ЧАТ

Новая подборка новостей мира науки и техники 10-01-2017

22:02 / 10.01.2017
654
0
Sagittarius B2 - гигантское газовое облако, являющееся химической лабораторией галактического масштаба

Новая подборка новостей мира науки и техники 10-01-2017
облако Sagittarius B2

Если бы у нас был орган, способный ощутить вкус и запах огромного космического объекта, то, "попробовав" молекулярное газовое облако Sagittarius B2, мы сочли бы его вкус просто ужасным. Это облако, размером в 100 световых лет, состоит преимущественно из водорода и гелия, масса которых соответствует массе трех миллионов Солнц. Кроме этого в состав газа облака входит этилформиат, имеющий лимонный вкус, уксусная, муравьиная кислота и большое количество спирта. К слову, первые молекулы этанола, найденные в космосе, были обнаружены в 1975 году именно в недрах облака Sagittarius B2. Из менее "удобоваримых" компонентов облака можно выделить этиленгликоль, который придает ему сладковатый "привкус", ацетон и сероводород, который, как известно, имеет запах тухлых яиц.

Молекулы всех перечисленных химических веществ достаточно редки в составе облака Sagittarius B2 по сравнению с водородом. Тем не менее, их концентрация достаточно велика для того, чтобы оставлять четкие спектральные подписи в свете молодых ярких звезд, проходящем через это облако.

Более 40 лет облако Sagittarius B2 является "Меккой" для ученых, изучающих космическую химию и которые постоянно делают все новые и новые открытия. Работа этой химической лаборатории галактического масштаба основана на нескольких достаточно простых принципах. Движущей силой всех химических процессов являются мельчайшие частицы космической пыли, покрытые тонким слоем льда, и лучи высокоэнергетического космического излучения. Это излучение воздействует на молекулы веществ, входящих в состав частичек пыли, что приводит к возникновению свободных радикалов, и что, в свою очередь, стимулирует химические реакции, в результате которых на свет появляются более сложные и большие молекулы.

Свет близлежащих звезд уплотняет газовые облака и разогревает их, испаряя воду и другие вещества, находившиеся в кристаллизованном состоянии. И под воздействием света, особенно ультрафиолетового, в космосе также идут химические реакции, некоторые из которых являются источниками радиоволн, которые можно обнаружить при помощи высокочувствительных приемников радиотелескопов.

В 2008 году группа ученых из Института Макса Планка обнаружила в составе облака Sagittarius B2 молекулы аминоацетонитрила (amino acetonitrile), близкого "родственника" глицина, самой простой из известных аминокислот. В 2014 году те же самые ученые обнаружили более сложные молекулы, имеющие "ветвящиеся" углеродные основы, которые представляют собой более сложные аминокислоты, возникшие в недрах космического пространства. И в 2016 году ученые обнаружили в облаке Sagittarius B2 следы хиральных молекул разного типа, молекул, структура которых является зеркальным отражением обычных нормальных молекул.

"В настоящее время нам удалось идентифицировать около 200 видов молекул различных химических соединений в межзвездном газе облака Sagittarius B2" - рассказывает Арно Беллоше (Arnaud Belloche), ученый из Института Макса Планка, возглавляющий группу, работающую на радиотелескопе Atacama Large Millimeter Array, - "Очень удивительно, что в глубинах космоса спонтанно могут идти очень сложные химические процессы, процессы, некоторые из которых достаточно сложно заставить идти на Земле даже в лабораторных условиях".

В Солнечной системе так же имеются свои космические химические лаборатории, правда, меньших масштабов, нежели облако Sagittarius B2. В газовых хвостах комет и в материале некоторых метеоритов также были обнаружены сложные органические молекулы, включая и простые аминокислоты. И, вполне вероятно, именно эти молекулы, попавшие на поверхность Земли в стародавние времена, дали толчок процессу зарождения жизни на нашей планете.

Источник

Ученые нашли способ увеличения емкости оптических дисков в миллион раз

Новая подборка новостей мира науки и техники 10-01-2017
оптические диски

Ученые из Казанского федерального университета, работая совместно с учеными из Гарвардского университета и Имперского колледжа в Лондоне, разработали новую технологию оптической записи и хранения информации, которая позволит увеличить показатель плотности хранения в миллион раз по сравнению с существующими технологиями. Причиной ограничений показателя плотности записи и максимальной емкости оптических носителей являются основные законы физики, согласно которым свет невозможно сфокусировать в области, меньшей, чем половина длины волны используемого света. Именно поэтому оптические технологии записи информации существенно отстают от магнитных и электронных технологий.

"Фокусировка лазерного света в разработанной нами технологии производится при помощи оптических наноантенн, освещаемых лазерным светом с определенной радиальной и азимутальной поляризацией" - рассказывает Сергей Харинцев, руководитель группы из Казанского федерального университета, - "А слой, являющийся носителем информации, изготовлен на основе оптической анизотропной полимерной пленки из так называемого azo-красителя. Участки этой пленки ориентируются перпендикулярно направлению поляризации падающего на них света, и, кроме этого, поляризация получающегося потока света зависит от геометрии самой наноантенны".

Переключение между азимутальной и радиальной поляризацией света позволяет производить запись или считывание информации. Скорость переключения зависит от подвижности элементов, входящих в состав azo-красителя, которая, в свою очередь, зависит от толщины слоя-носителя информации.

В настоящее время ученые работают над созданием опытного образца органического "полевого" носителя информации, который будет обеспечивать плотность хранения информации порядка 1 Пб на квадратный дециметр. А дальнейшее развитие данной технологии, заключающееся в использовании лазерных лучей с орбитальным импульсом поляризации, позволит увеличить показатель плотности записи информации на существенную величину.

Существующая сейчас технология полевой записи позволяет получить плотность хранения информации на уровне 100 терабайт на квадратный дециметр, что в 38 раз выше аналогичного показателя у самых емких жестких дисков. А в будущем плотность может быть увеличена до 1 петабайта на квадратный дециметр, что в миллион раз выше плотности записи на стандартном DVD-диске.

И в заключении следует отметить, что данная технология оптической записи данных вряд ли появится когда-либо в виде устройств потребительского класса. Уделом таких оптических систем, которые будут достаточно дорогостоящими, станут системы резервного копирования и хранения больших объемов информации в датацентрах.

Источник

Колонии специальных бактерий способны превратить в батарею лист обычной бумаги

Новая подборка новостей мира науки и техники 10-01-2017
бумажная биобатарея

Исследователи из университета Бингемтона (Binghamton University) и Государственного университета Нью-Йорка (State University of New York) создали батарею, способную приводить в действие малопотребляющие портативные электронные устройства и датчики. Самым интересным является то, что в основе этой батареи лежит лист обычной бумаги, а ее "движущей силой" являются колонии специализированных бактерий. Данная технология способна уменьшить время и стоимость производства биобатарей, которые могут выступать в качестве источников энергии, длительное время снабжающих энергией электронные устройства, функционирующие в удаленных и труднодоступных местах.

На одну сторону листа бумаги был нанесен тонкий слой нитрата серебра, выступающий в роли катода батареи, который был покрыт защитным изолирующим слоем воска. На обратной стороне листа бумаги были изготовлены специальные контейнеры из токопроводящего пластика, которые выступают в качестве анода батареи. В каждый из этих контейнеров помещены по нескольку капель жидкости, наполненных бактериями, прошедшими через процедуру генной модификации. И "клеточное дыхание" этих микроорганизмов стало той движущей силой, которая заставила батарею вырабатывать электрическую энергию.

Новая подборка новостей мира науки и техники 10-01-2017
структура биобатареи

Мощность, которую способна выдать такая "бактериальная батарея" зависит от количества задействованных контейнеров-ячеек и от того, каким образом сворачивается лист бумаги-батареи. Батарея с шестью ячейками смогла произвести 31.51 микроватта энергии при токе в 125.53 микроампера. А при конфигурации ячеек 6 на 6 мощность батареи увеличилась до 44.85 микроватт при токе в 105.89 микроампер.

Для того, чтобы заставить светиться обычную лампочку на 40 Ватт, потребовались бы миллионы таких бактериологических батарей. Но есть ситуации, когда надежность, небольшая стоимость и длительное время работы имеют более важное значение, чем выходная мощность батареи. Такие батареи могут обеспечивать работу биодатчиков, которые контролируют уровень сахара в крови больных диабетом, обнаруживают болезнетворные микроорганизмы и выполняют ряд других функций, влияющих на качество жизни человека.

Источник

Исследователи компании Hewlett Packard создали фотонный процессор с тысячей компонентов на его чипе

Новая подборка новостей мира науки и техники 10-01-2017
элементы оптического процессора

В настоящее время для передачи и обработки информации мы, в подавляющем большинстве случаев, используем поток электронов. Однако, в силу ряда различных причин, такой подход начинает становиться тупиковым, для ускорения и увеличения эффективности вычислительных систем требуется нечто новое, использование фотонов света в качестве носителей информации, к примеру. Значительных успехов в этом деле добились исследователи из лаборатории Hewlett Packard Labs, которая является частью компании Hewlett Packard Enterprise (HPE), им удалось создать оптический процессор, на чипе которого присутствует тысяча оптических компонентов, способных очень быстро и эффективно выполнять достаточно сложные вычисления.

Кремниевые интегральные схемы со встроенными в них оптическими компонентами не являются абсолютной новинкой. Однако оптический чип, на кристалле которого объединено 1052 компонента, является самым большим и самым сложным функционирующим оптическим процессором на сегодняшний день. Разработка данного чипа производилась в рамках программы Mesodynamic Architectures Управления перспективных исследовательских программ Пентагона DARPA, а сам чип пока находится на стадии всестороннего тестирования и испытаний.

Модель, заложенная в принцип построения оптического процессора, основана на модели столетней давности, определяющей взаимодействие магнитных полей отдельных атомов. Эта модель предполагает, что каждый из атомов вращается, а направление его вращения может указывать "вверх" или "вниз". В ферромагнитных материалах, находящихся при температуре выше определенной точки, направления вращения атомов ориентированы хаотичным образом за счет их тепловых колебаний. Но при понижении температуры на первый план начинают выходить взаимодействия между атомами и направления их вращения упорядочиваются, ориентируясь в определенном направлении.

Программа, вводимая в компьютер, построенный на данном принципе, заключается в настройке уровня взаимодействия между "атомами", в роли которых выступают компоненты процессора. Эти компоненты могут находиться в одном из двух состояний и взаимодействовать друг с другом до тех пор, пока вся система не придет к самому низкому энергетическому состоянию, значение которого и будет являться решением поставленной задачи.

Первый оптический процессор, основанный на подобном принципе, был построен группой Йошихиса Ямамото (Yoshihisa Yamamoto) из Стэнфордского университета в 2014 году. Носителем информации в этой системе являлся свет, имеющий определенное значение сдвига его фазы, а в состав процессора входило четыре вычислительных элемента, изготовленных из зеркал, лазеров и других оптических элементов.

Новая подборка новостей мира науки и техники 10-01-2017
структура оптического процессора

Расширение структуры такого оптического процессора натолкнулось на ряд существенных препятствий, связанных с акустическими и тепловыми шумами, под воздействием которых оптические компоненты системы вибрировали и с большой скоростью изменяли свои геометрические размеры. Проблема температурной стабилизации и коррекции была решена за счет введения электронных обратных связей и в октябре 2016 года ученые из Стэнфорда создали гибридный оптоэлектронный процессор с сотней вычислительных компонентов, а в перспективе ученые планировали расширить структуру их процессора до двух тысяч компонентов.

Исследователям из компании Hewlett Packard удалось разработать метод, который не нуждается в организации электронных обратных связей. На данном чипе организованы четыре области, четыре вычислительных узла, оперирующие с инфракрасным светом. Поток света, выходящий из каждого узла, проходит через череду разделителей и смесителей, взаимодействуя со светом, выходящим из других узлов. А коэффициент преломления и физические размеры управляющих этим процессом компонентов изменяется при помощи крошечных электронагревательных элементов. Программа, определяющая выполняемые оптическим процессором вычислительные операции, кодируется в виде температур множества нагревателей, отвечающих за работу отдельных элементов.

Свет, прошедший через обработку и смешение со светом из других вычислительных узлов, проходит через микрокольцевые резонаторы, где он очищается от помех и возвращается в вычислительный узел, который изменяет свое состояние, меняя снова фазу выходящего из него света. И так происходит до тех пор, пока вся система не найдет сбалансированное состояние, которое и будет являться решением поставленной задачи.

Проблема вибрации, проявившаяся в фотонном чипе 2014 года разработки, была решена за счет миниатюризации оптических компонентов и размещении их на основании одного кремниевого чипа. Таким образом, любая вибрация или температурные изменения синхронно затрагивают абсолютно все элементы, которые остаются неподвижными друг относительно друга, и все пути, по которому может пойти свет. А такое влияние достаточно легко поддается компенсации и коррекции при помощи достаточно распространенных методов.

Принципы, заложенные в архитектуру оптического процессора, пока еще не позволяют сделать на его основе полноценный универсальный программируемый компьютер. Такие процессоры могут послужить в роли ускорителей при выполнении определенных задач, к примеру, обработки алгоритмов компьютерной графики, решения задач оптимизации по многим параметрам и т.п. Но в дальнейшем, по мере увеличения количества вычислительных узлов и расширения их функциональности, такие процессоры будут становиться все ближе и ближе к понятию, вкладываемому нами в термин "универсальный программируемый процессор".

Источник

Технологии времен Второй Мировой войны могут стать основой банковских карточек с высоким уровнем безопасности

Новая подборка новостей мира науки и техники 10-01-2017
банковские кредитные карты

Появление чипов на банковских карточках фактически вызвало появление новой волны преступности. В виде этих чипов хакеры и "воры личности" получили более удобную лазейку в банковскую систему, нежели взлом магнитной полосы, использовавшейся на карточках старого образца. Предотвратить мошенничество с банковскими картами позволит внедрение новых "умных"чипов, но руководство банков уже начинает думать о более изощренных методах защиты, в частности об использовании модернизированного метода цифрового шифрования времен Второй Мировой войны, который послужит заменой трехзначному CVV-коду, печатаемому обычно на оборотной стороне карты.

Такую новую систему защиты планирует развернуть один из крупнейших банков Великобритании, банк Barclays. Новая банковская карточка будет иметь встроенную клавиатуру и маленький дисплей, а в недрах чипа этой карточки будет прошит алгоритм шифрования, подобный алгоритму, использовавшемуся в немецкой шифровальной машине Enigma. Эта система, основанная на использовании псевдослучайных чисел, будет вырабатывать значения, которые в совокупности с ПИН-кодом карточки послужат заменой системе трехзначного CVV-кода, используемого уже на протяжении 20 лет.

Дэвид Тэйлор (David Taylor) и Джордж Френч (George French), изобретатели данной технологии, уже получили соответствующий патент. В этом патенте также предусмотрена возможность коммуникаций карточки с банковским оборудованием посредством Wi-Fi и Bluetooth. Такие опции позволят реализовать технологии бесконтактных платежей наподобие Apple Pay и Microsoft Wallet.

Постоянно изменяющиеся коды предназначены для того, чтобы сделать невозможным взлом системы при помощи метода грубой силы. Именно этот метод, в котором проверка трехзначного CVV-кода карточки осуществляется параллельно через тысячи различных систем онлайн-платежей, позволяет взломать код всего за несколько секунд.

Но, для того, чтобы внедрить защищенную систему в жизнь, потребуется модернизация существующего и развертывание нового программного обеспечения и систем аппаратных средств. Технология бесконтактной оплаты позволит избежать угрозы со стороны скомпрометированных платежных терминалов. А ввод ПИН-кода непосредственно на клавиатуре карты позволит избежать его ввода на клавиатуре банкоматов или терминалов, которая, как хорошо известно, так же является весьма уязвимым местом.

Пока даже сами представители банка Barclays не могут сказать точных сроков ввода в эксплуатацию новой системы. Но все это указывает на то, что в банковской сфере ведутся постоянные поиски новых методов борьбы с мошенничеством и взломом банковских кредитных карточек.

Источник

Если заметили ошибку, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter (не выделяйте 1 знак)

Не забудь поделиться ссылкой

Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.
Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.