Інженери з дослідницького підрозділу корпорації IBM презентували цього тижня, як вони стверджують, найменшу у світі анімацію. Її головними героями є… атоми. Мультик під назвою «Хлопчик і його атом» створили, рухаючи атоми вуглецю на мідній підкладці за допомогою скануючого тунельного мікроскопу. Наука цього тижня обговорює також російські «меганаукові» плани і створення надширококутної камери.
Як пише ABC Science, фільм «Хлопчик і його атом» демонструє, як можна використовувати науку за межами дослідницької спільноти. «Рухати атоми – це одне: ви можете зробити це одним помахом руки», – жартує Андреас Гейнріх із IBM Research, один із учасників проекту. «Але зловити атом, розташувати його і сполучити з іншими, щоб отримати картинку, – це вже точна наука і це вже геть по-новому», – додає він.
Щоб створити найменший у світі фільм, вчені з IBM за допомогою згаданого мікроскопу (принцип роботи якого полягає у тунелюванні електронів) розташували атоми у потрібних комірках поверхні кристалу міді. Отриману картинку зчитували за допомогою цього самого приладу. Для отримання нового кадру атоми переставляли на нові позиції. Всього у фільмі 242 кадри.
(Відео IBM)
Інженери, які працювали над створенням «атомної» анімації, у повсякденній роботі займаються створенням магнітних носіїв інформації. «Можливість зробити щось, що просто здалося тобі цікавим, – дуже важливий момент для науки. Так ви можете виявити щось нове», – коментує свою роботу одна з учасниць проекту, Ілеана Рау з IBM Research. Дослідники кажуть, що для створення анімації використовували ті самі методи, якими послуговуються під час пошуку нових способів збереження інформації. Загалом, як кажуть в IBM Research, процес створення фільму про атоми, що рухаються, мав на меті посприяти розумінню взаємодії у Всесвіті цих найменших елементарних частинок.
(Відео IBM)
Чи готова Росія до «меганауки» Путіна?
Президент Росії Володимир Путін нагадав науковцям про свою ініціативу реалізувати у країні проекти рівня megascience (з англійської «меганаука»). Маються на увазі наукові ініціативи глобального значення, як-то Великий адронний колайдер у Швейцарії чи Міжнародний експериментальний термоядерний реактор у Франції, фінансування яких виходить за межі можливостей окремих держав.
Вперше Путін заговорив про необхідність втілити у Росії проект рівня megascience ще у 2011 році, коли обіймав посаду прем’єра. Нині ж, під час свого виступу на засіданні Ради з питань науки і освіти, уже президент Володимир Путін вимагав від учених відзвітувати про «меганаукові» ідеї, які ті мали б обдумати за майже два роки.
«Саме такі установки дозволяють добиватися якісних проривів у фундаментальних дослідженнях, а отже – досягати наукового пріоритету, лідерства у найважливіших галузях знань, залучати найкращі наукові сили і всередині країни, і в усьому світі», – заявив Путін, говорячи про причини того, чому виносить це питання на обговорення.
Що Росія може запропонувати світовій науці? Влітку 2011 року, коли засідала урядова комісія з питань високих технологій і інновацій під головуванням Путіна, міністр освіти і науки Андрій Фурсенко повідомив, що для втілення проектів рівня megascience попередньо було відібрано шість наукових ініціатив, зокрема – колайдер NICA та токамак ІГНІТОР. Саме їх впливові російські вчені називають найбільш перспективними.
Колайдер NICA наразі створюють у Дубні, на ньому планують проводити зіткнення ядер золота. Така робота матиме на меті дослідження низької енергетичної області, у якій відбувається фазовий перехід між протон-нейтронною і кварк-глюонною структурами матерії. Фактично, результати досліджень на такому колайдері можуть бути допоміжними для вчених, які працюють у ЦЕРНі. Схожу на NICA систему прискорювачів ще у 80-х роках хотіли створити у Радянському Союзі, однак тоді проект заморозили ще на початковій стадії.
Ще один проект рівня megascience, який міг би бути втілений у Росії, – токамак нового покоління. Токамак – тороїдальна камера з магнітними котушками – це фізична установка для утримання гарячої плазми при проведенні експериментів із керованого термоядерного синтезу. Російський токамак ІГНІТОР, за задумом, зводитимуть в Курчатовському інституті до 2017 року. До фінансування проекту долучилася Італія. По суті, ІГНІТОР буде конкурентом вже існуючого у Франції токамака ІТЕР: російські вчені вже заявили, що дані, які можна буде отримати на ІГНІТОРі, можуть змінити перебіг експериментів у Франції.
Комашиний кут зору: інженери створили унікальну камеру
Взявши за основу структуру ока комахи, вчені зі США створили цифрову камеру з надшироким кутом зору. Як пише цього тижня Nature, таку камеру можна використовувати, наприклад, у прогресивних системах спостереження, у безпілотних літальних апаратах та ендоскопах.
Очі комах складаються з сотень і тисяч структурних одиниць, що мають назву омматідії. Кожна має лінзу і конус, який спрямовує світло на світлочутливий орган. Продовгуваті, тонкі омматідії збираються у пучок і формують таким чином напівсферичне око, при цьому жодна окрема омматідія не дивиться в одному й тому самому напрямку. Така структура ока дає комахам можливість бачити значно ширше, ніж бачить людина. Причому однаково добре комахи бачать як об’єкти, що потрапили у центр поля зору, так і ті, що опинилися на периферії.
Як пояснює один із авторів розробки, інженер Джон Роджерс із Іллінойського університету в Урбана-Шампейн, найбільшою проблемою для учасників проекту виявився той факт, що навіть найменші камери – пласкі і жорсткі. «Натомість у біології все має свій вигин», – каже Роджерс.
Більшість електронних приборів виготовлені з кремнію, який сам по собі є дуже крихким, тож його не можна вигинати. Для того, щоб обійти цю перешкоду, вчені вигадали свою структуру: вони помістили мікролінзи на спеціальні крихітні підпірки, що імітують конуси омматідій, при цьому самі ці штучні конуси закріплені на кремнієвих фотодетекторах. Для сполучення мікролінз використали спеціальний еластичний полімер. У результаті, вийшла лінза діаметром близько сантиметра з кутом охоплення у 180 градусів.
«Найважливіша і найбільш революційна частина цієї камери – «зігнута» електроніка. Завдяки особливим провідникам, що розтягуються, нам вдалося зігнути систему і помістити її на випуклу поверхню», – розповів співавтор дослідження Цзяньлян Сяо з Університету Колорадо у Боулдері.
Поки що автори проекту визнають, що камера діє на примітивному рівні: отримати дуже якісні знімки з неї наразі не можна. Однак розроблена структура функціонує нормально, а це значить, що справа – за її вдосконаленням.
Як пише ABC Science, фільм «Хлопчик і його атом» демонструє, як можна використовувати науку за межами дослідницької спільноти. «Рухати атоми – це одне: ви можете зробити це одним помахом руки», – жартує Андреас Гейнріх із IBM Research, один із учасників проекту. «Але зловити атом, розташувати його і сполучити з іншими, щоб отримати картинку, – це вже точна наука і це вже геть по-новому», – додає він.
Щоб створити найменший у світі фільм, вчені з IBM за допомогою згаданого мікроскопу (принцип роботи якого полягає у тунелюванні електронів) розташували атоми у потрібних комірках поверхні кристалу міді. Отриману картинку зчитували за допомогою цього самого приладу. Для отримання нового кадру атоми переставляли на нові позиції. Всього у фільмі 242 кадри.
(Відео IBM)
Інженери, які працювали над створенням «атомної» анімації, у повсякденній роботі займаються створенням магнітних носіїв інформації. «Можливість зробити щось, що просто здалося тобі цікавим, – дуже важливий момент для науки. Так ви можете виявити щось нове», – коментує свою роботу одна з учасниць проекту, Ілеана Рау з IBM Research. Дослідники кажуть, що для створення анімації використовували ті самі методи, якими послуговуються під час пошуку нових способів збереження інформації. Загалом, як кажуть в IBM Research, процес створення фільму про атоми, що рухаються, мав на меті посприяти розумінню взаємодії у Всесвіті цих найменших елементарних частинок.
(Відео IBM)
Чи готова Росія до «меганауки» Путіна?
Президент Росії Володимир Путін нагадав науковцям про свою ініціативу реалізувати у країні проекти рівня megascience (з англійської «меганаука»). Маються на увазі наукові ініціативи глобального значення, як-то Великий адронний колайдер у Швейцарії чи Міжнародний експериментальний термоядерний реактор у Франції, фінансування яких виходить за межі можливостей окремих держав.
Вперше Путін заговорив про необхідність втілити у Росії проект рівня megascience ще у 2011 році, коли обіймав посаду прем’єра. Нині ж, під час свого виступу на засіданні Ради з питань науки і освіти, уже президент Володимир Путін вимагав від учених відзвітувати про «меганаукові» ідеї, які ті мали б обдумати за майже два роки.
«Саме такі установки дозволяють добиватися якісних проривів у фундаментальних дослідженнях, а отже – досягати наукового пріоритету, лідерства у найважливіших галузях знань, залучати найкращі наукові сили і всередині країни, і в усьому світі», – заявив Путін, говорячи про причини того, чому виносить це питання на обговорення.
Що Росія може запропонувати світовій науці? Влітку 2011 року, коли засідала урядова комісія з питань високих технологій і інновацій під головуванням Путіна, міністр освіти і науки Андрій Фурсенко повідомив, що для втілення проектів рівня megascience попередньо було відібрано шість наукових ініціатив, зокрема – колайдер NICA та токамак ІГНІТОР. Саме їх впливові російські вчені називають найбільш перспективними.
Колайдер NICA наразі створюють у Дубні, на ньому планують проводити зіткнення ядер золота. Така робота матиме на меті дослідження низької енергетичної області, у якій відбувається фазовий перехід між протон-нейтронною і кварк-глюонною структурами матерії. Фактично, результати досліджень на такому колайдері можуть бути допоміжними для вчених, які працюють у ЦЕРНі. Схожу на NICA систему прискорювачів ще у 80-х роках хотіли створити у Радянському Союзі, однак тоді проект заморозили ще на початковій стадії.
Ще один проект рівня megascience, який міг би бути втілений у Росії, – токамак нового покоління. Токамак – тороїдальна камера з магнітними котушками – це фізична установка для утримання гарячої плазми при проведенні експериментів із керованого термоядерного синтезу. Російський токамак ІГНІТОР, за задумом, зводитимуть в Курчатовському інституті до 2017 року. До фінансування проекту долучилася Італія. По суті, ІГНІТОР буде конкурентом вже існуючого у Франції токамака ІТЕР: російські вчені вже заявили, що дані, які можна буде отримати на ІГНІТОРі, можуть змінити перебіг експериментів у Франції.
Комашиний кут зору: інженери створили унікальну камеру
Взявши за основу структуру ока комахи, вчені зі США створили цифрову камеру з надшироким кутом зору. Як пише цього тижня Nature, таку камеру можна використовувати, наприклад, у прогресивних системах спостереження, у безпілотних літальних апаратах та ендоскопах.
Очі комах складаються з сотень і тисяч структурних одиниць, що мають назву омматідії. Кожна має лінзу і конус, який спрямовує світло на світлочутливий орган. Продовгуваті, тонкі омматідії збираються у пучок і формують таким чином напівсферичне око, при цьому жодна окрема омматідія не дивиться в одному й тому самому напрямку. Така структура ока дає комахам можливість бачити значно ширше, ніж бачить людина. Причому однаково добре комахи бачать як об’єкти, що потрапили у центр поля зору, так і ті, що опинилися на периферії.
Як пояснює один із авторів розробки, інженер Джон Роджерс із Іллінойського університету в Урбана-Шампейн, найбільшою проблемою для учасників проекту виявився той факт, що навіть найменші камери – пласкі і жорсткі. «Натомість у біології все має свій вигин», – каже Роджерс.
Більшість електронних приборів виготовлені з кремнію, який сам по собі є дуже крихким, тож його не можна вигинати. Для того, щоб обійти цю перешкоду, вчені вигадали свою структуру: вони помістили мікролінзи на спеціальні крихітні підпірки, що імітують конуси омматідій, при цьому самі ці штучні конуси закріплені на кремнієвих фотодетекторах. Для сполучення мікролінз використали спеціальний еластичний полімер. У результаті, вийшла лінза діаметром близько сантиметра з кутом охоплення у 180 градусів.
«Найважливіша і найбільш революційна частина цієї камери – «зігнута» електроніка. Завдяки особливим провідникам, що розтягуються, нам вдалося зігнути систему і помістити її на випуклу поверхню», – розповів співавтор дослідження Цзяньлян Сяо з Університету Колорадо у Боулдері.
Поки що автори проекту визнають, що камера діє на примітивному рівні: отримати дуже якісні знімки з неї наразі не можна. Однак розроблена структура функціонує нормально, а це значить, що справа – за її вдосконаленням.
