Новое в технике и технологиях. Том 3

По данным издания, система состоит из автономных необитаемых подводных аппаратов, гидроакустических буев с аппаратурой спутниковой связи "Гонец-Д1М" и навигации ГЛОНАСС. Как выяснила газета, подводные роботы патрулируют районы на глубине до 8 километров, ориентируясь по находящимся на дне гидроакустическим буям-маякам. Сообщается, что в них заложены сверхточные координаты, получив которые, беспилотник уточняет свое местоположение и продолжает движение, также буи служат для передачи информации на поверхность.

"Система полностью готова к развертыванию. Первым районом развертывания станет дно вблизи газодобывающей морской платформы "Приразломная". На базе наших средств планируется создание глобальной информационной сетецентрической системы подводного мониторинга и обслуживания районов нефтедобычи", — цитирует газета официального представителя концерна "Океанприбор" Павла Мартышкина.

Он добавил, что одну из систем для Арктики концерн планирует разработать в рамках опытно-конструкторской работы "Информативность" по заказу Минпромторга.

Как пишет газета, в системе "Позиционер" предполагается использовать несколько типов буев: подводные, плавающие и даже вмораживаемые в лед. Поясняется, что аппаратная часть буя состоит из радио- и гидроакустической частей с общей системой электропитания, помещенных в корпус из пластмассы.

"В то же время в состав радио- и гидроакустического оборудования входят ультракоротковолновая радиостанция, приемник ГЛОНАСС, комплект системы спутниковой связи "Гонец-Д1М" и аппаратура подводной связи с роботами", — пишет издание.

Еще один фактор роста потребности в инструментах реабилитации — стойкая динамика увеличения травматизма среди молодых людей. Средний возраст получивших травму составляет от 15 до 35 лет, а соотношение мужчин и женщин среди пострадавших — три к одному. Основные причины — дорожно-транспортные происшествия и спорт.

На каком этапе сейчас находятся испытания экзоскелета? По каким поверхностям он может ходить и препятствия какого уровня преодолевать?

Вновь обрести уверенный навык ходьбы мгновенно невозможно, а для того,чтобы научиться преодолевать препятствия или ходить по лестнице, нужно за время тренировок пройти не один километр пути. Обычно на то, чтобы заново научиться самостоятельно вставать со стула, держать равновесие в положении стоя с помощью костылей и начать медленно ходить, пациенту требуется двухнедельный курс занятий на экзоскелете.

Для многих пациентов быстрая реабилитация — это возможность избежать инвалидности и вернуться к нормальной жизни, а значит, вернуться на работу. Кроме того, экзоскелет позволяет продолжать процесс реабилитации на дому после выписки из стационара и снизить издержки на лечение каждого пациента.

Вторая модификация «ЭкзоАтлета», которая находится в разработке, позволит пациентам в максимально короткие сроки пройти реабилитацию после перенесенного инсульта. Уже на первый или второй день пациента можно будет в прямом смысле поставить на ноги и запустить восстановительные процессы с помощью ходьбы.


Фото: компания «ЭкзоАтлет»
Насколько «ЭкзоАтлет» доступен пациентам, нуждающимся в нем?

Сейчас возможно пройти курс реабилитации в НМХЦ им. Пирогова и оставить предзаказ на покупку «ЭкзоАтлета» для домашнего использования. Цена экзоскелета — 1,5 миллиона рублей. В будущем мы планируем возможность аренды и покупки в рассрочку.

Есть ли у разработки зарубежные аналоги и перспективы выхода на международный рынок?

Да, это, прежде всего, американский экзоскелет Ekso и израильский ReWalk. Их стоимость — 50-110 тысяч долларов. В течение ближайших нескольких лет мы планируем вывести нашу разработку на европейский, корейский и американский рынки.

Как вы взаимодействуете с госрегуляторами и медучреждениями?

Мы работаем с Фондом социального страхования на предмет включения «ЭкзоАтлета» в перечень ТСР (технических средств реабилитации), субсидируемых государством, входим в рабочую группу стратегической инициативы «Новое качество жизни лиц с ограниченными возможностями здоровья» и активно общаемся с заинтересованными клиниками, которые готовы проводить на своей территории клинические исследования и заинтересованы в использовании «ЭкзоАтлета» в ежедневной практике по реабилитации своих пациентов.

Как «ЭкзоАтлет» взаимодействует с институтами развития?

Наше сотрудничество с РВК началось с участия в федеральном акселераторе технологических стартапов GenerationS в 2014 году. Мы вошли в число финалистов направления Industrial. В течение 2015 года по приглашению РВК мы участвовали в нескольких международных конференциях. В рамках GenerationS 2015 года РВК пригласила нашего научного руководителя Елену Письменную в качестве эксперта по направлению Robotics, в котором российские инноваторы представляют проекты по созданию умных роботов. «ЭкзоАтлет» активно взаимодействует и со «Сколково»: мы получили статус резидента и сопутствующие ему льготы, наш офис находится на территории наукограда.

«ЭкзоАтлет» будет представлен на форуме и шоу технологий «Открытые инновации»  2015» — крупнейшем в России событии, раскрывающем тему будущего технологий в жизни современного человека,экономики и общества. Мероприятие пройдет в Москве с 28 октября по 1 ноября.

НОВОСИБИРСК, 16 янв — РИА Новости. Химики из Новосибирского госуниверситета (НГУ) и Института неорганической химии СО РАН разработали твердый раствор кобальта и иридия — новое соединение, которое может служить катализатором в различных топливных элементах, заменив дорогую платину, сообщает в понедельник пресс-служба НГУ.

В вузе пояснили, что топливные элементы характеризуются высоким КПД (от 50%) и возможностью неограниченного по времени использования при непрерывной подаче топлива и окислителя. Однако для протекания реакций на электродах необходим катализатор. Широкое распространение в качестве катализатора получила платина, но она имеет недостатки, а стоимость электродов с платиной составляет больше 70% стоимости самого топливного элемента.

"Иридий в среднем в два раза дешевле платины. За счет добавления в раствор неблагородного металла кобальта стоимость катализатора еще больше снижается. Помимо этого, проявляется синергический эффект — эффективность катализатора возрастает в результате слияния отдельных частей в единую систему. Кобальт-иридиевый сплав работает так же, как платина, и мы имеем ту же эффективность, но при низкой стоимости и более продолжительном сроке службы", — объяснил сотрудник лаборатории синтеза и физико-химических исследований новых композитных катализаторов НГУ Евгений Филатов.

Ученый сообщил, что обычно получение массивного твердого раствора металлов происходит в результате того, что металлическая стружка гомогенизируются до однородной массы с помощью высоких температур, затем снова измельчается. Операция повторяется необходимое число раз до завершения взаимной диффузии атомов металлов. Однако этот метод занимает много времени, и в ИНХ СО РАН используют термолиз двойной комплексной соли металлов, что позволяет ускорить процесс с месяцев до нескольких часов.

15.01.17. Специалисты Томского государственного университета (ТГУ) создали первый в России 3D-принтер для монолитной керамики. В 2017 году по заказу «Климова» (входит в Объединенную двигателестроительную корпорацию) они намерены напечатать образцы деталей вертолетных двигателей нового поколения.

«Наши ученые совместно с инженерами томской компании „ИнТех-М“ собрали опытно-промышленный образец первого в России 3D-принтера для печати монолитной керамики. Сейчас они работают над запуском устройства в производство. Также уже получен первый заказ на печать деталей вертолетных двигателей», — цитирует ТАСС сообщение ректора вуза Эдуарда Галажинского.

В ТГУ реализуется полный технологический цикл. Сначала изготавливаются керамические порошки. Затем из них производятся термопластичные пасты — «чернила» для принтера. После этого изделия спекают при высокой температуре, благодаря чему они обретают нужные свойства.

«Элементы, которые печатают на этом принтере, сверхпрочные, и они востребованы в аэрокосмической отрасли, химической и нефтегазовой промышленности», — пояснил Эдуард Галажинский.

В частности, из такой керамики можно изготавливать корпуса микросхем для спутников, в которых, по словам ректора ТГУ, заинтересовано предприятие «Роскосмоса» — НПЦ «Полюс».

Еще одним заказчиком выступает «Климов». Компания создает для вертолетов газотурбинную установку нового образца и нуждается в деталях для двигателей. Через несколько месяцев вуз намерен продемонстрировать «Климову» опытный образец из керамики, напечатанной на 3D-принтере.

«Чтобы повысить КПД газотурбинной установки, необходимо увеличить рабочую температуру в горячей зоне до 1300-1500 °C. Ни один металл в этом диапазоне температур и в химически агрессивной среде не работает. В связи с этим конструкторы ищут новые материалы и новые способы изготовления изделий из них», — пояснил старший научный сотрудник ТГУ Владимир Промахов.

Керамика, напечатанная на 3D-принтере, по свойствам превосходит высоколегированные стали, цветные металлы и твердые сплавы. Ранее простого способа получения качественных изделий сверхсложной формы из нее не существовало. Томским ученым удалось решить эту проблему с помощью аддитивных технологий (послойного синтеза).

Параллельно в вузе создают порошковый материал, из которого будут изготавливать детали двигателя с помощью лазерного выращивания. Его также представят «Климову» в середине 2017 года.

Аккумулятор на органических радикалах
Смартфоны стали нашими ближайшими друзьями, с каждым годом они становятся все более и более мощными. Основной их недостаток — время автономной работы, которое сокращается параллельно с развитием мощностей. Аккумулятор на органических радикалах (ORB) приближается к решению этой проблемы. Подобные батареи появились в 2005 году. Пока что они не доступны для массового потребителя, однако работа над этой технологией уже близится к тому моменту, когда чудо-батарейки, наконец, начнут выпускаться в продажу. В основе такого аккумулятора — полимеры из органических радикалов, гибкий пластик, который способен заменить привычные металлические батареи. Твердые органические радикалы преобразуются в гель и смешиваются с углеродной основой. Ультратонкие ORB станут гораздо более мощной альтернативой сегодняшним литий-ионным аккумуляторам.

Вакуумный поезд Hyperloop
Идея создания подобного поезда витала в воздухе многие десятилетия, пока Элон Маск не решился воплотить ее в жизнь. Hyperloop (в переводе с английского — «гиперпетля») — это целая транспортная система, где капсулы на воздушных подушках перевозят по трубам пассажиров в условиях низкого давления (почти что в вакууме) со скоростью около 1000 км/ч. Сперва предполагалось, что капсулы будут словно парить за счет сжимаемого компрессорами воздуха, однако сейчас считается более актуальной технология магнитной левитации. Технически это все возможно, вопрос на данный момент лишь в том, как сделать эту разработку более дешевой в реализации. Когда (и если) финансовая сторона вопроса решится, можно будет ожидать появления высокоскоростной, тихой, автономной и безопасной дороги — транспортная система будет пролегать либо над землей, либо под землей.

Смартфон, состоящий только из дисплея
Давняя мечта разработчиков. С каждым годом, с каждой новой моделью площадь дисплея мобильных устройств все увеличивается. По слухам, следуя по стопам Xiaomi, следующий телефон Samsung из серии Galaxy S будет состоять из дисплея на 95%. Оставшиеся 5% придутся на фронтальную камеру. Скорее всего, идеальный телефон будет состоять только из дисплея, без каких-либо «рамок».

Вертикальные фермы
Ожидается, что к 2050 году население Земли достигнет 9 млрд человек, причем 80% будет проживать в крупных городах. А дальше мы сталкиваемся с такой проблемой. Чтобы выжить, помимо воды и кислорода, человеку необходима еда. Чтобы выращивать еду, требуются значительные площади земли. Выращивать качественные продукты, которые смогут прокормить 9 млрд человек, и при этом не нанести непоправимого экологического урона планете (например, вырубкой лесов под поля), помогут вертикальный фермы.

Вертикальная ферма — это общее название для специального комплекса, представляющего собой многоэтажную высотную теплицу. Такие фермы уже существуют и демонстрируют высокую эффективность. Например, первая коммерческая вертикальная ферма появилась в Сингапуре, она располагается в 38-ярусной башне. Самая большая на сегодняшний день вертикальная ферма — в Японии. Ее площадь составляет 25 тыс кв м, для работы требуется на 40% меньше энергии, на 80% меньше удобрений и на 99% меньше воды, чем для обычной фермы. В общем, звучит как технология не будущего, а настоящего

VR-гарнитура
Виртуальная реальность ни для кого не новость, но в 2016-м году произошел резкий скачок в развитии VR-технологий. О VR заговорила не только индустрия компьютерных игр, но и социальные сети, медиа-сфера и многие другие — все видят большие перспективы в виртуальной реальности. Без сомнения, VR-технологии буквально хлынут в нашу, не виртуальную реальность, и только ленивый не адаптирует их под свои бизнес-нужды.

Модульные дома
Одни из главных тенденций последних 10-и лет — это вымирание деревень и перенаселение городов. Стремление людей перебираться в города, да в города покрупнее, приводит к подорожанию недвижимости. Модульные дома сделают жилье более доступным. Сборные дома производятся на заводе и устанавливаются после приобретения в необходимом месте. Простота в изготовлении, массовое производство, универсальный дизайн снижают стоимость и, соответственно, цену на собственное жилье.

Самоуправляемые автомобили
Пожалуй, самая ожидаемая технология в мире. Миллионы людей гибнут в ДТП, причиной которых является человеческий фактор, а именно пьяное вождение, невнимательность и безответственность. Беспилотные автомобили избавят дороги от дураков.
Несмотря на уже существующие беспилотные автомобили, технология все еще требует совершенствования, чтобы стать действительно революционной. Например, беспилотные автомобили Google показывают спорные результаты во время тестирования. Когда же эти автомобили-роботы научатся принимать оптимальные решения на дорогах, тогда случится настоящий прорыв.

3D-печать
Технология с неисчерпаемым потенциалом. Врачи используют ее для печати имплантатов, космонавты создают инструменты прямо на орбите, с помощью 3D-принтера можно построить беспилотный самолет или даже дом. Вряд ли возможности 3D-печати этим ограничатся. Скорее всего, в недалеком будущем мы сможем распечатывать вообще все, что угодно, не отходя от домашнего компьютера.

Первый экспериментальный космический аппарат должен быть выведен на орбиту уже в 2018 году. Инвестиции в этот проект, получивший название «Пульсар», могут составить более $100 млн за три года.

ООО «Спутниковые инновационные космические системы» («Спутникс», резидент фонда «Сколково») разработало масштабный долгосрочный проект создания глобальной низкоорбитальной группировки малых космических аппаратов для реализации технологии «интернета вещей», сообщила «Известиям» частный предприниматель Алия Прокофьева, ставшая в конце прошлого года мажоритарным владельцем компании.

— На первом этапе нами будет создана небольшая группировка для отработки технологий, реализации пилотных проектов и привлечения первых заказчиков операторских услуг в области IoT, — заявила Алия Прокофьева. — Наша конечная цель — это создание глобальной бесшовной информационной инфраструктуры, которая обеспечит взрывной рост услуг и сервисов на основе технологий «интернета вещей».

Космическая инфраструктура призвана обеспечить обмен короткими пакетами данных между наземными абонентами IoT, а также передачу данных, собранных с датчиков, в наземные диспетчерские центры управления.

У существующих наземных инфраструктурных решений существуют ограничения в покрытии, которые не позволяют в полной мере реализовать весь потенциал концепции «интернета вещей». По сравнению с ними спутниковая система обеспечит глобальность, однородность, трансграничность, информационную безопасность и контроль трафика.

Как рассказали «Известиям» в «Спутниксе», проект находится на этапе технической проработки систем и расчета параметров спутниковой группировки. В 2018 году планируется вывести на орбиту первый экспериментальный микроспутник с прототипом полезной нагрузки. К 2020 году на орбите должна появиться минимальная группировка из трех спутников, предназначенная для технологической отработки и внедрения межспутниковой лазерной системы связи, а также операторских сервисов и услуг.

В «Спутниксе» рассчитывают к 2025 году обеспечить подключение через свою орбитальную группировку до 500 млн наземных абонентских терминалов, в частности в странах БРИКС. Для этого потребуется развертывание полноценной группировки, состоящей из не менее чем 176 аппаратов. В более отдаленной перспективе группировка может вырасти до 600 спутников, что обеспечит стопроцентное географическое покрытие всей земной поверхности, кроме небольшой приэкваториальной области.

В настоящее время ведутся переговоры о сотрудничестве в рамках проектов с рядом предприятий «Роскосмоса», а также с холдингом «Росэлектроника».

В «Росэлектронике» подтвердили проведение предварительных переговоров со «Спутниксом» на предмет возможного участия в этом проекте.

— Потенциально проект интересен «Росэлектронике» как лидеру в разработке и производстве СВЧ-оборудования для организации спутниковой связи, а также микроэлектронного навигационного оборудования, — заявили «Известиям» в АО «Росэлектроника».

Член-корреспондент Российской академии космонавтики им. К.Э. Циолковского Андрей Ионин поддержал инициативу российского «Спутникса», но выделил три основные проблемы, связанные с реализацией подобного рода проектов.

— Первая, основная проблема всех таких проектов заключается в необходимости существенного снижения стоимости спутников — на два порядка. И пока еще никто не смог добиться этого. Главная техническая проблема проекта — это создание межспутниковых каналов связи, — отметил «Известиям» Андрей Ионин. — И наконец, всё упирается в бизнес-модель. До сих пор космосу не удавалось стать массовым. Все космические решения проигрывают наземным альтернативам. Сейчас делается очередная попытка доказать, что космические услуги могут быть массовыми.

По словам Алии Прокофьевой, инвестиции в проект «Пульсар» могут превысить $100 млн в ближайшие три года. В 2016 году ее первые инвестиции в космические проекты в сфере ракетостроения, материаловедения и двигателестроения составили €12 млн. В 2017 году она планирует суммарно вложить в развитие этих проектов еще около €140 млн собственных средств.

Высота орбиты спутниковой группировки «Пульсар» составит около 800 км. Масса одного аппарата не превысит 100 кг. Срок активного существования спутников определен в три года. У космических аппаратов будет собственная небольшая двигательная установка для коррекции орбиты. После завершения активного срока эксплуатации аппараты будут сходить с орбиты и сгорать в плотных слоях атмосферы Земли.

Современное производство белков в пищевой и фармацевтической промышленности крайне дорого и неэффектитвно из-за того, что под влиянием сильных реагентов (кислот и щелочей) белки сворачиваются, теряют свою форму (денатурируют), а вместе с формой пропадает их химическая активность. Поэтому промышленность находится в поиске способов ренатурации белков, то есть, возвращения им исходной формы химических свойств. Тем самым их производство можно значительно удешевить. Кроме того, пищевые продукты и лекарства производятся на основе нескольких белков одновременно, и поэтому вторая задача – ренатурировать именно смесь без предварительного разделения на отдельные белки.

Российские химики в коллаборации с израильскими коллегами смогли решить две задачи одновременно. Белки (ферменты), которые денатурировали в растворе сильной щелочи, смешали в воде с нерастворимыми в воде наночастицами оксигидроксида алюминия. Благодаря возникшему электростатическому взаимодействию, ферменты притянули к своей поверхности наночастицы. Возникшая на поверхности молекул белков защитная оболочка из наночастиц не позволила им слипаться, как это происходит с денатурированными белками. В результате ученые смогли достаточно легко извлечь белки из щелочной среды. После промывки от остатков денатурирующих веществ ферменты самостоятельно восстановили свою структуру.

Новый способ применили и для смеси из двух ферментов: карбоангидразы и фосфотазы (САВ и АсР). Для этих белков доля ренатурированных молекул превысила половину, что является беспрецедентным результатом.

Помимо универсальности и высокой эффективности, способ, предложенный химиками из Университета ИТМО, отличается низкой стоимостью и быстродействием. Ученые собираются развивать свой подход к ренатурации белков именно на мультиферментных смесях.

Поверхность лапок этих ящериц покрыта множеством микроскопических волосков, сцепляющихся с опорной поверхностью посредством молекулярного взаимодействия. Это позволяет гекконам передвигаться не только по стенам, но и по потолку, в том числе по гладкой поверхности вроде стекла. Разработка новосибирских физиков может иметь самый широкий спектр применения. И это далеко не единственный "материал будущего", созданный в стенах ИФП СО РАН.

По словам заведующего лабораторией физики и технологии трехмерных наноструктур Виктора Принца, создаваемые в институте материалы можно разделить на семь типов. Например, предназначенные для управления светом на микро- и наноуровне, или материалы со сверхгидорофобными и антиобледенительными покрытиями - всего более десятка новых разработок.

Кроме создания новых материалов исследователи ИФП СО РАН развивают и уникальные технологии. Так ученые разработали способ отсоединять от нанокристаллов невероятно тонкие слои, толщиной до пяти ангстрем, и сворачивать эти структуры в трубки, спирали и другие элементы. Работают здесь и над выращиванием графена, и над изучением его свойств. Например, здесь уже могут "превращать" его из проводящего материала в изолирующий.

МОСКВА, 13 июл — РИА Новости. Физики из России и Франции создали новый тип оперативной памяти, сочетающей высокую скорость работы обычной электронной памяти и низкое энергопотребление магнитных носителей информации, говорится в статье, опубликованной в журнале Applied Physics Letters.

"Индустрия RAM сегодня очень сильно развита, ее скорости становятся все больше, однако есть существенный недостаток, который пока не удается преодолеть, — ее низкая энергоэффективность. Созданная нами магнитно-электрическая ячейка памяти позволит снизить затраты энергии на запись и чтение в десятки тысяч раз", — рассказывает Сергей Никитов, директор Института радиотехники и электроники РАН и заведующий кафедрой в МФТИ.

Пока полупроводниковая ОЗУ остается единственным типом "быстрой" памяти, которая нашла широкое применение среди всех типов вычислительных устройств. Практически все конкурирующие с ней оптические и ферромагнитные технологии мгновенной записи и считывания информации страдают серьезными недостатками, которые не позволяют сделать их коммерчески эффективными. В частности, этому препятствуют высокое тепловыделение, невозможность миниатюризации или особая чувствительность к условиям окружающей среды.

Никитов и его коллеги из МФТИ, ИРЭ РАН и ряда других российских и зарубежных научных организаций сделали первый шаг к ликвидации "монополии" полупроводниковой памяти, разработав новый сверхбыстрый и при этом практичный тип памяти, который они назвали MELRAM.

Главной проблемой всех магнитных систем записи и чтения информации, как отмечают ученые, является то, что ячейки магнитной памяти крайне сложно уменьшить, так как для их работы требуются очень чувствительные и точные датчики и источники магнитных полей.

Российские физики обнаружили, что эту проблему можно решить при помощи особых материалов, чьи магнитные свойства меняются при их растягивании или сжатии. Эти деформации можно создать, используя пьезоэлектрические материалы, чья форма меняется при пропускании через них электрического тока.

Руководствуясь этой идеей, команда Никитова склеила два кусочка таких материалов и использовала этот "бутерброд" для создания ячеек магнитоэлектрической памяти, где ноль и единица обозначаются направлением намагниченности, а не электрическим зарядом конденсатора, как в обычной оперативной памяти. Соответственно, для того чтобы записать данные в MELRAM, нужно пропустить ток через пьезоэлемент, а для их чтения — измерить напряжение тока, проходящего через ячейку памяти.

У подобных ячеек памяти есть два главных плюса: информация в них хранится фактически вечно до первого чтения, и ее не нужно постоянно обновлять — как в обычной оперативной памяти. Кроме того, их можно уменьшить до размеров транзисторов, так как для работы MELRAM не нужны внешние датчики магнитного поля.

По мнению авторов работы, при переходе к маленьким размерам работоспособность предложенного ими решения никак не ухудшится, а значит, можно утверждать, что у MELRAM хорошие перспективы в области вычислительной техники с жесткими требованиями к энергопотреблению.

МОСКВА, 14 июл — РИА Новости. Российские и американские ученые, работающие в Гарварде, создали и проверили первый в мире квантовый компьютер, состоящий из 51 кубита. Устройство пока является самой сложной вычислительной системой такого рода, заявил профессор Гарвардского университета, сооснователь Российского квантового центра (РКЦ) Михаил Лукин.

Физик сообщил об этом, выступая с докладом на Международной конференции по квантовым технологиям ICQT-2017, которая проводится под эгидой РКЦ в Москве. Это достижение позволило группе Лукина стать лидером в гонке по созданию полноценного квантового компьютера, которая неофициально проходит уже несколько лет между несколькими группами ведущих физиков мира.

Квантовые компьютеры представляют собой особые вычислительные устройства, чья мощность растет экспоненциальным образом благодаря использованию законов квантовой механики в их работе. Все подобные устройства состоят из кубитов — ячеек памяти и одновременно примитивных вычислительных модулей, способных хранить в себе спектр значений между нулем и единицей.

Сегодня существует два основных подхода к разработке подобных устройств — классический и адиабатический. Сторонники первого из них пытаются создать универсальный квантовый компьютер, кубиты в котором подчинялись бы тем правилам, по которым работают обычные цифровые устройства. Работа с подобным вычислительным устройством в идеале не будет сильно отличаться от того, как инженеры и программисты управляют обычными компьютерами. Адиабатический компьютер проще создать, но он ближе по принципам своей работы к аналоговым компьютерам начала XX века, а не к цифровым устройствам современности.

В прошлом году сразу несколько команд ученых и инженеров из США, Австралии и ряда европейских стран заявляли о том, что они близки к созданию подобной машины. Лидером в этой неформальной гонке считалась команда Джона Мартиниса из компании Google, разрабатывающая необычный "гибридный" вариант универсального квантового вычислителя, сочетающего в себе элементы аналогового и цифрового подхода к таким расчетам.

Лукин и его коллеги по РКЦ и Гарварду обошли группу Мартиниса, которая, как рассказал Мартинис РИА Новости, сейчас работает над созданием 22-кубитной вычислительной машины, используя не сверхпроводники, как ученые из Google, а экзотические "холодные атомы".

Как обнаружили российские и американские ученые, набор атомов, удерживаемых внутри специальных лазерных "клеток" и охлажденных до сверхнизких температур, можно использовать в качестве кубитов квантового компьютера, сохраняющих стабильность работы при достаточно широком наборе условий. Это позволило физикам создать пока самый большой квантовый вычислитель из 51 кубита.

Используя набор подобных кубитов, команда Лукина уже решила несколько физических задач, чрезвычайно сложных для моделирования при помощи "классических" суперкомпьютеров. К примеру, российские и американские ученые смогли просчитать то, как ведет себя большое облако частиц, связанных между собой, обнаружить ранее неизвестные эффекты, возникающие внутри него. Оказалось, что при затухании возбуждения в системе могут остаться и удерживаться фактически бесконечно некоторые типы колебаний, о чем раньше ученые не подозревали.

Для проверки результатов этих вычислений Лукину и его коллегам пришлось разработать специальный алгоритм, который позволил провести аналогичные расчеты в очень грубом виде на обычных компьютерах. Результаты в целом совпали, это подтвердило, что 51-кубитная система ученых из Гарварда работает на практике.

В ближайшее время ученые намерены продолжить эксперименты с квантовым компьютером. Лукин не исключает, что его команда попытается запустить на нем знаменитый квантовый алгоритм Шора, который позволяет взломать большинство существующих систем шифрования на базе алгоритма RSA. По словам Лукина, статья с первыми результатами работы квантового компьютера уже была принята к публикации в одном из рецензируемых научных журналов.

МОСКВА, 31 июл — РИА новости. В Научно-исследовательской лаборатории Фотоники и микрофлюидики Тюменского государственного университета разработан способ бесконтактного захвата и перемещения микро- и нано-частиц. Способ не имеет аналогов и позволяет манипулировать сотнями и тысячами частиц одновременно, перенося их в заданное место на подложке. При этом на них не оказывается разрушающего воздействия, что позволяет управлять как неживыми, так и биологическими объектами.

Как поясняют авторы разработки руководитель лаборатории Наталья Иванова и старший научный сотрудник Олег Тарасов, она возникла как решение одной из насущных задач микрофлюидики. Эта активно развиваемая сейчас области науки и техники нацелена на управление микрообъемами жидкости или микрочастицами. До недавнего времени всех устраивала последовательные манипуляции со штучными объектами, но взрывной рост применений микрофлюидики диктует необходимость параллельного управления движением сотен и тысяч объектов для принципиально повышения скорости работы.

Классический лазерный пинцет, разработки которого начались еще в 1970-х, позволяет с микронной точностью перемещать одновременно только одну или несколько частиц, и является дорогостоящей технологией. Однако не всегда нужна такая точность, не все образцы допускают воздействие лазера, часто требуется перемещать сразу большое число частиц. Ясно, что на каждую частицы лазер не нацелить.

Решение, найденное во фронтирной лаборатории ТюмГУ, является одновременно оригинальным и простым, что обеспечивает его универсальность и доступность. Частицы, которыми необходимо манипулировать, помещаются в слой жидкости, лежащий на подложке. Жидкостью является вода с небольшой добавкой спирта. На подложку фокусируют пучок света, который взаимодействуя с жидкостью, приводит к изменению ее поверхностного натяжения. В результате жидкость собирается в пятно света в виде маленькой капли, в объеме которой существует интенсивное конвективное течение.

Смещение пучка света вдоль подложки вызывает перемещение капли, которая в свою очередь, захватывает частицы вдоль траектории движения (см. рисунок). Захваченные частицы удерживаются в капле за счет вихревого течения в ней и перемещаются вместе с каплей в нужное место подложки. Затем пучок света выключается, течение прекращается и частицы остаются в заданном месте подложки.

Указанным способом можно одновременно подхватить и переместить в требуемое место сотни и тысячи частиц. В дальнейшем их можно сортировать и располагать прецизионно уже оптическим пинцетом. Таким образом, данная капля это своеобразный микрофлюидный "грузовик", который привозит на микрофлюидную фабрику материал, а точное поштучное расположение деталей осуществляется уже другими инструментами.

Данное исследование поддержано сразу двумя престижными грантами (РФФИ и Европейского космического агентства) и выполняется параллельно двумя группами ведущих ученых в России и Великобритании. Российская группа под руководством федерального исследователя Натальи Ивановой проводит экспериментальное испытание предложенного способа, а группа профессора Виктора Старова из университета Лафборо (Loughborough University) выполняет теоретическое моделирование.

Эластичные титановые имплантаты — разработка Центральной клинической больницы РАН. Они были созданы в качестве альтернативы полипропиленовой сетке, которая применяется при оперировании грыж. Сейчас в хирургии используется огромное количество синтетических эндопротезов для грыжесечения. Однако срок их службы в организме ограничен. Постепенная деградация материала провоцирует воспаление, которое приводит к отдаленным осложнениям. Чтобы решить эту проблему, ученые разработали группу эндопротезов из инертного материала — титана.

— Когда разрабатывается материал для имплантации, всегда возникает дилемма: с одной стороны, он должен быть такой же эластичный, как ткань организма (особенно это касается мягких тканей), с другой — такой же инертный, как титан, платина, тантал, — рассказал «Известиям» сотрудник научного отдела ЦКБ РАН, один из разработчиков эластичных титановых имплантатов Антон Казанцев.

По словам ученого, мировые производители пытаются найти золотую середину. Например, немецкие компании придумали наносить на синтетические имплантаты титановое напыление. В ЦКБ РАН шагнули дальше — создали титановую нить.

— Хирургический титановый шовный материал «Титанелл» может быть использован при оперативных вмешательствах в различных областях хирургии — абдоминальной, стоматологической, ортопедической, — пояснил «Известиям» зам. главного врача по научной работе ЦКБ РАН доктор медицинских наук Александр Алехин.

Кроме того, из титановой нити научились изготавливать имплантаты — как тонкие, так и весьма объемные. Титановый шелк — это сетка, связанная из сверхтонкой (диаметром 30–38 мкм) титановой нити. Технология вязания позволяет в 2–3 раза облегчить имплантаты, сделать их значительно эластичнее, а также придать им новые эргономические свойства.

— Это изобретение — связка науки, медицины и индустрии. ЦКБ РАН провела доклинические и клинические испытания титанового шелка и уже зарегистрировала его для продвижения в практическое здравоохранение. Управляя параметрами титановой нити, мы можем производить имплантаты для пластики мягких тканей, костей, шовный материал, — пояснил Александр Алехин. — Новый имплантат превзошел по качеству своего предшественника.

Титановый шелк эффективен при хирургическом лечении грыж различных локализаций. Его также можно использовать при пластике дефектов мягких тканей. Экспериментальные и клинические исследования показали, что применение этого сетчатого эндопротеза сопровождается формированием тонкой, эластичной и прочной соединительнотканной капсулы.

Сейчас уже около 50 клиник России применяют титановый шелк в полостной хирургии для укрепления передней брюшной стенки после удаления грыж. Но спектр операций постепенно расширяется.

— Хирурги начали использовать новый имплантат для пластики лица, маммопластики, в стоматологической и гинекологической сферах. Операции пока единичные, технология только отрабатывается, но уже виден очень хороший результат, — рассказал Антон Казанцев.

Большие перспективы титановый шелк имеет в гинекологии при лечении опущения внутренних органов — патологии, от которой страдают 37,5% женщин до 50 лет и 62,5% — после 50 лет. Это заболевание резко снижает качество жизни пациенток, а традиционные операции, при которых устанавливают синтетическую сетку, часто приводят к осложнениям.

Эластичную титановую сетку уже опробовали на практике хирурги Российского онкологического научного центра им. Н.Н. Блохина, Центрального НИИ стоматологии и челюстно-лицевой хирургии, Института хирургии имени А.В. Вишневского и других научных центров.

— Мы начали использовать титановый шелк примерно полгода назад, провели около 20 операций, — рассказал «Известиям» заслуженный врач РФ, профессор, завкафедрой отделения хирургии НМХЦ им. Пирогова Александр Левчук. — По нашим наблюдениям, ткани заживают очень хорошо. Воспалительная реакция практически отсутствует. Почти все эти пациенты обратились к нам после рецидивов или воспалительной реакции на полипропиленовую сетку.

По мнению Александра Левчука, именно этого имплантата не хватало, чтобы помочь проблемным пациентам — с рецидивами грыж, отторжением синтетических материалов, при перитонитах. Врач называет титановый шелк материалом будущего.

С коллегой согласен челюстно-лицевой хирург, член Международной ассоциации имплантологов Виталий Панцулая.

— Мы начали работать с титановым шелком примерно четыре месяца назад, провели 25 успешных операций по восстановлению костной ткани челюстей, — уточнил он.

Ученые считают, что потенциал использования изобретения значительно шире, наукоемкость этого проекта не ограничена.

МОСКВА, 27 ноя – РИА Новости. Трехмерный метаматериал, созданный российскими учеными и позволяющий управлять распространением света и электромагнитных волн без потерь энергии, попал в число главных научных открытий этого года по версии журнала Optics & Photonics News.

"Благодаря трехмерным изоляторам мы можем добиться такого поведения электромагнитных волн, которое раньше было технически недостижимо. На сегодняшний день невозможно создать оптический волновод без дефектов поверхности. Из-за них сигнал постепенно затухает, и в какой-то момент его уже невозможно уловить. С помощью топологических систем мы сможем избежать возникающих оптических потерь", ‒ объясняет Александр Ханикаев, профессор Городского университета Нью-Йорка (США).

Каждый год журнал Optics & Photonics News, профессиональное издание для физиков, занимающихся изучением свойств света и созданием фотонных устройств, называет три десятка самых важных и прорывных научных открытий, совершенных учеными в данной области науки.

В этом году в число подобных прорывов попало устройство, созданное в стенах Университета ИТМО в Санкт-Петербурге. Используя теоретические наработки Ханикаева, Алексей Слобожанюк и его коллеги создали первый в мире "трехмерный" топологический изолятор, способный управлять движением света.

Под этим словом ученые понимают особый материал, чья поверхность может проводить ток, а его внутренности остаются изоляторами или полупроводниками. Физики достаточно давно пытались приспособить их и для передачи света и прочих электромагнитных волн, однако этому мешали две вещи – громоздкость оптических топологических изоляторов и высокие потери энергии, неизбежно возникавшие в процессе их работы.

В 2015 году физики из Международного научного центра нанофотоники и метаматериалов Университета ИТМО совместно с коллегами из Австралийского национального университета первыми экспериментально реализовали компактную топологическую структуру, в которой можно полностью контролировать локализацию света на очень маленьких масштабах.

"Работа началась с исследования одномерной структуры. По сути, это цепочка из нанодисков, в которой электромагнитное поле локализуется на том или ином конце. Мой коллега Александр Поддубный предложил теоретическую идею, потом мы сделали эксперимент в микроволнах и в оптике совместно с Иваном Синевым и Антоном Самусевым", ‒ рассказывает Слобожанюк.

Позже российские ученые использовали идеи Ханикаева для создания двумерной и трехмерной версии подобного топологического изолятора, теоретическое описание которого было опубликовано в престижном научном журнале Nature Photonics.

"Экспериментально реализовать трехмерную структуру гораздо сложнее, но Алексей Слобожанюк и его коллеги из Университета ИТМО активно работают над этим. Сейчас Алексей готовится получить степень доктора наук в Австралии, а затем он вернется в Университет ИТМО, чтобы развивать здесь новое научное направление. Я поддерживаю его решение. Очень важно, чтобы молодые ученые видели перспективы развития здесь, а не только за рубежом", − рассказывает Юрий Кившарь, соруководитель Центра нанофотоники и метаматериалов Университета ИТМО и профессор Австралийского национального университета.

"Рабочее место квантового телефона — обычный персональный компьютер, в котором установлен оптоэлектронный модуль, соединенный оптическим волокном напрямую с сервером квантового распределения ключей. Кроме того, компьютер использует ПО, модифицированное специально для работы с этим оптоэлектронным устройством", — объясняет Сергей Кулик, профессор МГУ и один из создателей "квантового телефона".

Феномен квантовой запутанности играет важную роль в системах защищенной связи, он исключает возможность незаметной "прослушки", так как не дает "клонировать" состояние частиц света. Такие проекты также разрабатываются в Европе, Китае и США.

В России же сети такого рода начали появляться примерно три года назад. Первую линию связи запустили в Университете ИТМО в 2014 году, когда ученые соединили квантовым каналом два корпуса вуза через подземный оптоволоконный кабель.

В июне 2016 года Российский квантовый центр заявил о запуске первой "городской" линии связи между двумя отделениями банка, а спустя три месяца МГУ сообщил о соединении двух точек в городах Подмосковья.

Следующим этапом развития этих технологий стало создание "квантового телефона", работу которого профессор Кулик и Николай Сысоев, декан физического факультета МГУ, проверили сегодня, пообщавшись по невзламываемому каналу связи, защищенному системой автоматического симметричного распределения квантовых ключей.

Архитектура сети передачи данных довольно проста: квантовый телефон состоит из двух клиентских машин и сервера, играющего роль источника ключей. Когда первый аппарат их получает, он зашифровывает информацию и напрямую передает ее "собеседнику", который уже использует ключ для ее расшифровки, минуя сервер.

Как отмечает пресс-служба, в перспективе такими "квантовыми телефонами" оснастят и другие подразделения МГУ.

Ученые развернули на Байкале третий кластер нейтринного телескопа Baikal-GVD, который позволит изучать элементарную частицу нейтрино, а также историю и состояние Вселенной, сообщает Иркутский государственный университет (ИГУ).
Проектирование нейтринного телескопа на Байкале объемом порядка кубического километра началось в 2010 году. Телескоп состоит из самостоятельных структурных единиц, называемых кластерами. Каждый из кластеров представляет собой 288 оптических детекторов, соединенных в восемь гирлянд и погруженных на дно Байкала. К 2021 году, когда будут собраны 12 кластеров, завершится первый этап строительства нейтринного телескопа. Следующий этап включает в себя развертывание 27 кластеров.

Ключевым участником проекта по установке глубоководного телескопа Baikal-GVD является НИИ прикладной физики ИГУ. С помощью телескопа ученые фиксируют вспышки света, которые возникают при взаимодействии воды и частиц нейтрино, возникающих в далеком космосе, в частности, при взрывах сверхновых звезд.
Ученые считают, что большие глубоководные нейтринные телескопы после достижения определенных размеров позволят открыть эру нейтринной астрономии. Кроме НИИ прикладной физики ИГУ в проекте участвуют Институт ядерных исследований РАН, Объединенный институт ядерных исследований, находящийся в Дубне, МГУ имени М.В. Ломоносова.

Если точнее, то используется мицелий — вегетативное тело грибов. Исследования показали, что грибы могут общаться друг с другом с помощью электрических сигналов через мицелий, то есть его можно использовать в качестве проводника. Это похоже на то, как «общаются» нейроны головного мозга. Помимо этого, мицелий может запоминать данные, что похоже на принцип, по которому мозг формирует привычки.

Конечно, подобные системы не могут конкурировать с обычными компьютерами в плане производительности, однако в числе их преимуществ отметим повышенную отказоустойчивость, малое потребление энергии, а также возможность роста и развития.

«Сейчас это только технико-экономические исследования. Мы просто демонстрируем, что с помощью мицелия можно осуществлять вычисления, реализовывать основные логические схемы и основные электронные схемы. В будущем мы сможем выращивать на мицелии более совершенные компьютеры и устройства управления», — заявил глава лаборатории Эндрю Адамацки (Andrew Adamatzky).

По мнению учёных, такой принцип может привести к созданию новых нейроморфных вычислительных систем."(с) Источник: https://www.ixbt.com/news/2023/03/08/v-veli...ove-gribov.html