7407
4
Здесь собраны новейшие технологии, которые смогут вас удивить и возможно очень сильно изменить весь быт. (Осторожно, много букв!)
Честно говоря, уже существующие компьютеры обладают излишней мощностью для бытовых целей. Поэтому их развитие идет в основном по трем путям: улучшение графики, уменьшение размеров и снижение энергопотребление. Это с одной стороны. С другой стороны бытовым компьютерам катастрофически не хватает памяти и быстродействия, чтобы стать относительно разумным помощником человека. Какой путь развития самый лучший? Какая концепция самая лучшая? Какая технология окажется идеальной? Ну что, преступим к обзору?
Электроника без электричества: в MIT придумали магнитный «транзистор»
Исследователи из Массачусетского технологического института предложили новый подход для организации вычислительных процессов, в которых почти или даже вообще не используется электрический ток (поток электронов). Для этого используются магнитные материалы и их свойства менять намагниченность, а также такие квантовые эффекты, как перенос спинового момента элементарных частиц. Условный магнитный транзистор может переключаться из одного состояния в другое без потребления электричества только на магнитных и спиновых эффектах, что ведёт едва ли не к нулевому выделению тепла.
В своих экспериментах учёные использовали такое явление, как спиновая волна. Это определённое квантовое свойство электронов в магнитных материалах с решётчатой структурой. В таких материалах намагниченность упорядочена, а возникающие нарушения не локализуются, а начинают распространяться в виде волны. Идея как раз заключается в том, чтобы попытаться воздействовать на эти волны намагниченности ― модулировать их и добиться контролируемого переключения из, условно говоря, состояния 0 в состояние 1 и обратно.
До сих пор обеспечить модуляцию спиновых волн можно было с помощью специальной обвязки с использованием электрического тока. Но это сложно и ведёт к росту шумов, что затрудняет измерения. Учёные из MIT предложили управлять спиновой волной с помощью доменных стен ― условных границ между двумя зонами намагниченности. Для этого была разработана наноплёночная структура из двух наноплёнок кобальта и никеля, каждая из которых была толщиной несколько атомов. После этого плёнки зажали с двух сторон магнитными материалами со специальной решётчатой структурой и включили всё это в цепь.
В процессе эксперимента выяснилось, что при прохождении доменной стены спиновая волна меняла фазу на 180 градусов, а её амплитуда уменьшалась. Это оказалось возможным зафиксировать и не требовало никаких затрат энергии на переключение. Более того, положение доменной стены удалось контролировать с помощью той же самой спиновой волны. Для этого достаточно было увеличить интенсивность подаваемых на вход схемы спиновых волн. Чем сильнее была амплитуда колебаний, тем ближе к источнику спиновых волн смещалась доменная стена (невозможная аналогия ― водопроводный кран начинает плыть против течения по мере усиления напора воды). Сочетание таких свойств как управляемая модуляция (переключение между двумя состояниями) и контролируемое положение «вентилей» в материале обещает новую страницу в вычислительной технике, которая граничит с квантовыми вычислителями. Опыты продолжаются.
До сих пор обеспечить модуляцию спиновых волн можно было с помощью специальной обвязки с использованием электрического тока. Но это сложно и ведёт к росту шумов, что затрудняет измерения. Учёные из MIT предложили управлять спиновой волной с помощью доменных стен ― условных границ между двумя зонами намагниченности. Для этого была разработана наноплёночная структура из двух наноплёнок кобальта и никеля, каждая из которых была толщиной несколько атомов. После этого плёнки зажали с двух сторон магнитными материалами со специальной решётчатой структурой и включили всё это в цепь.
В процессе эксперимента выяснилось, что при прохождении доменной стены спиновая волна меняла фазу на 180 градусов, а её амплитуда уменьшалась. Это оказалось возможным зафиксировать и не требовало никаких затрат энергии на переключение. Более того, положение доменной стены удалось контролировать с помощью той же самой спиновой волны. Для этого достаточно было увеличить интенсивность подаваемых на вход схемы спиновых волн. Чем сильнее была амплитуда колебаний, тем ближе к источнику спиновых волн смещалась доменная стена (невозможная аналогия ― водопроводный кран начинает плыть против течения по мере усиления напора воды). Сочетание таких свойств как управляемая модуляция (переключение между двумя состояниями) и контролируемое положение «вентилей» в материале обещает новую страницу в вычислительной технике, которая граничит с квантовыми вычислителями. Опыты продолжаются.
Транзистор на углеродных нанотрубках впервые преодолел 100-ГГц барьер
На днях молодая компания Carbonics опубликовала в журнале Nature Electronics статью, в которой сообщила о рекордном достижении в области электронных приборов на углеродных нанотрубках. На основе опытной технологии производства транзисторов с использованием нанотрубок впервые удалось продемонстрировать работу прибора на частоте свыше 100 ГГц применительно к сфере радиопередачи. Это открытие обещает привести к бурному развитию радиотехнологий в миллиметровом и субмиллиметровом диапазоне, включая сети 5G.
Следует отметить, что компания Carbonics получила средства на исследования по программе DARPA от военных США и американских ВВС. Первое практическое использование технологии будет отдано на откуп военным США. Это означает, что они получат новые радарные установки и новые средства связи. Добавим, что компания Carbonics в 2014 году была выделена из совместного исследовательского центра Калифорнийского университета и Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA-USC) и из совместного проекта UCLA-USC с Городом науки и техники имени короля Абдулазиза Саудовской Аравии (KACST).
Исследователи из Carbonics создали уникальную технологию осаждения ZEBRA, которая позволила преодолеть главное препятствие на пути к электронным приборам на углеродных нанотрубках ― проблему создания плотных и выровненных в одном направлении массивов нанотрубок. Уникальность углеродных нанотрубок в том, что они проводят электроны в одном тончайшем слое, но выровнять все трубки в одном направлении представлялось проблематичным. Компания Carbonics решила эту проблему, хотя до выпуска электронных приборов в масштабе серийного производства всё ещё далеко.
Технология ZEBRA, сообщают разработчики, «это тот переломный момент, после которого нанотрубки становятся серьёзным конкурентом кремнию в практически всех областях микроэлектроники». С помощью данной технологии выровненные массивы углеродных нанотрубок можно создавать на любой поверхности, включая обычные кремниевые пластины, кремний на изоляторе, кварцевое стекло и гибкие материалы. Это означает, что технология интегрируется с традиционной цифровой логикой КМОП и преодолевает все существующие ограничения для гетерогенных интеграционных решений. Осталось придумать, как сделать её пригодной для массового использования и перейти от лабораторных испытаний к заводским.
Исследователи из Carbonics создали уникальную технологию осаждения ZEBRA, которая позволила преодолеть главное препятствие на пути к электронным приборам на углеродных нанотрубках ― проблему создания плотных и выровненных в одном направлении массивов нанотрубок. Уникальность углеродных нанотрубок в том, что они проводят электроны в одном тончайшем слое, но выровнять все трубки в одном направлении представлялось проблематичным. Компания Carbonics решила эту проблему, хотя до выпуска электронных приборов в масштабе серийного производства всё ещё далеко.
Технология ZEBRA, сообщают разработчики, «это тот переломный момент, после которого нанотрубки становятся серьёзным конкурентом кремнию в практически всех областях микроэлектроники». С помощью данной технологии выровненные массивы углеродных нанотрубок можно создавать на любой поверхности, включая обычные кремниевые пластины, кремний на изоляторе, кварцевое стекло и гибкие материалы. Это означает, что технология интегрируется с традиционной цифровой логикой КМОП и преодолевает все существующие ограничения для гетерогенных интеграционных решений. Осталось придумать, как сделать её пригодной для массового использования и перейти от лабораторных испытаний к заводским.
Российские учёные представили оптический транзистор, работающий при комнатной температуре
Сегодня для работы с оптикой на уровне электронных схем требуются достаточно сложные и сравнительно крупные элементы: полупроводниковые лазеры, фотоэлементы, волноводы и сопутствующие конструкции для управления световыми потоками в составе чипа. Пока всё это используется только для передачи данных (и от этого уже есть эффект в виде снижения потребления интерфейсов), хотя настоящий прорыв произойдёт только тогда, когда получится создать полностью оптический транзистор. К сожалению, в силу своей физической природы фотоны слабо взаимодействуют друг с другом и с материей. Впрочем, при температурах, близких к абсолютному нулю, в полупроводниках возникают явления тип квантовых колодцев, когда фотон может стать «материальным» ― начать взаимодействовать с материалом и, следовательно, становится управляемым. А управляемый фотон ― это не что иное, как следствие работы полностью оптического транзистора.
Как сообщает информагентство РИА, группа учёных из «Сколтеха» совместно с исследователями из цюрихского центра компании IBM создали оптический транзистор, способный работать при комнатной температуре. Информация о разработке представлена на сайте журнала Nature Photonics (к полной статье доступ платный). Повысить рабочую температуру оптического транзистора до окружающей удалось благодаря переходу на такой органический материал (полимер), как полипарафенилен (MeLPPP). Этот материал также как полупроводники характеризуется наличием квантовых колодцев ― чередующихся зон с меньшей шириной запрещённой зоны, окружённых участками с большей шириной запрещённой зоны. Но и это не всё.
Оперировать приходится не чистым фотоном, а квазичастицей, которая возникает в ходе взаимодействия фотона и элементарного возбуждения среды (материала). Такая виртуальная частица называется поляритон. В данном случае учёные научились управлять экситон-поляритоном (exciton-polaritons). Эта квазичастица возникает при взаимодействии фотонов с возбуждением в диэлектрике. Тем самым задача по созданию оптической логики разбивается на две части. Фотоны превращаются в экситон-поляритоны (происходит как бы расщепление светового потока или вычленение квазичастиц), и только потом появляется возможность использовать экситон-поляритоны для переключения и усиления сигнала, что аналогично работе транзистора.
Оперировать приходится не чистым фотоном, а квазичастицей, которая возникает в ходе взаимодействия фотона и элементарного возбуждения среды (материала). Такая виртуальная частица называется поляритон. В данном случае учёные научились управлять экситон-поляритоном (exciton-polaritons). Эта квазичастица возникает при взаимодействии фотонов с возбуждением в диэлектрике. Тем самым задача по созданию оптической логики разбивается на две части. Фотоны превращаются в экситон-поляритоны (происходит как бы расщепление светового потока или вычленение квазичастиц), и только потом появляется возможность использовать экситон-поляритоны для переключения и усиления сигнала, что аналогично работе транзистора.
Конструктивно поляритон представляет собой оптический резонатор из двух отражающих волны зеркал вокруг квантового колодца со световой волной внутри. Квантовый колодец в данном случае ― это атом активного материала с вращающимся вокруг него электроном. Эта структура может поглощать фотон и излучать его. Эксперименты с подобным оптическим «транзистором» показали, что структура демонстрирует усиление на уровне 10 дБ мкм-1 и скорость переключения быстрее пикосекунды. Что важно, на основе оптического транзистора учёные создали каскадный усилитель и логические элементы, а не просто доказали работоспособность отдельной транзисторной структуры. Что же, процессоры на оптических транзисторах обретают какие-то контуры. Когда-нибудь они могут стать реальностью.
Р.S.
Я лично бы поставил на оптические технологии. Почему? Да потому, что масса покоя фотона нулевая да и с зарядом (полями) у него тоже все хорошо, и, следовательно, на него не распространяются большинство ограничений (взаимное влияние и прочее). Но, как следует, эта технология наиболее далека от существующих. И поэтому по сути это во многом неизвестное поле. И да, спросите вы, как там с квантовыми компьютерами? Ну как бы дело в том, что они решают весьма узкий спектр задач, пока еще эти технологии требуют охлаждения (не бытовые) и к ним все равно нужен обычный компьютер для расшифровки результатов вычислений. Так что возможно квантовый сопроцессор (как дополнительный а не основной) когда-нибудь и появится в бытовых компьютерах, но это уже совсем другая история...
Ссылки по теме:
- 20 креативных посланий от человечества к инопланетянам
- Это надо видеть - 15 очень нужных изобретений 2018 года
- Божественный полет семени
- Стало известно, что неандертальцы скрещивались с неизвестным видом, о котором учёные ничего пока не знают
- Самые важные открытия в психологии - 2018
реклама
Другое дело, что там могут возникнуть подводные камни при массовом производстве. Но от этого никто не застрахован.
0. Если знаний в русском языке не достаточно, то можно просто нажать на F7 в Microsoft Word, и текст поправит компьютер в области грамотности. (Хотя, в Сети ходят варианты приколов сложных по языку русскому, где редактор предлагал весьма забавные варианты!)) Но, это не к данному посту. Тут ошибки элементарные.)
1. Если уже в постах на откровенную научную тему предупреждать, что там предложений чуть больше, чем в припеве Бузовой............ Я, боюсь, что мы общество, которое пока нормально читает новостные статьи на научные темы длиной прочтения в 15 минут, потеряем...
Давайте без извинений! Просто написали, что новость научная - и всё!!! Кому надо - прочитают! Кто не дорос, он и пятисекундную читать не будет, да ещё и оскорбиться, выставив минус.
Не надо ровняться на массы.
Массы всегда ровнялись на умнейших и достойнейших!!!
2. "... бытовым компьютерам катастрофически не хватает памяти и быстродействия, чтобы стать относительно разумным помощником человека."
Заблужденческий бред (говорю, как программирующий с 70-х, когда весь наш ВЦ не смог бы обеспечить анимацию одной иконки в смартфоне. Правда, тогда НЕ думали, что основная мощь компьютеров будет направлена на то, насколько красиво переливается интерфейс у девочки на Ленинградском шоссе. Мы тогда, используя информативный, но текстовый интерфейс, роассчитывали многие интересные вещи для науки и экономики. А я, кстати, переметнулся в графический интерфейс (тогда только появлялись световые перья, графические мониторы ипрочая ляпота), т. к. начал работать с картами, где графика была нужна, как воздух!)
Однако, уже самые древние компьютеры могли (и делали, включая мои собственые программы), чтобы стать помощниками...
Быстродействия и памяти компьютерам хватает с избытком. Причина покупки новых и постоянной гонки новых версий операционной системы известной фирмы - деньги. Только.
P.S.: Замечания от инженера по компам (не для ай-ти-гуру, а для тех, у кого всё плохо, а пригласить знакомого "программиста" нет сил, харизмы, смелости (а, вдруг, это судьба?) или головы:
Если вы заметили, что комп начал тормозить, то... есть подозрение (при отсутсвии заразы), что какие-то программы ОЧЕНЬ хотят поработать какое-то время. Это могут могут быть программы от самой операционной системы (проверяющие много чего), а также антивирусные программы.
Часто, на работы таких подсистем, которые вы сами лично не запускаете, но они работают фоном и теребят ваш комп, не остаётся времени совсем, т. к. вы пользуетесь компьютером, запуская нужные вам программы, потом вводите его в сон. После просыпания (после анабиоза) комп продолжает работать в той же жизненной линии: с теми же программами, с теми же нерешёнными проблеммами... А эти сервисные программы настроены так заранее, чтобы не беспокоить пользователя и работать только тогда, когда он компьютером не пользуется. Но постоянно его засыпая вы не жаёте этим сервисным службам отработать.
Попробуйте, выходя в библиотеку, магазин, на прогулку, пробежку, перезагрузить компьютер, чтобы он работал "с нуля", но ни одной из ваших прикладных программ не запускать. Выключите монитор, манипулятор типа мышь )))) (термин-то цените?) и отправляйтесь по делам...
За пару часов (иногда проверка вирусов может занимать сутки и более, я, бывало, на полтора суток запускал проверки) комп перемолотит все свои проблемы и по возвращении вы сможете увидеть новый и бодрый агрегат.
И не засыпайте его месяцами. Давайте иногда полностью перезагружаться...
Ну, а сисадмины и ручками знают: что да как там подкрутить. Но... Сисадмины - тоже люди... Любят ласку, сытость и пивко перед кроваткой.
Всем счастья!!!!
P. P. S.: А тем, кто "рубит в теме" - удачи!
Сидор! Слово "недостаточно" пишется слитно. "ипрочая" также, т.е. раздельно.
"можно просто нажать на F7 в Microsoft Word, и текст поправит компьютер в области грамотности" Ваши слова, но не действия.
Чего б***? А военные где деньги берут? Из тумбочки? Это НАШИ ДЕНЬГИ, за которые от нас же технологии и скрывают. На***й этих военных - делайте приборы для нас, за чьи деньги вы живёте!
У меня есть подозрение, что участник Фишек робт имеет ввиду, что ошибок в железе очень мало по сравнению с ошибками в софте.
Меня это лично Д И К О !!!! бесит!!!!!
Ну, почему ребята из железного отдела всё проверили, протестировали о отдали в продакшен свою версию и она потом работает годами.
А перцы из софта, переминаясь с ноги на ногу, ещё пару лет могут кормить обещалками, что скоро всё починють...
УЖОС!!! Нашего городка...
А, вот, с объёмами потребления я согласен, что они избыточны, но...
Внимание, ребята!..
Сколько будет занимать памяти и тактов процессора нейронная сеть, чтобы она определяла "яблоко на снимке или апельсин", если она будет написана в машинных кодах (языке ассемблера)? Ладно, сжалюсь, на c...
Ответ: занимать мало, работать быстро так, как только модет рабогтать процессор.
Сколько стоит построить нейронную сеть такого образа производства?
Институты и профессора, миллионы и миллиарды народных денег...
Другой вариант... (поднесли чутка процессоров и памяти, интерпретатор Питона, библиотеки, накопленные человечеством...)
Ту же задачу уже ШКОЛЬНИК может решить!!!
Мы платим за возможность решения задач способами общими и перетратой вычислительных ресурсов, которые экономят наши мыслительные.
Продуктивно усовершенствовать микросхземы и программы смодет только искуственный интелеект, который быдет работать за наши деньги за электричество иоли ещё чего,Ю если изобретут. Но, ЗА НАШИ ДЕНЬГИ, не обольщайтесь! Никогда ещё капитал не делал капитал за своё. И я, маленькитй капиталист, тому подтверждение.
Да, надо их совершенствовать.
Ведь, сам Герц говорил, что его открытие ни на что, кроме регистрации гроз не годно. )) А Попов, немного погодя, впервые, документированно подтвердя, провёл связь. Радио! связь...
Документальное подтверждение всегда выше новостных сказок...
Печаль в том, что 90 % населения не читают, не думают, верят слухам из любого данных изрыгательного устройства, в которое превратились и мои любимые компьютеры, попав к обывателям... (Мои собственные мыслительные романтические сказки из книг НФ о будущем, о XXI веке уже почти разрушены... Потому решил уйти из бизнеса и пойти УЧИТЕЛЕМ!!!! Чтобы чушь ребятам не внушали.)
но весь текст так и не понял (((((
.
но плюсую)))
Вообще, статья пробудила во мне интерес к состоянию дел в современной науке; некоторое время назад я пытался понять, какое отражение все эти открытия находят в фантастике (интересного не нашлось, про всякую же виртуальность и социальные эксперименты - сколько угодно), короче, пойду в то место, где вы взяли все эти статьи.
.
это я понял .
а какой диаметр труб ???
1\2 или 3\4 ???
вот в чем не понятно!