`

СПЕЦИАЛЬНЫЕ
ПАРТНЕРЫ
ПРОЕКТА

Архив номеров

Что для вас является метрикой простоя серверной инфраструктуры?

Best CIO

Определение наиболее профессиональных ИТ-управленцев, лидеров и экспертов в своих отраслях

Человек года

Кто внес наибольший вклад в развитие украинского ИТ-рынка.

Продукт года

Награды «Продукт года» еженедельника «Компьютерное обозрение» за наиболее выдающиеся ИТ-товары

 

Физики разработали высокопроизводительный органический фототранзистор

Преобразование света в электрические сигналы имеет большое значение для ряда будущих применений, включая визуализацию, оптическую связь и биомедицинское зондирование. Исследователи из Университета Мюнстера в настоящее время разработали новое молекулярное устройство, позволяющее обнаруживать свет и преобразовывать его с высокой эффективностью в определяемый электронный ток.

Фототранзисторы являются важными электронными приборами, позволяющими захватывать свет и преобразовывать его в электрический сигнал. Для будущих применений, таких как складные электронные устройства, органические фототранзисторы (ОФТ) привлекают большое внимание благодаря своим свойствам, включающим гибкость, низкую стоимость, легкий вес, простоту обработки большой площади и точную молекулярную инженерию. До сих пор разработка ОФТ все еще отставала от разработки неорганических или гибридных материалов, главным образом за счет того, что низкая подвижность большинства органических фотореактивных материалов ограничивает эффективность транспортировки и сбора носителей заряда.

Исследователи из Физического института и Центра нанотехнологий (CeNTech) в Мюнстере, возглавляемого проф. Харальдом Фушем (Harald Fuchs), в настоящее время совместно с коллегами из Китая разработали новый тонкопленочный массив OФT. Их подход основан на использовании небольшой молекулы - 2,6-дифенилантрацене (DPA), которая имеет сильно флуоресцирующий антрацен в качестве полупроводникового ядра и фенильные группы во 2 и 6 позициях антрацена, чтобы сбалансировать подвижность и оптоэлектронные свойства.

Изготовленное низкомолекулярное устройство OФT демонстрирует высокую фоточувствительность, фотореактивность и детектирование. «Все приведенные значения превосходят современные OФT и являются одними из лучших результатов среди всех ранее зарегистрированных фототранзисторов на сегодняшний день. В то же время наши OФT на основе DPA также демонстрируют высокую стабильность в воздухе», - отметил д-р. Дэян Ли (Deyang Li). Доктор Саид Амиржалайер (Saeed Amirjalayer) добавил: «Объединяя наши экспериментальные данные с атомистическим моделированием, мы, кроме того, можем объяснить высокую производительность нашего устройства, что важно для рациональной разработки этих устройств». Исследователи полагают, что DPA предоставляет отличную возможность для создания высокопроизводительных OФT как для фундаментальных исследований, так и для практических применений, таких как сенсорная технология или передача данных.

Физики разработали высокопроизводительный органический фототранзистор

Структура устройства. Матрица отображения (буква С)

Теория информации преподносит сюрпризы для машинного обучения

Новое исследование ставит под сомнение популярную концепцию о том, как алгоритмы машинного обучения «думают» об определенных задачах.

Концепция выглядит примерно так: благодаря своей способности отбрасывать бесполезную информацию, класс алгоритмов машинного обучения, называемых глубокими нейронными сетями, может изучать общие понятия из необработанных данных, например, идентифицировать кошек, как правило, после обнаружения десятков тысяч изображений разных кошек в разные ситуации. Говорят, что эта, казалось бы, человеческая способность возникает как побочный продукт многоуровневой архитектуры сетей. Ранние слои кодируют метку «кошка» вместе со всей необработанной информацией, необходимой для прогнозирования. Последующие слои затем пропускают информацию, как будто через узкое горлышко. Нерелевантные данные, такие как цвет шерсти кошки или блюдце с молоком рядом с ней, забываются, оставляя только общие черты. Теория информации дает границы того, насколько оптимальным является каждый слой, с точки зрения того, насколько хорошо он может сбалансировать конкурирующие требования сжатия и прогнозирования.

«Много раз, когда у вас есть нейронная сеть, и она учится сопоставлять лица с именами, или изображениями с числами, или удивительными вещами, такими как перевод текста с французского на английский, у нее есть много промежуточных скрытых слоев, через которые проходит информация, - говорит Артемий Кольчинский, научный сотрудник SFI и ведущий автор исследования. - Так что существует давняя идея, что по мере того, как исходные данные преобразуются в эти промежуточные представления, система обменивается прогнозами на сжатие и создает концепции более высокого уровня через это информационное узкое горлышко».

Однако Кольчинский и его сотрудники Брендан Трейси (Brendan Tracey, SFI, MIT) и Стивен Ван Куйк (Steven Van Kuyk, Университет Веллингтона) обнаружили удивительную слабость, применив это объяснение к общим проблемам классификации, где каждый вход имеет один правильный выход (например, в котором каждая картинка может быть кошкой или собакой). В таких случаях они обнаружили, что классификаторы со многими слоями, как правило, не дают некоторого прогноза для улучшенного сжатия. Они также обнаружили, что существует множество «тривиальных» представлений входных данных, которые с точки зрения теории информации являются оптимальными в отношении их баланса между предсказанием и сжатием.

«Мы обнаружили, что эта мера информационного узкого горлышка не дает сжатие таким же образом, как это делаете вы или я. Учитывая выбор, она так же счастлива валить в одну кучу «бокалы для мартини» с «лабрадорами», как и смешивать их с «фужерами для шампанского», - объясняет Трейси. - Это означает, что мы должны продолжать искать меры сжатия, которые лучше соответствуют нашим представлениям о сжатии».

Хотя идея сжатия входных данных может все еще играть полезную роль в машинном обучении, это исследование показывает, что этого недостаточно для оценки внутренних представлений, используемых различными алгоритмами машинного обучения.

В то же время Колчинский говорит, что концепция компромисса между сжатием и прогнозированием будет по-прежнему сохраняться для менее детерминированных задач, таких как прогнозирование погоды из набора данных с шумом. «Мы не говорим, что информационное узкое место бесполезно для контролируемого [машинного] обучения, - подчеркивает Колчинский. - То, что мы здесь показываем, это то, что оно ведет себя нелогично по многим распространенным проблемам машинного обучения, и это то, что люди в сообществе машинного обучения должны знать».

Теория информации преподносит сюрпризы для машинного обучения

Это примеры из базы данных рукописных цифр MNIST

Взгляд на приходящие технологии Майкла Кагана, CTO Mellanox

Израильская компания Mellanox Technologies, производитель коммутаторов и сетевых адаптеров InfiniBand и Ethernet, была основана в 1999 г. Недавно она была куплена компанией NVIDIA, известным американским разработчиком графических процессоров. Пролить свет на причины этой сделки может, в частности, интервью с CTO Mellanox Майклом Каганом (Michael Kagan), в котором он изложил свой взгляд на приходящие технологии.

Оно началось с предположения, что ЦОД рано или поздно станет сервис-провайдером всех данных и, вероятно, скорее рано, чем поздно все данные будут храниться там, и наша жизнь будет зависеть от ЦОД. Фактически, ЦОД – это огромная машина по обработке данных, преобразующая их в информацию, предоставляя платформу для обработки данных различным приложениям и различным заказчикам и давая возможность извлечь пользу из этих данных. Сеть по сути является центром ЦОД, подобно тому, как нервная система является центром мозга человека. Она тем же способом соединяет разные блоки обработки и перемещает данные от одного блока к другому. Фактически, межкомпонентные соединения становится частью этого огромного компьютера, который мы называем ЦОД. Это не только перемещение данных от одного блока обработки к другому – это часть обработки.

Одним из способов обработки, анализа и понимания данных является машинное обучение и глубокое обучение, или ИИ. Эти технологии позволяют понять, что собой представляют эти данные, и даже не ориентируясь в том, что происходит, увидеть аномалии, кластеры различных типов данных, и доставить ценность заказчикам. К примеру, сегодня существует множество возможностей осуществлять навигацию, основываясь на трафике. Следующей вещью будет прогнозирование трафика, а не реакция на трафик. Прогнозирование трафика и, фактически, его регулирование, позволит использовать магистрали способом, который не приводит к пробкам.

Глубокое обучение является очень перспективной областью для Mellanox. Оно инспирировано человеческим мозгом. Мы понимаем, что он работает, как огромная сеть относительно малых обрабатывающих ячеек, и интересно, что обрабатываемые данные перемещаются по этой сети. Сеть Mellanox в действительности не только перемещает биты. По сути она начала помогать CPU, помогать приложениям управлять сетью. Это то, что компания называет разгрузкой сети, в результате которой увеличивается надежность и доставка данных из конца в конец.

Сейчас компания переходит от передачи данных к обработке данных. Mellanox работает с многими компаниями, доставляя решения для многих компонентов, которые необходимо соединить вместе, чтобы построить ЦОД. Компания разрабатывает маломасштабные межкомпонентные соединения, которые являются развитием PC Express, чтобы построить намного более эффективные материнские платы, намного более эффективные вычислительные элементы в области хранения данных. Mellanox очень тесно работает с Intel, своим большим партнером. Следующим шагом сотрудничества с Intel в области хранения данных будет расширение этих возможностей на 3D-технологии, которые являются на два порядка величины быстрее, чем традиционная флэш-технология.

Обращаясь к высокопроизводительным вычислениям, Майкл Каган отметил, что основным здесь является масштабируемость, латентность, прогнозируемость возможности доставки приложениям сетевых сервисов и возможности соединения множества вычислительных узлов способом, которым они не будут мешать друг другу на уровне приложений. В то же время каждый из них фактически будет действовать и работать для процесса каждого другого узла. Высокопроизводительными вычисления Mellanox занимается с 2003 г., когда профессор из Вирджинии решил построить высокопроизводительный компьютер, базировавшийся на стандартных технологиях, и компания стала № 3, по крайней мере, со временем. Цель этой разработки - построить первую петафлопную машину. Сейчас компания представлена половиной петафлопных машин в списке ТОП 500. Технология разгрузки процессора позволяет фокусировать высокопроизводительные компьютеры общего назначения на работу с приложениями вне сети. Это быстрее, более эффективно с точки зрения энергопотребления, и это стоит меньше, позволяя CPU выполнять прикладные программы с невысоким TCO для высокопроизводительных вычислений.

Сетевые решения Mellanox прежде всего являются высококачественными и надежными. Они основаны на интеграции сигналов в соединениях и лучших кабельных технологиях, и это все переносится также и на сети. Компания всегда надежно доставляет данные, никогда не отбрасывает пакеты и не теряет данные, поддерживает виртуализацию на всем пути - от хоста до систем хранения. Это позволяет использовать новые технологии хранения данных, такие как NVMe и флэш-технологии. Также поддерживается QoS на всем пути через сеть до уровня приложений. Это обеспечивает надежную работу с огромными объемами данных, мониторинг и информацию о том, что происходит в ЦОД, как работают приложения, как они взаимодействуют, и встраивать средства безопасности. Таким образом, наилучшая производительность, высокая надежность, низкая стоимость – вот что действительно позволяет строить ЦОД на технологиях Mellanox.

Следующая большая вещь – это позволить людям работать в ЦОД так же комфортно, как они работают дома. Большое значение имеет безопасность, поэтому компания стремится сделать сеть Mellanox лучшей платформой для обеспечения безопасности. Компания удваивает полосу пропускания примерно каждые два года. Так что, по сути, Mellanox изменяет мир в области высокопроизводительных вычислений в ЦОД.

Инженеры изобрели революционное устройство памяти на основе спина

Международная команда исследователей во главе с инженерами из Национального университета Сингапура (NUS) изобрела новое магнитное устройство, которое способно манипулировать цифровой информацией в 20 раз более эффективно и в 10 раз с большей стабильностью, чем коммерческие цифровые спинтронные запоминающие устройства. Новое устройство спинтронной памяти использует ферримагнетики и было разработано в сотрудничестве с исследователями из Технологического института Тойоты, Нагойя, и Корейского университета, Сеул.

Этот прорыв может ускорить коммерческий рост памяти на основе спина. «Наше открытие может предоставить новую платформу для устройств в спинтронной индустрии, которая в настоящее время борется с проблемами нестабильности и масштабируемости из-за малых магнитных элементов, которые используются», - сказал доцент Ян Хёнсоо (Yang Hyunsoo) из Департамента электротехники и вычислительной техники NUS, который возглавил проект.

Сегодня цифровые данные генерируется в беспрецедентных объемах по всему миру, и поэтому существует растущий спрос на недорогие, маломощные, высокостабильные и хорошо масштабируемые продукты памяти и вычислений. Одним из способов достижения этого является использование новых спинтронных материалов, где цифровые данные хранятся в состояниях спина. Однако, хотя существующие продукты спинтронной памяти на основе ферромагнетиков успешно удовлетворяют некоторым из этих требований, они все еще очень дороги из-за проблем с масштабируемостью и стабильностью.

«Память на основе ферромагнетика не может быть выращена за пределы толщины нескольких нанометров, поскольку ее эффективность записи уменьшается экспоненциально с увеличением толщины. Этот диапазон толщины недостаточен для обеспечения стабильности хранимых цифровых данных в сравнении с нормальными колебаниями температуры», - объяснила д-р Ю Дзявей (Yu Jiawei), которая принимала участие в этом проекте, продолжая свою докторантуру в NUS.

Чтобы решить эти проблемы, команда изготовила устройство с магнитной памятью, используя интересный класс магнитных материалов - ферримагнетики. Важно отметить, что ферримагнитные материалы могут быть выращены в 10 раз более толстыми без ущерба для общей эффективности записи данных.

«Электроны, образующие ток, состояния спинов которых в основном представляют собой данные, испытывают минимальное сопротивление в ферримагнетиках», - объяснил г-н Рахул Мишра (Rahul Mishra), который является членом исследовательской группы и нынешним докторантом.

Используя ток электронов, исследователи из NUS смогли записать информацию в элемент памяти ферримагнетика, который был в 10 раз стабильнее и в 20 раз эффективнее ферромагнетика.

Для этого открытия команда доцента Яна воспользовалась уникальным расположением атомов в ферримагнетике. «В ферримагнетиках магнитные моменты соседних атомов противоположны друг другу. Возмущение, вызванное одним атомом при входящем спине, компенсируется следующим, и в результате информация перемещается быстрее и дальше с меньшей мощностью. Мы надеемся, что вычисления и индустрия хранения данных может воспользоваться преимуществами нашего изобретения для повышения производительности и возможностей хранения данных в новых запоминающих устройствах на основе спина», - сказал доцент Ян Хёнсоо.

Исследовательская группа из NUS в настоящее время планирует изучить скорость записи и чтения данных на своем устройстве. Они ожидают, что отличительные атомные свойства их устройства также приведут к его сверхбыстрой производительности. Кроме того, они также планируют сотрудничать с отраслевыми партнерами, чтобы ускорить коммерческий перевод своих открытий.

Инженеры изобрели революционное устройство памяти на основе спина

Команда во главе с доцентом Ян Хёнсоо (второй слева) из Инженерного факультета Национального университета Сингапура обнаружила, что ферримагнитные устройства могут манипулировать цифровой информацией с 10-кратной стабильностью и в 20 раз более эффективно, чем коммерческие цифровые спинтронные запоминающие устройства

Экситоны прокладывают путь к более эффективной электронике

Команда ученых из Лаборатории наноразмерной электроники и структур EPFL (LANES) первыми стали контролировать потоки экситонов при комнатной температуре. И теперь они сделали еще один шаг вперед в своей технологии. Ученые нашли способ контролировать некоторые свойства экситонов и изменять поляризацию света, который они генерируют. Это может привести к новому поколению электронных устройств с транзисторами, у которых меньше потери энергии и рассеивание тепла. Открытие ученых является частью новой области исследований под названием веллитроника (valleytronics - долинная электроника) и было опубликовано в журнале Nature Photonics.

Экситоны создаются, когда электрон поглощает свет и переходит на более высокий энергетический уровень, или «энергетическую зону», как их называют в физике твердого тела. Этот возбужденный электрон оставляет электронную дырку в своей предыдущей энергетической зоне. И поскольку электрон имеет отрицательный заряд, а дырка - положительный заряд, они связаны кулоновской силой. Именно эта электронно-дырочная пара называется экситоном.

Экситоны существуют только в полупроводниковых и изоляционных материалах. Их экстраординарные свойства легко доступны в 2D-материалах, имеющих толщину всего в несколько атомов. Наиболее распространенными примерами таких материалов являются углерод и молибденит.

Когда такие 2D-материалы объединяются, они часто проявляют квантовые свойства, которыми ни один материал не обладает сам по себе. Таким образом, ученые из EPFL объединили диселенид вольфрама (WSe2) с диселенидом молибдена (MoSe2), чтобы открыть новые свойства с рядом возможных высокотехнологичных применений. Используя лазер для генерации световых пучков с круговой поляризацией и слегка смещая положения двух 2D-материалов, чтобы создать рисунок муара, они смогли использовать экситоны для изменения и регулирования поляризации, длины волны и интенсивности света.

Ученые достигли этого, манипулируя одним из свойств экситонов: их «долиной», которая связана с экстремальной энергий электрона и дырки. Эти долины могут быть использованы для кодирования и обработки информации на наноскопическом уровне.

«Соединение нескольких устройств, использующих эту технологию, даст нам новый способ обработки данных, - говорит Андрас Кис (Andras Kis), глава LANES. - Изменяя поляризацию света в данном устройстве, мы можем затем выбрать конкретную долину во втором, подключенном к нему устройстве. Это похоже на переключение с 0 на 1 или с 1 на 0, что является фундаментальной двоичной логикой, используемой в вычислениях».

Электроника будущего: новый энергоэффективный механизм на основе эффекта Рашбы

Ученые из Токийского технологического института предложили новые квазиодномерные материалы для потенциальных применений в спинтронике, технологию будущего, которая использует спин электронов. Они выполнили моделирование, чтобы продемонстрировать спиновые свойства этих материалов и объяснили механизмы их поведения.

Традиционная электроника основана на движении электронов и использовании их электрического заряда. К сожалению, мы близки к достижению физических пределов для улучшения электронных устройств. Тем не менее электроны обладают другим внутренним квантовомеханическим свойством, называемым «спином», которое можно интерпретировать как тип углового момента, который может быть условно направлен «вверх» или «вниз». В то время как обычные электронные устройства не используют спин электронов, спинтроника является областью исследований, в которой спин проводящих электронов имеет решающее значение. Серьезные улучшения в производительности и новых приложениях могут быть достигнуты с помощью «спиновых токов».

Поскольку спинтроника является многообещающим направлением, исследователи все еще пытаются найти удобные способы генерирования спиновых токов в материальных структурах, которые обладают электронами с желаемыми спиновыми свойствами. Эффект Рашбы (Эммануил Рашба – бывший сотрудник Института полупроводников АН УССР), который включает в себя расщепление электронов со спином вверх и вниз из-за нарушения симметрии, потенциально может быть использован для этой цели. Двое исследователей из Токийского технологического института, в том числе доцент Йошихиро Гохда (Yoshihiro Gohda), предложили новый механизм генерации спинового тока без потери энергии из серии моделирования для новых квазиодномерных материалов на основе адсорбированного висмутом индия, которые демонстрируют гигантский эффект Рашбы. «Наш механизм подходит для применения в спинтронике и имеет то преимущество, что ему не требуется внешнее магнитное поле для генерации недиссипативного спинового тока», - объясняет доц. Гохда. Это преимущество упростит потенциальные спинтронные устройства и позволит провести дальнейшую миниатюризацию.

Исследователи провели моделирование на основе этих материалов, чтобы продемонстрировать, что эффект Рашбы в них может быть большим и требует только приложения определенного напряжения для генерации спиновых токов. Сравнивая эффект Рашбы нескольких вариантов этих материалов, они предоставили объяснения наблюдаемым различиям в свойствах спина материалов и руководство для дальнейшего исследования материалов.

Этот тип исследований очень важен, поскольку требуются радикально новые технологии, если мы намерены и дальше совершенствовать электронные устройства и выходить за их текущие физические пределы. «Наше исследование должно быть важно для энергоэффективных приложений спинтроники и стимулирования дальнейшего изучения различных одномерных систем Рашбы», - заключает Гохда. Преимущества лучшего понимания и использования эффекта Рашбы, несомненно, будут иметь огромное значение в широком диапазоне приложений, от быстрой памяти до квантовых компьютеров.

Электроника будущего новый энергоэффективный механизм на основе эффекта Рашбы

Высокотемпературная электроника?

От iPhone на Земле до марсоходов на Марсе большинство электронных устройств работает только в определенном температурном диапазоне. Смешивая два органических материала, исследователи из Университета Пердью смогли создать электронику, которая выдерживала бы сильную жару.

Этот новый пластиковый материал может надежно проводить электричество при температуре до 220 градусов Цельсия.

«Коммерческая электроника работает при температурах от - 40 до + 85 градусов по Цельсию. За пределами этого диапазона она будут работать со сбоями, - сказал Цзяньго Мей (Jianguo Mei), профессор органической химии в Университете Пердью. - Мы создали материал, который может работать при высоких температурах, смешав два полимера».

Одним из них является полупроводник, который может проводить электричество, а другим - обычный изолирующий полимер, который можно представить, когда думать о обычном пластике. Чтобы заставить эту технологию работать для электроники, исследователи не могли просто объединить их вместе - им пришлось возиться с соотношениями.

«Один из пластиков переносит заряд, а другой может противостоять высоким температурам, - говорит Аристид Гумюсенге (Aristide Gumyusenge), ведущий автор статьи и аспирант из Purdue. - Когда вы смешиваете их вместе, вы должны найти правильное соотношение, чтобы одно не доминировало над другим».

Исследователи обнаружили несколько свойств, которые необходимы для этой работы. Два материала должны быть совместимы для смешивания и должны присутствовать примерно в одинаковом соотношении. Это приводит к организованной, взаимопроникающей сети, которая позволяет электрическому заряду течь равномерно, сохраняя при этом свою форму при экстремальных температурах.

Самым впечатляющим в этом новом материале является не его способность проводить электричество при экстремальных температурах, а то, что его производительность не меняется. Обычно производительность электроники зависит от температуры. Эксплуатационные качества этих новых полимерных смесей остаются стабильными в широком диапазоне температур.

Электроника для экстремальных температур может быть полезна ученым в Антарктике или путешественникам по Сахаре, но они также важны для функционирования автомобилей и самолетов повсюду. В движущемся транспортном средстве выхлопная труба настолько горячая, что датчики не могут располагаться слишком близко, и расход топлива должен контролироваться дистанционно. Если бы датчики могли быть непосредственно подключены к выхлопу, операторы получили бы более точные показания. Это особенно важно для самолетов, которые имеют сотни тысяч датчиков.

«Многие области применения ограничены тем фактом, что эти пластики разрушаются при высоких температурах, и это может быть способом изменить это, - сказал Бретт Савойя (Brett Savoie), профессор химического машиностроения в Пердью. - Солнечные элементы, транзисторы и датчики должны выдерживать большие изменения температуры во многих приложениях, поэтому решение проблем стабильности при высоких температурах действительно важно для электроники на основе полимеров».

Исследователи проведут дальнейшие эксперименты, чтобы выяснить, каковы истинные пределы температуры (высокие и низкие) для их нового материала. По словам проф. Мэй, заставить органическую электронику работать в условиях холода еще сложнее, чем заставить ее работать в условиях сильной жары.

Высокотемпературная электроника?

Новый органический пластик позволяет электронике функционировать при экстремальных температурах без ущерба для производительности

Впервые создан магнитный диод

Джорджи Прат-Кэмпс (Jordi Prat-Camps) и его коллеги из Инсбрукского университета, Австрия, объявили о первом в мире «магнитном полевом диоде», устройстве, в котором одна проводная катушка может передавать свое магнитное поле второй катушке, но не наоборот.

Команда считает, что дальнейшие улучшения диода могут позволить его использовать в широком спектре применений в электрических устройствах.

Электрические диоды, которые позволяют току течь в одном направлении, но не в другом, являются фундаментальным компонентом электроники. Инженеры долго искали сопоставимое устройство, которое направляло бы магнитные поля только в одном направлении - что было бы невероятно полезным во многих технологиях. Однако до сих пор принцип обратимости Лоренца являлся серьезным препятствием для создания практического диода для магнитного поля.

Принцип гласит, что когда источник магнитного поля, такой как проводящая катушка, индуцирует поле во втором источнике, второй будет способен индуцировать поле в первом. Следовательно, диод для магнитного поля, в котором поле может передаваться только от катушки к катушке в одном направлении, невозможен.

С помощью теоретических расчетов Прат-Кэмпс и его коллеги определили особую ситуацию, когда симметрия, продиктованная принципом обратимости, может быть нарушена. Они обнаружили, что это может быть достигнуто, если две катушки были размещены внутри полого, проводящего цилиндра, вращающегося с постоянной скоростью. Затем команда создала цилиндр со стенками, имеющими U-образную канавку, в которой размещаются катушки, и продемонстрировала его практичность в лаборатории.

«Наше устройство позволяет передавать магнитное поле от первого магнитного элемента. Когда роли поменялись местами, и кто-то пытается передать магнитное поле со второго на первое, магнитное поле не передается, - говорит Прат-Кэмпс. - Когда проводник правильно расположен рядом с магнитными элементами и перемещается с нужной скоростью, связь между ними становится однонаправленной, и реализуется диод для магнитных полей».

Если коммерчески жизнеспособный диод из магнитного поля может быть изготовлен, он может изменить возможности электрических компонентов. Например, возможна беспроводная зарядка, когда энергия течет только в одном направлении. Диод также может быть использован для улучшения устройств, которые в настоящее время используют симметрично связанные магнитные элементы, в том числе электродвигатели, трансформаторы и машины МРТ. Хотя устройство, созданное командой, в настоящее время является громоздким и еще не практичным для использования в бытовых электрических компонентах, исследователи полагают, что его можно значительно улучшить с помощью дальнейших исследований.

Впервые создан магнитный диод

Однопроводящая система: иллюстрация диодных катушек, установленных в U-образной канавке в стенке вращающегося цилиндра. Цилиндр вращается вправо, что предотвращает передачу магнитного поля влево

"Цифровые близнецы" SWIM.AI стали доступны в исходных кодах

Компания по краевым вычислениям SWIM, также известная как SWIM.AI, предоставила предприятиям доступ к большей части своих технологий и инструментов с открытым исходным кодом.

Платформа SWIM объединяет сложный набор программного обеспечения, включающий в себя сборщики данных, аналитику, брокеры сообщений и базы данных, которые являются важными компонентами, необходимыми для анализа потоковых данных от периферийных устройств. Это означает, что разработчикам не нужно беспокоиться об управлении всеми этими отдельными инструментами, и вместо этого они могут сосредоточиться на создании приложений.

Одним из уникальных аспектов ПО SWIM является то, что оно позволяет собирать данные с устройств IoT и создавать так называемые «цифровые близнецы» этих устройств, которые могут самостоятельно обучаться и делать прогнозы.

Цифровые близнецы определены аналитиком Джеймсом Кобиелусом (James Kobielus) как структуры данных, которые отражают конкретные физические объекты и тем самым помогают управлять ими либо через удаленное соединение, либо посредством автономных локальных операций.

По заявлению SWIM ее цифровые близнецы могут взаимодействовать в ячеистой архитектуре и поддерживать различные автономные и совместные рабочие нагрузки. Они также могут находить скрытые шаблоны в данных, предсказывать будущее поведение устройств и автономно запускать быстрые действия на отдельных или нескольких скоординированных периферийных устройствах.

Главный технолог компании Саймон Кросби особо акцентирует внимание на способности цифровых близнецов SWIM угадывать, что может произойти в конкретном сценарии, а затем наблюдать, что на самом деле происходит, и исправлять его прогнозы соответственно.

Версия платформы SWIM с открытым исходным кодом включает в себя возможности цифрового близнеца, а также среду выполнения для создания и запуска приложений. Существует также инфраструктура пользовательского интерфейса, комплект разработки ПО и клиент для построения потоковых визуализаций и встраивания компонентов пользовательского интерфейса в существующие приложения.

«Мы хотим, чтобы сообщество разработчиков могло найти новые применения для SWIM, будь то SaaS, IoT или локальные приложения, - сказал Кросби в интервью SiliconANGLE. - Сделав версию SWIM с открытым исходным кодом, разработчики теперь могут воспользоваться расширенными функциями SWIM и внести свой вклад в общую базу кода SWIM с богатыми новыми наборами функций, которые могут удовлетворить широкий спектр потребностей конечных пользователей».

Кросби сказал, что SWIM также добавляет некоторые ключевые «шаблоны» приложений для вариантов использования периферийных вычислений в свой пакет с открытым исходным кодом. К ним относятся телеметрия, прогнозирование трафика и схемы отслеживания общественного транспорта.

SWIM также поставляется с интерфейсами прикладного программирования, основанными на протоколе WARP. Это позволяет разработчикам интегрировать потоки данных и их идеи с существующими пользовательскими интерфейсами и приложениями. Разработанный SWIM в качестве обновления до HTTP, протокол WARP позволяет создавать двунаправленные потоковые ссылки.

«Архитектуры на основе REST без учета состояния быстро перегружаются большими объемами данных и затратами на хранение, - сказал Сакс. - Используя протокол WARP, SWIM обеспечивает высокоэффективный, управляемый с точки зрения состояния способ управления потоковыми данными и создания приложений, которые постоянно синхронизированы с реальным миром».

Платформа уже доступна для загрузки через портал сообщества SWIM. Зарабатывать же компания планирует на продажах корпоративной версии своей платформы под названием SWIM EDX, которая поставляется с дополнительными функциями мониторинга, управления и безопасности.

Кремниевое устройство считывает и записывает квантовую информацию

Устройство на основе кремния, которое выполняет две функции, необходимые для исправления ошибок в квантовых компьютерах, было создано международной группой исследователей. Устройство было изготовлено с использованием традиционных процессов производства полупроводников, и теперь команда надеется расширить технологию для создания квантового компьютерного чипа на основе кремния.

Устройство может записывать квантовую информацию на индивидуальном спине, а также может считывать данные из пары спинов. Хотя оба эти действия выполнялись на основе кремниевых технологий ранее, команда говорит, что это первый раз, когда оба были выполнены одновременно на одном устройстве.

Квантовые компьютеры используют квантовые биты, или кубиты, для хранения информации. В отличие от обычного бита, который может иметь значение 0 или 1, кубит может находиться в квантовой суперпозиции 0 и 1. Одним из способов достижения этого является использование спина электрона в качестве кубита, причем спин направлен вверх соответствующий 0, например, и вращение вниз, соответствующее 1.

Спиновые кубиты уже созданы с использованием крошечных кусочков полупроводников, называемых квантовыми точками. В 2015 г. исследователи во главе с Эндрю Дзураком (Andrew Dzurak) из Университета Нового Южного Уэльса (UNSW) в Австралии соединили два таких кубита, чтобы создать управляемый вентиль NOT (CNOT), который является фундаментальным компонентом квантовых компьютеров.

Две квантовые точки были сделаны путем размещения матрицы электродов поверх куска кремния-28, который является наиболее распространенным изотопом кремния. Подавая напряжения на некоторые электроды, два электрона захватываются внутри кремния, разделяемые примерно на 100 нм. Затем исследователи показали, что они могут регулировать состояние спина одного из электронов, не нарушая его соседа, процесс, известный как адресуемость с одним спином.

Спиновые состояния устанавливаются путем генерации микроволнового импульса с использованием одного из электродов в качестве антенны - метод, известный как электронный спиновый резонанс (ЭПР). Состояния спиновых кубитов могут быть установлены индивидуально с помощью электродов, чтобы прикладывать электрическое поле к одному из спинов, которое изменяет реакцию этого спина на микроволновый сигнал.

Теперь Дзурак и его коллеги из UNSW, Технологического университета Делфта в Нидерландах, Университета Кейо в Японии и Лабораторий HRL в США добавили одноэлектронный транзисторный датчик к логическому элементу с двумя кубитами. Это позволило им сделать квантовое считывание обоих кубитов, используя принцип запрета Паули, в то же время управляя спином отдельных электронов с помощью ЭПР. Принцип запрета позволяет проводить измерения в синглет-триплетном квантовом состоянии, созданном, когда два электрона занимают двойную квантовую точку.

Хотя ни один из методов, продемонстрированных в статье, не является новым, они впервые объединены в одном устройстве. По мнению исследователей, объединение управления одним спином со считыванием, основанным на принципе запрета Паули, является ключевым требованием для кодов с квантовой коррекцией ошибок, которые будут необходимы для обеспечения точности в больших квантовых компьютерах на основе спина.

«Мы продемонстрировали способность считывания спина в нашем устройстве с кремниевым кубитом, но впервые мы также объединили его со спиновым резонансом для управления спином, - сказал Дзурак. - Это важная веха для нас на пути к выполнению квантовой коррекции ошибок с помощью спиновых кубитов, которая будет существенной для любого универсального квантового компьютера».

Ведущий исследователь Майкл Фогарти (Michael Fogarty) добавил: «Квантовое исправление ошибок является ключевым требованием при создании крупномасштабных полезных квантовых вычислений, поскольку все кубиты неустойчивы, и вам нужно исправлять ошибки по мере их возникновения».

Работа в кремнии важна, потому что недорогой материал был в центре мировой компьютерной индустрии почти 60 лет, поэтому его свойства хорошо изучены, говорят исследователи. В настоящее время команда работает с консорциумом промышленности и других университетов с целью производства к 2022 году 10-кубитового демонстрационного устройства на кремнии, которое станет предшественником создания квантового компьютера на основе кремния.

«Используя кремниевую CMOS-технологию, мы имеем идеальную платформу для масштабирования до миллионов кубитов, которые нам понадобятся, и наши последние результаты предоставляют нам инструменты для исправления ошибок спиновых кубитов в ближайшем будущем, - сказал Дзурак. - Это еще одно подтверждение того, что мы на правильном пути. И это также показывает, что архитектура, которую мы разработали в UNSW, до сих пор не обнаруживала препятствий для разработки работающего квантового компьютерного чипа».

Кремниевое устройство считывает и записывает квантовую информацию

Кремниевое устройство считывает и записывает квантовую информацию.
Слева направо - Бас Хенсен (Bas Hensen), Эндрю Дзурак, Кок Вай Чан (Kok Wai Chan) и Майкл Фогарти, которые помогли создать кремниевое устройство в UNSW

 
 
IDC
Реклама

  •  Home  •  Рынок  •  ИТ-директор  •  CloudComputing  •  Hard  •  Soft  •  Сети  •  Безопасность  •  Наука  •  IoT