй кодирующий. Последний короткими фемтосекундными импульсами делает углубления в стекле. Информация кодируется как поляризацией, так и интенсивностью света. Для считывания данных датчик изображения снимает пространственную картинку, полученную с помощью опорного луча. Подобную технологию 10–15 лет назад называли голографической записью и активно изучали многие компании. Все они забросили разработки или отложили в долгий ящик, но британцы не сдались.

Конечно, скорость записи остаётся серьёзной проблемой, но достигнутый результат, отмечают разработчики, намного лучше, чем они могли продемонстрировать четыре года назад. В 2017 году скорость записи составляла 3 Кбайт/с и сегодня этот показатель улучшен в 75 раз. Что же, британским учёным есть к чему стремиться. Компания Microsoft, например, два года назад смогла записать на квадрат кварцевого стекла со сторонами 75 мм 75,6 Гбайт данных и, судя по всему, с более высокой скоростью. Это примерно на четверть больше по объёму, чем добились британцы.

Британская компания обещает прорыв в создании сферических токамаков или термояд в каждый дом

Британская компания Tokamak Energy объявила о демонстрации революционной технологии защиты сверхпроводящих магнитов в термоядерных реакторах типа сферических токамаков. Утверждается, что технология приведёт к коммерчески выгодным компактным термоядерным реакторам и намного эффективнее альтернативных систем. Демонстрация установки состоится в 2022 году, а коммерческое распространение ожидается к 2030 году.

 Тестирование высокотемпературного сверхпроводящего магнита. Источник изображения: Tokamak Energy

Тестирование высокотемпературного сверхпроводящего магнита. Источник изображения: Tokamak Energy

Компания Tokamak Energy на государственные субсидии и частные инвестиции планомерно совершенствует сферические токамаки. Например, в этом году двухметровый сферический токамак ST-40 должен разогреть плазму до 100 млн °C и выше. В предыдущих демонстрациях летом 2018 года компактный реактор ST-40 разогревал плазму до 15 млн °C. Проведённые с тех пор модернизации позволяют поднять температуру плазмы до рекордных для такого малыша значений.

Внутри токамака разогретая плазма удерживается сильнейшим магнитным полем, поэтому роль магнитов сложно переоценить. Особенно важны параметры магнитов для сферических токамаков с небольшим по объёму соленоидом по центру. Компания Tokamak Energy делает ставку на высокотемпературные сверхпроводящие магниты и технологии масштабирования магнитов. Чем сильнее магнит в меньшем исполнении, тем меньше размеры рабочей камеры реактора, и здесь на передний план выходит защита сверхпроводящих магнитов от повреждений плазмой.

 Изображение сферического токамака Tokamak Energy в разрезе в натуральную величину. Источник изображения: Tokamak Energy

Изображение сферического токамака Tokamak Energy в разрезе в натуральную величину. Источник изображения: Tokamak Energy

По словам Tokamak Energy, они разработали не имеющую аналогов технологию защиты сверхпроводящих магнитов и готовятся создать установку с её использованием. Запуск установки с новой обвязкой сверхпроводящими магнитами запланирован на следующий год. Будет прорывом, если модернизированный ST-40 разогреет плазму до температур, намного превосходящих поставленную ближайшую цель в 100 млн °C. Это не приведёт к мгновенному решению вопроса, но мало-помалу продвинет разработчиков к желанной цели — к созданию компактных термоядерных реакторов.

Британские учёные придумали бетон для других планет — в нём буквально будут кровь, пот и слёзы астронавтов

Британские учёные снова в деле. Новое исследование предполагает создание строительных и связывающих материалов (цемента и бетона) из биологических жидкостей астронавтов. Сегодня доставка одного красного кирпича на Марс оценивается в $2 млн. Так колонию не построишь. Но на месте много пыли и камней, а астронавты могут стать постоянным источником плазмы и естественных выделений. Такое нельзя игнорировать и необходимо научно проверить.

 «Космический бетон» из имитаторов лунной и марсиснасой пыли и биологических жидкостей человека. Источник изображения: University of Manchester

«Космический бетон» из имитаторов лунной и марсианской пыли и биологических жидкостей человека. Источник изображения: University of Manchester

Как утверждают авторы научного проекта Манчестерского университета, идея была подсмотрена у средневековых китайцев, которые при строительстве зданий в раствор извести для скрепления камней добавляли свиную кровь. Это вдохновило исследователей возродить технологию в космических масштабах. Астронавты смогут регулярно сдавать кровь и плазму, которые организм естественным образом восполняет, а также собирать мочу, кал, пот и слёзы — в ход пойдёт всё.

В основе биологического связующего материала лежит такой белок, как сывороточный альбумин человека. Кстати, исследователи пошли дальше и изучили свойства аналогичного белка других животных, включая виды сельскохозяйственного назначения. Выяснилось, что белок из крови быков действует в растворе не хуже человеческого. Останется только развить животноводство на Луне и Марсе, но это отдельная история.

Мочевина из остальных выделений способна вступать в реакцию с белком и менять свойства (денатурировать), что только улучшает качество «космического цемента». Утверждается, что такой бетон будет до 300 % прочнее обычного земного из песка и цемента. Кстати, в качестве укрепляющих добавок рекомендуется использовать волосы, ногти и другие производные жизнедеятельности человека и животных. Также, поскольку на Марсе температура на поверхности почвы опускается до -60 °C или около того, из фекалий можно делать режущие инструменты, но это будет проверено в последующих экспериментах.

 Источник изображения: University of Manchester

Источник изображения: University of Manchester

Теперь подведём итог. Во-первых, на Марсе жить на поверхности не выйдет. Это представления 50-летней давности. Отсутствие атмосферы не задерживает солнечную радиацию и всё до глубины пары метров на Марсе стерилизовано. Люди безопасно на Марсе смогут жить только в подземных убежищах, лишь изредка выходя на поверхность. Ни о каком строительстве на поверхности речь не может идти, если не иметь в виду многометровых перекрытий, на что не хватит ни пота, ни крови, ни остального.

Во-вторых, условия многомесячного перелёта в тесном пространстве плюс радиация истощит астронавтов достаточно, чтобы регулярное донорство добило остатки здоровья. Тогда уже будет не до кирпичей. В-третьих, на Марсе и Луне, по последним данным, достаточно воды везде, а не только на полюсах. Пошлите туда роботов, пусть добывают и копают, а изготовлением инсталляций из отходов жизнедеятельности астронавты смогут заняться в свободное время. Для души и разрядки вдали от родной планеты. На Земле творческие люди с успехом этим занимаются. Психотерапевты будут только за.

Британия приблизила эру доступного термоядерного синтеза с запуском обновлённого сферического токамака MAST

Как сообщает BBC, сегодня возобновил свою работу модернизированный сферический токамак MAST Upgrade (Mega Ampere Spherical Tokamak) — установки для удержания плазмы для контролируемой термоядерной реакции. Небольшой по размерам токамак с камерой диаметром около 4 метров получил значительно улучшенную систему охлаждения плазмы до её сброса из рабочего пространства, что обещает приблизить появление небольших и экономичных термоядерных реакторов.

 Источник изображения: dailymail.co.uk

Устройство токамака MAST Upgrade. Источник изображения: dailymail.co.uk

Токамак MAST Upgrade начали строить в Калеме в 1997 году и запустили в работу в декабре 1999 года. Сферические токамаки, такие, как MAST Upgrade, удерживают плазму при существенно меньшей индукции магнитного поля, чем это происходит в обычных токамаках и стеллараторах, что ведёт к значительной экономии для поддержания рабочего процесса. Однако проблема с MAST Upgrade в том, что внутренний объём рабочей зоны очень маленький и разогретая до 150 млн °C плазма, даже удерживаемая магнитным полем, быстро разрушает внутреннее покрытие из вольфрамовых плиток.

 Внутри токамака. Источник изображения: John Lawrence

Внутри токамака. Источник изображения: John Lawrence

В сентябре 2013 года началась реконструкция MAST, на что были выделены 55 миллионов фунтов. Работы формально были завершены в октябре прошлого года, но лишь сегодня, после успешных тестов новой системы охлаждения плазмы, MAST Upgrade был принят британскими физиками на вооружение.

 Источник изображения: UKAEA

Источник изображения: UKAEA

Тесты показали, что новая система охлаждения — дивертор Super-X (часть токамака, для отвода избыточного тепла) — показала на порядок лучшую эффективность снижения температуры плазмы, чем до модернизации. Сообщается, что со 150 млн °C температура понижается до 300 °C — до уровня нагрева работающего двигателя внутреннего сгорания. Новая система удлинила путь плазмы в магнитном поле рабочей зоны токамака и позволила решить вопрос с избыточным нагревом и расходом защитного покрытия. Фактически это означает, что коммерческий термоядерный реактор на подобном принципе, если он станет реальностью, а это ожидается в Великобритании через 20 лет, не потребует частых и регулярных ремонтов в виде восстановления внутреннего защитного покрытия, что сделает эксплуатацию реакторов коммерчески оправданной.

Британские учёные приблизились к пониманию работы аналогового астрономического компьютера 2000-летней давности

От найденного 120 лет назад на затонувшем у берегов Греции судне интересного астрономического прибора осталось мало деталей и много загадок. Раскрывать секреты работы устройства, которое считается древнейшим аналоговым компьютером, помогают новые технологии — компьютерная томография и цифровое моделирование. Новое исследование британских и греческих учёных помогло понять связь между механизмом и циклами движения планет на небосводе.

 Компьютерное представлени. Источник изображения: Tony Freeth

Компьютерное представление лицевой стороны Антикитерского механизма. Источник изображения: Tony Freeth

Томография и рентген выявили на деталях Антикитерского механизма, как назвали найденный древний артефакт, две цифры с точной привязкой к двум планетам: Венере и Сатурну. Это длительность полного цикла движения этих планет по небосводу в определённых широтах — 462 года для Венеры и 442 года для Сатурна.

Один из самых больших сохранившихся фрагментов механизма представляет собой шестерню с 63 зубьями. Учёным удалось соотнести механизм воспроизведения 462-годичного цикла движения Венеры с этим фрагментом, и появилась надежда воссоздать потерянные детали для воспроизведения цикла движения остальных планет.

 Моделирование механизма. Источник изображения: Tony Freeth

Моделирование механизма. Источник изображения: Tony Freeth

Для проектирования механизма используется компьютерное моделирование. Учёные знают объём механизма, могут использовать сохранившиеся фрагменты и знают математику, которой пользовались в то время для астрономических расчётов. Компьютер должен воссоздать недостающие детали и минимизировать их число. Сложность в том, что для «ввода» определённых астрономических данных использовалась система передаточных трубочек или рычагов, что очень сложно поддаётся моделированию.

 Одни из немногих уцелевших фрагментов механизма. Источник изображения: Hewlett-Packard

Одни из немногих уцелевших фрагментов механизма. Источник изображения: Hewlett-Packard

Тем не менее, сделанное открытие приближает исследовательскую группу на шаг ближе к пониманию всех возможностей Антикитерского механизма и того, насколько точно он может предсказывать астрономические события.

«Мятый» графен позволит на порядки уменьшить размер и увеличить скорость чипов

Элементарный кремний открыли в 1824 году, но первый транзистор сделали только сто двадцать лет спустя. Графен открыли 15 лет назад. Его электротехнические характеристики оказались настолько удивительными, что учёные со всего мира бросились изобретать транзисторы на его основе. К сегодняшнему дню сделано много интересных предложений, и череда открытий только растёт, а на днях свой вклад в графеновую микроэлектронику внесли учёные из Великобритании.

 Источник изображения: Getty Images/iStockphoto

Источник изображения: Getty Images/iStockphoto

Исследователи из Университета Сассекса в Великобритании изучают использование «мятых» форм графена, то есть влияние на электротехнические свойства исходного материала разного рода физических деформаций. Это относительно новое направление в перспективной микроэлектронике, которое получило название стрейнтроника (straintronics). Алан Далтон (Alan Dalton), профессор школы математических и физических наук Университета Сассекса, сказал: «Мы механически создаем изгибы в слое графена. Это немного похоже на нанооригами».

В области стрейнтроники уже было выявлено, что деформирование структуры 2D-наноматериалов, таких как графен или дисульфид молибдена, ведёт к проявлению новых электронных свойств, но точное влияние различных «складок» остается малоизученным. В своём исследовании британские учёные исследовали влияние структурных изменений в графене на такие свойства, как легирование (добавление примесей). Например, ожидается, что деформация графена может существенно повысить электронную плотность в материале, что превратит его из проводника в суперпроводник.

Манодж Трипати (Manoj Tripathi), научный сотрудник в области наноструктурированных материалов из Университета Сассекса, который руководил исследованием, сказал: «Мы показали, что можем создавать структуры из графена и других 2D-материалов, просто добавляя в структуру преднамеренные изгибы, типа гофры, и мы можем создать интеллектуальный электронный компонент, такой как транзистор или логический вентиль». В перспективе, как считают исследователи, «мятый» графен позволит создавать в сто раз меньшие по размеру чипы, которые будут работать в тысячу раз быстрее кремниевых.

Британцы создадут робота с ИИ для прополки грядок и сбора слизней

Несмотря на значительный прогресс в развитии сельскохозяйственных технологий и техники, в этой отрасли остаётся очень много ручного труда. Пандемия коронавируса и закрытие границ особенно остро высветили эту проблему, когда фермеры развитых государств столкнулись с дефицитом сезонных рабочих рук из бедных стран. По мнению британских инженеров, помочь в обработке полей и теплиц должна робототехника и искусственный интеллект.

 Проект робота «Dick»

Проект робота «Dick»

Как сообщают источники, в Англии организован консорциум, который планирует создать роботов для мониторинга и обработки сельскохозяйственных растений. Консорциум образован двумя стартапами ― робототехническим Small Robot Company и специализирующемся на компьютерном зрении Cosmonio, а также центром Crop Health and Protection (CHAP) и двумя сельскохозяйственными подрядчиками. Частичное финансирование проекта осуществляет фонд Innovate UK SMART.

Первой разработкой группы компаний станет робот SlugBot для автоматического мониторинга и сбора слизней без химической обработки. Эти вредители способны быстро уничтожить рассаду и урожай, а борьба с ними с помощью химии малоэффективна и очень затратна. Поэтому в борьбе со слизнями крайне много ручного труда, автоматизация этого процесса поможет сохранить урожай и снизить его себестоимость.

 Прототип робота «Dick» для прополки насаждений

Прототип робота «Dick» для прополки насаждений

На первом этапе проекта SlugBot основное внимание будет уделено развитию способности обнаружения слизняков с помощью искусственного интеллекта, в том числе с использованием мультиспектральных изображений. На втором этапе начнётся использование гиперспектральных изображений с запуском в поле робота SRC «Tom». В условиях теплицы испытания системы по визуализации роботами слизней и материалов на поверхности земли будут проведены этой осенью, а следующей весной начнутся испытания по обнаружению заражений слизнями в полевых условиях.

 Прототип робота для сборки слизней

Прототип робота для сборки слизней

Кроме этого, компания SRC разрабатывает робота Dick, который будет заниматься точечным опрыскиванием поражённых болезнями и вредителями растений и прополкой сорняков. Испытания робота Dick по нехимической прополке пройдут в этом году с запуском коммерческой службы осенью 2021 года. Долгосрочный план заключается в обеспечении ухода и защиты пахотных культур роботизированными платформами, включая борьбу со всеми вредителями и болезнями, а также точную посадку. Как заявили разработчики: «Наши роботы ― это тракторы будущего».

Установлена связь между поведением в Twitter и уровнем дохода

Слова, которые люди используют в социальных медиа, могут показать скрытый смысл для тех, кто знает, куда смотреть. Лингвисты уже давно знакомы с этой идеей. Слова человека можно связать с его возрастом и полом, уверены ученые. Исследователи из Пенсильванского университета пошли на шаг дальше и сумели установить связь между онлайн-активностью более пяти тысяч пользователей Twitter и их доходом.

 3Dnews

3Dnews

На этот раз был использован совершенно иной подход при сборе данных, отличающийся от традиционно принятых методов исследования в психологии и лингвистике. Вместо постановки прямых вопросов респондентам, учёные провели анализ сообщений в социальных медиа, которые часто насыщены подробностями из приватной жизни пользователей. И это притом, что такие ресурсы никак не защищают приватность и открыты для всех желающих. По мнению учёных, социальные медиа являются мощным исследовательским инструментом, которые могут не просто дополнить, но и даже заменить дорогие опросы. К тому же такой метод может дать более точные результаты.

 PhysOrg

PhysOrg

Первым этапом экспериментов стал анализ связи уровня доходов пользователя и его выражений. В Великобритании профессии делятся на девять основных классов. Зная примерный средний уровень доходов в каждом классе, учёным осталось установить, какие слова и выражения чаще всего используют представители той или иной категории. Был разработан алгоритм для статистической обработки языка, который подтвердил ранее установленные связи между нашими словами, возрастом и полом. Новшеством стало установление связи между словами и уровнем дохода.

Результаты показали, что более богатые склонны к публикации запугивающих историй и использованию гневных выражений, чаще обсуждают политику, финансовые новости и корпорации. В то же время некультурные ругательные высказывания чаще всего указывают на низкий уровень дохода пользователя. Также такие пользователи используют социальные медиа лишь как средство общения, в то время как пользователи с высшим уровнем доходов видят в Twitter инструмент распространения новостей и возможность использовать его в профессиональных целях. В принципе, все выводы логичны и без масштабных исследований, но зато теперь доказано учёными, которые вполне могут претендовать на Шнобелевскую премию.

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥