Для миллионов западных пользователей выбор фотографии, которую они размещают для своего представления в Facebook, является важным решением.

Они знают, что она определяет первое впечатление, производимое ими на других пользователей Facebook во всем мире. Поэтому часто задумываются над тем, какие свои достоинства показать и какие изъяны скрыть при выборе фотографии. Но вопреки длительным размышлениям, решение, обычно, является субъективным, и выбор может быть в большей степени обусловлен культурными факторами.

Согласно новому исследованию, опубликованному в International Journal of Psychology, фотографии в Facebook американцев и других представителей Западного мира больше сосредоточены на индивидуальных чертах лица, чем фотографии представителей более коллективных и взаимосвязанных культур Востока, которые обычно включают и окружающую среду.

Это открытие перекликается с проведенным ранее исследованием о влиянии культурных факторов на когнитивные предпочтения: жители Восточной Азии более чувствительны к контекстной информации, чем представители западной культуры, которые склонны больше обращать внимание на центральные и выделенные атрибуты окружения. Это первое подтверждение того, как реальное окружение влияет на способ представления личности в онлайн-ресурсах.

Примечательно, что исследование также обнаружило, что это культурное влияние может изменяться со временем и местом. Так, студенты из Восточной Азии, учащиеся в американских университетах, к примеру, вероятнее всего будут следовать предпочтениям резидентов и выбирать фотографии с лицом крупным планом.

Поэтому, очень важно решить перед обновлением своей фотографии, скажем, на LinkedIn, какое впечатление вы хотите произвести на окружающих? Будут ли потенциальные наниматели видеть ваше лицо крупным планом и думать, что вы практичный и уделяющий внимание деталям человек, или вы хотите представить себя под более широким углом, характеризующим вас как более открытую и разностороннюю личность?

После 60-ти лет с того момента, как транзисторы породили технологическую революцию, изменившую почти все аспекты нашей повседневной жизни, новые транзисторы могут привести к следующей. Разработанные в RIKEN устройства используют электростатическое накопление электрического заряда на поверхности сильно коррелированного материала, чтобы служить триггером для переключения электронного состояния. Функционирующая при комнатной температуре и переключающаяся с помощью напряжения всего 1 В схема может послужить новым строительным блоком для сверхэкономичных устройств, энергонезависимой памяти и оптических переключателей, основанных на новой концепции.

После миниатюризации на протяжении многих десятилетий, традиционная электроника достигла квантовых пределов, мотивируя поиск альтернативных технологий. Внимание исследователей привлекают, среди прочих, сильно коррелированные материалы, в которых электроны взаимодействуют друг с другом, приводя к необычным и зачастую полезным свойствам. Одним из таких свойств являются фазовые переходы: прикладывая небольшое напряжение можно вызвать большие изменения сопротивления. Это свойство имеет много потенциальных применений.

Теперь исследователи из RIKEN создали первый в мире транзистор, базирующееся на этом уникальном свойстве. Устройство использует двойной электрический слой для регулировки плотности заряда на поверхности двуокиси ванадия (VO₂), хорошо известного классического сильно коррелированного материала. Благодаря сильной корреляции электронов и связи электронов с решеткой в VO₂, поверхностный заряд приводит локализованные внутри материала электроны к делокализации, изменяя их фазу. Ученые показали, что для переключения материала из состояния изолятора в состояние проводника достаточно напряжения всего 1 В.

Однако при этом изменяется не только фаза электронов: используя синхротронное излучение, группа исследователей проанализировала кристаллическую структуру VO₂ и показала, что она тоже изменяется, переходя от моноклинной к тетрагональной.

Новый механизм переключения состояния на таком уровне открыт впервые, продемонстрировав, что очень небольшого напряжения достаточно для управления макроскопическим электронным состоянием. Это является новым направлением в способах управления состоянием материалов.

Схематическая и оптическая микрография нового транзистора, основанного на VO₂

По случаю празднования в августе столетия открытия космических лучей, почетный профессор Лидского университета Алан Уотсон (Alan Watson) объяснил, как физики постепенно открывали их загадочную природу, и рассказал о прогрессе в понимании их происхождения.

Сегодня общепринято, что космические лучи являются ядрами атомов всего ряда элементов, встречающихся в природе, которые движутся с субсветовыми скоростями миллионы лет, прежде чем они достигают Земли. Однако идентификация их источников является весьма трудной задачей.

Обсерватория Пьера Оже в Аргентине является одной из многих во всем мире, прочесывающих Вселенную в поисках источников космических лучей, и сейчас оборудована 1600 черенковскими счетчиками.

Это радикально отличается от техники, используемой австрийским ученым Виктором Гессом (Victor Hess), который первым открыл космические лучи в августе 1912 г., пребывая на высоте 5 тыс. м на воздушном шаре, наполненном горячим воздухом. За это открытие он был удостоен Нобелевской премии по физике в 1936 г.

История космических лучей началась в 1780-х, когда Шарль Кулон заметил, что электрически заряженные шарики лишаются своего заряда, что в то время было странным, поскольку ученые считали, что воздух является скорее изолятором, чем проводником.

Дальнейшие исследования показали, что воздух становится проводником в присутствии молекул, которые ионизируются заряженными частицами или рентгеновскими лучами.

Источник этих заряженных частиц был загадкой для ученых, поскольку эксперименты обнаружили, что объекты теряют заряд даже при экранировании толстым слоем свинца, который не пропускал рентгеновские лучи и другую радиацию.

Гесс был первым, кто открыл, что ионизация воздуха была в три раза выше на больших высотах, чем на уровне океана, что привело его к заключению о наличии источников высокой радиации, пронизывающей нашу атмосферу.

Уотсон полагает, что имеется неожиданная польза от оригинальных исследований Гесса: конструктор системы связи в обсерватории Пьера Оже использовал сложное ПО, защищающее от космических помех, для построения системы радиосигнализации, которая теперь простирается на 700 км вдоль одноколейной линии в северно-шотландском нагорье.

«Безопасность и надежность, которой теперь наслаждаются пассажиры, пересекающие узкие заливы и ущелья, являются результатом смелого полета Гесса 100 лет назад, который, несомненно, он не мог забыть», - написал Уотсон.

Д-р Антон Десятников из Центра нелинейной физики Австралийского национального университета является членом международной команды ученых, которые «вяжут» узлы на световых лучах, что может найти применение в современной оптике, лазерных технологиях и даже в квантовых компьютерах.

Математическая и физическая модель ученых описывает создание оптических вихрей с темными сердцевинами в ярких лучах лазера, которые могут затем спутываться и образовывать связи и узлы.

«Не говоря уже о простом любопытстве, действительный интерес и польза от этих узлов темноты заключается в том, что они показывают нам поведение потока энергии, - сказал д-р Десятников. – Это демонстрирует удивительный прогресс науки в области оптики. Мы учимся делать вещи со светом, которые казались ранее невероятными. Феномен узлов света изучается уже длительное время, и нескольким группам уже удавалось управлять лазерными лучами, создавая узлы искусственно. Но мы достигли того, что узлы формируются спонтанно, подобно досаждающим всем узлам на электрических кабелях. Однако в отличие от кабелей, которые «любят» образовывать узлы, свет этого делать не любит. Ученые обнаружили, что вводя возмущения в форму лазерного дифракционного пятна для получения узлов, последние образуются очень редко. Наши модели предусматривают формирование ключевых параметров света в определенных границах перед тем, как свет может быть связан в узел. Но если эти параметры достигнуты, узлы гарантируются. Правда, мы не можем предсказать точно, где они будут сформированы. Только при этих специфических условиях оптические вихри будут спонтанно образовываться вокруг ядра и завязываться в маленькие узлы».

Окриджская национальная лаборатория (ORNL) Департамента энергетики США открыла новую эру суперкомпьютеров для научных исследований, запустив в эксплуатацию вычислительную систему Titan, способную выполнять более 20 PFLOPS с помощью семейства графических процессоров, первоначально разрабатываемых для компьютерных игр.

Titan будет в 10 раз более производительным, чем его предшественник Jaguar, при той же занимаемой площади и без существенного увеличения потребления энергии.

Система Cray XK7 имеет более 700 ТБ ОЗУ и содержит 18688 узлов, в каждом из которых установлены 16-ядерный процессор AMD Opteron 6274 и графический ускоритель NVIDIA Tesla K20.

«Одна из проблем суперкомпьютеров сегодня – это потребляемая энергия, - сказал Джефф Николс (Jeff Nichols), первый помощник директора по вычислительным наукам. – Объединение CPU и GPU в одной системе требует меньше энергии, чем при использовании только CPU. Titan обеспечит беспрецедентную вычислительную мощность для исследований в энергетике, климатологии, материаловедении и многих других дисциплинах. Он позволит выполнять научные вычисления с большей скоростью и точностью».

Хотя суперкомпьютер будет открыт и для других научных проектов, львиную долю вычислительного времени займут исследования Департамента энергетики. Среди основных – материаловедение и процессы горения.

Для разработки новых технологий большое значение имеет изучение магнитных свойств материалов. Проект WL-LSMS предусматривает изучение взаимодействия между электронами и атомами в магнитных материалах, среди которых сталь, железо-никелевые сплавы и ряд других. 

Titan позволит ученым моделировать топливо на основе больших углеводородных молекул, такого как высокооктановый заместитель бензина, насыщенные кислородом спирты этанола и бутанола, биотопливные суррогаты.

Физики-ядерщики смогут моделировать поведение нейтронов в атомных реакторах, а климатологи – симулировать долгосрочные изменения глобального климата.

«Titan позволит ученым симулировать физические системы приближенные к реальности и с большей детализацией, - сказал Джеймс Хек (James Hack), директор Национального центра вычислительных наук при ORNL. – Увеличение точности моделей ускорит прогресс во многих областях исследований, таких как альтернативная энергетика, энергоэффективность, идентификация и разработка новых и полезных материалов, сохранения окружающей среды». 
               

Команда из Бостонского университета (BU), МТИ и ряда других институтов недавно обнаружила, что некоторые изоляторы под воздействием терагерцевого излучения переходят в проводники.

Исследователи под руководством проф. Ричарда Аверитта (Richard Averitt) из BU и проф. Кейт Нельсон (Keith Nelson) из МТИ впервые смогли продемонстрировать управление фазой материала с помощью импульсов терагерцевой частоты. В данном случае двуокись ванадия (VO₂) из изолятора превратилась в проводник.

Согласно д-ру Харолду Хвану (Harold Hwang) из МТИ, электроны, движущиеся в терагерцевом электромагнитном поле, могут приобрести значительную энергию: «Субпикосекундные импульсы терагерцевой частоты позволяют сильно изменять свойства материалов. В случае VO₂ импульс изменил потенциал, в котором находились электроны, и превратил изолятор в проводник».

Для этого, правда, требуется очень сильные поля. В данном эксперименте исследователи использовали антенноподобную структуру, называемую расщепленный кольцевой резонатор, чтобы сконцентрировать импульс на малой площади, увеличив напряженность поля с нескольких сотен киловольт на сантиметр до примерно 4 МВ/см.

«Электрическое поле такой величины может привести не только к фазовым изменениям в VO₂, но и к сильным нелинейным эффектам во многих системах, - сказал проф. Хван. – Это открывает дверь к управлению магнитными и электрическими свойствами в сверхпроводниках, магниторезистивных материалах и других коррелированных электронных системах». Проф. Хван добавил, что поскольку терагерцевые частоты являются резонансными для колеблющихся в узлах решетки атомов и молекул импульсы терагерцевой частоты могут привести к большим амплитудам колебания всей решетки. Это может переместить электроны и целые атомы и молекулы далеко от положения равновесия в кристаллической решетке, что в свою очередь приведет к фазовым переходам в электронных состояниях или в кристаллической структуре.

Интерес к исследованиям в терагерцевом диапазоне частот значительно увеличился в последнее десятилетие благодаря возможностям использования для неразрушающего контроля, получения изображений биологических объектов и в электронике. 

   Изображение поврежденного терагерцевым импульсом образца двуокиси ванадия в зазоре, сделанном в метаматериале из золота.
      

Исследователи из Национальной физической лаборатории (NPL) впервые продемонстрировали монолитный массив ионной 3D-микроловушки, которая могла бы масштабироваться до нескольких десятков ионных кубитов.

В работе показано, как можно реализовать устройство, встроенное в полупроводниковый чип, и продемонстрировано, что оно может ограничивать индивидуальные ионы на нанометровой шкале. 

Будучи в составе Национального института измерений Соединенного Королевства, NPL интересуется, как квантовые состояния могут быть использованы для высокоточных измерений, к примеру, времени или частоты. Это исследование, однако, охватывает область более широкую, чем только измерения. Устройство может быть использовано в квантовых вычислениях, в которых зацепленные кубиты применяются для выполнения квантовых алгоритмов.

Масштабируемые ионные ловушки, содержащие 2D-массивы электродов, уже разработаны, однако, геометрия 3D-ловушки может обеспечить дополнительные возможности ограничения ионов. Устройство обладает двумя особенностями – способностью масштабироваться, чтобы захватить большое количество атомных частиц, и в то же время сохранять силу захвата, что позволяет точно управлять ионами на атомном уровне.

Команда из NPL впервые создала монолитную ионную микроловушку, которая объединяет почти идеальную 3D-геометрию с масштабируемым процессом производства, что является достижением в этой области.

Используя новейший процесс, основанный на традиционных полупроводниковых технологиях, ученые разработали микроловушку на кремниевой пластинке. В одном сегменте массива можно захватить как индивидуальные ионы, так и «строку» из 14 ионов.

«Мы в состоянии создавать необходимые устройства или приборы, которые являются крайне важными для современных исследований и разработок в квантовых технологиях. Они могут быть основой для будущих атомных часов, которые необходимы для точного определения местоположения и времени и для навигации. Они могут даже использоваться в будущих квантовых процессорах, базированных на ионных ловушках», - сказал главный научный сотрудник NPL Аластер Синклер (Alastair Sinclair).

       Полупроводниковый чип, использованный учеными NPL для тестирования первой ионной 3D-микроловушки

Самцы японской древесной лягушки научились не квакать одновременно, так что самки могут их различать. Ученые из Каталонского политехнического университета использовали эту форму голосового поведения, чтобы создать алгоритм, который присваивает цвета сетевым узлам – операция, которая может быть использована для развития эффективных беспроводных сетей.

Как окрасить узлы сети с помощью конечного количества цветов без совпадения цвета на соседних? Команда нашла решение этой математической проблемы с помощью своих «коллег» - японских древесных лягушек (Hyla japonica).

Самцы этой амфибии используют свое кваканье для привлечения самок, которые могут различить, от кого приходит призыв и где расположен их поклонник. Проблема возникает, когда два самца находятся слишком близко друг к другу и квакают одновременно. Самки теряются и неспособны определить источник звука. Поэтому самцы научились десинхронизировать кваканье.

«Так как отсутствует центр управления для организации десинхронизации, механизм может рассматриваться как пример естественной самоорганизации», - объяснил Кристиан Блум (Christian Blum). Это поведение послужило отправной точкой для решения проблемы раскраски графа.

В данном случае граф представлен множеством соединенных узлов. Как и в случае лягушек, здесь отсутствует единый центр управления, который бы обеспечивал десинхронизацию их работы.

Как объяснил Блум, этот тип задачи о раскраске графа является формализацией проблемы, которая встречается во многих областях исследований, в частности, такой, как оптимизация современных беспроводных сетей с непредопределенной структурой по таким параметрам, как потеря пакетов и энергоэффективность.

Эта проблема относится к области роевого интеллекта, направления искусственного интеллекта, которая ищет методы разработки интеллектуальных систем со множеством агентов. Она черпает идеи из коллективного поведения сообществ, таких как колонии муравьев, стаи птиц, косяки рыб и лягушек, как в данном случае.

Пятнадцатилетняя работа команды в Национальном комплексе лазерных термоядерных реакций (NIF) Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса ознаменовалась рекордным лазерным залпом. Система лазеров, генерирующая 192 пучка, создала пиковую мощность на мишени более 500 ТВт и 1,85 МДж энергии.

Создание такого огромного уровня энергии и пиковой мощности на мишени является важным условием для решения одной из грандиозных целей физики – поджига водородного топлива в лаборатории и получения большей энергии, чем было потрачено.

В историческом эксперименте 192 лазера подожгли за время менее нескольких триллионных секунды мишень диаметром 2 мм. Полная энергия соответствовала планируемой с точностью до 1%. Вдобавок, согласованность пучков также была в пределах 1%, что сделало лазерную установку NIF не только самой мощной, но и самой точной.

«Выстрел в 500 ТВт является экстраординарным успехом команды NIF, создавшим беспрецедентные условия в лаборатории, которые до сих пор существовали только внутри звезд, - сказал д-р Ричард Петрассо (Richard Petrasso), старший научный сотрудник МТИ. – Для ученых во всем мире, которые занимаются активными исследованиями в области физики экстремальных явлений и преследуют цель получения реакции водородного синтеза в лабораторных условиях, это замечательное и волнующее достижение».

Проблемы получения такого уровня мощности лазера были связаны частично с качеством существующей в конце 1990-х оптики, которая не могла выдержать пучок такой интенсивности. Исследователи из Ливермора тесно сотрудничали со своими индустриальными партнерами, чтобы улучшить технологию производства и значительно снизить количество дефектов. Они также разработали собственные процедуры, чтобы удалить и ослабить небольшие повреждения, образующиеся в результате повторяющихся лазерных залпов.

  Предварительные усилители в NIF являются первым шагом для    повышения энергии лазерных пучков на пути к мишени.

Улыбаетесь ли вы, когда огорчены? Большинство людей думает, что нет, - но новое исследование, проведенное в МТИ, говорит об обратном. Более того, компьютер с разработанной учеными программой, разбирается в том, смеетесь ли вы или огорчены, лучше, чем это делают люди.

Исследование могло бы проложить путь к компьютерам, которые лучше определяют эмоциональное состояние пользователей и соответственно отвечают.

«Цель исследования состоит в том, чтобы помочь людям при общении лицом к лицу», - сказал аспирант Эсан Хоук (Ehsan Hoque) из Media Lab. В экспериментах, проводимых в этой лаборатории, добровольцев просили выразить радость или разочарование, и результаты записывались на веб-камеру. Затем их просили заполнить онлайновую анкету, рассчитанную, чтобы вызвать огорчение, или приглашали просмотреть видео, которое вызывало смех, и все это также записывалось.

Когда участников просили сыграть огорчение, то 90% из них не улыбались. Но когда представили задание, которое вызывало искреннее огорчение, а именно, заполнить детализированную онлайновую форму, данные которой стирались при нажатии кнопки "submit", 90% из них улыбались. Зафиксированные выражения их лиц показывали небольшие отличия между улыбками при огорчении и при наблюдении за очаровательным ребенком, но видеоанализ показал, что формирование этих двух улыбок было совершенно разным: часто счастливая улыбка складывалась постепенно, тогда как улыбки при разочаровании быстро появлялись и так же быстро исчезали.

Проф. психологии Джеффри Кон (Jeffrey Cohn) из Питсбургского университета, не участвовавший в исследованиях, отметил, что это очень важная работа в области вычислимости поведения (computational behavioral science), которая объединяет психологию, компьютерное зрение, обработку речи и машинное обучение для генерирования новых знаний для клинических применений. «Важно осознавать, что не всякая улыбка позитивна. Существовала тенденция считать, что человек счастлив, если он улыбается. Для взаимодействия человек-компьютер, среди других областей и приложений, необходимо учитывать больше нюансов», - отметил он.

Подобный анализ может оказаться полезным для создания компьютеров, которые отвечают адекватно настроению пользователей. 

             Какая из улыбок счастливая? Не та, что справа