НТИ октябрь 2012 Ч.2 Новые материалы, Транспорт

  Часть 1

Часть 2

Раздел ТРАНСПОРТ посвящен самому разному транспорту, вплоть до космического.

«Электровелосипед без цепи – отличное решение для города», полагает 25 октября www.nanonewsnet.ru. «Десять лет назад изобретатель Дин Камен (Dean Kamen) гарантировал, что его устройство Segway будет самым лучшим транспортом на дороге в ближайшем будущем. Но, как показывает время, надежность и функциональность велосипеда пока никакой другой транспорт победить не может. Новейший велосипед, который сочетает в себе работу человеческих ног и технологии, может стать отличный выбором для города. Велосипед получил название Footloose. Это складной электровелосипед, который не имеет цепи, от южнокорейского производителя автозапчастей Mando. Footloose превращает работу наших ног в энергию, которая хранится в литий-ионной батарее.

То есть, покрутив педали какое-то время, мы наполняем велосипед энергией, после чего он способен проехать до 30 км самостоятельно. На транспорте установлен счетчик, который отслеживает скорость велосипеда, и регулирует выброс энергии автоматически. Еще на руле также расположен съемный дисплей, который помогает велосипедисту контролировать функции транспортного средства. Цена Footloose пока еще не была афиширована и в продаже этот необычный велосипед появится не раньше 2013 года…»

«Колеса в облаке: Toyota Smart Insect», называется заметка, размещенная 17 октября на www.popmech.ru. «Концепт электромобиля будущего представлен на выставке электроники - и неспроста: электроника в нем - главное. Экономичность и «экологичность» одноместных электромобилей не перестает привлекать конструкторов и дизайнеров, предлагающих все новые оригинальные концепты. Очередная интересная новинка представлена недавно разработчиками Toyota - концепт Smart INSECT был показан на выставке электроники SEATEC Japan 2012.  Электроники? Не автомобилей? Именно. Ультракомпактный одноместный электромобиль Smart INSECT («Информационный сетевой социальный электрический городской транспорт» (Information network social electric city transporter)) вовсю пользуется не только бортовой электроникой, но и облачным сервисом.

Концепт оснащается мощным комплектом датчиков движения и камер с возможностями распознавания заранее зарегистрированных водителей. Он приветствует их подмигиванием огней, музыкой и сообщениями на цифровой панели управления. Он будет следить за каждым движением внимательнее любящей собаки и предупредительно откроет дверь. Внутри над рулевым колесом, которое на сей раз больше напоминает штурвал самолета или гоночного болида, расположен большой ЖК-дисплей для выведения информации от системы навигации. Виртуальный помощник сможет распознавать голос и реагировать на поданные команды. А ключевая информация о каждой поездке и поведении водителя передается на центральный сервер. Эти данные пользователя накапливаются в базе облачного сервиса, благодаря им система постепенно все лучше узнает предпочтения водителя и основные пункты его поездок - дом, работа, теща и так далее. Запомнив вкусы  хозяина, она найдет ближайший подходящий ресторан, а связь с домашней системой позволит запирать и отпирать двери и управлять кондиционером прямо с дороги».

«Ракетный двигатель автомобиля Bloodhound SSC успешно проходит первые испытания», пишет 16 октября www.nanonewsnet.ru. «Реактивный автомобиль Bloodhound SSC, нацеленный на преодоление порога скорости в 1000 миль в час (1.4 Max или 1600 км/ч), стал еще на один большой шаг ближе к выполнению своей миссии. На днях, в испытательном центре Корнуоллского аэропорта в Ньюкуэе (Newquay Cornwall Airport), были произведены испытания гибридного ракетного двигателя автомобиля. За 10 секунд работы двигатель развил тягу в 60 килоньютонов при уровне создаваемого шума 180 децибелов. Автомобиль Bloodhound SSC был создан специально для того, что бы побить существующий рекорд скорости, составляющий 763 мили в час (1228 км/ч).

По внешнему виду этот автомобиль не очень похож на традиционное транспортное средство, больше всего он напоминает ракету на колесах, длиной 4 метра. Ракетный двигатель Cosworth F1, в котором твердое топливо сжигается с помощью подачи пероксида водорода, имеет температуру горения около 3000C и на испытаниях обеспечил давление струи газа, на 20 psi превышающее расчетное давление. Во время проведенных испытаний твердое топливо внутри двигателя сгорало весьма равномерно. Это стало возможным благодаря усилиям команды исследователей Computational Fluid Dynamics (CFD), которые провели математическое моделирование и рассчитали порядок распределения топлива в камере сгорания ракетного двигателя.

Следующими шагами команды Bloodhound будет проведение еще 14 статических испытаний двигателя, которые позволят определить является ли конструкция двигателя безопасной для использования его в реактивном автомобиле. И только после этого полностью собранный автомобиль Bloodhound SSC совершит несколько испытательных медленных заездов на территории Великобритании, прежде чем отправиться в Южную Африку и совершить там рекордный заезд».

«Панцирный робот: пока без панциря» описан 16 октября на www.popmech.ru. «После демонстрации робота-рыбы, робота-медузы и робота-ската ничего удивительного нет в появлении и робота-черепахи. Начиная с 2010 г. команда немецких инженеров работает над «роботом-черепахой» naro - tartaruga (naro звалась ранее созданная авторами робот-рыбка), а недавно они пообещали, что готовый прототип отправится в первое плавание уже в нынешнем месяце. Они отмечают, что целый ряд анатомических и функциональных особенностей черепахи делают ее «дизайн» очень привлекательным для использования в робототехнике. Во-первых, в плавании они исключительно быстры и маневренны - таким должен стать и naro - tartaruga, который, по плану, должен развивать в воде до 2 м/с. Маневренности же аппарату, как и живой черепахи, придаст пара независимых передних ласт, способных отклоняться во всех трех измерениях. Во-вторых, конечно, панцирь. У naro - tartaruga он будет алюминиевым и заключит не внутренние органы, а необходимую бортовую электронику и датчики - температуры, давления, течения, а также гироскоп, GPS-навигатор, компас и систему управления с двухъядерным процессором i7 и электронно-оптической системой BlueFox. Если прототип пока управляется дистанционно, в окончательной версии робот сможет самостоятельно выполнять большинство задач.

Спереди и сзади предусматривается свободное пространство со стандартизированными разъемами, которое будет использоваться для подключения дополнительных модулей, адаптированных под выполнение конкретных задач. Для размещения всего этого добра у разработчиков имеется вполне достаточно свободы: по их расчетам, целиком робот должен весить около 75 кг и достигать в длину примерно 1 м. Как взрослая морская черепаха».

«Робопчел: электрический жучок» описан 18 октября на www.popmech.ru. «Беспилотный летательный аппарат размерами с насекомое - уже почти реальность. Крошечный Robobee успешно способен самостоятельно подняться в воздух - но прежде полет этот был совершенно неуправляемым. Только с недавних пор аппарат обзавелся парой соединенных с крыльями актюаторов, которые позволят ему вращаться относительно продольной оси и отклоняться в стороны относительно поперечной, опуская или задирая нос. Все равно аппарат остается пока больше забавным демонстратором - его падение начинается практически сразу за успешным взлетом.

Однако, по уверению разработчиков, осталось добавить хвостовое оперение для поворотов в стороны. Robobee будет способен к полноценному маневрированию в полете. Разработчики планируют, что мириады таких пчелок смогут в будущем не только вести мониторинг окружающей среды или шпионить за конкурентами, но и помогать опылению растений! Сейчас основной вклад в решение этой важнейшей задачи вносят пчелы, однако за последние годы их численность падает по всему миру угрожающе быстро и без ясных причин. Для таких аппаратов создается и специальное программное обеспечение. В рамках проекта Green Brain британские ученые уже составляют полную карту всех нейронных взаимодействий нервной системы пчелы - а увенчаться работа должна созданием искусственного интеллекта для робопчел, который позволит им полностью самостоятельно управлять своим полетом.

Неясно только, сможет ли крошечная бортовая электроника полноценно симулировать даже нехитрую нейронную сеть пчелы. Пока что для этого требуются довольно производительные и крупные системы. Но если мощность компьютеров в очередной раз вырастет на порядки, то с такими роботами проблема исчезновения пчел-опылителей просто перестанет нас интересовать. А когда появятся проблемы исчезновения опыляемых растений, мы ответим на это новыми роботами, фотосинтезирующими».

«Исследователи начинают создание импульсного космического двигателя, работающего на ядерном синтезе», информирует 12 октября www.nanonewsnet.ru. «Благодаря бурному развитию современной науки и техники фантастические технологии, фигурировавшие в свое время в научно-фантастическом сериале «Звездный путь /Star Trek» постепенно начинают воплощаться в действительности. Ученые из Исследовательского центра аэрофизики университета Алабамы, НАСА, компании Boeing и Национальной лаборатории Ок-Ридж объединили свои усилия для создания космического импульсного двигателя, работающего на ядерном синтезе и использующим в качестве топлива «кристаллы дилития», которые хорошо известны любителям вышеупомянутого сериала.

Вот как сами ученые описывают то, над чем они работают: «Поклонникам Стартрека хорошо известно понятие импульсного двигателя, работающего на ядерной энергии экзотических кристаллов. Мы же в своей разработке используем дейтерий, один из стабильных изотопов водорода, и 6Li, стабильный изотоп лития, объединенные в одной кристаллической структуре. Это – основа "кристаллов дилития», которые мы будем использовать в качестве топлива".

Конечно, то, что будут делать и использовать ученые, не совсем то, что фигурирует в сериале. В Стартреке дилитий – это необычайно редкий твердый минерал, добываемый на некоторых планетах, который используется для инициации и поддержания реакции вещество-антивещество в недрах деформационного двигателя Энтерпрайза, но никак не импульсного двигателя. Новый импульсный двигатель, возможно, будет основан на принципах реакции ядерного синтеза, использующей технологию зета-сжатия (Z-pinch). Зета-сжатие плазмы реализуется за счет магнитного поля огромной силы, которое возникает при пропускании через плазму электрического тока не менее огромной силы. Это магнитное поле сжимает плазменный шнур до невероятно малого диаметра, ядра дейтерия и лития плазмы настолько приближаются друг к другу, что начинают идти реакции ядерного синтеза, в результате которой выделяется целый океан энергии.

Стоит отметить, что технологии ядерного синтеза на основе зета-сжатия уже достаточно давно реализованы и изучаются на установке Z Machine, находящейся в Национальной лаборатории Сандиа (Sandia National Labs) американского Министерства энергетики. На полной мощности импульсный двигатель будет почти непрерывно производить серию зета-сжатий плазмы. Но для людей, находящихся на борту космического корабля с таким двигателем, импульсы будут неразличимы друг от друга и сольются в непрерывном потоке тяги, которая обеспечит огромное ускорение космического корабля. Импульсный двигатель сможет обеспечить тягу, в миллионы раз превосходящую тягу, развиваемую двигателями современной ракеты-носителя класса Saturn-V. Помимо огромной тяги, импульсный двигатель на ядерном синтезе будет намного более эффективен, нежели традиционный ракетный двигатель.

Используя импульсные двигатели, люди смогут летать дальше, быстрее и расходуя значительно меньшее количество топлива.  Полет от Земли до Марса, может занять несколько недель времени, а не месяцев. По предварительным расчетам, импульсный двигатель сможет разогнать космический аппарат до максимальной скорости в 100 тысяч километров в час, это, конечно весьма быстро, хотя и несколько недотягивает до скорости, которую позволял развить деформационный двигатель Энтерпрайза. Но, прежде чем «включить зажигание» нового импульсного двигателя, ученым придется изрядно «попотеть». Во-первых, им придется создать и удержать самоподдерживающуюся реакцию ядерного синтеза. Во-вторых, используя некий магнитный затвор, потребуется сориентировать выделяющуюся энергию в нужном направлении. Все это подразумевает немалый объем работы, исследований, моделирования и, конечно же, финансирования. Но, учитывая, что над данной проблемой работают ведущие ученые-физики с мировыми именами, то можно надеяться, что рано или поздно им удастся создать работоспособный импульсный двигатель, работающий на принципах зета-сжатия».

 

Раздел ИНФОРМАЦИЯ посвящен системам передачи и хранения данных.

«Компания TDK добилась рекордной плотности записи информации на жесткий диск», сообщает 5 октября www.nanonewsnet.ru. «На выставке CEATEC JAPAN 2012 компания TDK Corp. объявила о своих достижениях в области увеличения плотности записи информации на магнитных пластинах жестких дисков. Применение магнитных головок, использующих технологию тепловой «помощи» магнитной записи (thermal assist recording), позволило добиться плотности записи в 1.5 ТБит на квадратный дюйм площади магнитной пластины, при этом показатель частоты ошибок (bit error rate, BER) не превысил значения  10- 2. В прошлом году исследователям компании TDK удалось добиться плотности записи в 1.0 ТБит на квадратный дюйм при значении показателя BER в 10-2. Но в этом году им удалось добиться еще большей плотности записи.

Компания TDK планирует, что данная технология будет готова к использованию в массовых продуктах уже к 2014 году, что позволит производить 2.5-дюймовые жесткие диски с емкостью 1 Тбайт на одну пластину и 3.5-дюймовые с емкостью 2 Тбайта на пластину. Несмотря на то, что представители TDK не раскрывают многих технических подробностей новой технологии, по имеющейся информации, им удалось реализовать столь плотную запись информации не только за счет разработки и использования новой конструкции магнитной головки. Одну из главных ролей в этом деле играет среда, в которой находятся и головки и вращающиеся пластины жесткого диска. Во время испытаний, которые подтвердили факт реализации рекордной плотности записи, в качестве испытательного стенда использовалась конструкция и магнитные пластины жесткого диска одной из существующих моделей. На имеющийся жесткий диск были установлены магнитные головки новой конструкции и вся эта система была установлена в боксе, заполненном смесью различных газов. Представители компании TDK умалчивают о модели, емкости и производителе диска, который был использован в качестве стенда».

«Оптические переключатели повысят скорость и удешевят сетевой трафик», утверждает 5 октября www.nanonewsnet.ru. «Группа исследователей из Университета штата Миннесота под руководством доцента кафедры электротехники и вычислительной техники Мо Ли (Mo Li) разработала технологию, способную значительно увеличить скорость передачи данных в компьютерных сетях, снизить стоимость трафика и затрат энергии. Исследование основано на предыдущих результатах той же группы учёных. В 2008 году они наблюдали в эксперименте, что при определённых условиях наноразмерные волноводы позволяют достичь достаточной величины светового давления, чтобы вызывать оптомеханические эффекты.

В новом устройстве между двумя волноводами размещается оптический резонатор, в шутку называемый разработчиками «мини-адронным коллайдером» из-за его формы. Он работает как усилитель исходного сигнала и как переключатель. Устройство похоже на электромеханическое реле, но управляется исключительно светом. Поскольку микропереключатели меняют положение под действием света, а не электрических импульсов, исследователи рассчитывают достичь более высоких скоростей обработки сигнала и снизить энергопотребление. Современные реле могут переключаться с частотой до миллиона раз в секунду, что является одним из факторов, лимитирующих скорость в системах связи. Новая разработка поможет устранить это «бутылочное горлышко», подняв частоту переключения до нескольких миллиардов герц. Пока устройство находится на стадии прототипа».

«Технологии безопасности: квантовая защита совершенна?» - задается вопросом 9 октября www.nanonewsnet.ru. «Тот, кто оплачивал, например, гостиничные счета при помощи кредитных карт, знает о возможных опасностях этого процесса. Злоумышленник может достаточно легко скопировать данные карты вместе с личными данными владельца, а потом воспользоваться ими в своих целях. С другой стороны, сама природа предоставляет способы предотвращения подобного: например, скопировать квантовую информацию просто невозможно. Так почему бы не использовать эту возможность для безопасной проверки денег?

Команда физиков из института квантовой оптики Макса Планка и Калифорнийского технического института разрабатывает схему устойчивого к помехам и вместе с тем надежно зашифрованного квантового токена. С одной стороны, свойства квантовой информации делают ее идеальным решением для предотвращения любых подделок. С другой же стороны есть проблемы – носители хрупки, а в самой информации неизбежно будет некоторый процент сбоев. Исследователи под руководством профессора Игнасио Сирака и профессора Михаила Лукина направили свои усилия как на улучшение качества носителей, так и на разработку протокола обмена данными, устойчивого к реальным недостаткам – в частности, сбоям кубитов, появляющимся при хранении и декодировании данных.

Ослабление требований к проверке – допустимость таких сбоев – расширяет возможности для подделки. Однако ученые вводят порог, допускающий определенный уровень ошибок и в то же время достаточный для безопасности. Что бы ни представляли собой реальные носители – фотоны или ядерные спины – банк и только банк будет хранить полное описание их состояний. Выданный банком токен будет передаваться владельцу. В первом варианте, предложенным учеными, токен будет проверяться непосредственно банком (или удаленным устройством-верификатором, которое этот банк предоставит). Второй возможный случай – когда токен будет проверяться на расстоянии.

В этой схеме квантовую информацию придется организовать в блоки парных кубитов. Владельцу нужно будет использовать специальный измерительный механизм для каждого блока и сообщить результаты измерения. После того, как ответы даны, срок действия токена истекает. Для обоих протоколов можно достичь оптимальной толерантности к информационному шуму. В среднем точность систем составляет 83%, в реальности планируется порог в 90%. Работа уже может быть продемонстрирована на примере единичного кубита – например, фотона с определенной поляризацией или ядра с определенным спином. А для применения на практике ученым придется разработать память, способную долгое время хранить квантовую информацию. Недавно удалось достигнуть рекордно длинного времени существования кубита при комнатной температуре – 1 секунду. Ученые продолжают разработки в этом направлении».

Окончание следует

 

RSS-материал