НТИ декабрь 2011 Ч.3 Информация, Наука, Изобретения, Курьезные изобретения

Часть 1

Часть 2

 

Часть 3

 

Раздел ИНФОРМАЦИЯ в этот раз представлен тремя новостями. «IBM построила прототип высокоплотной быстрой памяти», сообщает 7 декабря www.membrana.ru. «Показанный на днях экспериментальный чип является предвестником запоминающих устройств, сочетающих огромную ёмкость классических жёстких дисков с надёжностью и скоростью срабатывания твердотельных схем. Пятого декабря в Вашингтоне на международной конференции по электронным устройствам IEDM 2011 компания продемонстрировала первый рабочий прототип памяти типа Racetrack («гоночный трек», «ипподром»). Ранее сообщалось об её изобретении, принципе действия и первом опыте с прообразом Racetrack, содержащим всего одну ячейку.

Напомним, что в устройстве Racetrack нет ни одной подвижной детали. Биты хранятся в виде чередования магнитных доменов в металлических проводках длиной в микрометры и поперечником в нанометры. Каждый такой проводок в теории может хранить десятки и сотни бит. Для записи и чтения стенки магнитных доменов сдвигаются вдоль проводков при помощи спин-поляризованных импульсов тока. Домены движутся в затылок друг другу, словно машины на узкой трассе. Новый чип создан по стандартной полупроводниковой технологии CMOS. Причём все необходимые элементы уместились на едином куске кремния.

Нанопроводки были выполнены из сплава никеля и железа. Его тонкий слой учёные нанесли на пластину, а затем вытравили ненужные части. Каждый проводок (всего их в новом чипе 256) насчитывает в длину 10 микрометров, 150 нанометров в ширину и только лишь 20 нанометров в толщину. С одной стороны каждой такой проволочки подсоединены цепи записи, поставляющие электроны с контролируемым спином. С другого края размещены считывающие элементы. Они определяют направленность доменов по мере того, как те проходят мимо. Технологическая совместимость новинки с существующими схемами — важный момент, ведь она означает возможность промышленного выпуска. Хотя по признанию изобретателя «ипподрома» Стюарта Паркина (Stuart Parkin), прежде ещё необходимо уточнить многие моменты. Например, Паркин и его коллеги экспериментируют с альтернативными материалами для ячеек, которые позволили бы уместить больше чередующихся доменов в одном проводе, в сравнении с нынешним железо-никелевым вариантом, а ещё дали бы возможность увеличить скорость смещения намагниченных зон. IBM считает, что память Racetrack не только улучшит параметры отдельных компьютеров, но и серьёзно ускорит распределённые вычисления, поскольку позволит хранить огромные массивы данных и передавать любые их фрагменты за миллиардные доли секунды».

«Картинка наощупь: шершавый монитор» - называется заметка, размещенная 9 декабря на www.popmech.ru. «Подключить осязание к пользованию компьютерами и электроникой, а то и просто к просмотру кинофильмов и телепередач – впечатляющая цель компании Senseg. Создание «тактильного экрана» идет полным ходом. Разработчики из японской компании Senseg обещают превратить сенсорные экраны в тактильные, на которых в зависимости от задач менялись бы текстуры, рельефные обводки и объекты. Что и говорить, задача сложная и полезная: представьте себе, насколько это облегчит пользование сенсорными экранами. А главное – вполне решаемая, и авторы уже представили действующий прототип телевизора с тактильным экраном, на котором можно потрогать динамично изменяющиеся текстуры. В технологии использовано обычное кулоновское притяжение противоположных электрических зарядов: к поверхности экрана подводятся тончайшие проводники, на которые подается нужный заряд. Кожа, обладая собственным зарядом, притягивается или отталкивается к поверхности с той или иной силой, заданной силой поданного на проводник тока.

Так, сложным образом варьируя напряжение на проводниках, можно создавать даже сложные текстуры и поверхности. Точнее говоря, их иллюзию. Среди заметных достоинств этого остроумного подхода можно назвать отсутствие движущихся частей, легкость масштабирования для использования на экранах самого разного размера, от смартфона до какой-нибудь 50-дюймовой панели телевизора. Представители Senseg обещают, что на доведение технологии до ума им понадобится не более двух лет».

«Россияне и египтяне больше всех «подсели» на соцсети в 2011 году», информирует www.strf.ru 22 декабря. «Наибольший рост аудитории социальных сетей за год зафиксирован в Египте и России. Об этом свидетельствуют данные исследования, проведенного Pew Research Center. По сравнению с прошлым годом, количество пользователей соцсетей в этих странах возросло на 10% – с 18 до 28 в Египте и с 33 до 43 в России. Всего в России исследователи насчитали 49% интернет-пользователей. Среди стран с высокой (более 30%) долей граждан, пользующихся социальными сетями, РФ называется государством с наибольшей "социализацией": только 6% рунетчиков может жить без соцсетей.

К примеру, в Великобритании таких 37% от всего населения, а в США, Израиле и Испании разница составляет 27-35%. В Египте обходятся без соцсетей 4% пользователей, а в Индонезии и Пакистане – по одному проценту. При этом в Пакистане, согласно полученным данным, всего 4% от населения имеют доступ к Интернету. Добавим, что Pew Reseach Center исследовал и активность использования мобильных телефонов пользователями из разных стран. У 86% опрошенных россиян есть мобильные телефоны, но только 27% из них выходят с их помощью в Сеть. Для сравнения, в США через мобильные устройства доступ к интернету получают 43, в Великобритании 38, а в Кении 29 процентов их владельцев. Исследование проводилось в конце марта и начале апреля 2011 года, однако его результаты были объявлены только 20 декабря. В большинстве стран, включая Россию, было опрошено 10 тыс. человек».

В разделе НАУКА. ЖИЗНЬ. ЧЕЛОВЕК, как всегда, обсуждаем проблемы жизни на Земле и новости из космоса. Но начнем в этот раз с Вавилонской башни.  «Учёные впервые нашли прижизненный чертёж Вавилонской башни», пишет 29 декабря www.membrana.ru. «Древнейшее в мире изображение Вавилонской башни, вернее — реального прототипа библейского сооружения, обнаружено на одной из стел Нововавилонского царства, давно хранящейся в частной коллекции. Международная команда учёных завершила перевод большой порции древних клинописных текстов из уникальной коллекции норвежского бизнесмена Мартина Шейена (Schøyen Collection). Она охватывает десятки тысяч рукописей, простирающихся во времени более чем на пять тысяч лет. В собрание входят часть свитков Мёртвого моря и древние буддистские документы, надписи, оставленные аборигенами Австралии, и большое число клинописных табличек и каменных плит из древней Месопотамии.

Новейшие результаты исследования последних группа историков и языковедов изложила в недавно изданной книге «Королевские клинописные надписи и связанные с ними тексты из коллекции Шейена» (Cuneiform Royal Inscriptions and Related Texts in the Schøyen Collection). В ней в частности впервые детально описывается «Стела Вавилонской башни». Эндрю Джордж (Andrew George), профессор Лондонского университета (University of London) и редактор новой работы, охарактеризовал находку как «звезду на небосводе книг». Надписи на этом чёрном камне датированы 604-562 годами до нашей эры. На плите изображены царь Навуходоносор II, правивший Вавилоном более 2500 лет назад, и легендарная Вавилонская башня. Если говорить точнее, то, конечно, перед нами не она буквально, а зиккурат Этеменанки. Это 91-метровое сооружение историки считают прообразом легендарной башни из Библии. Колоссальное семиярусное здание с храмом на вершине не только представлено в виде сбоку, но и снабжено планом внутренних помещений.

Надписи чётко определяют башню как «великий зиккурат Вавилона». На стеле царь Навуходоносор сам рассказывает о конструкции: «Я сделал её на удивление людей мира, я поднял её ввысь в небо, сделал двери для ворот, покрыл её битумом и кирпичами». Кстати, по словам Эндрю Джорджа, изображение царя на стеле – всего лишь четвёртый известный портрет Навуходоносора II, причём три других находятся на открытом воздухе и ныне пребывают в плохом состоянии. Но главное — данный камень являет нам первое изображение легендарного зиккурата, современное правлению Навуходоносора II. Именно при нём Этеменанки, построенный ранее, но потом разрушенный и переживший ряд реконструкций, был воссоздан в последний раз, причём сильно вырос в размерах, так что стал самым высоким строением Вавилона.

Надписи на камне также дают намёк на происхождение библейской истории с разными народами, собравшимися и вздумавшими построить башню высотой до небес. Клинопись гласит: «Я мобилизовал (все) страны всюду, (каждый и) любой правитель (который) был поднят до выдающегося положения над всеми людьми мира (как один) любимы Мардуком... Я построил свою структуру с битумом и (жжёным кирпичом). Я закончил её, делая (её сияющей) ярко, как (Солнце)...» (перевод Эндрю Джорджа). (Мардук – бог древней Месопотамии, которому и был посвящён Этеменанки.) Блистательное культовое сооружение (как и другие зиккураты Месопотамии) видели иудеи, угнанные в плен войсками Навуходоносора II после взятия Иерусалима в 586 году до нашей эры. Потому вполне вероятно, что подлинная история сооружения Этеменанки могла лечь в основу библейского сюжета». Обратимся теперь от огромной башни к маленьким паучкам.

«Мозг крошечных пауков заполняет свободные полости тела данных членистоногих», сообщает 29 декабря www.nanonewsnet.ru. «Оказывается, мозг крошечных пауков настолько велик по отношению к размеру их тела, что заполняет все свободные полости внутри организма и даже располагается в конечностях. В рамках проведения исследования, направленного на изучение вопроса влияния малого размера тела на размер мозга и поведение, учёные анализировали строение нервной системы 9 видов пауков: от гигантов, обитающих в тропических лесах, до мелких членистоногих, размер которых не превышает диаметра булавочной головки. Чем меньше размер паука, тем крупнее мозг по отношению к размеру его тела. Следовательно, мозг должен каким-то образом распределяться по телу, заполняя свободные пространства внутри него.

«Чем меньше физический размер вида, тем больший размер собственного тела вид вынужден использовать с целью создания необходимых условий для нормальной работы мозга. Например, даже очень маленькие пауки умеют плести паутину и демонстрируют другое довольно сложное поведение. Мы обнаружили, что центральная нервная система самых маленьких паучков занимает почти 80% их тела. В это число входит 25% пространства, которое находится в конечностях» – говорит Уильям Сайкло (William Wcislo, научный сотрудник Смитсоновского института тропических исследований, Панама). Тело некоторых самых маленьких неполовозрелых пауков даже иногда деформируется, образуя некоторые выпуклости. В них находится избыток тканей нервной системы. У взрослых особей того же вида таких особенностей не наблюдается. Так как нервная ткань очень важна для нормальной работы всего организма одним из вариантов её более эффективного «хранения» является распределение данной ткани по организму.

«Мы предполагали, что тело молодых пауков заполнено преимущественно клетками мозга. Наше предположение основывалось на существовании правила Галлера, которое гласит, что, по мере уменьшения размера организма площадь тела, занимаемая мозгом, увеличивается» – говорит Уильям Сайкло. По его словам, например, головной мозг человека составляет 2–3% от общей массы человеческого тела. Нормальная работа клеток мозга поддерживается в результате высоких энергетических затрат. Следовательно, можно предположить, что большая часть энергии, вырабатывающейся в результате поглощения пищи, в организме пауков расходуется на поддержание нормальной работы нервной ткани. Широкое биоразнообразие пауков Панамы и Коста-Рики позволило учёным провести данное исследование. В нём вес самого крупного вида (Nephila clavipes) в 400 тысяч раз превышал размер самого маленького паука (представитель рода Mysmena)».

«Опыт с побегом подтвердил альтруизм крыс», сообщает 9 декабря www.membrana.ru. «Лабораторные грызуны неоднократно вызволяли своих товарищей из плена, не получая взамен никакой выгоды. Исследователи утверждают, что животными двигало чистое сопереживание пленникам, желание прекратить их мучения. На тестовой площадке биологи помещали двух крыс. Одна из них пользовалась сравнительной свободой, а вторую запирали в узкий прозрачный цилиндр. При этом дверцу последнего можно было открыть только снаружи. Свободные крысы выказывали больше волнения, когда их сородичи находились взаперти, по сравнению с ситуацией, когда в цилиндре никого не было. И это уже было первым проявлением эмпатии. После нескольких таких сеансов крысы разобрались, как можно открыть крышку цилиндра. Сначала они экспериментировали с ней, возились по многу минут, но как только зверьки нашли способ её сбросить – дело пошло на лад. В последующих испытаниях крысы освобождали сородичей почти сразу же, то есть в считанные секунды после начала теста. Один из авторов эксперимента, профессор психологии Жан Десети (Jean Decety) из Чикагского университета, утверждает:

«Это первое доказательство того, что оказание помощи у крыс вызвано сопереживанием. В литературе не раз высказывалась идея, что эмпатия не является уникальной для людей, и это положение было хорошо продемонстрировано на обезьянах, но в отношении грызунов оставалось не очень ясным. Мы собрали в одной серии экспериментов свидетельства помощи, основанной на эмпатии у грызунов, и это действительно в первый раз было хорошо видно». Правда, Десети забывает в чём-то похожий эксперимент швейцарцев, проведённый в 2007 году. Только там крысы могли кормить друг друга. Просто так, не получая ничего взамен. Еда как отвлекающий фактор была использована и в опыте американцев. В отдельной серии попыток на арену со свободной крысой помещали два запертых прозрачных цилиндра – в одном был пленник, в другом – шоколадная стружка. Крыса могла бы сначала открыть ёмкость с лакомством, съесть его и только потом освободить товарища. Но она этого не делала. Грызуны, как правило, открывали пленника первым, а цилиндр с шоколадом – вторым и далее делились едой.

«Мы были в шоке», — говорит об этой части эксперимента исследовательница Пегги Мейсон. А Инбаль Барталь, третий автор работы, добавляет: «Мы не обучали этих крыс. Они обучались сами, потому что были мотивированы чем-то внутренним. Мы не показывали им, как открыть дверцу, у них не было какого-либо предыдущего опыта по её открытию, и ведь сдвинуть эту крышку было трудно. Но они продолжали попытки и в конечном счёте добивались желаемого». Чтобы проверить, не было ли последующее общение крыс наградой для освободителей, учёные обставили опыт так, что при срабатывании крышки пленники выпускались в другой загон и не имели возможности взаимодействовать с первой крысой. Но животные продолжали освобождать сородичей и в таком случае. А вот обман не прошёл: когда вместо крысы в «тюрьму» помещалась похожая на неё игрушка, подопытное животное не открывало цилиндр. Не все крысы в эксперименте наловчились освобождать пленников. Дальнейшие тесты показали, что крысы-самки с чуть большей вероятностью становятся благодетелями, чем самцы. Возможно, это показывает глубинную связь эмпатии и материнства».

«Самоед: Юпитер пожирает себя изнутри», информирует 22 декабря  www.popmech.ru. «Крупнейшая из планет Солнечной системы, Юпитер весит больше, чем все они, вместе взятые. Это типичная жертва непомерного аппетита: недавнее исследование показало, что Юпитер сам разрушает собственное ядро. Юпитер относят к классу газовых гигантов, крупных планет, состоящих (как и звезды) почти полностью из водорода и гелия – помимо него, это относительно близкие к нам Сатурн, Нептун и Уран. Строго говоря, гиганты эти не совсем газовые: колоссальное давление огромной массы, непрерывно нарастающее к центру, делает водород в их ядре жидкостью, причем электропроводящей. Такой «газ» окружает самую центральную часть ядра, составленную из железа, различных минералов и водного льда. При этом весящее примерно вдесятеро больше нашей Земли ядро составляет едва заметную часть огромной планеты, которая целиком тяжелее Земли в 318 раз. Странно даже представить, сколько на Юпитере водорода и гелия – они составляют подавляющую его часть. Но они же разрушают и его ядро. К такому выводу пришли исследователи из группы работающего в Калифорнии планетолога Бакхарда Милитцера (Burkhard Militzer). Ключевым компонентом центральной части юпитерианского ядра является оксид магния (MgO), погруженный в водородно-гелиевую жидкость под огромным давлением порядка 40 млн атмосфер и при температуре около 16 тыс. К.

Воссоздать эти адские условия в лаборатории практически невозможно, но ученым удалось смоделировать их на компьютере, и оценить поведение MgO и влияние на него жидкого водорода и гелия. Расчеты показали, что MgO при заданных условиях отлично растворяется в окружающей жидкости. И хотя оценить скорость этого процесса авторы затрудняются, можно достаточно уверенно предположить, что из-за него ядро Юпитера подвержено постоянной эрозии и непрерывно разрушается. Сегодня оно должно быть заметно меньше, нежели в первые годы жизни планеты. В связи с этими выводами возникает интересный вопрос о дальнейшей судьбе растворенного оксида. Достаточно ли мощны конвекционные течения в жидкой оболочке ядра для того, чтобы MgO поднимался от ядра выше, передаваясь в газовые верхние слои планеты? Или он так и остается в ядре? Во втором случае, кстати, масса ядра не должна существенно меняться со временем, она просто перераспределяется в его пределах, и границы ядра размываются. Эти же рассуждения применимы и к другим газовым гигантам – в том числе и находящимся у других звезд, весом нередко в десятки раз больше даже Юпитера. Более того, в более крупных газовых планетах процесс эрозии центрального ядра должен протекать еще быстрее. Возможно, в лице некоторых из них мы имеем дело с интересным случаем планет, вообще не имеющих ядра».

«У близнеца Солнца найдена потенциально обитаемая планета», пишет 6 декабря www.membrana.ru. «Новый мир земного типа Kepler-22b расположен в «зоне Златовласки» у звезды, почти идентичной Солнцу. Последнее – важное уточнение, ведь предыдущие надёжно подтверждённые «приюты для жизни» кружат около более прохладных светил. Звезда Kepler-22 расположена в 600 световых годах от нас. Она лишь чуть-чуть легче Солнца, но принадлежит к тому же спектральному классу G. Границы её обитаемой зоны расположены лишь немного ближе к светилу, чем в нашей системе. Объект Kepler-22b обращается в пределах этого комфортного региона, где на поверхности может существовать жидкая вода. Один оборот вокруг Kepler-22 планета делает за 289 дней, так что её год не слишком сильно отличается от земного. NASA называет новый мир самым маленьким из тех, что открыты почти в середине обитаемой зоны у звезды солнечного типа.

Диаметр Kepler-22b всего в 2,4 раза больше земного, так что условия на поверхности должны быть более-менее похожими. Но исследователи пока не могут сказать, каков состав планеты: преобладают ли на ней скальные породы, жидкость или газ. Тем не менее NASA считает находку важным шагом на пути поиска подлинного близнеца Земли. Примечательный улов, как ясно из названия планеты, принёс телескоп Kepler, созданный как раз для поиска небесных тел земного типа…»

В разделе ИЗОБРЕТЕНИЯ в этот раз собраны заметки, имеющие прямое отношение к человеку: орудия убийства, средства диагностики и лечения.

«Дырявый калибр: встроенный компенсатор», называется заметка, размещенная на www.popmech.ru 21 декабря. «Продырявленные пули летят быстрее и бьют точнее. Многие эксперты считают, что патрон – главная деталь стрелкового огнестрельного оружия, а пистолет, винтовка или пулемет – лишь приложение к нему. Действительно, в итоге все определяет полет пули. Чем быстрее окажется полет, тем более прямой будет траектория движения, тем точнее и убийственней попадание в цель. Необычные пули итальянской компании CompBullet способны не только обеспечить большую скорость, но и снизить отдачу, которая служит обычной причиной низкой кучности стрельбы. Главная тайна – в «волшебных» отверстиях. Пули CompBullet предлагаются разных калибров, но принципиально все они устроены одинаково. В форме из сплава на основе меди вырезаны отверстия – одно, самое крупное, вдоль оси пули, по центру, от ее основания, и несколько «вентиляционных отверстий», ведущих от него в стороны.

По уверению разработчиков, отверстия эти выполняют сразу несколько функций. Во-первых, когда порох сгорает, часть раскаленных газов движется по центральному отверстию, а затем расходится по боковым, из которых уже вырывается в стороны, создавая прослойку, снижающую трение пули о канал ствола. Во-вторых, когда пуля только покидает ствол и начинает свободный полет в воздухе, остатки раскаленных газов еще некоторое время движутся внутри отверстий, так что пуля превращается в аналог дульного тормоза, компенсирующего отдачу и стабилизируя положение пули. Кстати, именно поэтому «дырявые пули» так и названы – «компенсаторные пули», CompBullets. Ну и, в-третьих, газы, вырывающиеся из отверстий в процессе полета, создают небольшой, но заметный реактивный эффект, ускоряя движение.

Если этого кому-то покажется недостаточно, то авторы называют и другие преимущества своих пуль – ослабление вспышки и громкости выстрела, менее плотный дым. И, конечно, снижение веса, который приходится носить в боезапасе».

«США успешно испытали «гиперзвуковой снаряд», сообщает 19 декабря www.nanonewsnet.ru. «Пентагон провёл успешные испытания «летающего снаряда», способного двигаться значительно быстрее звука. В скором будущем США смогут поражать цель менее чем за час, где бы она ни находилась. ракеты-носителя 17 ноября этого года в 16:30 по московскому времени с Гавайских островов. Снаряд прошёл в верхних слоях атмосферы над Тихим океаном и попал точно в цель на атолле Кваджалейн (Маршалловы острова), расположенном в 4 тыс. км к юго-западу от Гавайев. Максимальная скорость AHW держится в секрете (говорят, в идеале это почти 10 тыс. км/ч). Отмечается лишь, что изделие — в отличие от баллистической ракеты — способно маневрировать. Испытания, как сообщает Пентагон, проводились для сбора данных об аэродинамике, навигации, наведении и управлении, а также о технологии термозащиты. Напомним, что 11 августа Минобороны испытало гиперзвуковой беспилотный аппарат, прозванный Falcon Hypersonic Technology Vehicle 2 (HTV-2). Он способен ускоряться до 27 тыс. км/ч, но запуск, который проводился с большой помпой (велась, например, прямая «Твиттер»-трансляция), закончился провалом (после отделения от ракеты-носителя аппарат попросту не смог начать самостоятельный полёт в атмосфере).

На сей раз всё сделано втихую — и успешно. К тому же нынешний старт оказался скромнее. HTV-2 должен был пролететь 6,5 тыс. км. И ещё: HTV-2 имеет радикально новый, клинообразный дизайн, тогда как модель AHW основана на проверенной временем конусообразной форме. AHW — часть программы по развитию глобальной ударной системы вооружений Prompt Global Strike. В этом году в неё вложили $239,9 млн (на AHW ушло $69 млн). Первоначальная цель проекта состояла в том, чтобы заменить ядерные боеголовки обычными.

Проблема, однако, заключалась в том, что новые ракеты легко было спутать с ядерными, и это вызвало бы «симметричный ответ». Поэтому конгресс отказался от финансирования программы. Это побудило Министерство обороны США приступить к разработке сверхоперативного оружия, которое било бы в цель с ужасным шумом, вместо того чтобы тихонько свалиться на голову, как это сделала бы ядерная боеголовка.

Эти гиперзвуковые аппараты способны решить многие геополитические вопросы, но только в том случае, если инженерам и учёным удастся довести их до ума. Наука далеко не всё знает о процессах прохождения объекта через атмосферу на гиперзвуковой скорости; к тому же нет аэродинамических труб, в которых можно было бы воспроизвести соответствующие условия. Поэтому создатели HTV-2 и AHW работают как бы в двух направлениях. Управление перспективных исследований Минобороны (DARPA) и ВВС США стремятся понять аэродинамику гиперзвукового полёта (ради этого запускали HTV-2), тогда как сухопутные войска сосредоточились на управлении и термозащите. «Снаряд» AHW покрыт углепластиком. И, похоже, он справился с задачей».

«Придуман бесконтактный способ взвешивания людей в невесомости», пишет 26 декабря www.membrana.ru. «В отличие от существующей технологии определения массы тела космонавтов новый метод не только работает быстрее, но ещё и не требует отвлечения внимания человека. Кармело Велардо (Carmelo Velardo) из института Eurecom разработал необычную систему взвешивания астронавтов и космонавтов там, где собственно веса-то и нет и обычные весы работать не могут. Учёный решил задействовать возможности камеры Kinect, передаёт New Scientist. Этот прибор чувствует глубину объектов, сцены и используется в качестве игрового контроллера (ради чего в своё время и затевался Project Natal). Однако учёные не первый раз приспосабливают этот прибор для необычных установок (можно вспомнить голографическое ТВ, невидимый телефон и дисплей обогащённой реальности).

В системе Велардо такая камера помогает строить трёхмерную цифровую модель тела человека, попавшего в поле зрения объектива. Придуманный изобретателем и его соратниками софт анализирует форму и размеры человека, а также его движения. Далее все эти параметры пересчитываются в массу с использованием статистической модели, построенной на основе анализа антропометрических данных 28 тысяч человек. Новатор утверждает, что точность определения веса новым методом составляет 97%, что соответствует ошибке в 2,5-3 килограмма. Это не так уж и плохо, поскольку в ходе космического полёта члены экипажа станции могут терять до 15% массы тела. Правда, нынешний способ её измерения даёт погрешность в 0,5%. Для процедуры взвешивания на борту МКС имеется нечто вроде стула на пружинах, который моторчики раскачивают с выверенным усилием. Частота колебаний стула зависит от массы груза, так что астронавту достаточно немного покачаться в таких качелях, чтобы через некоторое время электроника посчитала и выдала искомый результат.

Новый вариант если не заменит «прыгающий стул», то сможет дополнить его. Дело не только в том, что для взвешивания человеку достаточно будет просто проплыть перед объективом. Камера не займёт много места на станции и не потребует много энергии для работы. Так что ей можно доверить непрерывный контроль за весом экипажа. Специалисты, однако, указывают, что микрогравитация приводит к некоторому перераспределению воды в телах астронавтов. Так что для определения их массы на глазок необходимо учитывать этот эффект. Велардо, впрочем, сможет подкорректировать свой алгоритм. Исследователь собирается испытать технологию в невесомости – на борту самолёта, летящего по параболе...»

«Зубы в зеркале: кариес под присмотром» - успокаивает читателей 19 декабря www.popmech.ru. «Оснащенная видеокамерой щетка позволит чистить зубы не просто наощупь…Возможно, больше энтузиазма – особенно для любителей гаджетов – привнесет в ежедневную чистку зубов концепт Tooth Guardian, предложенный дизайнерами Юй-Син Линем (Yu-Hsin Lin), Чу-Чэ Чаном (Chu-Che Chang) и Сян-Шан Лу (Shang-Hsuan Lu). Идея довольно проста: в чистящую головку щетки встроена миниатюрная видеокамера и светодиод для подсветки, и изображение зубов – во всей их недочищенности – крупно демонстрируется в зеркале над раковиной. Это как игра: надо не пропустить ничего. А если чистить уже поздно, то хотя бы на ранних стадиях самому заметить у себя подозрение на кариес и заранее посетить стоматолога. Кстати: появление в зубной щетке видеокамеры делает ее из щетки полноценной электронной системой, со специальным зеркалом, в которую интегрирован полупрозрачный экран, получающий и демонстрирующий картинку с камеры, и с мощным устройством для подзарядки, заодно обеззараживающим щетину ультрафиолетом...»

«Инженеры создали плазменную кисть для замены пломб», утешает страждущих 27 декабря www.membrana.ru. «Новое устройство использует поток плазмы для безболезненной очистки полости в зубе. Авторы аппарата успешно испытали его в лаборатории и готовы приступить к клиническим тестам. Учёные и инженеры из университета Миссури и компании Nanova построили плазменную кисть (или щётку) — plasma brush – прибор, выпускающий узкую струю холодной плазмы. С её помощью аппарат всего за тридцать секунд способен очистить и продезинфицировать полость для пломбы.

В дополнение к уничтожению бактерий новая обработка даёт бонус: химические реакции, возникающие в процессе взаимодействия плазмы и зуба, изменяют его поверхность так, что впоследствии пломба держится в полости на 60% крепче. Создатели плазменной кисти считают, что она не только сократит болезненные процедуры при лечении зубов, но и продлит срок жизни пломб. Теперь команда исследователей рассчитывает на положительные результаты и клинических испытаний. Они стартуют в начале 2012 года, после чего, предположительно, учёные смогут улучшить конструкцию и довести её до конвейера. Если на тестах всё пройдёт удачно и будет получено одобрение FDA, регулятора оборота лекарственных препаратов и медицинских устройств, Nanova сможет вывести кисть на рынок в конце 2013 года».

«Учёные создали камеру с частотой триллион кадров в секунду», пишет 15 декабря www.membrana.ru. «Самая быстрая видеокамера в мире способна разглядеть продвижение ультракороткого импульса света через однолитровую бутылку, подобно тому как обычные скоростные камеры в деталях снимают пролёт пули сквозь яблоко. Уникальную систему построили Рамеш Раскар (Ramesh Raskar) из Массачусетского технологического института и сотрудники его лаборатории Camera Culture при участии группы Бавенди (Bawendi Group). Раскар известен нам по целому ряду впечатляющих опытов. Достаточно вспомнить камеру,  снимающую за углом. Она, кстати, является близкой родственницей новинки – у них есть общие элементы и схожи приёмы работы со светом. Для начала, впрочем, полюбуемся, как сферический волновой фронт от импульсного лазера прокатывается по выставленному физиками натюрморту. Каждое такое колечко пересекает сцену со скоростью света, но в замедленном ролике оно просто ползёт. Экспериментаторы называют новую систему Trillion FPS Camera.

Правда, на деле эффективное время экспозиции каждого кадра тут составляет 1,71 пикосекунды (триллионных долей секунды), так что аппарат отображает продвижение света по сцене с частотой съёмки «всего» в 0,58 триллиона кадров в секунду. Но округление авторам удивительной машины вполне можно простить. Для сравнения, предыдущая научная установка для фиксации быстротечных событий выдавала более шести миллионов кадров в секунду. Заметим, однако, что ещё один метод замедленной съёмки, базирующийся на голографии (light-in-flight holography), позволяет достичь большего темпа — целых 100 миллиардов кадров в секунду. Увы, эта технология пригодна вовсе не для любых ситуаций, так как работает только с когерентным светом. А его лучи теряют согласованность сразу же, как только проходят сквозь разные объекты, и потому метод отказывает.

В способе съёмки Раскара свет может быть самым обычным, а лазер в роли подсветки тут применяется не из-за когерентности исходного пучка, а из-за необходимости в ультракоротких вспышках. В качестве основы для новой системы учёные использовали стрик-камеру (streak camera). В таком устройстве лучи света попадают на фотокатод через узкую щель. Выбитые электроны за счёт быстроменяющегося электрического поля отклоняются в направлении, перпендикулярном щели. Далее они летят к детектору. Таким способом временная развёртка короткого импульса света превращается в пространственную. Прибывшие чуть раньше фотоны отражаются в детекторе в несколько иной позиции, чем частицы прилетевшие чуть позднее. Изображения, добываемые с помощью такой камеры, получаются двумерные, передаёт институт, но при этом одно измерение в кадре является пространственным (оно расположено вдоль щели), а второе – это время.

Чтобы зафиксировать сцену полностью, изобретатели применили медленно поворачивающееся зеркало, направляющее взгляд щелевой камеры на новые и новые линии. Для съёмки целого ролика пробег волнового фронта вдоль сцены следует повторить миллионы раз. А чтобы взаимное расположение световых полос в кадрах было правильным, необходимо точно синхронизировать импульсы лазера подсветки (частота следования – 13 наносекунд, ширина импульса – несколько фемтосекунд) и срабатывание детекторов. Последние воспринимают отражённый от объектов свет с временным разрешением примерно в пикосекунду. Сложная оптика и электроника, необходимая для синхронизации работы всех частей комплекса, как раз составляют секрет «триллионной камеры». Но не единственный.

Важно, что снимаемые объекты остаются неподвижными, так что картина прокатывающихся по ним световых импульсов – всегда одна и та же. Это и позволяет вести съёмку одной задуманной сцены в течение нескольких минут (за это время сканирующее зеркало снимает множество узких линий в поле зрения камеры). Если вернуться к аналогии с пулей и яблоком, то в данном случае учёные словно получают в финальном ролике один её пролёт по экрану после миллионов попыток – яблоко просто «расстреливают из пулемёта». Дальнейшая обработка колоссального массива информации (расположение фотонов и время их фиксации в детекторе) отдаётся на откуп компьютеру. Придуманные Рамешом и его коллегами математические алгоритмы позволяют сформировать из таких данных результирующий ролик, состоящий всего из 480 кадров. Легко посчитать, что за весь фильм (он показывает нам событие, разворачивающееся на протяжении 0,8 наносекунды) световой луч успевает пробежать по сцене примерно 25 сантиметров, а за один кадр – примерно полмиллиметра.

Андреас Фельтен (Andreas Velten), один из авторов этой системы, называет её «предельной, максимальной(ultimate)», мол, «во Вселенной нет ничего со столь быстрым взглядом, как у этой камеры». Её создатели также подчёркивают, что вдохновлялись съёмками летящих пуль, впервые проведённых десятилетия назад. Тогда ключом к остановке мгновения были фотовспышки, разумеется, доступные в те годы. Нынешние новаторы в целом используют аналогичный подход, только теперь вспышки света стали в миллиарды раз короче. Раскар называет такие импульсы «световыми пулями». Особенно эффектно они смотрятся в упомянутом вначале опыте с бутылкой. Возможные приложения технологии включают в себя анализ физической структуры конструкционных материалов или биологических тканей.

«Это как УЗИ со светом», — поясняет Раскар. Также данная техника способна раскрыть новые грани быстротекущих физических процессов. А ещё камеру на триллион кадров в секунду Рамеш предлагает использовать для съёмок образовательных фильмов, показывающих знакомые вещи с необычной стороны. Но пока триллион кадров – это лишь эксперимент. Притом дорогостоящий. Только импульсный лазер и ультрабыстрая стрик-камера, использованные в опыте, в сумме стоят $250 тысяч. Тут Раскар рассчитывает на технический прогресс, который позволит в будущем сократить размер оптических компонентов подобной системы и снизить их цену».

Раздел КУРЬЕЗНЫЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ не остается без внимания. «Создан идентификатор личности по ягодицам», радует 26 декабря все прогрессивное человечество www.membrana.ru. «Пока одни учёные совершенствуют технику для распознавания лиц, другие занимаются установлением личности по заду и добились впечатляющих успехов. Похоже, недалёк день, когда автомобильные сиденья будут узнавать водителя по «отпечатку» части туловища ниже спины. Японские инженеры из передового института промтехнологий (AIIT) представили прототип противоугонной системы, которая узнаёт человека по заду с 98-процентной точностью. Персональный идентификатор представляет собой массив из 360 датчиков давления, который работает по шкале от 0 до 256. В результате на компьютер передаётся полная картина распределения давления на сиденье, включая данные о точках контакта и площадях его пятен.

Таким образом выстраивается трёхмерный «профиль пользователя», по которому система в дальнейшем узнаёт человека и позволяет ему запустить двигатель (как вариант – активирует набор индивидуальных настроек кресла, руля, зеркал и так далее)…«Система анализирует кривые, провалы, гребни, прочие неровности, и автомобиль не поедет, если это не ваша задница, – иронизирует журнал Wired. – Правда, не понятно, как система будет реагировать на разные брюки, бумажник в заднем кармане или же накопленный на зиму лишний жирок». Японские исследователи между тем обращают внимание на преимущества их «седалищного идентификатора» по сравнению с традиционными биометрическими технологиями. Дескать, обычные сканеры и считыватели вызывают стресс, датчики таких систем могут сбоить из-за грязи или темноты.

Кроме того, инженеры замечают, что новая система может применяться не только в автомобилях, но и в офисах, чтобы компьютеры узнавали своих владельцев. Авторы надеются на интерес со стороны автопроизводителей. Если таковой проявится, коммерциализация продукта произойдёт в течение двух-трёх лет».

«Чувство снега: бег с холодком» описывает 22 декабря www.popmech.ru. «Благодаря новому материалу Ice-Fil с ксилитом кроссовки Carbon Pro Team сохранят свежесть ног даже после интенсивной тренировки. Многоатомный спирт ксилит известен не только потребителям жвачки с освежающим вкусом, но и всем покупателям продуктов – он широко используется в качестве пищевой добавки под кодом Е967. Свежесть ксилит может подарить не только дыханию, но и… ногам: канадский производитель спортивной одежды и инвентаря Louis Garneau начинает продажу кроссовок Carbon Pro Team с ксилитной пропиткой. Точнее говоря, с использованием нового запатентованного материала Ice-Fil, которым покрыты внутренние поверхности кроссовок. Честь создания материала Ice-Fil принадлежит южнокорейской компании Ventex, а канадцы намерены использовать его не только в обуви, но и, скажем, в беспальцевых перчатках для велосипедистов. Как и во рту, на коже ксилит действует освежающе и охлаждающе, а свойства материала позволяют ему эффективно отводить влагу.

Процесс реализуется с использованием энергии избыточного тепла тела и, видимо, настолько эффективен, что и некоторые другие спортивные бренды начинают активно использовать Ice-Fil для создания своих новых моделей одежды. Будучи спонсором французских велосипедистов из команды Team Europcar, компания Louis Garneau провела полноценные испытания новых кроссовок в ходе тренировок спортсменов на их базе. Тесты будут продолжены в ходе тренировок и соревнований будущего года – ну а тем временем сами кроссовки Carbon Pro Team начнут продаваться уже с января, по цене около 330 долларов».

Как же хочется, чтобы автомобиль безошибочно определял ягодицы своего хозяина, а старые кроссовки озонировали воздух в отличие от старых валенок дворника Тихона из «Двенадцати стульев». Мечты, мечты…Но почему бы и не помечтать в новогодние праздники? Желаю уважаемым читателям полета фантазии и сбычи мечт.

 

 

Алфавитный указатель: 

Рубрики: 

Subscribe to Comments for "НТИ декабрь 2011 Ч.3  Информация, Наука, Изобретения, Курьезные изобретения"