Углерод занимает исключительное место в знаменитой таблице Менделеева. Он служит основой для огромного числа неорганических соединений и является ключевым компонентом органических веществ. Уникальность углерода заключается в его способности образовывать различные аллотропные формы, такие как алмаз, графит, фуллерены и нанотрубки (см. рис. 1), каждая из которых обладает весьма уникальными свойствами. Особый интерес представляет графит, а точнее – его атомный слой, называемый графеном. Графен объединяет в себе целый ряд выдающихся свойств, что делает его объектом изучения для тысяч ученых во всем мире в различных областях науки (физика, химия, биология). Никакой другой материал на Земле не может похвастаться одновременным наличием высокой электропроводности, теплопроводности, прочности, гибкости, эластичности, химической устойчивости и высоким коэффициентом оптического поглощения.
Архив рубрики: Наука
Нейроморфные процессоры для ускорения работы нейросетей: история, устройство и перспективы развития
Исследования в области нейронных сетей, начавшиеся в 40-50 годах прошлого века, получили существенное развитие в наши дни. Традиционно для их полноценной реализации использовались современные вычислительные архитектуры. В последнее десятилетие всеми основными аппаратными средствами стали процессоры общего назначения (CPU) и специализированные графические процессоры (GPU) или тензорные процессоры (TPU), основанные на полупроводниковой технологии CMOS. Именно на базе такой комбинации аппаратных средств функционирует подавляющее большинство существующих нейронных сетей, демонстрируя впечатляющие результаты, которые находят широкое применение в различных практических и коммерческих областях. Параллельно с совершенствованием специализированных процессоров и ускорителей, в 2010-х годах начались исследования по созданию альтернативных вычислительных архитектур,
Возможно ли создать высокоскоростную полностью углеродную электронику и для чего это нужно?
Субатомная электроника столкнулась с принципиальными ограничениями, которые обнаружились в традиционной кремниевой платформеы. К ним относятся такие проблемы, как эффективный теплоотвод при высокой плотности размещения элементов, снижение энергопотребления и значительное повышение быстродействия, а также совместимость нейронных сетей, молекулярной электроники и углеродных нанотрубок с кремниевыми технологиями. Открытие графена и его изучение открывают путь к созданию электроники, полностью основанной на углеродных материалах без использования традиционных полупроводников и металлов. Графен – это исключительно уникальный материал: тонкий, прочный, гибкий, прозрачный, с очень хорошей теплопроводностью и электропроводностью. Изменяя его структуру целевым образом, можно получить полупроводниковые или диэлектрические свойства.
Знаете ли Вы как наш мозг запоминает изображения и какое количество нейронов для этого необходимо?
В современных системах машинного обучения для достижения эффективности в быстром распознавании образов часто используется метод загрузки очень большого количества различных изображений изучаемого объекта. В то же время человек способен к обобщению: увидев один пример цифры “3”, он может с лёгкостью идентифицировать её в различных форматах, размерах и ориентациях, при этом делая это быстро и точно. Возникает вопрос: как это возможно? Даже более простые организмы, такие как насекомые, демонстрируют способность к распознаванию окружающих объектов. Нельзя ли предположить, что для этого им требуется загрузка сотен различных изображений, подобно тому, как это происходит в системах машинного обучения? Очевидно, что здесь есть несоответствие с действительностью. Следует рассмотреть альтернативный подход к проблеме распознавания образов. Для этого нам понадобятся некоторые базовые знания о функционировании мозга.
Магия звука при переходе из воды в воздух или как услышать подводный мир с помощью метаматериала
Что такое звук и почему он никак не может распространяется в вакууме? Специалисты Любекской академии изучения акустики Юдит Блехенберг и Тесса Лембке отвечают на этот и другие вопросы, касающиеся природы звука. Итак! Звук – это такая форма энергии, которая распространяется исключительно посредством колебаний частиц среды. Вакуум, будучи лишенным материи, не позволяет звуковым волнам распространяться. Какие звуки приятны, а какие вызывают раздражение? Восприятие звука субъективно и зависит от множества факторов, включая культурный контекст, личные предпочтения и текущее эмоциональное состояние. Что такое источник звука? Любое тело, совершающее колебательные движения в проводящей среде (например, воздухе или воде), может стать источником звука. К таким телам относятся музыкальные инструменты, громкоговорители, двигающиеся части машин и даже ветер. Частотный диапазон, воспринимаемый человеческим ухом, ограничен от 20 Гц до 20 кГц. Звуки с частотой ниже 20 Гц называются инфразвуком, а выше 20 кГц – ультразвуком. Человеческое ухо не способно воспринимать эти частоты.
Что Вы знаете о пространственно временном кристалле: от открытия, до новейших исследований
В 2012 году лауреат Нобелевской премии по физике Фрэнк Вильчек выдвинул гипотезу о существовании нового типа кристаллической структуры, которая воспроизводит себя не только в пространственных измерениях, но и во времени. Эта концепция получила название «кристалл времени». Лишь в 2018 году ученым удалось разработать методику синтеза таких кристаллов в лабораторных условиях. Кристаллы времени представляют собой принципиально новое состояние материи, характеризующееся периодическим изменением структуры без затрат или поглощения энергии. Важной особенностью данных структур является то, что при переходе между двумя конфигурациями они не испытывают энергетических потерь. Несмотря на то, что кристалл времени может показаться фантастическим явлением, наподобие машины времени, данная концепция основана на физической теории, которая находится в стадии разработки.
