Австралийские ученые предложили новую теорию, объясняющую загадочный феномен шаровой молнии.

С шаровой молнией сталкиваются во всем мире уже на протяжении столетий. Обычно она имеет размеры грейпфрута и время жизни около 20 с, но универсального объяснения этому явлению, которое бы было принято наукой, не существует. Джон Лоуке (John Lowke), ученый из CSIRO, занимается изучением шаровой молнии с 60-х. Он ее никогда не видел, но разговаривал с очевидцами, и в новой статье он привел первое математическое решение, объясняющее рождение шаровой молнии, и как она может проходить через стекло.

Предыдущие теории основывались на микроволновом излучении грозовых туч, окисляющих аэрозолях, ядерной энергии, темной материи, антиматерии и даже черных дырах в качестве возможных причин.

Лоуке предположил, что шаровая молния образуется, когда остаток ионов при очень большой плотности сносится на землю вслед за разрядом молнии. Что касается того, как они проходят через стекло, то он говорит, что это является результатом потока ионов, аккумулирующихся на внешней стороне оконного стекла, и результирующего электрического поля на другой стороне стекла, которое возбуждает молекулы воздуха, образуя разряд в форме шара.

Согласно Лоуке шаровая молния является редким явлением, но ее видели в Австралии множество раз. Люди просто не осознают, что это, когда ее видят

Новая базированная на облаке ОС для всех типов компьютеров разрабатывается в Китае.

Пользователи знакомы в той или иной степени с ОС, которые устанавливаются на их компьютеры, будь то MS Windows, Apple Mac, Linux, ChromeOS или другие. Традиционно ПО устанавливается на том же диске для быстрого доступа к программам. Однако растет тенденция, когда приложения выносятся в облака. Пользователь подключается к Интернету и запускает приложение по мере надобности на облачном сервере, при этом зачастую там же хранит и свои файлы. Это дает ему ряд преимуществ. Во-первых, ПО обновляется автоматически, во-вторых, оно не зависит ОС и аппаратного обеспечения и может работать практически с любым компьютером, подключенным к Интернету, ну а в третьих, если пользовательские файлы также хранятся в облаке, то доступ к ним может осуществляться из любой точки мира, где есть Интернет.

Очевидно, следующий шаг заключается в том, чтобы сделать весь процесс прозрачным и перенести ОС из компьютера пользователя в облако. Тогда компьютер превращается просто в интеллектуальный терминал. Большинство типов ПО уже представлено в облаке, но пока еще отсутствует полнофункциональная облачная десктопная ОС.

Теперь Яосюэ Чжан (Yaoxue Zhang) и Юэчжи Чжоу (Yuezhi Zhou) из Университета Цинхуа в Пекине разработали ОС для облака – TransOS. Ее код хранится на облачном сервере, и к нему возможен доступ с компьютерного терминала, на котором имеется минимальный объем кода, необходимого для загрузки и подключения к Интернету. Затем TransOS загружает специфическую часть кода, который предоставляет пользователю такие же опции, как будто бы он работает в обычной ОС. Запускаемые приложения вызывают только необходимую для своей работы часть кода TransOS, так что память не перегружается неактивным кодом.

Исследователи предполагают не ограничиваться только ПК, но и подключать к ОС и другие домашние устройства (холодильники, стиральные машины), а также заводское оборудование.

Результаты, полученные на европейской тороидальной камере (Joint European Torus, JET), укрепили надежды исследователей в перспективности проекта ITER следующего поколения, который, как ожидают, проложит дорогу к коммерческим термоядерным реакторам. Опыты с новыми материалами для внутренних стенок JET продемонстрировали их пригодность для создания более мощных реакторов.

На европейском токамаке, расположенном в Кулхеме, Соединенное Королевство, закончился 11-месячный эксперимент по симуляции внутренней среды ITER и прототипам основных компонентов. Для этих целей JET была успешно преобразована в «мини-ITER» со стенками, сделанными из тех же материалов — бериллия и вольфрама, — которые планируются использовать в ITER.

Сердцем реактора типа ТОКАМАК, к которому относится JET, является тороидальная вакуумная камера, в которой очень горячая плазма удерживается магнитным полем. Выбор подходящих материалов для внутренних стенок этой камеры играет важную роль. Во-первых, необходимо минимизировать загрязнение, при котором небольшие количества материалов стенок попадают в плазму, и во-вторых, предотвратить захват стенками термоядерного топлива. ITER будет использовать бериллий для основной стенки и вольфрам (с более высокой температурой плавления) для пола камеры — дивертора, — где плазма выпускается и тепловая нагрузка максимальна.

Первое испытание, проведенное в августе 2011 г., показало, что покрытие из бериллия и вольфрама позволяет более надежно продуцировать плазму. Важным является тот факт, что исследователи из 27 европейских лабораторий, которые принимали участие в испытаниях, обнаружили, что количество топлива, остающегося на стенках, оказалось, по крайней мере, в десять раз меньшим, чем при предыдущем покрытии из углеродных материалов.

Эксперименты на JET будут возобновлены в начале 2013 г. с целью продемонстрировать лучшую производительность, чем на ITER. Заглядывая вперед, EFDA (European Fusion Development Agreement) планирует масштабную «репетицию» — серию экспериментов на JET с использованием оптимальной смеси дейтерия-трития, которая необходима для мощной термоядерной реакции.

Руководитель EFDA д-р Франческо Романелли (Francesco Romanelli) сказал: «Эти результаты являются очень обнадеживающими для ITER. Установка JET очень близка по условиям опыта к ITER. Если эксперимент удастся масштабировать, то ITER ждет успех, и это будет огромным шагом вперед к построению коммерческих термоядерных реакторов».

Внутренность JET, показывающая новые «ITER-подобные» стенки из бериллия и вольфрама

Чтобы понять воздействие непрерывного компьютерного наблюдения на человека, финская исследовательская группа оборудовала 10 домов видеокамерами, микрофонами и регистрирующим ПО для ПК, беспроводных сетей, смартфонов, ТВ и DVD. Двенадцать участников ежемесячно заполняли опросник, чтобы сообщать уровень стресса на протяжении от 6 до 12 месяцев. Исследование выполнялось Хельсинским институтом информационных технологий (HIIT).

Результаты выявили ряд негативных изменений в действиях и поведении. Для всех участников, кроме одного, система наблюдения оказалась причиной раздражительности, беспокойства и даже гнева. Однако наблюдение не вызывало нарушений умственной деятельности, сравнимых по опасности с депрессией или алкоголизмом при оценке по стандартной шкале. Тем не менее, одно домохозяйство прервало эксперимент после шести месяцев, аргументируя невыносимым более нарушением анонимности и приватности. График, описывающий уровень беспокойства о приватности, выходил на плато после примерно трех месяцев наблюдения. Исследователи связывали это с поведенческой регулировкой приватности. Почти все субъекты демонстрировали изменения в поведении, чтобы контролировать то, что может быть доступным системе. Некоторые скрывали свои действия в доме от сенсоров, тогда как другие переносили их в места вне дома. Д-р Антти Оуласвирта (Antti Oulasvirta) объяснил, что хотя почти все были способны адаптировать свою повседневную деятельность к вторжению в частную жизнь до определенного уровня толерантности, требуемые изменения внесли дискомфорт. Любое непредсказуемое социальное событие могло принести новую практику по отношению к привычной и часто препятствовало происходившему.

Исследователи были удивлены, что компьютерная регистрация вносила такой же дискомфорт, как и основанное на камерах наблюдение. С одной стороны, компьютерная запись воспринималась негативно, поскольку нарушала анонимность разговора. С другой – «всевидящий глаз» камеры отбирал у участников уединение и изоляцию, на которые они ожидали дома. Участники чувствовали сильное нарушение скрытости и интимности. Психологические теории приватности постулируют шесть частных функций, и исследователи обнаружили, что компьютеризованное наблюдение может нарушать их все.

Исследователи из Токийского технологического института (TIT) использовали установку для функционального отображения магнитного резонанса (fMRI), чтобы тренировать компьютер предсказывать семантические категории изображения, увиденного пятью разными людьми.

Понимание, как человеческий мозг категоризирует информацию посредством сигналов и языка, является ключевой частью разрабатываемых компьютеров, которые могут «думать и видеть» так же, как человек. Хироюки Акама (Hiroyuki Akama) совместно с коллегами из Йокогамы, США и Соединенного Королевства закончили исследование, в котором с помощью fMRI тренировали компьютер предсказывать семантическую категорию изображения.

Участников просили всех вместе посмотреть изображения животных и ручного инструмента или их текстовые описания. Затем их просили промаркировать каждый увиденный объект с определенными свойствами, в то время как они подвергались сканированию установкой. Результирующие сканограммы были проанализированы с помощью алгоритмов, которые идентифицировали изображения относительно двух отдельных семантических групп (животные или инструменты).

После «тренировки» алгоритмов с использованием некоторых данных аудитории, компьютер корректно идентифицировал остальные 80—90%% сканограмм. Подобные результаты были получены и при использовании текстовых описаний объектов. Кросс-модальный подход, а именно тренировка компьютера с помощью данных, полученных от аудитории, но тестирование с помощью текстовых описаний, снижало производительность на 65—75%%. Продолжение исследований в этой области могло бы привести к системам, которые позволяли бы людям разговаривать с помощью компьютера, просто думая о том, что они хотят сказать.

Двухконтрастная карта активности мозга (теплый цвет: млекопитающее > инструмент; холодный цвет: инструмент > млекопитающее), вычисленная по 10 сканограммам участников

Норвежские исследователи первые в мире разработали метод для производства полупроводников из графена. Открытие может сделать переворот в технологии.

Метод включает выращивание полупроводниковых нанопроволок на графене. Чтобы достичь этого, исследователи бомбардировали поверхность графена атомами галлия и молекулами мышьяка, создавая посредством этого сеть сверхмалых нанопроволок.

Результатом стал гибридный материал толщиной один микрон, который вел себя как полупроводник. Для сравнения, кремниевые полупроводники, используемые сегодня, в несколько сотен раз толще.

«Если изготавливать полупроводники из графена взамен кремния, то можно сделать полупроводниковые компоненты более дешевыми и более эффективными, чем имеющиеся сегодня на рынке, - сказал д-р Хельге Веман (Helge Weman) из Норвежского университета науки и технологии (NTNU). – Гибкий и к тому же прозрачный материал открывает огромные возможности. Это может привести к революции в производстве солнечных элементов и компонентов светодиодов. Окна в наших домах могут превратиться в солнечные панели или в телевизоры, а экраны мобильных телефонов могут надеваться на руку подобно часам».

Теперь исследователи намерены создать прототипы устройств для специальных приложений. Они сотрудничают с такими гигантами в электронной индустрии, как Samsung и IBM. Планируется, что новый гибридный полупроводник выйдет на рынок примерно через пять лет.

Норвежские исследователи первые в мире разработали метод для производства полупроводников из графена. Открытие может сделать переворот в технологии

Ученые из Далласа (штат Юта) разработали технику, которая автоматически позволяет одному компьютеру в виртуальной сети осуществлять мониторинг другого с целью определения вторжений, вирусов и других угроз, которые могут вызвать нарушения работы компьютера.

Техника в шутку названа «космическое путешествие», потому что она посылает данные во внешний мир, служа мостом между аппаратным и программным обеспечением.

«Космическое путешествие» может изменить для провайдеров облачных вычислений и ЦОД повседневную практику предоставления многих виртуальных сервисов, а поскольку эти технологии становятся все более популярными, то и для домашних пользователей», - сказал д-р Чжицюянь Линь (Zhiquian Lin) из Erik Jonsson School of Engineering and Computer Science.

Поскольку облачные вычисления становятся популярнее, необходимо разработать новые технологии для защиты систем. Так как этот тип вычислений является интернет-базированным, опытные компьютерные специалисты могут управлять основной частью системы виртуально, используя ПО для эмуляции аппаратных средств.

Д-р Линь с коллегами запрограммировал «космическое путешествие» таким образом, чтобы использовать существующий код для сбора данных в памяти компьютера и автоматической передачи их в виртуальную машину безопасности, которая изолирована и защищена от внешнего вторжения.

«У вас есть точная копия ОС компьютера внутри виртуальной машины безопасности, которая недоступна для хакеров, - объяснил д-р Линь. – Используя эту машину, пользователь или антивирусное ПО смогут понять, что происходит с контролируемым компьютером и установить красные флаги в случае любого вторжения. Раньше разработчики ПО должны были вручную писать такие инструменты. С помощью нашей техники инструменты, уже использующиеся в компьютере, становятся частью процесса защиты».

Разрыв между виртуальным аппаратным обеспечением компьютера и выполняющимся поверх него ПО впервые был охарактеризован д-ром Питером Чень (Peter Chen) и д-ром Брайаном Ноблем (Brian Noble) из Мичиганского университета.

«Возможность использовать существующий код является весьма перспективной в решении проблемы этого разрыва, присущего многим типам сервисов виртуальных машин, - отметил д-р Чень. – Теперь группа разработала интересный способ, при котором существующий код из проверенной системы автоматически используется для определения вторжений».

По словам д-ра Линь, предложенная техника сможет помочь ФБР понимать, что происходит внутри подозреваемого компьютера без необходимости приобретения дорогого ПО, даже если они находятся за много миль от него.

Физики впервые получили изображения уровней Ландау, квантовых уровней, которые определяют поведение электронов в сильном магнитном поле, теоретически предсказанных лауреатом Нобелевской премии Львом Ландау в 1930 г.

Используя сканирующий туннельный спектроскоп, зонд с высоким пространственным разрешением, который непосредственно взаимодействует с электронами, ученые из Университета г. Уорик и Университета г. Тохоку обнаружили внутреннюю кольцеподобную структуру уровней Ландау на поверхности полупроводника.

Экспериментальная проблема заключалась в необходимости высокого пространственного разрешения, для того чтобы преодолеть внутреннюю неупорядоченность материала, которая обычно позволяет увидеть только размытые накладывающиеся состояния.

Изображения ясно показывают, что Ландау был прав, когда предсказывал, что при движении электронов в сильном магнитном поле их энергетические уровни будут квантоваться, и в чистой системе электроные орбиты будут принимать форму концентрических кругов, число которых увеличивается в соответствии с энергетическим уровнем.

Это просто вычисляемое поведение формирует основу квантового эффекта Холла. Имеющий сам по себе фундаментальный интерес, этот эффект в последнее время использовался для определения стандарта электрического сопротивления и, возможно, вскоре сможет быть использован также и для определения килограмма.

Проф. Рудольф Ремер (Rudolf Roemer) из департамента физики Университета г. Уорик сказал: «Это очень существенный шаг для нас, мы действительно впервые увидели волновые функции индивидуальных электронов в реальном материале. На первый взгляд, это может выглядеть весьма удаленно от повседневной жизни. Однако сегодня широко обсуждается вопрос, как определить килограмм с помощью расстояний между кольцами уровней Ландау, служащих своего рода маркерами для универсального веса. Так что в скором будущем, когда вы будете покупать сахар или кекс, вы будете неосознанно использовать эти квантовые уровни».

Измеренный экспериментально первый уровень Ландау

Появление высокоорганизованных структур из случайного движения частиц является одной из нерешенных загадок современной науки. Это применимо ко многим ситуациям, начиная от астрофизических объектов, удаленных на миллионы световых лет, и заканчивая возникновением жизни на Земле.

Неожиданное открытие самоорганизующихся электромагнитных полей в плазме даст ученым новый метод исследований, как возникает порядок из хаоса в космосе.

«Мы создали модель для изучения того, как электромагнитные поля помогают организации ионизированного газа в астрофизических условиях, такого как потоки плазмы, испускаемые молодыми звездами, - сказал Натан Кугленд (Nathan Kugland), научный сотрудник из Национальной лаборатории Лоуренса в Ливерморе (LLNL). – Эти поля помогают формировать потоки и, вероятно, играют вспомогательную роль наряду с гравитацией в формировании солнечных систем, что может, по существу, приводить к созданию планет, подобных Земле».

Как заметила руководитель группы Хье-Соок Парк (Hye-Sook Park), это наблюдение было полностью неожиданным, так как плазма движется так быстро, что потоки должны были бы свободно распространяться один за другим. Эксперименты с плазмой, управляемой с помощью лазера, позволяют изучать микрофизику взаимодействия и образование структуры в контролируемых условиях.

Изучение астрофизики в лабораторных экспериментах может помочь ответить на вопросы относительно астрофизических объектов, которые не достижимы для прямых измерений.

Исследование было проведено в рамках крупной международной программы, в которую, в частности, входят Принстонский университет, университеты из Осаки и Оксфорда.

Потоки плазмы сверху и снизу формируют крупномасштабные электромагнитные поля

Внутри оптического чипа свет распространяется по волноводам, сделанным из кремния. Свет из оптоволокна, например, проходит через структуру оптических каналов с разветвителями и соединителями. Однако кремний пассивно проводит свет с некоторыми потерями. Поэтому необходимо сделать следующий шаг – усилить сигнал или хотя бы встроить источник света в чип. Другие типы полупроводников, подобные арсениду галлия, такими особенностями могут обладать. Но материалы с примесью эрбия также хорошо усиливают свет.

Вплоть до настоящего времени не существовало чипов, которые бы объединяли кремний и материал с примесью эрбия. Аспирантка Laura Agazzi из University of Twente (Нидерланды) впервые продемонстрировала работающий чип. Он был способен усиливать световые сигналы со скоростью вплоть до 170 Гб/с. Для инфракрасного света с длиной волны 1533 нм коэффициент усиления составил 7,2 дБ.

Хотя это всего лишь первый прототип, однако результаты разработки очень многообещающие. Одним из них может быть лазер с очень узкой шириной линии – 1,7 кГц. «Для любого приложения требующего излучения или усиления света, объединение этих материалов будет очень полезным. Это не ограничивается только телекоммуникациями. К примеру, эти чипы могут использоваться как датчики для отслеживания очень малых частиц», - отметила Agazzi.

Чтобы понять механизмы, которые отрицательно влияют на усиление, Laura Agazzi исследовала оптические свойства окиси алюминия с примесью эрбия. Одно из них называется передача энергии с повышением частоты (energy-transfer up conversion, ETU), который препятствует хорошему функционированию. "Если вам необходимо большое усиление, и вы добавляете много ионов эрбия в материал, это может вызвать более высокую ETU. Есть возможности адаптировать исходный материал, чтобы снизить взаимодействие ионов. Построенная модель позволяет лучше увидеть эти процессы и другие механизмы, которые ухудшают усиление", - объяснила Agazzi .

Изображение чипа со встроенным кремниевым оптическим волноводом и окисью алюминия с примесью эрбия