XCOD.INFO

Сотрудники Национальной Ливерморской лаборатории имени Лоуренса (США) завершили подготовку к эксперименту по запуску управляемого термоядерного синтеза с помощью сверхмощного лазера - в случае успеха это приблизит создание неисчерпаемого источника экологически чистой энергии, сообщается на сайте Национального центра запуска реакций (National Ignition Facility - NIF), координирующего работы.

Установка, расположенная в здании общей площадью с три футбольных поля, должна сфокусировать 192 сверхмощных луча ультрафиолетового лазера на маленькой капсуле, содержащей тяжелые изотопы водорода. Огромные температуры и давление, создаваемые внутри капсулы с помощью такого воздействия и сравнимые с условиями в недрах звезд и планет-гигантов, по расчетам специалистов, должны запустить реакцию слияния ядер атомов водорода с образованием ядер гелия. Во время такого слияния выделяется огромное количество энергии.

Ученые намерены показать, что энергетический эффект такой реакции будет многократно - в 10-100 раз - превышать затраты на создание сверхмощного лазерного излучения.

Предварительные эксперименты и расчеты показывают, что выработка энергии с помощью управляемого термоядерного синтеза из ядер дейтерия, содержащегося в морской воде, и трития, легко получаемого из лития, распространенного элемента земной коры, возможна, однако вплоть до последнего времени условия, необходимые для запуска слияния ядер, ученым удалось создать только с помощью ядерного взрыва.

Фокусировка лазерных лучей во время короткого импульса мощностью более 500 триллионов ватт, длящегося всего несколько наносекунд, позволит доставить к капсуле с топливом 1,8 мегаджоуля энергии. Этой энергии должно оказаться достаточно, чтобы мгновенно испарить оболочку капсулы и создать взрывную волну, сжимающую пары дейтерия и трития.

Давление в недрах звезд, где совершаются подобные реакции, таково, что термоядерный синтез протекает уже при температуре в 10 миллионов градусов Цельсия. В земных условиях для слияния ядер нужны температуры в десять раз выше.

Сборка гигантской лазерной установки, позволяющей добиться самого мощного лазерного излучения на Земле, заняла 12 лет. Начало эксперимента намечено на июнь текущего года, а первые экспериментальные результаты исследователи рассчитывают получить только в следующем году.

Если они окажутся положительными, это существенно продвинет работы по созданию первых термоядерных электростанций, работающих на принципе сжатия водородного топлива с помощью лазерного излучения.

Работы по созданию подобных электростанций в настоящее время ведутся в рамках европейского проекта HiPER (High Power Laser Energy Research), предназначенного для разработки технологий, при которых термоядерную реакцию с помощью лазерного излучения можно будет запускать несколько раз в секунду.

Сугубо экспериментальная установка NIF будет способна “зажигать” термоядерную реакцию синтеза только несколько раз в час.

Иной подход к постоянно поддерживаемому термоядерному синтезу развивается в настоящее время в рамках европейского проекта ИТЕР (International Thermonuclear Experimental Reactor - ITER), где сжатие водородного топлива, предварительно разогретого до нескольких сот миллионов градусов, осуществляется магнитным полем с помощью особого рода реакторов, называемых токамаками.

Методы биотехнологии и генной инженерии, позволяющие конструировать новые виды животных и растений в будущем, возможно, станут так же доступны, как в современности персональные компьютеры, дети будут соревноваться, кто из них сделает динозавра красивее, считает американский физик, математик и футуролог Фримен Дайсон.

Выступая с публичной лекцией в Физическом институте имени Лебедева в Москве, Дайсон, родившийся в 1923 году, напомнил, как в годы его молодости Джон фон Нейман создавал первые компьютеры. Однако даже фон Нейман думал, что компьютеры останутся большими централизованными системами.

“Он не предвидел, что компьютеры станут “маленькими”, что ими будут пользоваться домохозяйки. Теперь зависимость людей от компьютеров неистребима, они не расстаются с ними ни в горе, ни в радости. Возможно, в будущем “маленькая” и “ручная” биотехнология также войдет в каждый дом”, - сказал Дайсон.

По его мнению, уход от “большой” современной биотехнологии, когда разработкой новых сортов растений и пород животных занимаются крупные корпорации, будет означать революцию в самом образе жизни. Фермеры смогут создавать любые сорта растений по требованию, домохозяйки на кухне смогут выводить комнатные растения нужного цвета.

Дайсон признает, что с распространением биотехнологии связаны и серьезные угрозы. В частности, как и в случае с компьютерными вирусами, могут появиться злоумышленники, конструирующие настоящие, биологические вирусы.

Однако, полагает он, это можно предотвратить наложив соответствующие ограничения.

Фримен Дайсон (Freeman Dyson) - профессор Принстонского университета (США), выдающийся физик, известный благодаря своим работам в сфере квантовой физики, ядерной энергетики, физики твердого тела.

Родился в Британии в 1923 году, после войны получил степень бакалавра математики в Кембридже и перебрался в США, где получил работу в Принстонском университете.

Работал, в частности, над проектом создания атомных двигателей для космических кораблей, участвовал в разработке ядерных реакторов.

Он является автором трудов по квантовой электродинамике, работ по теории магнетизма (формализм спиновых волн Дайсона), теории энергетического спектра ядер (распределение Дайсона). Ученый активно интересовался проблемой внеземных цивилизаций, происхождения жизни.

Дайсон создал проект расселения квадриллионов людей в Солнечной системе. Он предположил, что высокоразвитые цивилизации во Вселенной создают вокруг звезд “сферы” (названные “сферами Дайсона”), полностью улавливающие их энергию, и предложил искать братьев по разуму по инфракрасному излучению этих сфер.

Дайсон и его книги удостоены многих международных премий, среди которых Темплтоновская премия за успехи в исследовании или открытия в духовной жизни.

Виртуальные комнаты были просты, а предметы в них – немногочисленны, но для исследователей главное – понять общий принцип “кодировки” чувства пространственной ориентации в нейронах мозга (иллюстрация Demis Hassabis et.al.).

Человек, путешествующий по виртуальному миру, знает, где находится. А теперь, просканировав его мозг, это могут узнать и исследователи. Диковинный опыт поставили нейрофизиологи из Лондонского университетского колледжа (University College London) Демис Хассабис (Demis Hassabis) и Элеонора Магуайер (Eleanor Maguire) и ряд их коллег.

Экспериментаторы придумали этот “трюк” не на потеху публике, а в надежде лучше понять взаимосвязь между чувством пространственной ориентации и памятью. Выявив же принципы, по которым в нашем мозге отражается, к примеру, путешествие в виртуальном мире, учёные рассчитывают приблизиться к эффективному лечению ряда заболеваний, например болезни Альцгеймера.

В новом опыте добровольцы лежали в кольце магнитно-резонансного томографа, который с очень высоким разрешением выявлял активные участки головного мозга. Одновременно люди “ходили” по двум виртуальным комнатам, пользуясь специальным устройством управления. А поскольку сильное поле томографа не позволяет применять вблизи него приборы, вместо виртуальных очков испытуемые наблюдали компьютерный мир через систему зеркал.

Сначала учёные попросили добровольцев просто походить по комнатам, останавливаясь в восьми заранее оговоренных точках. Компьютер в этот момент фиксировал изменения в кровотоке через различные участки гиппокампа, который, как было известно из предыдущих исследований, задействован при выполнении задач на пространственную ориентацию.

Далее машина составила картину типичных “рисунков” в активности нейронов, научившись уже по постоянно идущему потоку данных с томографа угадывать — в какой из этих точек виртуального мира находится испытуемый.

Детали опыта можно найти в статье в журнале Current Biology.

Западные инженеры предлагают новый тип батареек, способных обеспечить до 10 раз большую энергетическую емкость в сравнении с используемым сегодня батареями на основе электролита. В основе новых источников питания находится самый обыкновенный кислород. Разработчики намерены сначала выпустить кислородные элементы питания для небольших устройств - мобильных телефонов, плееров или ноутбуков, а затем добраться и до более масштабных сфер применения, например электромобилей.

“Наши результаты пока выглядят как многообещающие, они превосходят изначальные ожидания”, - говорит Питер Брюс, профессор химии из Университета Сэнт Эндрюс в Великобритании.

Разработчики кислородных батарей предлагают заменить используемые сейчас в элементах питания оксидные или литий-кобальтовые наполнители на пористые электроды на базе углерода. Это, по словам разработчиков, позволит ионам лития и электронам в углеродных электродах взаимодействовать с обыкновенным кислородом, находящимся в окружающем воздухе.

Исследователи говорят, что пока им удалось изготовить лишь прототип и он генерирует немного энергии, но сам принцип имеет большой потенциал и простор для увеличения КПД. В пресс-релизе британских исследователей сообщается, что фактически предложенный ими элемент питания является источником возобновляемой энергии, так как генератором здесь служит атмосферный кислород.

“Наша концепция заключается в том, чтобы использовать атмосферный кислород в качестве реагента, который сейчас создается на базе химических соединений”, - говорит Брюс. “Новые батареи не только экономичнее нынешних, но еще и дешевле в производстве, так как здесь нет  массы химических реагентов”.

Реально работающие источники питания в Университете планируют показать к июню 2011 года.

Японское национальное издание Japan Today сообщает, что в стране предложен план разработки нетрадиционной концепции освоения Луны - при помощи роботов. Японские специалисты говорят, что на поверхность естественного спутника Земли нога (или колесо, или какой-то другой манипулятор для передвижения) робота может ступить уже в 2020 году.

Правительственный комитет по разработке этой концепции говорит, что если японский Кабмин выделит средства на реализацию данной программы, то роботы, скорее всего, будут создаваться человекоподобные, то есть с туловищем, двумя руками и ногами.

Japan Today отмечает, что в научных кругах страны идея освоения Луны при помощи роботизированных систем циркулирует уже лет пять, но лишь сейчас она дошла до Стратегического штаба по космическому развития Японии, где  концепцию освоения Луны при помощи роботов назвали важной и текущей.

В плане также приводятся слова японских исследователей, которые говорят, что сейчас местная космическая программа - это в чистом виде наука, толку от которой в реальной жизни мало, в случае создания концепции роботизированных систем, пригодных для освоения других планет, Япония смогла бы не только осуществить прорыв в космосе, но и заняться масштабными практическими исследованиями на Луне. Кроме того, по задумке японских ученых космические роботы должны обладать развитой радио-коммуникационной системой, способной напрямую взаимодействовать с центром управления на Земле.

В случае создания подобных радиосистем, местные космические подрядчики могли бы комплектовать ими орбитальные спутники, в том числе и военного характера.

Группа ученых из Европы создала микропроцессор, работающий в точности также, как и головной мозг человека. Разработчики говорят, что чип работает подобно мозгу, только в миниатюре. Процессор симулирует действия 50 000 нейронов, объединенных в 50 млн синаптических соединений друг с другом.

По словам Мейера Карлхайнца, нейрофизика из Университета Гейдельберга в Германии, чип на практике довольно сильно уступает по функциональности реальному мозгу, однако принцип его работы передан совершенно верно. По словам специалиста, чип, симулирующий 50 000 нейронов по когнитивным способностям уступает даже мышиному мозгу.

“Мы не пытались создать полноценную замену мозгу человека, в наши задачи входило воспроизведение структур мозга в компьютерных технологиях. Такой подход с одной стороны позволит лучше понять, как работает мозг человека, а с другой, разработка таких чипов открывает путь к созданию действительно многопоточных процессоров, способных одновременно управлять тысячами потоков данных”, - говорит он.

Разработка процессора велась в рамках проекта Fast Analog Computing with Emergent Transient States (FACETS), однако создатели чипов говорят, что их технологии строятся на ранее созданных образцах “электронных мозгов”. Один из таких проектов, получивший название Blue Brain, был ранее реализован исследователями из Политехнического университета Лозанны в Швейцарии. Впрочем, здесь исследователи пытались симулировать работу мозга на суперкомпьютере. Предварительно записав в большую базу данных сведения об электронных микросигналах реального мозга человека, ученые попытались переложить эту же работу на тысячи процессоров суперкомпьютера.

“FACETS также базируется на базе данных со сведениями о работе головного мозга человека, но в отличие от того, чтобы симулировать действия нейронов на процессорах, мы решили эти нейроны виртуально воссоздать”, - говорит Мейер.

При помощи чипа на базе обычной 8-дюймовой кремниевой подложки исследователи разработали чип такой конфигурации, в которой при помощи аппаратных транзисторов и узлов можно было бы симулировать работу нейронов и синаптических связей.

Обычная нейронная сеть в головном мозге состоит, как правило, из минимум сотни компонентов, а вот индивидуальная синаптическая связь требует не более 20. Однако для симуляции работы мозга требуется очень много синаптических связей, поэтому пока чип не способен симулировать нейронные сети, это будет следующим шагом в развитии этого проекта.

Карлхайнц говорит, что с некоторой долей условности можно приравнять индивидуальные транзисторы к нейронам головного мозга, тогда процессор можно рассматривать, как действительно параллельную систему.

“На самом деле наш процессор воспроизводит структуру мозга условно, но благодаря физическим особенностям работы он значительно более быстр и более масштабируем. Процессор способен работать в 100 000 раз быстрее мозга, мы можем симулировать суточную мозговую активность за одну секунду”, - говорит исследователь.

Разработчики говорят, что проблема в симуляции деятельности головного мозга в процессорах кроется в принципиальных различиях - процессор работает очень быстро, но в одном или нескольких векторах, тогда как мозг работает медленнее, но он “делает вычисления” в подлинно параллельном режиме.

Карлхайнц говорит, что для реального воспроизведения действий мозга в полном объеме исследователям понадобилось бы несколько тысяч таких процессоров, чтобы они могли симулировать более миллиарда нейронов и около 10¹³ синапсов.

Создатели этого устройства и сами не знают — как в точности оно работает. Да и работает ли. И всё же вещица эта интригует. То, что поначалу кажется околонаучной “шуткой”, может обернуться проникновением человека к берегам неизведанного мира. Мира, черты которого можно увидеть в трудах Вернадского и Тейяра де Шардена.

Материальна ли мысль? Может ли мысль напрямую влиять на окружающую материю? Способно ли наше желание изменять действительность так, как это происходит в сказках? Американская компания Psyleron, создавшая удивительную настольную “Мысленную лампу” (Mind Lamp), предлагает каждому самостоятельно ответить на эти вопросы, вооружившись её изделием.

Этот светильник на светодиодах переключает свой цвет между белым, красным, оранжевым, жёлтым, зелёным, голубым, синим, фиолетовым и пурпурным. И авторы лампы утверждают, что нужный оттенок, после некоторой тренировки, человек может вызвать усилием воли.

В апреле нынешнего года “Мыслелампа” была представлена на выставке Stanford Cool Products Expo (фото с сайта mind-lamp.com).

Скажете — эка невидаль. Мы уже серийные настольные игры с чтением мыслей видели. А уж лабораторных опытов не счесть. Да только есть одно отличие. Во всех прежних примерах используется какая-либо технология фиксации мозговых процессов (биотоки, сила кровотока в коре и так далее): датчики ЭЭГ, магнитная томография или иные виды сканеров. Показания приборов интерпретирует компьютер, а дальше – дело техники. Это и называют “чтением мысли”.

Но в Mind Lamp ничего такого нет. Никакие сенсоры мозговые волны не анализируют, никакие микросхемы мыслительные “паттерны” не расшифровывают. Сам светильник устроен так, что на его работу (по идее) может влиять человеческая мысль.

Невероятно? Кажется, да. Тут-то мы должны окунуться в историю лампы. И Принстон появляется в ней вовсе не потому, что это место прописки Psyleron. История Mind Lamp начинается задолго до создания этой фирмы.

Почти 30 лет в школе инжиниринга и прикладных наук Принстонского университета проработала лаборатория исследования аномальных явлений (Princeton Engineering Anomalies Research — PEAR), возглавляемая профессором Робертом Яном (Robert G. Jahn).

Закрыта она была в 2007 году, но, исчезнув юридически, де-факто осталась жива, поскольку члены её команды и ныне продолжают линию экспериментов, придуманных некогда в PEAR, только уже в других лабораториях, компаниях и группах. Psyleron стала лишь одним из нескольких порождений PEAR, но об этом – позже.

А начиналось всё со сравнительно простых опытов, в которых учёные пытались выявить эффект воздействия мысли на материальные объекты. И вроде бы выявили, хотя заявление это может вызвать возмущение и недоверие со стороны приверженцев “строгой науки”.

Скажем, Роберт и его коллеги построили специфический пинбол. А точнее, этот аппарат назывался “Случайный механический каскад” (Random Mechanical Cascade). Девять тысяч пластиковых шариков высыпались сверху на матрицу из 330 стержней, которые заставляли шарики отскакивать вправо и влево. Внизу под этим набором размещались 19 корзин, в которые все шарики и попадали.

Поскольку после падения шарика точно на стержень вероятность его отскока вправо и влево составляет 50%, после прохождения нескольких рядов каждый шарик попадал в ту или иную корзину совершенно непредсказуемым образом.

Но то — один. А для тысяч шариков в целом уже действовали законы теории вероятности: всё население распределялось между корзин по гауссиане.

Но вот в опыт ввели новый “элемент” — наблюдатель, смотрящий на каскад, должен был мысленно желать попадания шариков скорее вправо, чем влево (или напротив – скорее влево, нежели вправо). И что же?

После проведения 3393 опытов с 25 “операторами” принстонские учёные выявили, что кривые распределения шариков действительно сдвигаются, хотя и не всегда и очень немного. Но сдвиг этот, как показали строгие расчёты, был всё же более существенным, чем могло бы следовать из “чистой случайности”.

В следующих опытах специалисты из Принстона воспользовались генераторами случайных событий (random event generator — REG), основанными на квантовом туннелировании электронов.

Один из REG, которым некогда пользовалась PEAR (фото с сайта psyleron.com).

Электрон, он ведь как тот рабочий из анекдота – может копать, а может и не копать. То бишь он может туннелировать сквозь энергетический барьер, а может и не сделать этого.

Данный процесс носит вероятностный характер и потому, когда служит базовым источником “неопределённости” в специальной электронной схеме, может предоставлять просто “первосортный” белый шум, переводимый схемой в набор совершенно случайных чисел.

Эти прыжки электронов учёные представили в виде графика изменения вероятности перехода во времени. Сама эта вероятность постоянно колеблется вокруг значения 0,5.

Но это – “по науке”. А на практике оказалось, что мысленное желание экспериментатора сместить кривую вверх или вниз корректировало хаотичные процессы туннелирования в ту или иную сторону, и опять-таки на величину, которая превышала возможный “по чистой случайности” сдвиг.

На первых трёх рисунках показано распределение вероятности туннелирования электронов в чистом эксперименте и в случае вмешательства мыслей оператора. Два нижних демонстрируют ещё пару любопытных эффектов, открытых в Принстонском университете: усиление влияния людей на REG в случае объединения усилий пары человек и влияние на туннелирование просто сильных эмоций (иллюстрации с сайта mind-lamp.com).

Каким образом осуществлялась связь между мозгом экспериментатора и REG – принстонские учёные так и не выяснили. Скромно охарактеризовав это явление как “неизвестное взаимодействие”, авторы опытов пошли дальше.

Ещё задолго до закрытия PEAR выходцы из неё основали Международную лабораторию исследования разума (International Consciousness Research Laboratories — ICRL), которую возглавил всё тот же Роберт Ян. ICRL продолжила опыты по взаимодействию сознания человека и материальных объектов.

Ещё один учёный из PEAR – Роджер Нельсон (Roger D. Nelson) – запустил длительный проект Global Consciousness, в котором при помощи сети генераторов REG, расположенных на разных континентах, попробовал уловить “дыхание” некоего всемирного разума, бессознательно формируемого всеми людьми.

Что это может быть такое и как “оно” работает (если существует) – Роджер сказать не готов. Его интересует в первую очередь экспериментальная сторона вопроса. Научный подход в чистом виде.

Схема Global Consciousness Project. В нём исследователи проанализировали данные за 10 лет работы обширной сети REG (иллюстрация с сайта noosphere.princeton.edu).

Энное число REG соединено с сервером проекта через Интернет. В идеале общий усреднённый показатель этих приборов (число, описывающее туннелирование электронов) должен хорошо соответствовать законам физики. REG выдавали 200-битные случайные числа раз в секунду, где в каждом разряде 0 означал, что нет перехода, 1 – есть переход. Машина подсчитывала число единиц. По теории вероятности в большом числе испытаний оно должно составлять 100.

Однако оказалось, что оно зависит от мира людей. Так, на “самописцах проекта” отпечатались отклонения от статистической погрешности в переходах во время похорон принцессы Дианы и ряда других событий, горячо переживаемых большими массами, вроде инаугурации Обамы или недавнего землетрясения в Италии.

Отклонения в выдаче сигналов с электронных генераторов случайных событий во время празднования Нового года (1998-й в данном примере). Были просуммированы данные с приборов в разных часовых поясах, выдаваемые на отрезке за 5 минут до местной полуночи и 5 минут после (иллюстрация с сайта noosphere.princeton.edu).

Более того, открылись небольшие сдвиги с суточным ритмом: часть приборов, расположенных в одних часовых поясах, показывала приближение светового дня и пробуждение людей.

Что связывало все эти сознания и легированные полупроводниковые переходы в недрах генераторов?

Не знают ответ на этот вопрос и другие исследователи из бывшей PEAR, основавшие Psyleron и придумавшие “Мысленную лампу”.

Принцип работы лампы и её начинка. Показаны REG, схема, подсчитывающая число событий туннелирования и на его основе выдающая команду набору цветных светодиодов (иллюстрация с сайта mind-lamp.com).

Можно лишь спекулятивно рассуждать, что некое преобразование информации в виде сигналов в нейронах влияет, допустим, на энтропию в данной области пространства, а это влияние, в свою очередь, чуть меняет вероятность случайных процессов, описываемых квантовыми законами.

В общем, когда некий объект (электрон в специальном полупроводниковом приборе) “балансирует на острие лезвия”, нечто таинственное, сопровождающее процесс мышления человека, может столкнуть его в ту или иную сторону.

Свой опыт в создании квантовых генераторов случайных событий Psyleron воплотила не только в лампе, но и в серийном приборе REG-1, который предлагает лабораториям и частным исследователям. Компания называет его электронным "подбрасывателем монетки", который делает это с очень высокой частотой. Psyleron подчёркивает, что REG – это подлинные генераторы случайных чисел, в отличие от генераторов псевдослучайных, построенных на основе софта. Выход с REG принципиально невозможно предсказать (фото с сайта psyleron.com).

Тот же Нельсон пишет по этому поводу так: “Есть моменты, когда мы разделяем с другими специальное, полностью взаимосвязанное сознание. Когда нас волнует прекрасная музыка или закат, или когда мы влюбляемся. Это состояние подлинного смешения редко. И когда такой опыт уходит в прошлое, наши образованные личности отклоняют мысль, что знали эту глубокую связь.

Тем не менее остаётся подозрение, что она существует не только внутри нашей головы. Мы знаем, на каком-то уровне, что мы не изолированы, но взаимозависимы. И если мы подумаем о продлении этого потенциала в мир, полный живых существ, у нас есть основа для модели глобального сознания. Может быть, такого, какое описывал Тейяр де Шарден…”

Mind Lamp можно заказать на сайте продукта, и стоит она $149 (фотографии с сайта mind-lamp.com).

Таким образом, Global Consciousness, равно как и курьёзная с виду многоцветная лампа, – это не столько развлечение учёных, сколько приглашение к диалогу, к рассуждению о возможной правоте Вернадского, к обсуждению постепенного взращивания ноосферы и давней идеи влияния мысли на материю.

За этим же проглядывает и фантастическая Связующая Бездна Дэна Симмонса, некое ментальное гиперпространство, хранилище воспоминаний всех когда-либо живших разумов, кажущееся сверхъестественным, но являющееся столь же обычной составной частью Вселенной, как трёхмерное пространство, звёзды и планеты.

А отсюда — один шаг до Шарденовской эволюции человечества к “точке Омега” – через дух Земли к Богу. Такие философские мысли можно найти в подмигивании скромного настольного светильника.

Video: 60-Minute Mind Lamp Time Lapse

По мнению исследователей из Университета Вашингтона, мозг несовершеннолетних детей функционирует совершенно не так, как мозг взрослого, а отличия здесь не психологические, а физиологические. Именно этим, полагают исследователи, можно объяснить зачастую различающееся мировосприятие взрослых и детей. Стивен Петерсон из медицинской школы при Университете Вашингтона провел с коллегами ряд клинических исследований, которые на практике подтвердили предположения.

Петерсон исследовали работу мозга здорового человека, чтобы узнать, как те или иные развивающиеся недуги и черепно-мозговые травмы могут сказаться на умственных способностях. Одно из основных физиологических отличие мозга ребенка от мозга взрослого заключается в том, что первый в разы быстрее способен восстанавливаться и приспосабливаться к новым условиям.

Ученые при помощи магнитно-резонансой томографии изучали функции мозга в периоды спокойствия человека. В данный момент наиболее четко можно проследить возбуждение нейронных сетей в случае возникновения какой-либо спонтанной активности. Когда мозговая активность растет и уменьшается одновременно в разных частях мозга, ученые заключают как и когда те или иные части мозга работают вместе.

В процессе клинических исследований Петерсон с коллегами исследовали 210 человек в возрасте от 7 до 31 года. Возрастной ценз в 7 лет был установлен, так как именно к этому возрасту мозг вырастает до 95% объема взрослого человека.

Исследователи выяснили, что в мозгу взрослого человека существуют 4 основных нейронных сети, отвечающих за различные регионы и различную деятельность. В то же время в мозгу детей почти всегда все 4 нейронных сети работают как одна целая, что обуславливает множество различий в реакции и поведении.

“Мы обнаружили, что это правило сохраняется почти для всех детей, вне зависимости от их уровня развития или социального статуса, а также почти для всех взрослых. Несмотря на то, что мозг ребенка и взрослого работают по-разному, нельзя сказать, что в первом случае возбуждение носит хаотический характер, просто различия здесь практически незаметны”, - говорит Петерсон.

Также в процессе исследований медики показали как меняется организация мозга с возрастом. “С возрастом у людей нейронные сети становятся все более независимым и автономными друг от друга. Эти нейронные сети решают совершенно разные задачи в организме и с возрастом они становятся все более независимыми”, - говорит Дамен Фейр, соавтор исследования.

Туннельный переход под микроскопом. Кружками обведены квантовые наномагниты – ключ к необычным свойствам данного устройства (фото Pham Nam Hai).

Невероятная электродвижущая сила (ЭДС) спинового происхождения в специально подготовленной наноструктуре может открыть дорогу к созданию аккумуляторов, хранящих энергию “в квантовой форме”. Так полагают учёные, поставившие новый эксперимент — Стюарт Барнс (Stewart E. Barnes) из университета Майами (University of Miami) и его коллеги из университетов Токио (University of Tokyo) и Тохоку (Tohoku University).

Удивил физиков сандвич диаметром с человеческий волос, содержащий несколько чередующихся наноразмерных слоёв магнитных и немагнитных материалов — он превратился в эффективную “батарейку”.

Внутри сандвича физики сформировали так называемый магнитный туннельный переход — одну из самых многообещающих структур, которая неоднократно вызывала интерес учёных, работающих в области спинтроники, и которая даже успела “закрепиться” в конструкции ряда электронных устройств.

Но на этот раз туннельный магнитный переход был необычным — он содержал армию квантовых наномагнитов определённого состава. Такая комбинация привела к проявлению в крошечном устройстве необычного эффекта — генерации ЭДС в статическом магнитном поле.

Микроотступление: по закону Фарадея ЭДС пропорциональна скорости изменения магнитного потока, которое может быть обеспечено переменой самого поля или движением проводника. В статической системе электродвижущей силы, по идее, быть не может. Но последние открытия заставляют расширить этот закон: ЭДС может создаваться даже в статичном поле и неподвижном проводнике за счёт спин-зависимых эффектов.

Это и было доказано в новом опыте, в котором статическое магнитное поле вызывало в устройстве спин-поляризованный электрический ток.

Схема сандвича, “сложенного” Барнсом и его товарищами (иллюстрация Pham Nam Hai).

ЭДС происходила от перемещения магнитных доменов в материале и (если упрощать) была обусловлена разностью в скорости намагничивания разных молекул, входящих в состав перехода. Физики уточняют также, что в новом устройстве магнитная энергия напрямую преобразовывалась в электрическую в процессе магнитного квантового туннелирования.

И этот процесс генерации ЭДС Стюарт и его соратники уже предсказывали. Только вот по расчётам он должен был быть куда слабее. Барнс сообщает, что напряжение, создаваемое реально построенной структурой, оказалось в 100 с лишним раз выше предсказанного. “Это было противоинтуитивно. Но открытие приведёт нас к теоретическому пониманию того, что действительно происходит”, — добавляет исследователь.

Также время действия ЭДС в разных опытах составляло от 100 до 1000 секунд, против миллисекунд по прогнозу учёных. Величина же колоссального магнитного сопротивления достигала 100 000 процентов.

“Наши результаты решительно поддерживают утверждение, что в магнитных наноструктурах закон индукции Фарадея должен быть обобщён с учётом сил чисто спинового происхождения”, — заключают экспериментаторы.

Что до практического применения открытия, то оно может привести к новым устройствам сразу в двух, казалось бы, совершенно непохожих областях: на основе магнитного туннельного перехода можно создавать высокоплотную энергонезависимую память (и об этом учёные говорят уже не один год), а ещё — новое крошечное устройство при условии удачного масштабирования может обратиться так называемой спиновой батареей, консервирующей огромную энергию в квантовых магнитных эффектах. И тут уже выгоду смогут извлечь автомобилестроители.

Подробности исследования изложены в статье в Nature.

Читайте также о приоткрытии завесы тайны колоссального магнитосопротивления и создании нового устройства — источника спинового напряжения.

“Почти человеческая” внешность робота удалась, пожалуй, как никогда. При таком росте – это существенный шаг вперёд, хотя разработчики по-прежнему считают его одним из первых (фото AP/Koji Sasahara).

Андроид, созданный в Японском национальном институте наук и технологий (AIST), сегодня был представлен разработчиками как воплощение среднестатистической молодой женщины 19-29 лет. “Его формы, походка и поведение очень близки к человеческим”, – говорят японцы.

Роботесса являет собой очередное поколение “аистовской” линейки HRP (Humanoid Robotics Project). О её куда менее человекоподобных предшественниках мы рассказывали, а теперь перед нами HRP-4C.

Рост робота составляет 158 см, а вес вместе с батареями – 43 кило. Что касается степеней свободы: в области бёдер и шеи их по три, а в лице – аж восемь, они дают возможность выражать эмоции. Всего заявлено порядка 30 электромоторов, функции распознавания речи, разговора и, возможно, другие способы взаимодействия с человеком.

Наблюдатели отмечают, что походка HRP-4C ещё очень далека от совершенства. Лишённый человеческого чувства равновесия андроид вынужден ходить на полусогнутых. Есть проблемы и с мимикой: робот “зависает” с открытым ртом и ошарашенным выражением лица. Также нельзя не заметить непропорционально большие кисти рук (фото AIST).

Пресс-релиз скуп на подробности, но совсем скоро HRP-4C дебютирует в Токио, выступив в качестве манекенщицы на Японской неделе моды (Japan Fashion Week), которая пройдёт с 23 по 26 марта.

В дальнейшем андроида планируется использовать на подобных презентационно-развлекательных мероприятиях, а также в качестве “живого тренажёра” и “симулятора человека”.

Интересно, как обстоят дела с аккумуляторами: для роботов такого размера небольшое время действия на одном заряде едва ли не главная проблема (фото AP/Koji Sasahara, AIST).

Сроки появления в продаже пока не называются, зато цена самой простой комплектации известна – 20 миллионов иен ($203 тысячи).

Материал предоставлен интернет-журналом MEMBRANA (www.membrana.ru)