Группа британских учёных опубликовала в журнале Nature статью, в которой сообщила о создании наиболее точной модели чёрной дыры. Прямое наблюдение этих объектов в природе крайне затруднено, поскольку чёрные дыры блокируют электромагнитное излучение. Поэтому лабораторное моделирование — это один из путей изучить их свойства и сопоставить с теоретическими представлениями.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

В качестве основы лабораторной модели чёрной дыры учёные из Ноттингемского университета, Королевского колледжа Лондона и Университета Ньюкасла представили охлаждённый до сверхтекучего состоянии изотоп гелий-4. Вещество охладили до -271 °C и закрутили в воронку.

В одном из ранних исследований учёные обратили внимание на то, что воронка воды сильно напоминает гравитационные явления искажения пространства-времени вблизи чёрных дыр. Использование для моделирования жидкости в сверхтекучем состоянии с охлаждением едва ли не до абсолютного нуля привносит в процесс квантовые свойства, а это — путь к квантовой теории поля и сути квантового поведения чёрных дыр. По крайней мере, на уровне квантовой механики ряд процессов должны проходить одинаково и это можно соотнести с теорией.

«Использование сверхтекучего гелия позволило нам изучить крошечные поверхностные волны с большей детализацией и точностью, чем в наших предыдущих экспериментах в воде, — пояснил физик Патрик Шванчара (Patrik Švančara) из Ноттингемского университета, который руководил исследованием. — Поскольку вязкость сверхтекучего гелия чрезвычайно мала, мы смогли тщательно исследовать их взаимодействие со сверхтекучим торнадо и сравнить полученные результаты с нашими собственными теоретическими прогнозами».

Источник изображения: Leonardo Solidoro

Изучая «торнадо в стакане», исследователи смогли выявить сходство между вихревым потоком и влиянием вращающейся чёрной дыры на искривленное пространство-время вокруг нее. В частности, исследователи наблюдали стоячие волны, аналогичные связанным состояниям чёрной дыры, и возбуждения, аналогичные кольцевому замыканию новообразованной чёрной дыры. И это только начало. Теперь, когда исследователи продемонстрировали, что их эксперимент работает так, как они задумали, «вихрь» готов открыть новую область науки о чёрных дырах.

Британская компания First Light Fusion стала первым коммерческим клиентом, получившим допуск для экспериментов на установке Z Machine в Сандийских национальных лабораториях (SNL). Компания First Light Fusion разработала уникальный «ускоритель» давления для запуска термоядерных реакций и эксперименты на американской установке позволили испытать платформу на недостижимых ранее уровнях давления.

Источник изображения: Sandia

Принцип запуска термоядерной реакции на платформе First Light Fusion базируется на создании таких условий вокруг топливной мишени, при которых более лёгкие атомы преодолевают кулоновское отталкивание и сливаются с образованием более тяжёлых, отчего выделяется много энергии. В токамаках, например, для этого создаётся температура свыше 100 млн °C. Но можно пойти другим путём, и в частности обойтись без магнитного удержания. Для этого придумано инерционное удержание, когда вокруг топлива создаётся запредельное давление, к примеру, тем или иным ударным воздействием.

Установка Z Machine (Z-Pinch) в Сандийских лабораториях считается самой мощной импульсной электрической установкой такого типа в мире. В Европе тоже есть подобное устройство — Machine 3, но оно значительно слабее по характеристикам. Британцам нужно было выйти на более высокий уровень, чтобы подтвердить характеристики фирменного «ускорителя» давления. При пиковой мощности в 80 трлн ватт американская установка с помощью электромагнита запускает снаряды с более высокими скоростями, чем любая другая установка в мире.

Компания First Light Fusion получила или купила право на три выстрела. Всего Z Machine в Сандийских лабораториях делает около 200 выстрелов в год. Успешный первый эксперимент First Light установил новый рекорд давления для кварца на сандийской установке, повысив его с 1,5 терапаскаля (ТПа) до 1,85 ТПа, сохранив при этом образцы и обеспечив условия для проведения необходимых измерений. Испытания подтвердили верность используемых теоретических моделей и конструкции прототипа системы поджига.

Интересно, что около года назад компания First Light Fusion подписала с Управлением по атомной энергии Великобритании (UKAEA) соглашение о проектировании и строительстве объекта для размещения нового демонстратора Machine 4. Начало строительства было намечено на 2024 год на территории кампуса Кулхэм в Оксфордшире. Начало эксплуатации установки ожидается в 2027 году. Вряд ли получение допуска к экспериментам на Z Machine в США отменило предыдущий проект. Обуздание термоядерной энергии — это дело муторное и долгое. К этому принято двигаться, выверяя каждый свой шаг.

Добавим, установка Machine 4 компании First Light Fusion будет передавать топливной мишени энергию за счёт удара разогнанного до скорости 60 км/с кварцевого снаряда. При попадании в мишень уникальный «ускоритель скорости» компании разгонит продукты удара до 200 км/с и сфокусирует их на топливной мишени в виде обжимающих мишень сферических волн. Комбинация кинетического и лазерного удара обещает значительно снизить энергопотребление термоядерной установки. Впрочем, Machine 4 тоже станет проверкой концепции, от которой до настоящей термоядерной установки будет очень и очень далеко.

В Великобритании вскоре пройдут первые полевые испытания новой роботизированной платформы для непрерывного мониторинга и ремонта дорожного покрытия. Робота ARRES Prevent создали в компании Robotiz3d, выделенной из Ливерпульского университета. Автоматизированная платформа для ремонта дорожного полотна сможет круглосуточно искать и заделывать трещины в асфальте, предотвращая появление выбоин.

Источник изображения: Robotiz3d

Слежение за качеством дорожного покрытия и ремонтно-восстановительные работы требуют значительных расходов и всё равно не могут решить все проблемы с плохими дорогами. Ежегодно приходится заделывать около 2 млн выбоин по всей стране. Однако это не спасает, и каждый год британские автомобилисты тратят до $2,2 млрд на ремонт своих машин.

Ликвидация трещин в дорожном покрытии способно предотвратить попадание влаги внутрь и не допустить расширения дефектов. Роботы вполне способны помочь в данном вопросе, который взялись решить учёные из Ливерпульского университета, которые впоследствии организовали компанию Robotiz3d.

Сначала была разработана платформа ARRES Eye (Autonomous Road Repair System) для поиска трещин в дорожном покрытии и оценки объёма необходимых работ. Она способна вылавливать дефекты на скорости до 95 км/ч. Роботизированная система ARRES Prevent для проведения ремонтных работ способна за один проход охватить одну полосу дороги протяжённостью до 3 м.

Роботизированная платформа ARRES Prevent для заделывания трещин может работать как автономно в непрерывном режиме (круглосуточно), так и под дистанционным управлением оператора. Можно представить, что всегда найдутся случаи, когда понадобится вмешательство людей. Тем не менее, использование робота для заделывания трещин в полотне покрытия позволит сэкономить до 90 % затрат на работы и ускорить их проведение до 70 %.

Робот ARRES Prevent полностью электрический на батарейном питании. Он прошёл всестороннюю проверку в лабораторных условиях. Вскоре начнутся его испытания в естественной среде на одной из улиц в Хартфордшире, что обещает довести проект до массового внедрения подобных методов обслуживания дорог в практику коммунальных служб и профильных компаний.

Учёные из Университета Уорика (University of Warwick) в ходе анализа данных космического телескопа TESS обнаружили 85 новых кандидатов в экзопланеты с подходящими для жизни условиями. Это означает, что все новые объекты находятся в так называемой обитаемой зоне своей звезды, где климатические условия позволяют воде оставаться жидкой. Эти открытия ещё предстоит подтвердить и, быть может, когда-то это приведёт к открытию инопланетной жизни.

Космический телескоп TESS. Источник изображений: NASA

К настоящему времени открыто свыше 5500 экзопланет. Телескоп TESS внёс свою лепту в эти открытия, охотясь за экзопланетами методом регистрации транзита — прохождения планеты перед диском родной звезды. Кратковременное снижение яркости звезды с определённым периодом позволяет рассчитать массу объекта (экзопланеты), его орбиту, размеры и, следовательно, плотность. Все эти данные позволяют с достаточной точностью выяснить, что за планету мы открыли и насколько она близка по характеристикам к Земле.

Объекту присваивается статус открытой экзопланеты только тогда, когда её размеры и орбита подтверждены двумя различными методами регистрации. Все 85 новых кандидатов пока найдены в данных TESS по транзитам, и они требуют подтверждения. Более того, все новые объекты заслоняли свои звёзды всего по два раза, тогда как уже подтверждённые экзопланеты делали это чаще. И чем чаще это происходит, тем надёжнее данные, а также тем ближе экзопланета находится к звезде, что, в свою очередь, плохо для развития жизни — там слишком жарко и сильная радиация.

Из 85 кандидатов на экзопланеты в обитаемой зоне 25 уже были обнаружены другими командами учёных, что лишний раз подтверждает повторяемость открытий. Но 60 кандидатов названы впервые. Все они находятся в собственных звёздных системах. Предварительные данные говорят, что только что открытые экзопланеты вращаются вокруг своих звёзд с периодом от 20 до 700 суток. Правда, все они больше Земли — от превышения на треть до нескольких десятков раз. Но в этом вина несовершенства наших приборов, которые пока неспособны зарегистрировать по-настоящему землеподобные планеты.

Статистика по открытым экзопланетам

Все новые кандидаты будут дополнительно изучаться для подтверждения и для уточнения данных по ним. Но уже сейчас понятно, что во Вселенной неисчислимое множество планет, и инопланетная жизнь просто по законам больших чисел не должна быть уникальной. Когда-нибудь мы её найдём, а хорошо это будет или плохо — это отдельный вопрос.

Согласно подсчётам британских учёных, из ежегодного объёма отходов жизнедеятельности каждого взрослого человека можно получить 4–5 л чистого керосина. Это будет экологически чистое топливо в том смысле, что не потребует переработки ископаемых ресурсов. Тем самым Великобритания за счёт своего населения может покрыть до 5 % потребности в авиационном топливе и ускорить движение к углеродной нейтральности.

Источник изображений: BBC

Вопросом переработки сточных вод в топливо для реактивных лайнеров занялась компания Green Fuels из Глостершира (графство на западе Англии). Около 20 лет назад её основатель и директор начал производить биотопливо для автотранспорта из рапса. К сегодняшнему дню у компании множество клиентов по всему миру, которым она продаёт оборудование для перегонки масла в биодизель. В будущем Green Fuels надеется точно также продавать комплексы для перегонки сточных вод в керосин.

Техпроцесс перегонки с отбором фракций был разработан учёными-химиками из Имперского колледжа в Лондоне. Он напоминает работу с ископаемой нефтью. Сначала из сточных вод на перегонных установках отбирается фракция, которая эквивалентна нефти-сырцу. Затем из этой «нефти» происходит отбор керосина. Как показал анализ, полученный из сточных вод керосин соответствует авиационному топливу Джет А-1.

В целом критикующие подобные программы экоактивисты готовы мириться с топливом из отходов жизнедеятельности человека. Это не тот ресурс, от которого можно мечтать избавиться в принципе, но его в избытке и лучше использовать в качестве сырья для топлива, чем отходы сельского хозяйства или растения.

На один рейс пассажирского лайнера из Лондона в Нью-Йорк потребовалось бы переработать ежегодный объём сточных вод 10 000 человек. Из этого можно вычислить, что общий объём поставок топлива из канализации в Великобритании удовлетворил бы около 5 % от общего спроса страны на авиационное топливо.

Отмена совместного проекта «Роскосмоса» и Европейского космического агентства по отправке на Марс ровера «Розалинд Франклин» заставила стороны самостоятельно развивать проект ExoMars. Бывшие партнёры вернут друг другу оборудование и попытаются самостоятельно изготовить недостающие части. Так, Великобритания уже объявила, что инфракрасный спектрометр для марсохода поручено разработать британским учёным, на что из бюджета страны выделили £10,7 млн.

Марсоход «Розалинд Франклин» в представлении художника. Источник изображения: ЕКА

Великобритания стала крупным спонсором проекта ExoMars. Общий объём государственных инвестиций в проект марсохода «Розалинд Франклин», осуществляемых через Космическое агентство Великобритании, достиг £377 млн, как сообщило Министерство науки, инноваций и технологий Великобритании (DSIT). В частности, панорамную камеру PanCam для ориентации ровера на местности создали британские инженеры. Их опыт станет вкладом в разработку инфракрасного спектрометра, но изготовлением прибора будет заниматься другой коллектив.

Разработку и создание одного из важнейших научных приборов марсохода поручили команде учёных под руководством специалистов Университета Аберистуита, что в Уэльсе. Спектрометр уже получил имя Enfys, что в переводе с валлийского означает «радуга». Прибор позволит идентифицировать состав проб с поверхности Марса.

Разрыв отношений с «Роскосмосом» оставил проект также без посадочного модуля и средства доставки. У ЕКА была надежда на возобновление сотрудничества с NASA, но на ближайшие годы в США решили прекратить его финансирование. Возможно, к нему вернутся позже, но гарантий в этом нет. В Европе не теряют надежды отправить ровер на Марс, однако если это произойдёт, то не раньше 2028 года.

Инженеры Манчестерского университета с успехом выполнили задачу по созданию и отправке в полёт самого большого в мире квадрокоптера. При этом гигантский беспилотник с 6-метровым размахом рамы остался в рамках допустимых норм для полётов без специального разрешения.

Источник изображения: University of Manchester

Управление гражданской авиации Великобритании без специальных разрешений позволяет полеты БПЛА со взлётной массой не более 25 кг (55 фунтов). Инженеры из Манчестера сделали всё возможное, чтобы не превысить этот лимит, и им это удалось. Итоговый вес самого большого в мире квадрокоптера составил 24,5 кг.

Проект начинался как затея подтолкнуть студентов университета выбрать нетривиальную, лёгкую, недорогую и экологически чистую альтернативу углеродному волокну. В результате был выбран пенокартон толщиной 5 мм, из которого изготовили полый каркас рамы квадрокоптера. Материал был нарезан лазером и склеен термоклеем в одно изделие.

«Пенокартон — интересный материал для работы, — рассказал инженер-исследователь Дэн Конинг (Dan Koning), руководитель группы проектирования и сборки. — При правильном использовании мы можем создавать сложные аэрокосмические конструкции, в которых каждый компонент будет прочным настолько, насколько это необходимо — здесь нет места чрезмерной инженерии. Благодаря такой практике проектирования и после проведения обширных исследований мы можем с уверенностью сказать, что создали самый большой в мире беспилотный квадрокоптер».

Полный размах каждой балки квадрокоптера составляет 6,4 м. Как сообщает нам страничка на сайте университета, на момент написания статьи не было зарегистрировано ни одного специально построенного беспилотного квадрокоптера (с четырьмя роторами) в любой весовой категории, который был бы больше манчестерского аппарата.

Безусловно, существуют прототипы электрических аппаратов с вертикальными взлётом и посадкой, размеры которых превышают модель студентов, но в них используется более четырех пропеллеров, а это уже другой разговор.

Компания QuInAs Technology — британский разработчик энергонезависимой памяти нового типа — сообщил о закупке оборудования для изготовления 20-нм прототипа. Образец должен подтвердить заявленные высокие характеристики UltraRAM от высочайших скоростей чтения до способности выдержать 10 млн циклов перезаписи. После этого компания рассчитывает начать мелкосерийное производство новинки и найти заказчиков среди производителей памяти с мировым именем.

Источник изображений: QuInAs Technology

Память UltraRAM разработана физиками из британских университетов Ланкастера и Уорвика. Для коммерциализации разработки зимой этого года была создана компания QuInAs Technology. Дебют компании состоялся на нынешнем августовском саммите Flash Memory Summit 2023. Более того, она получила престижную награду как «Самый инновационный стартап в области флеш-памяти». Говорят, представители Meta✴ замучили изобретателей вопросами. Уж очень им понравились энергоэффективные параметры новинки.

Журналисты ресурса Tom's Hardware получили возможность посетить лабораторию, в которой создаются образцы UltraRAM и где происходит их тестирование. Специалисты QuInAs Technology продолжают работать на базе физического факультета Университета Ланкастера. На полученные от инвесторов деньги они закупают новое производственное и тестирующее оборудование для лаборатории и на следующем этапе намерены довести образцы UltraRAM до 20-нм технологических норм.

Тестирование 20-нм образцов позволит подтвердить и, вероятнее всего, даже улучшить и без того очень и очень хорошие характеристики будущей энергонезависимой памяти, которая потенциально способна заменить флеш-память 3D NAND. Разработчик ожидает снижение латентности UltraRAM на порядок по сравнению с оперативной памятью DRAM и увеличение циклов перезаписи до 10 млн и даже выше, что на несколько порядков больше, чем у современной 3D NAND. Задержка при чтении UltraRAM должна составить порядка 1 нс.

Также заряд в ячейках UltraRAM способен храниться свыше 1000 лет без утечек, что, в целом, говорит о её высокой энергоэффективности. Память UltraRAM обещает быть в 100 раз более энергоэффективной, чем DRAM и в 1000 раз лучше по этому показателю, чем 3D NAND.

Высочайшая энергоэффективность и защита от утечек обеспечивается инновационным трёхслойным барьером и плавающим затвором из арсенида индия и антимонида алюминия (InAs / AlSb). В обычной памяти 3D NAND оксидный плавающий затвор в ячейке постепенно разрушается, тогда как у памяти UltraRAM затвор практически нейтральный к внешним воздействиям. Чтение также происходит неразрушающим способом, что в сумме даёт такое невероятное по современным меркам число циклов перезаписи. Электроны туннелируют в ячейку через тройной барьер в условиях резонанса и таким же образом покидают её в процессе стирания, что делает процесс записи очень и очень энергоэффективным.

Для продолжения работы над UltraRAM компания получила грант от британского фонда ICURe Exploit от Innovate UK, о чём она должна сообщить в ближайшее время. Средства помогут приблизить коммерциализацию продукта. Как признались в QuInAs Technology, производители памяти ищутся на Тайване, а не в Европе. По всей видимости, первыми новую память примерят на себя процессоры и контроллеры в качестве встраиваемых массивов. Высокоскоростная, устойчивая к износу и энергонезависимая память для процессоров — это ключ к росту производительности, мобильности и даже к новым архитектурам.

Фосфор, как и графен способен образовывать атомарно тонкие полупроводниковые структуры. Это открывает перед ним дорогу в аккумуляторы, солнечные элементы и датчики, которые благодаря этому веществу могут стать лучше. Но всё упирается в проблемы при переходе из лабораторий в массовое производство. Помочь с этим фосфору взялись британские учёные, и у них всё может получиться.

Источник изображения: University College London

Университетский колледж Лондона начал проводить эксперименты с нанонитями фосфора с 2019 года. Нанолисты на основе фосфора впервые были получены учёными в 2014 году. С тех пор исследователи опубликовали свыше 100 статей об этом материале и преимуществах его использования в датчиках и в электронике в целом. Со временем выяснилось, что получение из страниц нанонитей фосфора также позволяет улучшать и изменять свойства материалов, но простых технологий для этого не было.

Британские учёные начали выделять фосфорные нити из листов около четырёх лет назад и вскоре выяснили, что легирование фосфора мышьяком даёт дополнительные преимущества перспективному материалу. В частности, мышьяк обеспечивает нанонитям электронную и дырочную проводимость, что избавляет от необходимости использовать в соединениях с фосфором углерод. Тем самым, например, при изготовлении анодов батарей с использованием нановолокон из фосфора и мышьяка ёмкость аккумуляторов будет выше за счёт удаления из состава электродов углерода.

Аналогично улучшается внутренняя проводимость солнечных батарей и повышается чувствительность датчиков, если в состав материалов для них вводятся нанонити из фосфора, легированного мышьяком.

Для массового производства «чудо-материала» учёные из Университетского колледжа Лондона предложили смешивать кристаллические структуры из листов фосфора и мышьяка с литием, растворённым в жидком аммиаке при температуре -50 °C. Через сутки аммиак удаляется и заменяется органическим растворителем. Атомарно тонкая структура нанолистов позволяет ионам лития перемещаться только в одном направлении, что ведёт к образованию продольных трещин и, в итоге, к образованию множества нановолокон. Эта технология подходит для массового производства нанонитей, утверждают учёные и надеются этим заинтересовать производителей.

Научные исследования становятся всё сложнее и дороже, что ограничивает к ним доступ лабораториям и коллективам без больших бюджетов. Группа учёных смогла решить эту проблему в сфере 3D-печати живых тканей человека — она создала сложнейшее и дорогое оборудование из обычных наборов LEGO и готова поделиться опытом со всеми желающими.

Источник изображений: Cardiff University

Промышленный 3D-биопринтер стоит десятки и даже сотни тысяч долларов США. Группа исследователей из Кардиффского университета (Великобритания) решила для себя вопрос покупки принтера приобретением нескольких наборов LEGO общей стоимостью в $624. Самыми дорогими, по-видимому, оказались интеллектуальный блок Lego Mindstorms и лабораторный насос.

LEGO-принтер печатает биогелем, в котором растворены клетки кожи человека. Сопло принтера создаёт трёхмерную модель тканей кожи в чашке Петри, укладывая в неё слой за слоем. В дальнейшем учёные намерены изучить работу с разными составами геля и соплами разного диаметра, чтобы попытаться максимально точно воспроизводить кожную ткань человека.

Всё эту нужно для получения множества образцов живой ткани для проведения медицинских опытов. В обычных условиях биологический материал получают либо от доноров, либо в виде отходов после операций. В обоих случаях процедура и порядок получения биоматериалов достаточно сложные и становятся всё сложнее и сложнее, поэтому даже такой доморощенный принтер из конструктора LEGO может быть приемлемым решением для медицинских экспериментов.

Данные о разработке с детальным описанием сборки, настройки и работы принтера изложены в журнале Advanced Materials и свободно доступны по ссылке. Повторить работу может любой желающий.

К моменту строительства космических баз на Луне, Марсе и где-то ещё у нас должны быть развиты соответствующие технологии. Их основой станет производство строительных материалов на месте. Ракетами с Земли кирпичей не навозишь. Поэтому ряд земных лабораторий и компаний заняты изобретением технологий и составов стройматериалов из местного сырья с добавлением привозного. Многообещающей добавкой оказался картофельный крахмал.

Образцы кирпичей с добавлением крахмала. Источник изображения: Open Engineering/CC BY 4.0

В недалёком прошлом на роль скрепляющих материалов для производства «космического» бетона пробовали мицелий грибов, а также пот, мочу и кровь колонистов. Исследователи из Манчестерского университета предложили использовать картофельные чипсы с большим содержанием крахмала и остаточными следами влаги. Из мешка чипсов весом 25 кг можно произвести почти полтонны фирменного состава StarCrete, которого хватит на изготовление 213 «космических» кирпичей.

Кирпич из смеси крахмала и имитатора лунной пыли выдерживал давление 91 МПа. Кирпичи из смеси крови и пыли оказались менее прочными — выдерживали сжатие до 40 МПа. Обычный бетон, для сравнения, выдерживает давление 32 МПа (надо понимать, это усреднённая величина). Дополнительную прочность кирпичам с добавлением крахмала придало добавление соли в раствор. Это может быть минеральная соль с поверхности планеты и даже соль из слёз космонавтов.

Источник изображения: Open Engineering

Интересно, что на Земле тоже найдётся ниша для использования кирпичей из картофеля. Считается, что производство бетона и цемента ведёт к выбросу примерно 8 % парниковых газов. Выращивание картофеля и превращение его в строительный материал уменьшит выбросы и увеличит поглощение CO₂ из воздуха пока картофель будет расти на грядках. Для продвижения идеи была создана компания DeakinBio. Если технология найдёт применение на Земле, считают разработчики, её будет легче распространить на использование в космосе.

Лаборатория нетрадиционных вычислений в Университете Западной Англии в Бристоле занялась проблематикой грибных компьютеров — вычислительных систем на основе жизнедеятельности грибных культур. Предыдущие исследования и новые эксперименты обнаруживают в грибных организмах признаки, схожие с деятельностью нервных тканей мозга человека. Британские учёные намерены создать на этой основе нейроморфные вычислители и найти их признаки в живой природе.

Источник изображений: Andrew Adamatzky

Ранее специалисты лаборатории работали со слизистой плесенью Physarum polycephalum. Этот биологический организм интересен тем, что способен самостоятельно выполнять простейшие алгоритмы. В своё время были представлены роботизированные системы под управлением Physarum polycephalum. Например, такая платформа без программирования могла ориентироваться в лабиринте и, если брать шире, позволяла решать задачу Штейнера о минимальном дереве.

С 2016 года или около того, сообщает Popular Science, лаборатория перешла на изучение грибных культур. Сегодня не первое апреля и этот материал не следует расценивать как шутку, о чём сразу подумало множество подписчиков журнала. Специалистам лаборатории удалось первыми обнаружить электрические сигналы в грибнице, напоминающие спайки — потенциалы, распространяющиеся в нервной ткани человека и животных, включая головной мозг.

Эксперимент по выращиванию грибниц на материнской плате

Присутствие «нервных» сигналов, распространяющихся в мицелии грибов, открывает перспективу разработки нейроморфных компьютеров на базе грибниц. Подобное можно перенести на живую природу с перспективой заплести нейроморфными сетями всю планету. Более того, учёные обнаружили, что стимуляция одних и тех же участков мицелия улучшает проводимость импульсов. Тем самым можно говорить об эффекте памяти. Всё сходится — мицелий позволяет организовать сеть, логику и память. Правда, как всё это организовать в нужную и программируемую архитектуру учёные пока не знают, но стремятся понять.

Фиксация электрической активности в мицелии

«Сейчас это только технико-экономические исследования. Мы просто демонстрируем, что с помощью мицелия можно осуществлять вычисления, реализовывать основные логические схемы и основные электронные схемы, — говорит глава лаборатории Эндрю Адамацки (Andrew Adamatzky). — В будущем мы сможем выращивать на мицелии более совершенные компьютеры и устройства управления».

Учёные из британских университетов Ланкастера и Уорвика создали стартап для коммерческого продвижения универсальной памяти, которая будет быстрее оперативной памяти и сможет хранить данные без питания, как флеш-память. Память под названием UltraRAM станет основой для мгновенно включающихся компьютеров и искусственного мозга.

Источник изображения: Quinas Technology

Регистрация компании Quinas Technology состоялась в начале февраля 2023 года. Имя Quinas выбрано из сочетания слов «квантовый» и «арсенид индия». Память UltraRAM работает за счёт эффекта туннелирования электронов через барьер в ячейку памяти и обратно, а в качестве одного из базовых материалов используется арсенид индия.

Память UltraRAM разрабатывают физики университетов Ланкастера и Уорвика. Первые научные статьи, посвящённые разработке, начали появляться в Nature с 2019 года. Год назад в производственной лаборатории Университета Уорвика был создан действующий прототип памяти UltraRAM для подтверждения её характеристик. Тем самым технология созрела для перевода на коммерческие рельсы и дело подошло до создания компании, которая могла бы заняться практической стороной вопроса.

С основанием Quinas Technology в разработку и совершенствование памяти UltraRAM потекут деньги инвесторов и государственных программ. Это очевидным образом позволит ускорить появление как предсерийных образцов, так и массовых, хотя это дело даже не завтрашнего дня. И всё же, память UltraRAM потенциально способна однажды занять нишу между оперативной и энергонезависимой памятью.

Чипы UltraRAM смогут хранить информацию до 1000 лет и потреблять на перезапись каждого бита в 100 раз меньше энергии, чем DRAM, и в 1000 раз меньше, чем NAND. Устойчивость к износу также будет выше, чему у NAND, — не менее 10 млн циклов стирания. Сегодня эта память стала на шаг ближе к массовому внедрению.

Природа в очередной раз подсказала путь к открытию. Учёные из Кентского университета в Кентербери, Англия, использовали белок под названием талин для создания нового амортизирующего материала, способного без разрушения останавливать летящие со сверхзвуковой скоростью снаряды. Такой материал найдёт применение в бронежилетах, на транспорте, а также в авиации и космонавтике. И носимой электронике такая защита тоже не помешала бы.

Источник изображения: Wikimedia / Nathan Boor & Kurt Groover of Aimed Research

В составе живых клеток белок талин служит «естественным амортизатором». Его структура на молекулярном уровне демонстрирует способность разворачиваться при растяжении после ударного воздействия и после рассеяния ударной энергии снова сворачиваться в первоначальную форму. Иными словами, белок в целом не разрушается и может многократно выполнять задачу амортизатора, чего не скажешь об обычных материалах, используемых, например, в бронежилетах.

На основе талина британские учёные создали амортизирующий материал TSAM (Talin Shock Absorbing Material). Для этого к нему добавили другие ингредиенты и провели полимеризацию. Процесс сохранил основные амортизирующие свойства талина. Для проверки этого материал TSAM подвергся бомбардировке базальтовыми частицами размером около 60 мкм — это чуть меньше диаметра человеческого волоса, а затем по нему на скорости 1500 м/с ударили частицами большего размера из алюминия. Во всех случаях удар был полностью поглощён, а сами частицы в процессе не были разрушены.

Серия проведённых экспериментов лишь показала потенциал разработки, поэтому говорить об остановке пушечного снаряда пока преждевременно. Тем не менее, надежда на появление нового амортизирующего материала есть, и она вдохновит не только военных, но также космонавтов и даже нас с вами, которым неубиваемость смартфонов важна не просто в виде шутки о «бессмертной» Nokia, но очень пригодилась бы в повседневной жизни.

Британский стартап Quantum Motion показал квантовый чип с 1024 кубитами, для производства которого прекрасно подошли современные техпроцессы и линии для выпуска полупроводников. Чип изготовлен на обычной 300-мм пластине на линиях неназванной компании. Предложенное решение обещает беспрецедентное масштабирование кубитов и простоту управления ими, хотя разработчики честно сообщают, что до появления универсальных квантовых компьютеров может пройти до 20 лет.

Квантовый чип Bloomsbury (нажмите для увеличения). Источник изображения: theregister.com

Компания Quantum Motion занимается направлением так называемых спиновых кубитов. Здесь производство кремниевых чипов подходит максимально хорошо. На подложке создаются ловушки для одиночных электронов, спины которых определяют квантовые состояния этих частиц. Они же играют роль кубитов, которыми можно управлять и которые можно считывать. Например, спиновые кубиты на 300-мм кремниевых подложках также научилась воспроизводить компания Intel, хотя за много лет дальше 2-кубитовых решений она так и не продвинулась. На этом фоне 1024-кубитовый чип Quantum Motion выглядит настоящим прорывом. Другое дело, является ли он таковым по сути?

«Когда вы говорите "квантовый компьютер общего назначения" или "крупномасштабный квантовый компьютер", это зависит от того, что вы имеете в виду, — сказал технический директор компании Quantum Machines Йонатан Коэн (Yonatan Cohen). — Если вы хотите достичь того, что называется отказоустойчивым крупномасштабным квантовым компьютером, я бы сказал, что на это потребуется от 10 до 15 или, может быть, 20 лет. И именно тогда мы действительно сможем использовать весь потенциал квантового компьютера, как, например, алгоритм Шора, который взламывает код RSA».

В чём же прорыв разработки Quantum Motion? Как и в случае других подобных решений, полупроводниковый квантовый чип помещается в криогенную камеру. Традиционно каждый кубит в такой камере управляется множеством сигнальных каналов. Очень уж сложные схемы для считывания и установки квантовых состояний, которые легко изменить любым шумом. Разработчики из Великобритании и США придумали простую систему управления спиновыми кубитами, которая для 1024-кубитового чипа требует всего 9 проводников. Это открывает путь к масштабированию, но как оно будет на практике, остаётся только догадываться.

Также в компании показали, что современное производство полупроводников в принципе годится для выпуска квантовых процессоров. На одном 0,1 мм² чипа Bloomsbury она смогла разместить 1024 квантовые «точки», квантовыми состояниями которых она смогла управлять.

В самой компании Quantum Motion не собираются разрабатывать квантовые процессоры, что говорит о целом ряде проблем, которые ещё решать и решать. Компания собирается сфокусироваться на аппаратной и программной инфраструктуре, необходимой для работы квантовых систем.