Войти
Регистрация
Для строительства Международного линейного коллайдера все готово.
Грандиозный проект по строительству нового 31-километрового Международного линейного коллайдера готов к запуску; с помощью нового ускорителя будут исследованы бозон Хиггса и темная энергия.
Согласно данным ЦЕРНа и коллаборации линейного коллайдера наконец завершена подготовка к строительству нового Международного линейного коллайдера (МЛК), сообщается в Extreme Tech. Сначала новый МЛК поможет ученым, работающим с Большим адронным коллайдером (БАК), идентифицировать и охарактеризовать бозон Хиггса, а в будущем с его помощью можно будет исследовать и другие области, такие как суперсимметрии, темная материя и энергия, теория струн и скрытые измерения, что значительно расширит наши знания о Вселенной.
Общепринятым методом изучения физики элементарных частиц является сталкивание друг с другом протонов или электронов и наблюдение за их дальнейшим поведением. При этом сначала необходимо разогнать частицы до скорости, близкой к скорости света, а для этого можно использовать синхротронный (циклический) или линейный ускоритель. Все самые крупные ускорители в мире, включая БАК и «Теватрон», являются циклическими – именно поэтому Международный линейный коллайдер так интересен для научного сообщества.
По сравнению с циклическими ускорителями, которые сталкивают друг с другом большие частицы, такие как протоны, линейные ускорители гораздо более точны, а значит, способны работать со значительно меньшими по размерам частицами, такими как электроны и позитроны. Энергия столкновения частиц в линейных ускорителях ощутимо ниже (ее максимальный показатель в МЛК составит примерно 1 ТэВ, а в БАК он может достигнуть 13 ТэВ), однако благодаря высокой точности и работе с меньшими по размерам частицами существует беспрецедентно малая вероятность ошибки при проведении научного эксперимента.
На сайте МЛК указана начальная энергия столкновения частиц – 500 ГэВ – показатель, идеально подходящий для изучения недавно открытого учеными проекта БАК бозона Хиггса. В первую очередь ученые собираются проверить, является ли данная частица именно бозоном Хиггса, как это постулируется в рамках Стандартной модели в физике элементарных частиц.
Масштабы международного линейного коллайдера в сравнении с футбольным стадионом.
25 миллиардов долларов ради столкновений частиц.
При работе МЛК, чтобы создать электроны, наносекундный лазер поражает фотокатод из арсенида галлия. Полученные таким образом электроны ускоряются с помощью сверхпроводящего линейного ускорителя – линейного ускорителя частиц. В свою очередь, для создания позитронов пучок электронов проводят через спиральный ондулятор, чтобы получить фотоны, которые впоследствии направляются к мишени из титанового сплава, образуя таким образом электронно-позитронные пары. Наконец, электроны и оставшиеся фотоны убирают, оставляя чистый поток позитронов. Эти позитроны сталкиваются с пучком электронов, и их последующее поведение фиксируется двумя очень чувствительными детекторами – SiD и ILD.
В будущем, после того как с помощью МЛК будет полностью исследован бозон Хиггса, коллайдер идеально подойдет для изучения неизведанных граней физики.
Суперсимметрии, темная материя и энергия, теория струн – все это, по предсказаниям физиков, в пределах досягаемости электрон-позитронных столкновений МЛК.
Следующим этапом должно стать определение месторасположения будущего МЛК. Европа (ЦЕРН), Америка (Fermilab) и Япония обладают всеми возможностями для постройки коллайдера, но наиболее вероятным вариантом на сегодняшний день считается постройка МЛК в Японии. Строительство должно начаться в 2015 году и закончиться предположительно не ранее 2026 года. Общая стоимость строительства оценивается в 10-25 миллиардов долларов.
Согласно данным ЦЕРНа и коллаборации линейного коллайдера наконец завершена подготовка к строительству нового Международного линейного коллайдера (МЛК), сообщается в Extreme Tech. Сначала новый МЛК поможет ученым, работающим с Большим адронным коллайдером (БАК), идентифицировать и охарактеризовать бозон Хиггса, а в будущем с его помощью можно будет исследовать и другие области, такие как суперсимметрии, темная материя и энергия, теория струн и скрытые измерения, что значительно расширит наши знания о Вселенной.
Общепринятым методом изучения физики элементарных частиц является сталкивание друг с другом протонов или электронов и наблюдение за их дальнейшим поведением. При этом сначала необходимо разогнать частицы до скорости, близкой к скорости света, а для этого можно использовать синхротронный (циклический) или линейный ускоритель. Все самые крупные ускорители в мире, включая БАК и «Теватрон», являются циклическими – именно поэтому Международный линейный коллайдер так интересен для научного сообщества.
По сравнению с циклическими ускорителями, которые сталкивают друг с другом большие частицы, такие как протоны, линейные ускорители гораздо более точны, а значит, способны работать со значительно меньшими по размерам частицами, такими как электроны и позитроны. Энергия столкновения частиц в линейных ускорителях ощутимо ниже (ее максимальный показатель в МЛК составит примерно 1 ТэВ, а в БАК он может достигнуть 13 ТэВ), однако благодаря высокой точности и работе с меньшими по размерам частицами существует беспрецедентно малая вероятность ошибки при проведении научного эксперимента.
На сайте МЛК указана начальная энергия столкновения частиц – 500 ГэВ – показатель, идеально подходящий для изучения недавно открытого учеными проекта БАК бозона Хиггса. В первую очередь ученые собираются проверить, является ли данная частица именно бозоном Хиггса, как это постулируется в рамках Стандартной модели в физике элементарных частиц.
Масштабы международного линейного коллайдера в сравнении с футбольным стадионом.
25 миллиардов долларов ради столкновений частиц.
При работе МЛК, чтобы создать электроны, наносекундный лазер поражает фотокатод из арсенида галлия. Полученные таким образом электроны ускоряются с помощью сверхпроводящего линейного ускорителя – линейного ускорителя частиц. В свою очередь, для создания позитронов пучок электронов проводят через спиральный ондулятор, чтобы получить фотоны, которые впоследствии направляются к мишени из титанового сплава, образуя таким образом электронно-позитронные пары. Наконец, электроны и оставшиеся фотоны убирают, оставляя чистый поток позитронов. Эти позитроны сталкиваются с пучком электронов, и их последующее поведение фиксируется двумя очень чувствительными детекторами – SiD и ILD.
В будущем, после того как с помощью МЛК будет полностью исследован бозон Хиггса, коллайдер идеально подойдет для изучения неизведанных граней физики.
Суперсимметрии, темная материя и энергия, теория струн – все это, по предсказаниям физиков, в пределах досягаемости электрон-позитронных столкновений МЛК.
Следующим этапом должно стать определение месторасположения будущего МЛК. Европа (ЦЕРН), Америка (Fermilab) и Япония обладают всеми возможностями для постройки коллайдера, но наиболее вероятным вариантом на сегодняшний день считается постройка МЛК в Японии. Строительство должно начаться в 2015 году и закончиться предположительно не ранее 2026 года. Общая стоимость строительства оценивается в 10-25 миллиардов долларов.
Больницы США получат российские протонно-лучевые установки.
Для лечения онкологических заболеваний в США будут применяться разработанные в ФИАН протонные ускорители.
Российская установка в тендере Массачусетской больницы обошла устройства от таких известных компаний, как Varian и Philips. Кроме того, установка недавно победила и в аналогичном российском конкурсе, сообщается на сайте института.
Ожидается, что уже в этом году в больницах США появятся как минимум четыре российских прибора.
По словам специалистов, электронные ускорители играют ключевую роль при высокотехнологичном лечении онкологических заболеваний. Они бомбардируют опухоль пучками гамма-лучей. Основным недостатком данного метода является то, что вместе с больными клетками поражаются и окружающие их здоровые ткани, однако протонные ускорители способны заметно минимизировать данную проблему, так как, по словам экспертов, протоны почти не оказывают влияния на здоровые клетки.
По данным источника, протонная терапия существует порядка 60 лет, однако массового характера она так и не приобрела. Виной этому является дороговизна, а также низкая производительность. Как итог – монополия электронных ускорителей, эффективность которых находится на уровне около 50%.
По мнению ученых, прибор из ФИАН способен радикальным образом поменять расклад сил в сфере лучевой терапии.
Профессор Владимир Балакин, директор Физико-технического центра ФИАН, отмечает, что российский аппарат очень компактен: его можно разместить в одной комнате, а его вес составляет порядка 30 кг. Кроме того, прибор в среднем потребляет в 7-10 раз меньше электроэнергии по сравнению с другими ускорителями, что способствует снижению стоимости получения протонов.
Стоимость установки немного больше электронного ускорителя, однако при этом ее производительность сравнима с четырьмя электронными ускорителями.
Еще одной особенностью российского прибора является то, что технология облучения была изменена так, чтобы здоровые ткани получали дозу меньше, а опухоль – больше, чем при используемых сегодня технологиях.
Во время работы российские ученые также получили свыше 30 патентов. Одной из важных составляющих успеха стал разработанный Балакиным математический алгоритм. По его словам, в настоящее время опухоль облучают с двух-трех сторон, однако если начать облучать ее, например, с 30 сторон, то для получения той же дозы интенсивность пучка с каждого направления уменьшается примерно в 10 раз и в результате этого здоровая ткань получает и в 10 раз меньшую дозу облучения. Также разработанный алгоритм учитывает и необязательность облучения всей опухоли в каждом направлении: имеются «оптимальные» зоны, в которые можно направить излучение точечно и при этом не повредить здоровые ткани.
Отметим, что в скором будущем оценить все преимущества протонно-лучевой установки смогут и российские врачи. Смонтированный четыре года назад в подмосковном Протвино протонный комплекс перешел со стадии технической сертификации на этап клинических испытаний.
Протонный ускоритель из ФИАН также победил в тендере на поставку в Медицинский радиологический научный центр РАМН в Обнинске; несколько лет своей очереди по сертификации ждет и установка для больницы Пущинского научного центра РАН.
В настоящее время один российский прибор установлен в Словакии, но в будущем, как ожидается, российские протонные ускорители появятся и в других европейских странах. Произойдет это в случае успешного прохождения аттестации установки, если она докажет, что способна работать по нормам Евросоюза и будет участвовать в тендерах. В настоящее время там работают четыре установки на базе протонных ускорителей, которые покрывают потребности рынка всего на 1% в год, отмечает Балакин.
Прозрачные экраны на солнечных батареях теперь могут заряжать телефоны.
Сегодняшние мобильные устройства пользователи буквально не выпускают из рук, поэтому срок службы и время работы аккумулятора без подзарядки – огромная проблема.
А как насчет подзарядки от солнца?
30 сотрудников стартапа The SunPartner Group из Экс-ан-Прованс во Франции нашли способ экономить время и нервы, сообщается в Discovery News. Когда люди сидят в ресторанах или в кафе под открытым небом или находятся на своих рабочих местах в залитых солнцем кабинетах, они обычно вытаскивают свои телефоны из кармана или сумки и кладут их лицевой стороной вверх перед собой, чтобы сразу увидеть сообщение или вызов. Положите солнечные батареи на телефоны, и проблем с зарядкой станет гораздо меньше. Разработчики создали недорогую прозрачную панель, выполняющую именно эту функцию. Сейчас сотрудники стартапа вместе с рядом производителей тестируют новинку и надеются увидеть солнечные панели встроенными в мобильные телефоны уже в начале следующего года.
Сотрудники Sunpartner не первые, кто считает, что для зарядки телефонов нужно использовать солнечную энергию. Несколько лет назад производители мобильных телефонов уже пытались устанавливать солнечные батареи на заднюю крышку телефонов – это модели Samsung Crest и Sharp Solar Hybrid. Однако оказалось, что люди не привыкли класть телефоны на стол лицевой стороной вниз, так как они пропускают уведомления и боятся появления царапин на экране. Так или иначе, солнечные батареи на задней крышке мобильных телефонов не стали широко популярны.
Прикрепить солнечные батареи к передней части мобильного телефона сложнее, потому что они перекрывают обзор. Стартап Ubiquitous Energy под покровительством Массачусетского технологического института разрабатывает технологию, которая делает солнечные батареи прозрачными благодаря использованию материалов, поглощающих инфракрасное и ультрафиолетовое излучение и пропускающих сквозь себя только видимый свет. Исследователи из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе придерживаются аналогичного подхода, в то время как исследователи из Кембриджского университета «вплетают» солнечные батареи в органические светоизлучающие диодные дисплеи, и батареи могут поглощать свет, исходящий с краев диодов, а также с наружной стороны телефона.
Эти технологии проложат себе дорогу в жизнь в будущем. Сотрудники SunPartner выбрали более простой технологический подход, считая, что таким образом новинка попадет на массовый рынок гораздо раньше. Компания использует полосы стандартных тонкопленочных солнечных батарей, перемежая их прозрачной пленкой. К ним добавляют слой крошечных линз, которые распространяют на весь экран поступающее от телефона изображение, чтобы заставить непрозрачные полосы исчезнуть, и концентрируют солнечные лучи.
Матье де Брока из SunPartner, посетивший Силиконовую долину в ходе French Tech Tour («Французского технологического тура»), рассказывает, что текущие прототипы, производимые компанией, обладают 82-процентной прозрачностью, в следующих версиях прозрачность должна достичь 90%. У компании уже есть 30 патентов на разрабатываемые технологии. По его словам, расходы на введение в производство панели и электронной аппаратуры, необходимой для преобразования напряжения с дисплея, добавят примерно 2 доллара 30 центов к стоимости каждого телефона.
Технология не заменяет стационарное зарядное устройство, пользователи смогут подзарядить свой телефон, подключив его к розетке. По словам де Брока, новое приспособление продлевает срок работы батареи примерно на 20% при нормальном использовании. А при незначительном потреблении энергии, когда телефоном мало пользуются при обычном дневном свете, батарея способна работать бесконечно долго. Компания SunPartner Group основана оптиком Джоэлем Гилбертом и предпринимателем Людовиком Деблоисом, ее сотрудники в настоящее время работают с тремя производителями мобильных устройств, совершенствуя существующие прототипы.
Ожидается, что первые модели с интегрированной технологией появятся на рынке в начале 2014 года.
Новая технология распознавания лиц изменит все.
Мир, наполненный мобильными устройствами, способными мгновенно распознавать любые лица, кажется миром с неограниченными возможностями и одновременно пугает.
Невероятные возможности появятся благодаря тому, что обычные потребители смогут пользоваться функцией распознавания лиц на своих портативных устройствах, а пугающим такой мир кажется, потому что правительство, корпорации и просто незнакомцы на улицах будут использовать такие же девайсы, сообщается в Discovery News.
Сама идея существования подобного будущего заставила восьмерых членов Конгресса США «надавить» на Google, чтобы компания заблокировала функцию распознавания лиц в своих смарт-очках Google Glass. Но за прошедшие годы эта технология уже не раз помогла узнать разыскиваемых лиц, снятых на камеры видеонаблюдения, например, правоохранительным органам и сотрудникам казино. Функция распознавания лиц также начала появляться на смартфонах сотрудников полиции и даже рядовых пользователей.
«На худой конец, ноутбуки можно обеспечить разблокировкой функции распознавания лиц, как поступили в случае со смартфонами, – говорит Джошуа Клонтц, исследователь из Университета штата Мичиган. – С другой стороны, полные серверные стойки данных могут быть использованы для проведения поисков миллионов изображений лиц, и, как я подозреваю, наступит время, когда система NGI (Next Generation Identification) поступит на вооружение ФБР».
Даже у самой лучшей технологии распознавания все еще наблюдаются трудности с идентификацией личности на основе фото и видео невысокого качества, и человеку, занимающемуся идентификацией, совсем не повезет, если не найдется схожего изображения в доступных базах данных или хотя бы на Facebook. Однако новые методы распознавания, рост числа онлайн- и офлайн-баз данных и масса камер в потребительских девайсах – все это приведет к возрастанию роли технологии распознавания лиц в нашей повседневной жизни.
«Это, конечно, не похоже на сериалы «CSI: место преступления» и «Морская полиция. Спецотдел» (NCIS) или фильм «Особое мнение», но близко к этому», – сказал Пол Шуэпп, президент и главный исполнительный директор Animetrics.
Теперь вы меня видите.
По словам Шуэппа, с помощью технологии распознавания уже сейчас можно определить человека с 99-процентной точностью при оптимальных условиях. В понятие «оптимальные условия» входит наличие идеального «образца» изображения и базы данных с аналогичными идеальными изображениями для сравнения и поиска совпадений, фотографии наподобие той, которую мы делаем на паспорт.
Но снимки, сделанные камерой наблюдения или камерой телефона, редко выходят качественными, и определить сходство с реальным человеком сложно.
«При цифровом анализе изображения человеческого лица возникают вопросы с освещением, угол которого постоянно меняется, – рассказал Шуэпп TechNewsDaily. – Само лицо изменяется с годами: как минимум человек может носить или не носить бороду или очки. Это не отпечатки пальцев, которые остаются неизменными всегда».
Методы распознавания лиц работают так же, как методы распознавания фото и видео; кроме того, с помощью видеозаписи можно создать много неподвижных изображений на выбор, чтобы при необходимости сформировать хорошо различимое лицо человека. Тем не менее, как показало исследование Университета штата Мичиган, сделанные с помощью видеокамеры снимки реальных событий, таких как взрывы на бостонском марафоне, очень трудны для технологии распознавания лиц.
В ходе исследования Клонтц и Анил Джейн, профессор компьютерных наук и техник из Университета штата Мичиган, протестировали три системы распознавания лиц на предоставленной правоохранительными органами видеозаписи взрывов на бостонском марафоне. Только с помощью одной из трех систем исследователи смогли полностью идентифицировать подозреваемого Джохара Царнаева. Второго подозреваемого, Тамерлана Царнаева, они не смогли идентифицировать, в частности, потому, что он носил темные очки.
Другой взгляд на проблему.
Солнцезащитные очки или изображение лица в профиль, когда виден только один глаз, могут сорвать работу даже самого лучшего программного обеспечения системы распознавания, но если в наличии снимок, сделанный под неудачным углом или это изображение с видеокамеры, это еще не значит, что все потеряно. Компания Animetrics под руководством Шуэппа, продавая правоохранительным органам и военным технологию распознавания лиц в течение почти десяти лет, нашла одно из возможных решений данной проблемы. Компания создала собственное программное обеспечение, которое позволяет преобразовать двухмерное изображение лица в трехмерное и изменить положение человека.
3D-модели не будут точно соответствовать лицу реального человека, но с их помощью можно превратить непригодную фотографию в стандартное изображение, с которым уже сможет работать любой алгоритм распознавания. Так происходит, потому что алгоритмы эффективнее работают с изображением, которое больше напоминает стандартное положение головы.
«Если вы попытаетесь использовать фотографию лица человека, снятую под неудобным углом, со стандартной системой распознавания лиц, вы не получите никаких результатов, – объясняет Шуэпп. – Наши методы способны повысить уровень идентификации с 35 до 85%».
Новые программы Animetrics уже взяты на вооружение правоохранительными органами: это система MORIS (Mobile Offender Recognition and Information System – мобильная система распознавания обвиняемых и информационная система), разработанная на основе BI2 технологий, она может работать на айфонах полицейских. Animetrics также продает программное обеспечение ForensicaGPS, систему Facer MobileID для iPhone и телефонов с операционной системой Android и даже ID-Ready – онлайн-сервис, который позволяет любому пользователю загрузить двухмерное изображение и запустить программу трехмерного преобразования.
В итоге функция распознавания лиц на смартфонах или смарт-очках может стать последним шагом в преобразовании современной жизни из частной в публичную.
Миллиарды людей уже обмениваются фотографиями и интимной информацией о своей жизни на Facebook, Twitter и других онлайн-сервисах в объеме, который бы показался невероятным всего десять лет назад. Вопросы неприкосновенности частной жизни, связанные с внедрением функции распознавания лиц, вызывают большие споры, но технология ведь уже существует.
Для «охоты» за ураганами разработаны крошечные автономные самолеты и лодки.
Крошечные автономные машины способны следить за ураганами изнутри.
Камран Мосени предвидит день, когда самоуправляемые машины из его лаборатории в Флоридском университете будут исследовать бури и ураганы изнутри, чтобы предсказывать их силу и путь, сообщает Science Daily.
Крошечные автономные машины (некоторые будут летать, другие – плавать) способны следить за ураганами изнутри, а датчики, закрепленные на них, собирают и отправляют ученым информацию, которая необходима, чтобы предсказать интенсивность и траекторию шторма в реальном времени – давление, температуру, влажность, местоположение и время.
Мосени говорит, что его всегда спрашивают, как миниатюрные летающие машины, всего 15 сантиметров в длину и весом с iPod Nano, могут сражаться с могучими штормами.
«Наши машины не сражаются с ураганами. Мы используем ураганы как гостиницы», – говорит Мосени, преподаватель механики и аэрокосмического машиностроения.
Летательные и подводные машины управляются дистанционно: их можно запускать с компьютера, находясь за сотни километров от урагана. Мосени и его команда используют математические модели, чтобы предсказывать, куда отправлять машины. Когда аппарат находится в непосредственной близости от урагана или шторма, его выключают до появления воздушного или водного течения. Когда шторм приближается, устройство включают, направляют к потоку и выключают снова, чтобы экономить топливо; воздушный или водный поток уносит устройство.
Эти машины отклоняются от применяемой сегодня технологии, использующей разведывательный беспилотник, который пробивается через штормовую «стену» и сбрасывает радиозонды – датчики, которые опускаются на землю в свободном падении и могут как собрать, так и не собрать полезные данные. Получить подводные данные еще сложнее, хотя они не менее важны; ученые предполагают, что теплый сырой воздух возле поверхности океанов является пищей для ураганов.
Круче, чем самолет Бэтмена.
Аппараты Мосени, даже если запустить их сотню за раз, снизят стоимость разведки ураганов в разы.
«Если вы хотите прорваться через ураган, нужно построить более крупный самолет, – сказал Мосени. – Военные хотят «самолет Бэтмена», суперсамолет, который способен на все. Но что делать, если вы потеряете один из этих суперсамолетов?
Мы идем в противоположном направлении. У нас нет ничего «супер-». У нас есть дешевые датчики, но с большим количеством из них вы можете значительно увеличить точность своих измерений, – сказал Мохсени. – Вы получаете суперрезультат в совокупности».
Опытные образцы, произведенные в институте, стоят приблизительно 250 долларов за один экземпляр. Они слишком маленькие и легкие, чтобы нанести ущерб, когда они куда-то врезаются; это важно, когда речь идет о ветрах и волнах ураганной силы. Мосени не использует страховку, чтобы проверять воздушные аппараты: он просто позволяет им падать, поднимает и испытывает снова. Раковина из углеродистого волокна воздушных беспилотников тончайшая, но эластичная. С надлежащим финансированием, сказал Мосени, аппараты можно будет проверить в условиях настоящего урагана через два или три года.
Если говорить о потерях, например, при урагане, полученные данные перевешивают стоимость аппаратов, которые могут быть утрачены, говорит Мосени. Стоимость производства упадет, если устройства будут запущены в массовую продажу.
Эти беспилотники еще и умные. Мосени разработал алгоритм кооперативного управления, который позволяет формировать сеть и может учиться в зависимости от получаемых данных – например, в регулировке курса, когда это необходимо.
В условиях экстремальной среды (например, в полярных льдах) делать измерения с помощью стандартных технологий опасно и сложно. Но можно безопасно сделать измерения с помощью воздушных аппаратов, которые можно дистанционно запустить с компьютера, и получать данные в режиме реального времени.
Настолько маленькие, умные и мощные устройства можно было сделать еще 10 лет назад, как говорит Мосени, но микротехнологий, систем связи и вычислительной способности компьютеров недостаточно, чтобы получить такую изощренную технологию в маленькой упаковке. Мосени обратил внимание, что нередко вдохновением на такие изобретения могут служить такие источники, как, например, медуза.
Мосени изучал гидрогазодинамику, когда работал над механикой движения своих машин. Ученый изучал медуз, каракатиц и кальмаров, разработал математическую модель их движения и использовал эту модель, чтобы разработать двигатели для своих подводных транспортных средств. Теперь у него есть маленькие субмарины, способные к автономной стыковке.
«С биомимикрией мы способны учиться и вдохновляться тем, что делает природа, – сказал Мосени. – Вы просто не перестанете удивляться».
По материалам с сайта www.km.ru
.png)
Український (UA).png)
Русский (RU)
.png)
English (ENG)
