Автоматизация – Эффективность и технологии будущего

Развитие искусственного интеллекта сопровождается стремительным ростом потребления электроэнергии, создавая необходимость в энергоэффективных вычислительных решениях. Исследователи из Университета Тохоку, Национального института материаловедения и Японского агентства по атомной энергии представили новый спинтронный чип, который может кардинально изменить будущее ИИ.

Беспроводная передача энергии уже давно используется в повседневной жизни: смартфоны заряжаются на индукционных платформах, медицинские имплантаты питаются без проводов, а на кухне работают индукционные плиты. Однако ключевая проблема таких технологий заключается в зависимости от нагрузки — система работает по-разному в зависимости от того, какое устройство подключено. Это ограничение снижает эффективность, вызывает колебания напряжения и в некоторых случаях может повредить аккумуляторы или замедлить процесс зарядки.

Для успешного развития строительной отрасли в России, необходимо сосредоточиться не только на крупных городах, но и активно развивать градостроительный потенциал регионов. Именно такой подход поможет комплексно обновить жилой фонд и инфраструктуру на местах, включая социальные, коммунальные, дорожные и транспортные объекты. Вице-премьер России Марат Хуснуллин подчеркивает важность этой стратегии для устойчивого развития всей страны.

Система защиты рабочих на строительных площадках: в исследовании, опубликованном в журнале Applied Sciences, подробно описывается новая система, разработанная компьютерными учеными из Хьюстонского университета и направленная на повышение безопасности строительных рабочих на стройплощадках. В 2020 году Управление по охране труда и здоровья сообщило о 4 764 смертельных случаях, причем 20% из них - это рабочие строительных и добывающих компаний, попавшие под колеса автомобилей или мобильной техники на строительных площадках. Несмотря на усилия экспертов по безопасности, в строительной отрасли по-прежнему наблюдается значительное количество смертей и травм.

Рост числа запусков ракет в последние годы стал символом новой космической эры, но одновременно породил экологические тревоги. По данным исследователей из Швейцарской высшей технической школы Цюриха и их коллег, загрязняющие вещества, образующиеся во время старта ракет и при сгорании спутников в атмосфере, способны замедлить восстановление озонового слоя — важнейшего щита планеты от ультрафиолетового излучения.

Современная квантовая инженерия стремительно приближается к тому, что ещё несколько лет назад казалось теоретическим пределом: созданию почти идеальной квантовой памяти. Именно такие устройства должны хранить и воспроизводить квантовые состояния с минимальными потерями, обеспечивая развитие квантовой связи, масштабируемых вычислений и распределённых сенсорных систем. Однако долгое время разработчики сталкивались с фундаментальной проблемой: попытки повысить эффективность приводили к росту шумов, ухудшению точности и разрушению квантовой информации. Новый метод, предложенный китайскими исследователями, демонстрирует, что этот барьер можно преодолеть.

Алмаз давно считается не только драгоценным камнем, но и одним из самых перспективных материалов для квантовых технологий. Новое исследование международной группы ученых показало, что квантовые свойства алмазов можно точно контролировать с помощью механического растяжения и сжатия кристаллической решетки. По мнению исследователей, эта технология способна открыть путь к созданию нового поколения сверхчувствительных квантовых датчиков.

Исследователи из Университета Аалто в Финляндии добились важного прорыва в области квантовой физики, зафиксировав рекордное время когерентности трансмонового кубита. Полученные значения достигают миллисекундного диапазона, превышая ранее зафиксированные показатели примерно в два раза. Это открытие существенно приближает квантовые вычисления к практическому применению, расширяя границы возможностей в области коррекции ошибок, масштабирования архитектур и разработки новых квантовых протоколов.

Еще недавно реалистичные человекоподобные роботы казались элементом научной фантастики. Однако развитие искусственного интеллекта, материаловедения, робототехники и мехатроники постепенно превращает эту идею в реальность. В Китае представлено новое поколение андроидов, которые не только внешне напоминают человека, но и способны поддерживать зрительный контакт, воспроизводить естественную мимику, вести продолжительные разговоры и реагировать на эмоциональное состояние собеседника.

Южнокорейские исследователи сделали революционный шаг вперед, создав рои магнитных микророботов, которые работают в команде, имитируя поведение муравьев. Эти крошечные устройства способны транспортировать грузы, превышающие их собственный вес в сотни раз, прочищать трубки, напоминающие кровеносные сосуды, и даже направлять движение биологических образцов.

Физики из Оксфорда совместно с коллегами из Португалии впервые смоделировали, как из квантового вакуума может возникнуть свет — без использования традиционных источников излучения. Это достижение стало возможным благодаря трехмерному численному моделированию в реальном времени, в котором задействованы петаваттные лазерные импульсы и сложнейшие алгоритмы вычислительной физики. Несмотря на то, что квантовый вакуум внешне представляет собой абсолютную пустоту, на самом деле он наполнен виртуальными частицами — мимолетными электронно-позитронными парами, непрерывно возникающими и исчезающими. Теория предсказывала, что в условиях сверхсильного электромагнитного поля эти частицы могут вступать в взаимодействие и даже генерировать фотоны, однако до сих пор такие явления оставались за пределами экспериментальных возможностей.

Мир вычислительной техники стоит на пороге новой эры, где свет заменит электрические сигналы, а фотонные технологии возьмут на себя задачу обработки информации. На протяжении десятилетий инженеры стремились увеличить производительность чипов, уменьшая их размеры и увеличивая плотность транзисторов, что стало основой закона Мура. Однако физические ограничения — такие как тепловыделение и пределы плотности — сдерживают дальнейший прогресс.

В мире, где свет обычно рассматривается как один из самых универсальных и предсказуемых носителей информации, новое исследование под руководством группы из Университета Манитобы и Университета Ланьчжоу нарушает этот стереотип. Ученым удалось создать устройство, которое может избирательно управлять скоростью распространения света в зависимости от его направления. Это достижение стало возможным благодаря интеграции фотонных и магнонных резонансов — технологий, объединённых в единую систему магноники с диссипативной связью.

Мы привыкли считать проверку подозрительной ссылки одним из самых простых способов защититься от интернет-мошенников. Специальные сервисы анализируют адрес сайта, ищут вредоносный код, проверяют репутацию домена и помогают определить, не скрывается ли за обычной ссылкой фишинговая страница. Однако исследователи обнаружили парадоксальную проблему: инструмент безопасности в некоторых случаях сам способен стать источником утечки данных.

В ядерной физике существует устоявшееся представление о так называемых магических числах — определённых количествах протонов или нейтронов, при которых атомные ядра приобретают повышенную устойчивость и, как правило, сохраняют почти идеальную сферическую форму. Эти числа десятилетиями служили фундаментом для моделей ядерной структуры. Однако в некоторых экзотических областях ядерной диаграммы ученые обнаружили исключения, получившие название «острова инверсии», где привычный порядок рушится, магические числа перестают работать, а ядра неожиданно деформируются.

Квантовая запутанность давно считается одним из самых фундаментальных и одновременно загадочных ресурсов современной физики. Она лежит в основе квантовой связи, квантовых вычислений и квантовой криптографии, а также регулярно создаётся в лабораториях по всему миру с помощью хорошо отработанных оптических методов. Однако новые исследования показали, что даже эта, казалось бы, хорошо изученная форма квантовой корреляции скрывает в себе гораздо более глубокую структуру, чем предполагалось ранее.

Сверхпроводящие квантовые компьютеры считаются одной из самых перспективных технологий вычислений, однако их развитие долгое время сдерживалось труднообъяснимыми ошибками, возникающими даже при наличии встроенных механизмов защиты. Новое исследование, опубликованное в Physical Review X, проливает свет на природу этих сбоев и предлагает более точное понимание того, как внешние физические факторы влияют на стабильность квантовых систем.

Фундаментальный принцип квантовой механики — дуализм волны и частицы — был вновь поставлен под микроскоп учёными Массачусетского технологического института. В их новом эксперименте с двумя щелями, приближенном к «идеальному» квантовому сценарию, команда показала, что даже в полностью очищенной от классических компонентов версии классического опыта, всё происходит в точном соответствии с предсказаниями квантовой теории.

Физики сделали важный шаг на пути к созданию более мощных и масштабируемых квантовых компьютеров. Исследователи из Университета Аалто впервые в мире продемонстрировали работу циклического сверхпроводящего квантового теплового двигателя — устройства, которое использует тепловую энергию на квантовом уровне для выполнения полезной работы. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications и открывают новое направление в быстро развивающейся области квантовой термодинамики.

На протяжении десятилетий солнечные паруса остаются одной из самых привлекательных технологий будущего в космонавтике. Идея выглядит почти фантастической: космический аппарат раскрывает огромный сверхтонкий парус и начинает двигаться без топлива, используя давление солнечного света. Несмотря на кажущуюся необычность, принцип работы основан на хорошо известных законах физики. Фотоны света обладают импульсом и способны передавать его поверхности паруса, создавая пусть и очень слабую, но постоянную тягу. За длительное время такой способ разгона позволяет достигать скоростей, недоступных для многих традиционных двигательных систем.