`

СПЕЦІАЛЬНІ
ПАРТНЕРИ
ПРОЕКТУ

Чи використовує ваша компанія ChatGPT в роботі?

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

 

Молекулярный переключатель на одном протоне

Новое молекулярное устройство, которое содержит наименьший атомный переключатель, анонсировано исследователями из Мюнхенского технического университета. Переключение выполняется с помощью переноса одного протона, и разработка поможет получить ряд новых результатов в области молекулярной электроники.

Молекулярные переключатели, как следует из названия, базируются на одной молекуле. Эти устройства могут включаться и выключаться с помощью внешнего воздействия, подобного свету или электрическому току, и лучше всего работают при прямом подсоединении к металлическим контактам. Необходимо также, чтобы переключающий блок был способен легко соединяться с другими молекулами.

Вилли Аувертер (Willi Auwärter) с коллегами построили такой переключатель на базе молекулы порфирина, зафиксированной на поверхности серебра. Порфирины являются плоскими органическими молекулами с полостью в центре, в которую могут захватываться другие атомы. Новый переключатель состоит из двух захваченных атомов водорода.

Эта система может функционировать как двухуровневый переключатель, потому что водородная пара может переходить из одного состояния в другое при приложении импульса напряжения от зонда сканирующего туннельного микроскопа (СТМ). Если один из атомов водорода удалялся с помощью зонда, то исследователям удавалось создать четырехуровневый переключатель, в котором оставшийся атом водорода переходил между четырьмя различными позициями внутри полости. Если прикладываемое напряжение было ниже определенного порога, переход отсутствовал, и состояние переключателя могло быть надежно считано.

Созданный переключатель отличается от других подобных устройств тем, что переключающий элемент – протон – размещается внутри молекулы (порфирина), а не на ее периферии.

«Такое расположение означает, что молекулярный переключатель может быть встроен в другую среду без нарушения механизма переключения», - сказал Аувертер. Молекулярный переключатель размещается прямо на проводящей металлической поверхности без слоя изоляции, как это было в предыдущих исследованиях. Это облегчает конструирование работающих электронных устройств.

Хотя непосредственных индустриальных применений для нового переключателя прямо сейчас не видно (основной проблемой служит низкая рабочая температура переключателя), Аувертер говорит, что эта работа улучшает наше понимание базовых процессов, происходящих в таких молекулярных устройствах.

Передача данных в Интернете будущего

Электроинженеры из г. Охум (Германия) добились успеха в разработке новой концепции для построения сверхбыстрых полупроводниковых лазеров. Для преодоления существовавших препятствий ученые использовали спин электрона. Новые спиновые лазеры обладают потенциалом для получения частоты модуляции сигнала выше 100 ГГц. Это решающий шаг навстречу высокоскоростной передаче данных.

Оптическая передача данных с помощью полупроводниковых лазеров – необходимый атрибут глобальных сетей и современного информационного общества. В то же время максимальная скорость передачи с помощью традиционных полупроводниковых лазеров ограничивается частотой модуляции ниже 50 ГГц.

С помощью спинового лазера этот барьер может быть преодолен. Если в традиционных лазерах спин инжектируемых электронов произволен, то в спиновых лазерах используются только спин-поляризованные электроны. Инжекция таких электронов приводит к тому, что лазер генерирует одновременно две лазерные моды на разных частотах.

«Эта разность частот может легко настраиваться с помощью двойного лучепреломления в резонаторе, например, с помощью изгиба микрорезонатора (двулучепреломление на изгибе)», - заметил д-р Нильс Герхардт (Nils Gerhardt). Взаимодействие двух лазерных мод в микрорезонаторе дает новую частоту, которая теоретически может превосходить 100 ГГц.

Передача данных в Интернете будущего

Рис. Концепция спинового лазера: с помощью инжекции спин-поляризованных электронов в полупроводниковый лазер частота модуляции может намного превзойти таковую в любом традиционном лазере

Мужчины и женщины имеют, по крайней мере, одну вещь общую

«Мужчина есть мужчина, женщина есть женщина, и общее между ними – только постель», – писал Марти Ларни в своем «Четвертом позвонке». Однако исследование показало, что у них существует, по крайней мере, еще одна общая вещь – положительная регуляция (upregulation) Х-хромосомы, или содержательно – повышение продуктов генов, таких как белки, РНК и т.п.

Группа ученых, включающая биолога Джейсона Либа (Jason Lieb) из Университета штата Северная Каролина (UNC), представила результаты эксперимента, поддерживающие давнишнюю гипотезу, которая объясняет, как мужчины могут выживать с одной копией Х-хромосомы. Открытие проливает свет на горячо обсуждаемую тему в науке и предоставляет биологам больше информации для интерпретации экспериментов, включающих генетические измерения у мужчин и женщин.

«Проблема является важной, потому что многие болезни связаны с дефектами в регуляторном механизме внутри клеток», – сказал д-р Либ.

Напомним, что у женщин имеются две Х-хромосомы, тогда как у мужчин одна Х– и одна Y-хромосома. Недостаток дубля Х-хромосомы у мужчин вносит многочисленные нарушения, встречающиеся чаще у мужчин, такие как гемофилия, мышечная дистрофия Дюшенна и некоторые типы дальтонизма. Наличие только одной копии Х-хромосомы и двух копий других (кроме Y) создает также более фундаментальные проблемы – с любой другой хромосомой неустойчивость числа генов, следующая из наличия только одной копии, была бы смертельной. Так как же мужчины выживают только с одной Х-хромосомой?

Биологи в течение многих лет обсуждали, как организмы и клетки управляют дисбалансом между Х и другими хромосомами, при этом доминировала теория, что у обоих полов положительная регуляция экспрессии Х-связанных генов, по существу, удваивает их экспрессию до «2Х» у мужчин и до «4Х» у женщин. Затем, чтобы скорректировать дисбаланс, который теперь появился у женщин (эффективно у них теперь четыре Х-хромосомы и по две других), женщины «выключали» одну из гиперактивных Х-хромосом, восстанавливая тем самым баланс.

Появление новой технологии, базирующейся на установление последовательности РНК и на структурном анализе протеинов, дал ученым более точные способы измерить экспрессию генов, и ряд опубликованных в последние несколько лет результатов не поддержал идею положительной регуляции Х-хромосомы.

Д-р Либ и его коллеги провели новый анализ полученных в предыдущих экспериментах данных, наряду с новыми данными от людей, мышей, круглых червей и плодовых мушек и обнаружили очевидные данные, что гипотеза положительной регуляции корректна, но с некоторыми интересными видовыми отклонениями. У млекопитающих обоих полов была положительная регуляция экспрессии Х-хромосомы, и затем ее уравновешивание за счет выключения одной Х-хромосомы у особей женского пола. У круглых червей обе Х-хромосомы оставались активными, но гены на обоих имели в два раза пониженную регуляцию. У дрозофил особи мужского пола увеличивали экспрессию генов Х-хромосомы, тогда как у особей женского пола регуляция Х-хромосом не повышалась.

Микрокольцевые устройства для будущих оптических технологий

Исследователи из Университета Пердью и NIST создали устройство достаточно маленькое, чтобы встроить в компьютерный чип, которое преобразует непрерывное лазерное излучение в серию сверхкоротких импульсов. Такая технология может найти применение в более совершенных датчиках, телекоммуникационных системах и лабораторных приборах.

«Эти импульсы следуют с очень высокой частотой, около сотен миллиардов в секунду», – сказал проф. Эндрю Вайнер (Andrew Weiner).

Тонкие микрокольцевые резонаторы размером около 80 мкм изготавливаются из нитрида кремния, который совместим с кремниевыми материалами, широко используемыми в электронике. Инфракрасный луч от лазера попадает в чип по оптическому кабелю и направляется по волноводу в микрокольцевые резонаторы. Частотный спектр состоит из гребенчатых линий.

Точно управляя частотой зубцов, исследователи надеются создать более совершенные оптические датчики для определения и измерения опасных веществ и загрязнений, сверхчувствительные спектроскопы для исследований и оптические системы связи, которые передают большие объемы данных с лучшим качеством и увеличенной полосой пропускания. Гребенчатая технология также перспективна для генерирования широкополосных электрических сигналов с возможным применением в беспроводной связи и радиолокации.

Говоря о свойствах используемого одночастотного лазера, проф. Вайнер заметил, что это очень распространенный тип лазера с постоянной интенсивностью излучения. В микрокольцах свет приобретает гребенчатый спектр, состоящий из множества частот с равными интервалами между зубцами. Микрокольцевой генератор может служить конкурирующей технологией специальному типу лазера с синхронизацией мод, который излучает короткие импульсы на многих частотах. Одним из преимуществ микроколец является их очень малый размер.

«Для получения гребенчатого спектра очень важна нелинейность взаимодействия, – сказал аспирант Фамида Фердус (Fahmida Ferdous). – При наличии нелинейности мы получаем гребни из многих частот, включая и первоначальную».

Хотя другие исследователи ранее демонстрировали гребенчатую технологию, но команда проф. Вайнера первой получила ее с использованием «технологии оптически произвольной формы волны», впервые предложенной учеными из Пердью.

Микрокольцевые устройства для будущих оптических технологий

Микрокольцевой изолятор (слева) и выгравированная структура, которая вмещает оптический кабель, ведущий в устройство (справа)

Не обнаружена связь между использованием мобильных телефонов и новообразованиями

Самое масштабное на сегодня исследование датских ученых – база 358 тыс. пользователей, период более 18 лет – не обнаружило очевидных данных, что риск опухолей мозга возрастает при использовании мобильных телефонов.

Не обнаружена связь между использованием мобильных телефонов и новообразованиями

Предыдущие изучения были неубедительными относительно длительного применения мобильных телефонов. Некоторые из этих ранних работ использовали случайный контроль, включающий небольшое число давних пользователей, и содержали большие ошибки и смещения. Международное агентство по исследованию рака (IARC) недавно классифицировало радиочастоту электромагнитного поля, излучаемого мобильными телефонами, как возможно канцерогенное для человека.

Изучение проводилось на всем населении Дании возрастом 30 лет и старше и рожденных в Дании после 1925 г. Популяция была разделена на абонентов и не абонентов мобильных телефонов до 1995 г. Информация собиралась от датских телефонных операторов и из Датского ракового регистра. За период с 1990 г. по 2007 г. было зафиксировано более 10729 опухолей центральной нервной системы.

Когда данные ограничили абонентами со стажем 13 лет и больше, частота возникновения опухолей была почти одинаковой как у них, так и у людей, не пользующихся мобильными телефонами. Исследователи говорят, что они не обнаружили повышения риска заболевания раком для пользователей мобильными телефонами. Их заключение гласит: «Длительное наблюдение позволило нам исследовать эффекты, вызываемые использованием мобильных телефонов на протяжении 10 и более лет, и это длительное использование не было связано с повышенным риском возникновения опухолей. Однако так как небольшое или умеренное повышение риска для подгруппы активных пользователей или после воздействия более 10—15 лет не может быть исключена, необходимы дальнейшие исследования с большой численностью населения, где потенциал для ошибочной классификации воздействия и смещения отбора сводится к минимуму».

О пользе билингвизма, медицинской

На фоне локальных споров, спасет ли наше общество один язык или два, ученые впервые получили явные доказательства пользы билингвизма для индивидуумов.

Исследователи из Госпиталя св. Михаила обнаружили, что люди, говорящие более чем на одном языке, могут иметь в два раза более поврежденный мозг по сравнению с одноязычными, прежде чем у них появятся симптомы болезни Альцгеймера. Это первое экспериментальное доказательство, что билингвизм замедляет наступление болезни.

Команда, возглавляемая нейробиологом д-ром Томом Швайцером (Tom Schweizer), изучила компьютерные томограммы пациентов с диагнозом вероятной болезни Альцгеймера, и которые имели одинаковые уровень образования и мыслительные способности, такие как внимание, память, способность к планированию и организации. Половина из них была, в основном, двуязычные, а вторая – одноязычные.

Вопреки тому факту, что обе группы одинаково выполняли все тесты, томограммы двуязычных пациентов показали вдвое и выше уровень атрофии в областях мозга, которые поражаются болезнью.

Д-р Швайцер сказал, что двуязычные люди постоянно используют свой мозг и поддерживают его активным, что может влиять на общее здоровье мозга. Именно поэтому многие врачи рекомендуют пожилым людям решать кроссворды или судоку.

Д-р Швайцер считает, что так как билингвисты постоянно переключаются от одного языка к другому или подавляют один язык, чтобы говорить на другом, их мозг может быть лучше подготовлен к компенсации посредством улучшения мозговых сетей или путей, когда начинается болезнь Альцгеймера.

Предыдущие исследования обнаружили, что билингвизм замедляет наступление симптомов до пяти лет, но данное исследование – это первое физическое доказательство с помощью томограмм.

Новая оптическая обработка сигналов для высокоскоростных сетей

Новое полностью оптическое устройство обработки сигналов для высокоемких оптических сетей и широкого круга применений, включая сверхбыстрые оптические измерения и датчики, разработано исследователями из Саутгемптонского университета (Великобритания).

Команда, возглавляемая проф. Дэвидом Ричардсоном (David Richardson), представила простое реконфигурируемое устройство, созданное для автоматической обработки фаз световых сигналов. Эта функция дискретизации фазы аналогична способу, которым электронные цепи могут обрабатывать электрические сигналы, чтобы их напряжение соответствовало дискретному набору значений, требуемых для цифровых компьютеров.

По словам проф. Ричардсона, это значительный успех, потому что их новое устройство предоставляет беспрецедентный уровень управления и гибкости в обработке оптических сигналов, в функциональности, требуемой для того, чтобы сверхскоростные оптические сигналы использовались всюду, от соединений между ядрами процессора в будущих суперкомпьютерах до подводных оптоволоконных кабелей, пролегающих между континентами.

«Сегодня для преобразования длины волны лазерного луча обычно используются параметрические преобразователи частоты, - сказал Джозеф Какандэ (Joseph Kakande), аспирант, выполнивший основной объем исследований. – Обычные параметрические преобразователи частоты, работающие в фазочувствительном режиме, имеют двухуровневый ответ. Мы впервые добились многоуровневого фазового ответа, и представили устройство, которое уплотняет классические характеристики входного сигнала».

Теория Алана Тьюринга о раскраске тигров подтвердилась

Исследователи из Королевского колледжа, Лондон, представили первые экспериментальные данные, подтверждающие теорию Алана Тьюринга, как формируется биологические рисунки, такие как полоски у тигров или пятна у леопардов.

Изучение не только продемонстрировало механизм, который, вероятно, широко распространен в процессе развития позвоночных, но также подтверждает, что химикалии, называемые морфогенами, которые управляют рисунком, могут быть использованы в регенеративной медицине для дифференцировки стволовых клеток в тканях.

Открытие служит доказательством теории, впервые предложенной в 1950 г. известным математиком Аланом Тьюрингом. Он выдвинул идею, что регулярные повторяющиеся структуры в биологических системах генерируются парой морфогенов, которые работают вместе как активатор и ингибитор.

Чтобы проверить теорию, исследователи изучили развитие равноотстоящих гребней на небе мышей. Выполняя эксперимент на эмбрионах мышей, команда идентифицировала пару морфогенов, работающих вместе и определяющих, где каждый гребень будет сформирован. Эти вещества управляли экспрессией друг друга, активируя и ингибируя производство и таким образом управляя образованием гребенчатой структуры.

Исследователям удалось идентифицировать специфические морфогены, вовлеченные в этот процесс FGF (Fibroblast Growth Factor) и Shh (Sonic Hedgehog). Они показали, что когда активность этих морфогенов увеличивается или уменьшается, картина гребней на небе мышей изменяется согласно уравнениям Тьюринга. Впервые актуальные морфогены, вовлеченные в процесс, были идентифицированы, и команда смогла зафиксировать точный эффект, предсказанный Тьюрингом в 50-х годах прошлого столетия.

«Существуют несколько теорий о том, как формируются структуры в природе, но вплоть до недавнего времени имелись только косвенные данные, соответствующие механизму Тьюринга. Наше исследование предоставило первое экспериментальное доказательство существования возбудительно-ингибиторной системы, обеспечивающей образование полосок у тигров и зебр, или для данного случая – на небе мышей», - сказал д-р Джереми Грин (Jeremy Green).

 
               Теория Алана Тьюринга о раскраске тигров подтвердилась

                                                  (из Wikipedia)

ENIAC исполнилось 66 лет

Введенный в строй 14 февраля 1946 г., ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) был разработан в Университете Пенсильвании Джоном Мокли (John Mauchly) и Дж. Преспером Экертом (J. Presper Eckert) по контракту с Армией США. Это был первый в мире крупномасштабный электронный компьютер общего назначения, и его разработка ознаменовала начало эры больших вычислительных систем, которые доминировали в последующие годы. Напомним краткую историю этой замечательной машины.

ENIAC был разработан по контракту с Армией США, заключенному в 1943 г., для составления артиллерийских таблиц. Он был построен под завесой секретности и закончен только после Второй мировой войны. При размере 9 м Х 15 м и весе 30 т он насчитывал 18 тыс. электронно-вакуумных ламп. Цепи компьютера имели 500 тыс. паек с 70 тыс. сопротивлений и 10 тыс. конденсаторов. У него были выделенные линии питания, а потребляемая мощность составляла 150 кВт.

Операционные характеристики включали арифметический блок, память и элементы управления. Что касается арифметических операций, то имелись 20 сумматоров для сложения и вычитания, множительное устройство и комбинированное устройство деления и извлечения квадратного корня.

Элементы памяти составлялись из «внутренней памяти», состоящей из двух частей: 20 десятиразрядных сумматоров и 6 тыс. переключателей и кабелей на таблицы функций, сумматоры и «передатчики констант». Неограниченная «внешняя память» обеспечивалась с помощью перфокарт.

Кроме задач баллистики, ENIAC использовался для предсказания погоды, в атомных исследованиях, в изучении космических лучей и других научных задачах.

ENIAC исполнилось 66 лет

Повышение безопасности уязвимых данных в облачных вычислениях

Исследователи из государственного университета Северной Каролины (NCSU) и IBM разработали новую экспериментальную технику для улучшения защиты уязвимых данных (к примеру, паролей) в облачных вычислениях без снижения общей производительности системы.

В рамках парадигмы облачных вычислений ресурсы и системы хранения многих компьютеров объединяются в общий пул и могут разделяться множеством пользователей. Гипервизоры создают виртуальные рабочие среды, которые позволяют разным ОС работать изолировано, даже когда каждая из этих ОС использует вычислительные ресурсы и системы хранения на одном компьютере. Долго существуют опасения, что хакеры воспользуются уязвимостью гипервизора, чтобы похитить или исказить конфиденциальные данные пользователей облака.

Команда исследователей разработала новый подход к безопасности в облаке, который строится на существующем аппаратном обеспечении и встроенном ПО, изолирующий чувствительные данные и рабочую нагрузку от остальных функций, выполняемых гипервизором. Новая техника, называемая «сильно изолированная вычислительная среда» (Strongly Isolated Computing Environment – SICE), вводит разный уровень защиты.

«Мы существенно уменьшили «поверхность» которая может быть атакована вредоносным ПО, - сказал д-р Пен Нин (Peng Ning). – Например, наш подход опирается на фонд ПО, называемый Trusted Computer Base (совокупность аппаратных и программных средств защиты компьютерной системы от несанкционированного доступа). Он содержит всего 300 строк кода, которые должны быть защищены для того чтобы обеспечить изоляцию, предоставляемую нашим подходом. Предыдущие способы давали потенциальным хакерам возможность атаковать тысячи строк кода. Нам нужно защитить меньшую поверхность».

SICE дает возможность программистам выделять специальные ядра в многоядерных процессорах для чувствительной нагрузки, позволяя другим ядрам выполнять все остальные функции обычным способом. Ограничивая выполнение чувствительной нагрузки одним или несколькими сильно изолированными ядрами и позволяя остальным функциям выполняться отдельно, SICE способна обеспечить как высокую защиту для чувствительной нагрузки, так и эффективное разделение ресурсов в облаке.

При тестировании SICE, в общем, потребляла приблизительно 3% производительности системы на многоядерных процессорах при нагрузке, которая не требовала прямого сетевого доступа.

 

Ukraine

 

  •  Home  •  Ринок  •  IТ-директор  •  CloudComputing  •  Hard  •  Soft  •  Мережі  •  Безпека  •  Наука  •  IoT