Многие ведущие специалисты полагают, что технологии миниатюризации всех кремниевых металлооксидных полупроводниковых (CMOS) транзисторов достигнут физических пределов уже в самое ближайшее время. Теперь, для  дальнейшего повышения производительности и энергоэффективности устройств потребуется принципиально новый подход. В качестве альтернативы CMOS-технологии уже длительное время рассматриваются углеродные нанотрубки. Однако, до настоящего времени их практическое применение в микроэлектронике затруднено рядом технических проблем. Несмотря на то, что в лабораторных условиях были созданы образцы полевых транзисторов на основе нанотрубок, их внедрение в промышленное производство пока не реализовано. Однако, множество исследований, в ходе которых разрабатывались новые технологии, изучались свойства углеродных нанотрубок и методы управления этими свойствами, все же подготовили твердую почву для дальнейших прорывов.

Читать далее →

Американские и швейцарские физики провели доволно полное численное моделирование движения взвешенных в воде пузырьков воздуха и полых стеклянных шариков через T-образные и V-образные соединения труб. Исследование показало, что частицы могут задерживаться и накапливаться в точке соединения, даже если они преодолели точку, где скорость потока жидкости обращается в ноль вследствие образования вихря. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Letters и кратко освещены в Physics. T-образное соединение – простейший пример разветвления в трубопроводной системе, представляющий собой перпендикулярное включение одной трубы в другую прямую трубу. В симметричной системе поток жидкости, поступающей через среднюю трубу, разделяется на два равных потока и расходится в противоположные стороны по основной трубе. V-образное соединение представляет собой модификацию T-образного соединения, в котором основная труба может иметь кривизну.

Читать далее →

В предыдущей части нами довольно детально было продемонстрировано, что в клеточных автоматах могут формироваться волны с характерным внутренним рисунком. Эти волны способны инициироваться в любой точке клеточного автомата и распространяться по всему пространству, передавая информацию. Возникает предположение о том, что мозг живого организма может использовать подобные механизмы. Для более глубокого понимания этой аналогии необходимо рассмотреть принципы функционирования нейронов в реальном мозге. Мозг состоит из серого и белого вещества. Серое вещество включает в себя структуры мозга, образованные нейронами и глиальными клетками. Белое вещество представлено аксонами нейронов, которые также называются нервными волокнами. Эти волокна обеспечивают связь между различными структурами мозга. Структуры, расположенные ближе к центру мозга, относят к древнему мозгу.

Читать далее →

Американские биохимики достигли прорыва в синтезе спидроина — основного компонента паутины. Используя рекомбинантную ДНК и метод сплайсинга белков, они смогли создать полипептид с молекулярной массой более 500 килодальтон, что вдвое превышает размер естественных молекул спидроина. Полученные нити из этого синтезированного белка демонстрируют механические свойства, сопоставимые с натуральной паутиной: прочность на разрыв, эластичность и жесткость. Паутина известна своей исключительной прочностью, достигающей 1,3 гигапаскаля, что превосходит прочность некоторых сортов стали. Ранее синтез нитей из спидроина в лабораторных условиях сталкивался с трудностями из-за сложности разведения пауков и достижения необходимых механических характеристик. Данное исследование открывает новые возможности для создания биосовместимых материалов с уникальными свойствами, вдохновленных природой.

Читать далее →

Давайте начнем обсуждение работы мозга с рассмотрения абстрактной концепции в виде так называемого клеточного автомата. В общем простейший клеточный автомат представляет собой простую дискретную модель, которая должна моделировать структуру регулярной решетки ячеек, возможные состояния этих ячеек и правила их изменения. Каждая ячейка может находиться в ограниченном числе состояний, например, 0 или 1. Для каждой ячейки определяется окрестность, включающая ее непосредственных соседей. Состояние ячейки в следующем шаге определяется состоянием ее соседей и ее собственным текущим состоянием. Наиболее известным примером клеточного автомата является игра “Жизнь”. В этой игре поле состоит из ячеек, каждая из которых имеет восемь соседей. Игра начинается с заданной начальной конфигурации ячеек. Далее происходит пошаговая смена поколений. Если у занятой ячейки два или три соседа также находятся в активном состоянии, то она сохраняет свое состояние.

Читать далее →

Ученые из Тель-Авивского университета разработали новый метод быстрого и точного определения энтропии сложных систем без использования каких либо дополнительных предположений. Суть метода заключается в отображении системы на одномерную цепочку, после чего вычисляется степень её сжатия без потери какой либо информации. Полученное таким образом значение интерпретируется как мера энтропии. Эффективность алгоритма была проверена на пяти модельных системах, где энтропия может быть рассчитана аналитически. Результаты показали, что погрешность предложенного метода не превышает нескольких процентов. Кроме того, авторы работы продемонстрировали возможность применения данного подхода для решения задачи фолдинга белков. Статья с подробным описанием метода опубликована в журнале Physical Review Letters. В термодинамике для полного описания состояния системы достаточно знать две функции: энтропию и энтальпию.

Читать далее →