Структурный анализ систем - страница 32

Они использовали сетку из внедрённых эластичных волокон, делающих активный материал менее хрупким почти без потерь в силе тока (рис. 9.8).

В ОСЭ превращение солнечного света в электрический ток производится углеродистыми материалами и полимерами, в противоположность твёрдым неорганическим материалам, таким как кремний. ОСЭ имеют малую толщину и вес, они полупрозрачны и недороги. Их КПД (15 процентов) не сильно уступает КПД обычных солнечных элементов (22 процента)53.

Рис. 9.8. Гибкие солнечные батареи

5.25. Пример 9.37. Квантовый компас

Ученые из Имперского колледжа Лондона создали совместно со своими коллегами из компании M Squared Lasers (Шотландия) крайне точный квантовый компас. Основной принцип работы заключается в фиксировании субатомного эффекта магнитного поля Земли. Компас улавливает его изменения, что позволяет крайне точно выявить его месторасположение в пространстве. Компас использует лазеры для того, чтобы охладить атомы водорода внутри до крайне низких температур, после чего датчики фиксируют их перемещение, ускорение и то, как на них воздействует магнитное поле Земли. По факту мы имеем сверхточный акселерометр.

Он может стать не столько альтернативой GPS из-за своих больших размеров, сколько вспомогательной технологией, которая будет работать в случае, если связь со спутниками будет потеряна54.

5.26. Пример 9.38. Робот из жидкого металла

Группа ученых из КНР и Австралии спроектировала робота на основе жидкого металла. Он может менять свою форму.

Робот состоит всего из трех частей: пластикового колеса, маленькой литиевой батарейки и капель сплава жидкого металла на основе галлия. Напряжение батарейки изменяется центром тяжести жидкого металла, что способствует перетеканию робота в одну сторону или другую

Дальше развивать мягких роботов с использованием жидкого металла. Их можно будет задействовать в специальных миссиях вроде поиска и спасения жертв землетрясений, так как роботы могут изменять форму, чтобы проникать под двери или пролезать через пространства, в которые не может поместиться человек55.

5.27. Пример 9.39. Суперкомпьютер, имитирующий мозг человека

В Школе компьютерных наук университета Манчестера (Великобритания) заработал крупнейший в мире нейроморфный суперкомпьютер SpiNNaker, имитирующий работу человеческого мозга.

Компьютер оснащен процессором в 1 миллион ядер и способен выполнять более 200 триллионов действий в секунду, причем каждый из его чипов имеет 100 миллионов движущихся частей.

В отличие от традиционных компьютеров SpiNNaker уникален тем, что не отправляет большие объемы информации из пункта A в пункт B. Вместо этого он имитирует работу человеческого мозга, одновременно отправляя миллиарды небольших объемов информации в тысячи разных мест.

На создание суперкомпьютера ушло 20 лет разработки, более 10 лет строительства, а также 15 миллионов фунтов стерлингов.

«SpiNNaker полностью пересматривает способ работы обычных компьютеров. Машина больше похожа на мозг, чем на традиционный компьютер.

В конечном итоге создатели компьютера хотят увеличить процессор до 1 миллиарда ядер, что составляет лишь один 1% от объема человеческого мозга, который состоит из чуть менее 100 миллиардов нейронов, которые связаны между собой примерно 1 квадриллионом (это 1 с 15 нулями) синапсов. Для сравнения: мозг мыши состоит из почти 100 миллионов нейронов.

Одно из его фундаментальных применений — помочь нам понять, как работает наш собственный мозг. Это просто невозможно сделать на других машинах.

SpiNNaker уже имитировал работу базальных ганглий — области мозга, которую затрагивает болезнь Паркинсона. Это означает, что на компьютере можно тестировать фармпрепараты.

Теперь нейробиологи, управляя беспрецедентно большим симулятором, смогут раскрыть секреты работы человеческого мозга, а инженеры смогут разрабатывать большие нейронные сети в роботах, чтобы они могли ходить, разговаривать и двигаться56.

5.28. Пример 9.40. Ультразвуковой хирургический инструмент

Радиофизики Томского государственного университета создали рабочую модель ультразвукового хирургического инструмента для коагуляции (спайки) тканей.