Информационный двигатель

12.11.2022

Ярким исследованием года явилась разработка так называемого информационного двигателя, топливом для которого буквально стала информация. Прототип двигателя выполнял работу исключительно благодаря расчетам, не тратя на нее какой-либо энергии. К сожалению, это открытие работает только в микромире.

Все мы знаем о таком явлении, как тепловой шум. В обычном состоянии тепловые колебания носят случайный характер и не могут делать полезную работу. Исправить ситуацию можно с помощью обратной связи - информации, которая могла бы отсекать "тормозящие" колебания и фиксировать "рабочие". Тогда каждый раз двигатель делал бы только полезную работу, не тратя на нее энергию в виде топлива. Роль топлива в такой системе играла бы информация - это система определения совершенной работы и обратная связь, управляющая двигателем.

Группа физиков из Университета Саймона Фрейзера в Бернабе (Британская Колумбия) и Института фундаментальных вопросов (FQXi) провела эксперимент, в котором стеклянная бусинка размером с бактерию двигалась в заданном направлении посредством теплового шума и информации о ее положении. Бусинку поместили в воду и поймали в лазерную ловушку. Тепловые колебания молекул воды толкали бусинку во всех возможных направлениях, но благодаря измерениям ее положения в воде и обратной связи оптическая ловушка перемещалась в пространстве только тогда (и удерживала бусинку на новом уровне), когда движение шло в нужном направлении.

Точность определения положения бусинки в пространстве оставляла желать лучшего и тем самым работа "информационным" двигателем работа была мала. Повысить КПД двигателя удалось после включения в алгоритм так называемой "баесовской оценки решения" - статистического метода, во многом прогнозировавшего новое положение бусинки, чем его измерял.

Фактически "топливом" такого двигателя выступала лишь информация о приблизительном положении бусинки, полученная посредством измерения, алгоритм расчета, уменьшающий погрешность измерений и механизм обратной связи, фиксировавший бусинку (выполненную работу) на новом уровне. Процесс выполнения работы производился тепловым шумом. Можно сказать бесплатно. Теперь ученые думают над экспериментами, как сделать подобную работу из других источников шума. Если все получится, можно будет получать энергию из источников, о которых мир пока не мечтал.

<< Назад: Робопауки для канализации 13.11.2022

>> Вперед: Защищенный смартфон Oukitel WP21 12.11.2022

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Лабораторная модель прогнозирования землетрясений 30.11.2025

Предсказание землетрясений остается одной из самых сложных задач геофизики. Несмотря на развитие сейсмологии, ученые все еще не могут точно определить момент начала разрушительного движения разломов. Недавние эксперименты американских исследователей открывают новые горизонты: впервые удалось наблюдать микроскопические изменения в контактной зоне разломов, которые предшествуют землетрясению. Группа под руководством Сильвена Барбота обнаружила, что "реальная площадь контакта" - участки, где поверхности разлома действительно соприкасаются - изменяется за миллисекунды до высвобождения накопленной энергии. "Мы открыли окно в сердце механики землетрясений", - отмечает Барбот. Эти изменения позволяют фиксировать этапы зарождения сейсмического события еще до появления традиционных сейсмических волн. Для наблюдений ученые использовали прозрачные акриловые материалы, через которые можно было отслеживать световые изменения в зоне контакта. В ходе искусственного моделирования примерно 30% ко ...>>

Музыка как естественный анальгетик 30.11.2025

Ученые все активнее исследуют немедикаментозные способы облегчения боли. Одним из перспективных направлений становится использование музыки, которая способна воздействовать на эмоциональное состояние и когнитивное восприятие боли. Новое исследование международной группы специалистов демонстрирует, что даже кратковременное прослушивание любимых композиций может значительно снижать болевые ощущения у пациентов с острой болью в спине. В эксперименте участвовали пациенты, обратившиеся за помощью в отделение неотложной помощи с выраженной болью в спине. Им предлагалось на протяжении десяти минут слушать свои любимые музыкальные треки. Уже после этой короткой сессии врачи фиксировали заметное уменьшение интенсивности боли как в состоянии покоя, так и при движениях. Авторы исследования подчеркивают, что музыка не устраняет саму причину боли. Тем не менее, она воздействует на эмоциональный фон пациента, снижает уровень тревожности и отвлекает внимание, что в сумме приводит к субъективном ...>>

Алкоголь может привести к слобоумию 29.11.2025

Проблема влияния алкоголя на стареющий мозг давно вызывает интерес как у врачей, так и у исследователей когнитивного старения. В последние годы стало очевидно, что границы "безопасного" употребления спиртного размываются, и новое крупное исследование, проведенное международной группой ученых, вновь указывает на это. Работы Оксфордского университета, выполненные совместно с исследователями из Йельского и Кембриджского университетов, показывают: даже небольшие дозы алкоголя способны ускорять когнитивный спад. Команда проанализировала данные более чем 500 тысяч участников из британского биобанка и американской Программы миллионов ветеранов. Дополнительно был выполнен метаанализ сорока пяти исследований, в общей сложности включавших сведения о 2,4 миллиона человек. Такой масштаб позволил оценить не только прямую связь между употреблением спиртного и развитием деменции, но и влияние генетической предрасположенности. Один из наиболее тревожных результатов касается людей с повышенным ге ...>>

Искусственный мозговой матрикс 29.11.2025

Биоинженерия стремительно выходит за пределы традиционной работы с клетками и биоматериалами. Ученые пытаются не просто выращивать ткани, но и воссоздавать механизмы, управляющие жизнью клеток в реальном организме. Одним из наиболее амбициозных направлений стала разработка искусственных матриксов, которые могли бы подменить природную среду и дать исследователям возможность изучать работу мозга без участия биологических компонентов. На этом фоне работа специалистов Калифорнийского университета в Риверсайде представляет собой особенно заметный шаг вперед. В центре их исследования - платформа BIPORES, созданная полностью из синтетических веществ. Цель проекта заключалась в попытке смоделировать сложную, многослойную структуру внеклеточного матрикса, который в настоящем мозге обеспечивает питание, связь и организацию нервных клеток. При этом разработчики сознательно отказались от каких-либо белков, традиционно необходимых для прикрепления клеток, таких как ламинин или фибрин. Это решени ...>>

Ранняя Вселенная не была ледяной 28.11.2025

Понимание того, как формировались первые структуры во Вселенной, требует взгляда в эпохи, в которых не существовало ни звезд, ни галактик, ни привычных нам источников света. Научные группы по всему миру пытаются восстановить картину тех времен при помощи слабейших радиосигналов, оставшихся от водорода, который наполнял космос вскоре после Большого взрыва. Новые результаты, полученные на радиотелескопе Murchison Widefield Array в Австралии, неожиданным образом меняют представление об этих ранних этапах. Сразу после Большого взрыва, произошедшего около 13,8 миллиарда лет назад, пространство стремительно расширялось и остывало. Через несколько сотен тысяч лет образовался нейтральный водород, и началась так называемая эпоха тьмы, когда Вселенная была лишена источников излучения. Лишь значительно позже гравитация собрала газ в плотные области, где зародились первые звезды и ранние черные дыры, а их интенсивное излучение привело к реионизации водорода и окончательному появлению света. ...>>

Случайная новость из Архива Разработана память RRAM 26.07.2014 Объему памяти, которым наделены современные смартфоны, сравнительно недавно позавидовал бы не только настольный ПК, но и сервер или рабочая станция. В свою очередь, гигабайт-другой памяти - мелочь на фоне того, чем может обернуться разработка специалистов из университета Райса. Ученые разработали резистивную память с произвольным доступом (RRAM), которая по плотности существенно превосходит любую выпускаемую сейчас память. Немаловажно, что для изготовления новой памяти годится имеющееся оборудование. Ученые уже обратились к производителям с предложением лицензировать разработку. Между металлическими электродами новой памяти, изготавливаемыми из золота или платины, находится диэлектрик - пористый оксид кремния, в котором сформированы ячейки памяти. Под действием напряжения, приложенного к электродам, в ячейке формируется или разрушается проводящий канал, изменяя состояние ячейки. Использование оксида кремния позволяет использовать опробованные на практике технологии, снижает затраты энергии для перезаписи, делает память устойчивой к нагреву. Что касается затрат энергии, напряжение питания памяти удалось снизить до 2 В - примерно в 13 раз по сравнению с прежними образцами. Что касается плотности, новая память многократно превосходит, например, флэш-память. Как и в случае флэш-памяти, ячейка является многоуровневой. Но если в одной ячейке памяти TLC NAND получается хранить до трех бит, то в ячейке RRAM - до девяти. По оценке участников проекта, чип размером с почтовую марку может иметь терабайтный объем.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025