Сегодня 29 марта 2024
18+
MWC 2018 2018 Computex IFA 2018
реклама
Теги → калтех

Калтех создал революционный миниатюрный лазер: он превратит смартфон в лабораторию, а атомные часы уместит в чип

Инженеры Калтеха (Калифорнийского технологического института) сообщили о создании миниатюрного лазера с блокировкой мод (MLL), схема которого оптимальна для генерации сверхкоротких импульсов. Лазер настолько мал, что поместится в микросхему. Такое решение поможет совершать точнейшие измерения в микромире, что найдёт применение в атомных часах и в аналитических приборах, и даже может найти применение в смартфонах.

 Источник изображения: Alireza Marandi

Источник изображения: Alireza Marandi

«Наша цель — совершить революцию в области сверхбыстрой фотоники, превратив большие лабораторные системы в системы размером с чип, которые можно будет массово производить и применять в полевых условиях, — заявил физик Цюши Го (Qiushi Guo) из Калифорнийского технологического института и Городского университета Нью-Йорка. — Мы хотим не только уменьшить размеры, но и обеспечить удовлетворительные характеристики этих сверхбыстрых лазеров на чипе».

Для точного измерения физических и химических явлений в мельчайших масштабах необходим лазер, обладающий идеальным сочетанием мощности и точности. Большинство лазеров, способных справиться с этой задачей, громоздки, дороги и потребляют много энергии. Новая разработка помещается на кончике пальца, тогда как до этого речь шла о конструкциях размером с лабораторный стол.

Потенциально такие лазеры могут использоваться для самых разных целей: от медицинской визуализации до атомных часов и навигации без помощи GPS. Задача была вместить конкретную схему в достаточно миниатюрные размеры, чтобы лазер на её основе помещался в сумку или даже карман.

Созданный учёными Калтеха миниатюрный лазер — это лазер с блокировкой мод или MLL, который создаёт чрезвычайно быстрые лазерные импульсы за счёт синхронизации фазы. Речь идёт об импульсах длиной в фемтосекунды. Быстрые лазерные импульсы позволяют проводить наблюдения на меньших масштабах и за объектами, которые движутся быстрее, например, за атомами в молекуле. Такие установки в настоящее время в самом лучшем исполнении и с хорошей мощностью довольно большие и требуют значительного количества энергии для работы.

Для создания миниатюрного MLL-лазера учёные использовали такой материал, как ниобат лития в тонкоплёночном исполнении (TFLN). Благодаря ему стало возможным использовать внешние радиочастотные электрические сигналы для точного управления лазерными импульсами. Для создания сверхмалого лазера этот материал был объединен со специальным типом полупроводника, совместимого с TFLN.

Результаты оказались впечатляющими: лазер способен выдавать импульс длиной 4,3 пикосекунды в ближней инфракрасной области с пиковой мощностью около 0,5 Вт. Лазер также оказался универсальным с точки зрения настройки режимов работы, что обещает помочь с его переносом в портативные устройства, которые, правда, ещё предстоит разработать.

«Это достижение открывает путь к использованию сотовых телефонов для диагностики глазных заболеваний или анализа продуктов питания и окружающей среды на наличие кишечной палочки и опасных вирусов, — обещают разработчики. — Это также может позволить использовать атомные часы в масштабе микросхемы, что позволит осуществлять навигацию в условиях, когда GPS скомпрометирована или недоступна».

Apple и Broadcom уладили спор с Калтехом по поводу патентов на Wi-Fi

Компании Apple и Broadcom, с одной стороны, и Калифорнийский технологический институт (Калтех), с другой, смогли урегулировать патентный спор, связанный с технологией Wi-Fi, который продолжался с 2016 года. Выступавшая истцом сторона Калтеха отозвала свои претензии без права инициировать повторное разбирательство.

Первоначально истец заявлял, что оборудованные чипами Broadcom миллионы iPhone, iPad, умных часов и других устройств Apple нарушают его патенты, связанные с технологией Wi-Fi. По итогам первого раунда разбирательств институту присудили компенсацию на общую сумму $1,1 млрд: $837,8 млн от Apple и $270,2 млн от Broadcom. Суд апелляционной инстанции назвал сумму компенсации «юридически необоснованной», отклонив утверждение, что и Apple, и Broadcom должны были лицензировать у Калтеха одни и те же чипы.

Далее дело разбирал суд присяжных, который постановил, что Apple и Broadcom всё-таки нарушили два принадлежащих институту патента. Слушания были назначены на июнь этого года, но их перенесли на неопределённый срок. В августе стороны сообщили суду, что сумели найти точки соприкосновения для урегулирования претензий, но подробностей не раскрыли.

Описанное в патентах решение является основополагающим для реализации стандартов Wi-Fi 802.11n и 802.11ac, хотя изначально оно и не предназначалось для Wi-Fi. Недавно аналогичные претензии Калтех урегулировал с Samsung, а дела в отношении Microsoft, Dell и HP пока находятся на рассмотрении.

В США представили робота-трансформера Morphobot (M4), способного ехать, летать и даже «ходить»

Калифорнийский технологический институт разработал робота-трансформера Multi-Modal Mobility Morphobot (M4) размером с радиоуправляемую модель, способного менять форму и способ передвижения. Когда того требует окружающая обстановка, он может ехать, лететь или «идти».

 Источник изображения: Nature

Источник изображения: Nature

Робот собран специалистами из электронных компонентов, двигателей и небольшого компьютера, принимающего решения — какую именно форму M4 должен принять в тот или иной момент. Команда технических специалистов оснастила робота колёсами, которые способны за считаные секунды превращаться в подобие роторов квадрокоптера.

Судя по публикации в журнале Nature, робот может вставать на два колеса для «ходьбы», в то время как два других в этом случае снова работают в качестве роторов, поддерживая конструкцию в вертикальном положении — например, он может лучше разглядеть то, что находится впереди или преодолевать сложный ландшафт, передвигаться по которому на четырёх колёсах будет проблематично.

 Источник изображения: Nature

Источник изображения: Nature

Сообщается, что при разработке робота учёные вдохновлялись образцами из мира животных — например, сурикатами и моржами. Как сообщается в публикации, модель построена на платформе Jetson Nano — доступном миниатюрном варианте компьютера NVIDIA, разработанном для робототехники.

M4 может выполнять «восемь различных типов движений», а в пресс-релизе Калифорнийского технологического института сообщается, что система ИИ позволяет ему принимать автономные решения в зависимости от окружающих условий. По словам разработчиков, в будущем робот сможет применяться, например, для доставки раненых в больницы или для исследования других планет.

В США разработана технология 3D-печати металлами с разрешением 40 мкм

Инженеры Калифорнийского технологического института разработали метод 3D-печати из металлов и сплавов с разрешением, которое в некоторых случаях на порядок меньше, чем было возможно ранее. Минимальный размер элемента уменьшили до 40 мкм, что откроет путь к производству крошечных компонентов для микроэлектронных механических систем (MEMS), которые можно применять для широкого спектра устройств, от датчиков до систем отвода тепла от чипов.

 Источник изображений: Bob Paz

Источник изображений: Bob Paz

Традиционно 3D-печать металлических изделий опирается на послойное спекание металлических порошков лазерным лучом. При этом высокая теплопроводность металлов мешает повысить разрешение — нагрев происходит быстро, и как не фокусируй лазер, в области проекции спекается больше порошка, чем предусматривает цифровая модель. Учёные из Калтеха решили эту проблему интересным образом — на этапе печати модели они предложили отказаться от металлов и лазера.

Модель всё так же послойно создаётся на 3D-принтере, но не из порошкового металла, нагреваемого лазером, а из полимерного гидрогеля с послойным закреплением ультрафиолетовым светом. После создания модели её помещают в водный раствор солей металла, в котором ионы металла проникают в гидрогель. После насыщения модели солями производится отжиг модели. Температура отжига выбирается ниже точки плавления металла, но она всё равно достаточно высока (700–1100 °C), чтобы полностью выжечь гидрогель.

После отжига остаётся металлическая модель с разрешением элементов даже меньше, чем гидрогелевая матрица. И если методом прямой лазерной 3D-печати можно создавать металлические детали с минимальным разрешением 100 мкм, то использование матрицы повышает разрешение печати металлических моделей до 40 мкм. Это в два раза тоньше человеческого волоса.

 Медная модель после отжига

Медная модель после отжига

Калтехом была создана компания 3D Architech для лицензирования новой технологии печати всем заинтересованным. Биотехнологии, охлаждение чипов, датчики, робототехника — все эти дисциплины и многие другие нуждаются в массовом производстве миниатюрных изделий из металлов, которые нельзя изготовить традиционным способом — литьём, фрезерованием, ковкой и так далее.

Интерфейс мозг-компьютер научили быстро считывать слова, произносимые мысленно — это поможет людям при потере речи

Учёные из Калифорнийского технологического института смогли провести уникальный эксперимент, в ходе которого компьютер смог распознать слова, которые человек произносил мысленно. Исключительность опыта заключается в том, что данные снимались с области мозга, которая отвечает за тактильные и моторные действия. Тем самым один датчик может позволить человеку управлять искусственными конечностями и воспроизводить речь.

 Источник изображения: Adapted from Edmondson, Laura R., and Hannes P. Saal

Источник изображения: Adapted from Edmondson, Laura R., and Hannes P. Saal

«Эти новые результаты являются многообещающими в области языка и коммуникации. Мы использовали интерфейс мозг-компьютер для реконструкции речи», — сообщила Сара Ванделт (Sarah Wandelt), аспирантка Калифорнийского технологического института, участвующая в постановке опыта.

В недавнем прошлом подобные исследования опирались на анализ сигналов мозга моторных зон, когда участники экспериментов шёпотом или движением губ и мышц гортани воспроизводили слова. Распознать мысленно произнесённые слова без движения или его имитации намного сложнее, что вело к низкой скорости распознавания, когда таковые испытания проводились.

Новое исследование стало самым точным в предсказании мысленно произнесённых слов. Сигналы регистрировались с отдельных нейронов в области мозга, называемой супрамаргинальной извилиной, расположенной в задней теменной коре. Ранее было выяснено, что эта область мозга представляет произносимые слова. Теперь учёные убедились, что указанная область также отвечает за мысленно произнесённую речь.

В ходе эксперимента пациента с тетраплегией (паралич конечностей) около 15 минут просили мысленно произносить ряд слов. Датчик в мозгу человека передавал данные на компьютер, который обучался распознавать рисунок сигналов. Для восьми слов результирующая точность распознавания составила 91 %.

Уточним, метод не может использоваться для чтения мыслей, поскольку мозговые паттерны индивидуальны и технология работает только тогда, когда человек фокусируется на произнесении слова. В то же время при целом ряде заболеваний, когда речь с помощью мышц становится невозможной, больному можно будет вернуть нормальное вербальное общение.

«Ранее мы показали, что можем декодировать из супрамаргинальной извилины человека воображаемые жесты рук для хватания, — сообщил один из авторов исследования. — Возможность декодировать речь из этой области говорит о том, что один имплантат может восстановить две важные человеческие способности: хватание и речь».


window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Крупное обновление добавило в No Man’s Sky возможность создавать собственные космические корабли — фанаты мечтали об этом с 2016 года 3 ч.
CD Projekt раскрыла, как продвигается разработка The Witcher 4, и похвасталась успехами Cyberpunk 2077 3 ч.
Громкие анонсы «без рекламы и лишней болтовни»: ведущие инди-разработчики устроят собственную игровую презентацию The Triple-i Initiative 5 ч.
Databricks представила открытую LLM DBRX, превосходящую GPT-3.5 Turbo 5 ч.
«Всегда обидно, когда хейтеры оказываются правы»: Earthblade от авторов Celeste не выйдет и в 2024 году 6 ч.
США запретили властям использовать ИИ, который ущемляет американцев 6 ч.
Экшен-платформер Nine Sols от создателей Devotion наконец получил дату выхода — это смесь Hollow Knight и Sekiro: Shadows Die Twice в стиле даопанка 8 ч.
Разработчики Homeworld 3 раскрыли, как улучшат игру после критики фанатов 9 ч.
Экс-глава EA Russia Тони Уоткинс сделает Astrum Entertainment «компанией №1» на российском рынке видеоигр 11 ч.
Магазин чат-ботов ChatGPT провалился, но им пользуются ученики школ и университетов 11 ч.
Amazon потратит почти $150 млрд на расширение ЦОД, чтобы стать лидером в области ИИ 2 ч.
Новая статья: Обзор лазерного 4К-проектора Hisense Laser Mini Projector C1: передовые технологии в действии 3 ч.
В Китае запустили связь 5.5G — первыми её поддержку получили смартфоны Oppo Find X7 3 ч.
Apple представит обновлённые планшеты iPad Pro и iPad Air в начале мая, если слухи верны 5 ч.
Глобальное потепление замедлило вращение Земли, и в этом уже нашли плюсы 6 ч.
Nautilus запустила линейку инфраструктурных решений EcoCore для модульных ЦОД 6 ч.
Китай нарастил закупки нидерландского оборудования для выпуска чипов в несколько раз, несмотря на санкции 6 ч.
Оптика для HBM: стартап Celestial AI получил ещё $175 млн инвестиций, в том числе от AMD и Samsung 6 ч.
Logitech представила беспроводную низкопрофильную клавиатуру Signature Slim K950 7 ч.
Под давлением пользователей Google преодолела аппаратные ограничения для внедрения ИИ в Pixel 8 8 ч.