Место силы

Информация о пользователе

Привет, Гость! Войдите или зарегистрируйтесь.


Вы здесь » Место силы » Песочница - Разное » Последние открытия ученых


Последние открытия ученых

Сообщений 101 страница 118 из 118

101

Электрические поля, формирующие пламя и регулирующие процессы горения, позволят сделать тепловые электростанции более экологически чистыми

http://www.dailytechinfo.org/uploads/images10/20131028_2_1.jpg

Свернутый текст

Несмотря на бурное развитие в последнее время области альтернативной экологически чистой энергетики, большая часть электрической энергии и тепла в мире вырабатывается тепловыми электростанциями, сжигающими ископаемые виды топлива. И тот, кто когда-нибудь видел в действии тепловую электростанцию, особенно работающую на угле или мазуте, наверняка был поражен величиной ущерба, наносимого этой станцией окружающей среде. Для решения этой остро стоящей экологической проблемы компания ClearSign Combustion из Сиэтла разработала технологию, которая позволяет устранить все ключевые элементы загрязнения, осуществляемого тепловыми электростанциями и мусоросжигательными заводами. Эта технология позволяет за счет использования электрических полей контролировать процесс сгорания топлива, регулировать форму и температуру пламени, что, помимо снижения количества вредных выбросов позволяет ощутимо увеличить эффективность работы станций.

Потребность в подобных технологиях существует не только в развивающихся странах, которые ощущают нехватку средств на приобретение качественного современного оборудования для тепловых станций. Потребность в более эффективном контроле за окружающей экологической обстановкой испытывают и достаточно развитые страны, такие, как Китай, где правительство недавно должно было прибегнуть к закрытию школ и некоторых государственных учреждений из-за особо неблагоприятной ситуации со смогом.

Помимо снижения количества вредных выбросов, высокий уровень контроля за процессами сгорания топлива может привести к уменьшению расхода последнего, что позволит новому оборудованию окупиться за вполне приемлемый срок. Представители компании ClearSign Combustion заявляют, что внедрение технологии электрического контроля за горением позволит в некоторых случаях сэкономить до 30 процентов топлива. Справедливости ради стоит отметить, что, по мнению некоторых независимых экспертов, эта цифра весьма завышена, реальная экономия может составить всего несколько процентов. Хотя и такая экономия в глобальных масштабах может принести немалый экономический эффект.

Большая часть вредных выбросов, производимых тепловыми электростанциями, происходит в результате неправильного сгорания топлива. Если температура горения пламени превышает допустимое значение, это приводит к формированию окисей азота, которые способствуют возникновению смога. А неполное сгорание, которое происходит из-за недостатка кислорода или плохого смешивания топлива с воздухом, приводит к выделению сажи и возникновению угарного газа (CO). Компания ClearSign, с помощью электрических полей, создаваемых высоким потенциалом, управляет движением и распределением электрически заряженных ионов, из которых состоит собственно пламя. Это позволяет не только лучше перемешать молекулы воздуха и топлива, но и создать равномерное распределение пламени, в котором отсутствуют зоны с высокой и низкой температурой.

Идея использования электричества для управления пламенем и процессами сгорания существует уже несколько десятилетий. Но в большинстве случаев методы электрического управления вовлекают использование высокотемпературной плазмы, на получение которой требуется достаточно большое количество энергии. Технология компании ClearSign использует для своей работы всего 1 процент от энергии, выделяемой топливом, сжигаемым электростанцией. Это достигается за счет использования электродов, находящихся в зоне горения, собственно в пламени. На эти электроды подаются импульсы высокого напряжения определенной формы, которые влияют на движение ионов пламени. А изменяя характеристики электрических импульсов можно управлять пламенем с высокой точностью, почти полностью удаляя из продуктов горения окиси азота (NOx), угарный газ и сажу.

0

102

Используя недорогие материалы, настроенные на улавливание микроволновых сигналов, исследователи из Университета Дьюка (США) разработали устройство питания с эффективностью современных солнечных батарей

http://s7.uploads.ru/t/rPule.jpg

Беспроводное устройство преобразует микроволны в постоянный ток, которого хватает для того, чтобы перезарядить батарею сотового телефона или небольшого электронного прибора. Устройство работает по аналогичному с солнечными батареями принципу, которые преобразуют световую энергию в электрический ток. Но этот универсальный прибор, как говорят его создатели, можно настроить на сбор сигнала от других источников, в том числе спутниковых сигналов, звуковых сигналов или Wi-Fi-сигналов. Секрет нового устройства - в применении метаматериалов (материалов, свойства которых обусловлены не свойствами составляющих веществ, а искусственно созданной структурой). Метаматериал может улавливать различные формы волновой энергии и превращать ее в полезное электричество.

Разработчики устройства использовали серию из пяти стекловолоконных и медных проводников, связанных друг с другом на монтажной панели для преобразования микроволн в 7,3 В электрической энергии. Для сравнения, USB-зарядники для электронных устройств обеспечивают напряжение около 5В. В настоящее время, по словам исследователей, эффективность их прибора на уровне 37%, что сравнимо с эффективностью солнечных батарей. Но подобный преобразователь энергии может использовать для выработки электричества любые частоты радиоволн, а также вибрацию и звуковую энергию.

До этого большая часть работ с метаматериалами носила теоретический характер, но теперь ученые из Университета Дьюка доказали, что такой материал может стать полезным для пользовательских устройств. Разработчики предполагают, что покрытие из метаматериала можно прикрепить к потолку комнаты и настроить на улавливание Wi-Fi-сигнала, который в другом случае был бы просто «потерян».

При внесении небольших изменений метаматериалы могут быть встроены в мобильные телефоны, что позволит телефону заряжаться по беспроводному каналу. Таким образом, если люди живут в местах, где нет доступа к обычной розетке, телефон можно заряжать от излучения соседних сотовых вышек.

Преимущество изобретения ученых из Университета Дьюка – невысокая цена. Кроме того, составные элементы питания автономные, потому, если надо увеличить емкость, можно просто добавить еще несколько элементов.

Ученые говорят, что их инновационный преобразователь энергии, который улавливает, например, сигналы от спутников, может питать приборы в удаленном месте, в горах или в пустыне – там, где ведутся исследования и могут требоваться приборы для долгосрочного наблюдения и измерения.

0

103

Профессор факультета материаловедения и инженерии Технологического института Джорджии, Чжун Линь Ван (Zhong Lin Wang), работавший с пьезоэлектричеством, совершил небольшую ошибку, в результате которой заметил аномально высокий выход энергии при использовании эффекта трибоэлектричества. Вместо шерсти и янтаря он пробует различные современные полимерные материалы, типа полиэтилентерефталат (полиэстер) и другие пластики.

Теперь с квадратного метра материала они могут получить 300 Ватт, а при параллельном соединении элементов — 400 кВт с кубометра генератора при КПД 50%.
С момента начала исследований, группа Чжун Линь Ван добилась увеличения выходной мощности генератора на трибоэлектрическом эффекте в 100 000 раз.

http://habrahabr.ru/post/205726/

0

104

Японские ученые создали метод очистки почвы от радиации
http://tgdaily.ru/?p=3876

Японские ученые из университета Киото создали уникальный метод очищать от радиации загрязненную почву у АЭС «Фукусима-1».
Ученые применили в своей разработке нано-пузыри, которые создают вихревой процесс, который уносит радиоактивные частицы.

Сегодня технологий, позволяющих отделить радиоактивные частицы цезия от почвы, не существует.Специалисты подсчитали, что процесс очистки земли вокруг «Фукусимы» составит рекордных сумм — 10 миллиардов долларов.

Проведя тест очистки с помощью нано-пузырей позволил ученым на 90 % очистить окружающую почву от цезия. Нано-пузыри особой жидкости с высокой концентрацией микроскопических пузырей создают «вихревой поток», собирающий и уносящий радиоактивные частицы.


думаю что журналисты как всегда исказили информацию. Эта технология была разработана не яппами, а Шахпароновым. Эт первое.
Второе эт то что никуда эти нанопузыри не уносят радиацию, и просто останавливают радиоактивный распад. Третье - это не вихри а торсионные поля.

0

105

3D
Естественное сотворение мира. "Код ДАВИНЧЕ"
http://s6.uploads.ru/t/hgPib.jpg
http://s7.uploads.ru/t/H6Xcr.jpg
http://s7.uploads.ru/t/iPXk3.jpg
http://s7.uploads.ru/t/rogUS.jpg
http://s7.uploads.ru/t/dQ6n5.jpg
http://s7.uploads.ru/t/0fJs6.jpg
http://s7.uploads.ru/t/LrxTU.jpg
http://s7.uploads.ru/t/dC93G.jpg
http://s6.uploads.ru/t/XpBtQ.jpg

Отредактировано valerimaster (2013-12-30 08:36:31)

0

106

Странник61 написал(а):

электрически заряженных ионов, из которых состоит собственно пламя

Так по сути-это управляемая волновая энергия?

0

107

Израильтяне гдето украли технологию выработки электричества из воды и алюминия...

http://autorambler.ru/journal/events/30 … amp;arnr=1

0

108

Изобретен первый невидимый человеческому глазу материал
Открытие уже сейчас называют мировым рекордом.

Материал можно будет применять в разных целях: в фотографии, астрономии и военной отрасли. На данный момент новинка именуется как Vantablack. Она обладает черным цветом, который человеческий глаз не способен воспринять, и создается впечатление, что перед ним «черная дыра». Ученые объясняют такой эффект следующим образом: новый материал выполнен из углеродных нанотрубок в 10 000 раз тоньше человеческого волоса каждая и обладает способностью поглощения 0,035% видимого света. Более того, материал в 10 раз прочнее стали на разрыв и в 7 раз эффективнее меди проводит тепло.

Сейчас создание нового материала особенно актуально. С его помощью астрономические камеры, телескопы и инфракрасные системы сканирования смогут стать более эффективными. Премьера Vantablack состоится в рамках международного авиашоу в Фарнборо 15 июля.

0

109

Ну видимо этот портативный блок для зарядки электромобилей и есть устройство СЕ, искомый БТГ, только вот так замаскировали его  :crazyfun:

--

http://newsfordrivers.com/uploads/posts/2014-07/thumbs/1406783761_000011.jpg

BMW вскоре откроет продажи портативных станций, позволяющих быстро подзарядить электромобили. Устройство немецкий бренд разработал совместно с Robert Bosch. Станция размером с чемодан будет заряжать электрокары различных марок.

Универсальные устройства мощностью 24 кВт изначально предназначались для BMW i3 с запасом хода 115 километров. 80% емкости аккумулятора станция восполняла за полчаса. Устройство немецкий автомейкер предложил другим автопроизводителям, готовым начать сотрудничество с ним.

BMW готова снизить стоимость до 6500 долларов. Для сравнения, схожие устройства DC Fast Charge продаются за 30000 долларов.

Не только маленькая стоимость является достоинством зарядки от BMW. Весит станция в отличие от 750-килограммовой Fast Charge лишь 50 килограммов.

В устройстве использовали передовой стандарт коннектора, обеспечивающий быструю зарядку. Универсальный разъем AC|DC позволит использовать станцию для других марок.
Спрос на BMW i3 сейчас бьет все рекорды, потому появление новой станции зарядки не стало чем-то неожиданным.

0

110

Неразряжаемый смартфон VIRO будет использовать не только свет

Итальянский стартап VIRO продолжает нагнетать интерес к своему смартфону, который никогда не сможет разрядиться. Вчерашний тизер навёл нас на предположение об использовании встраиваемой в экран солнечной батареи, но компания готовит не только это. Сегодня она выложила подробную схему того, как смартфон будет подзаряжать себя, правда, не подписала ни одного элемента, предложив сделать это фанатам проекта. Можно видеть три внешних возобновляемых источника энергии (у одного - два "помощника") и пять токоприёмников. Что же это?

http://internetua.com/upload/tinymce/images/08092014/viro_battery_resize.jpg

В комментариях было сделано много предположений: кинетическая энергия (помните тизер-цитату с бегущим человеком?), энергия воды (при погружении), ветра (на одной из цитат были ветряки), тепла, радиоволн и даже атомный реактор. VIRO прокомментировали всё это так: тут есть ответы на все вопросы, кроме одного.

0

111

В электромоторчиках достигли 1млн об/мин!
http://www.membrana.ru/particle/13283

0

112

Изобретен новый вид двигателя для космических аппаратов
http://globalscience.ru/article/read/26497/

0

113

Хаос против помех

29 ноября 2008
Беспроводные средства связи позволяют более гибко вести обмен информацией между абонентами. К сожалению, в отличие от проводных линий они гораздо менее защищены от помех.

В Институте радиотехники и электроники РАН разработано устройство радиосвязи, лишенное этого недостатка. Принцип его работы основан на использовании сверхширокополосного сигнала (т.е. сигнала, полоса которого составляет более 20% несущей частоты). «Занять» помехой весь такой диапазон крайне маловероятно.

В качестве сигнала специалисты решили использовать тепловой шум транзистора. При частоте 3.1-5 ГГц ширина полосы получается около 2 ГГц. Сигнал модулируют импульсами, содержащими цифровую информацию. Система обеспечивает связь на расстояния до 30 м. при мощности передатчика всего 100 мкВт, совершенно неопасной для здоровья человека.

Размеры приемопередающих устройств такие же, как у «тонкого» мобильного телефона. С их помощью можно создавать беспроводные локальные компьютерные сети, производить обмен информацией между компонентами «умного» дома или офиса — сообщает «Наука и жизнь».

+1

114

0

115

http://hi-news.ru/wp-content/uploads/2016/01/mesoglue-unir-metales-soldadura.jpg

Создан клей, способный заменить паяльник и сварочный аппарат.

ТЕКСТ

Как правило, если вам нужно объединить две металлические детали, вы или привариваете их друг к другу, или прибегаете к помощи паяльника. Всё зависит от того, насколько эти детали большие. Оба упомянутых выше процесса связаны с использованием высоких температур, в результате чего возникает риск повреждения деталей или даже взрыва, если речь идёт о каком-либо опасном производстве. Учёные из Бостонского северо-восточного университета разработали особый клей, способный в некоторых случаях выступить полноценной заменой сварочному аппарату и паяльнику.

Клей получил название MesoGlue и он может скрепить две металлические поверхности друг с другом или с другими материалами, причём процесс этот осуществляется при комнатной температуре. Команде исследователей, которой руководит профессор Ханчен Хуан, удалось создать клей, состоящий из микроскопических наностержней, основой которых является металлическая сердцевина. Одни стержни покрыты индием (атомный номер 49), а другие – галлием (атомный номер 31). По сути, у нас на руках оказываются два вещества, которые наносятся на две склеиваемые поверхности: на одну наносится клей с индием, а на вторую – с галлием.

После контакта покрытых клеем поверхностей стержни плотно сцепляются друг с другом, словно вы воткнули одну ворсистую щётку в другую. Стержни на одной поверхности расположены на таком расстоянии друг от друга, чтобы идеально сочетаться со стержнями с другой поверхности. Как только индий и галлий соприкасаются, они образуют жидкость, которая, в свою очередь, реагирует с металлическими сердечниками наностержней и быстро застывает, превращаясь в твёрдый монолит. Прочность этого сцепления сопоставима с результатами сварки или пайки.

В отличие от других клеящих полимерных веществ, MesoGlue после затвердевания замечательно проводит тепло и электричество, сцепление невозможно ослабить даже сильно нагрев его, клей высокоустойчив в влажности и воздуху. Ещё один плюс этого клея заключается в том, что человеку не нужно прикладывать особых усилий при склеивании поверхностей. Достаточно просто нажима средней силы, чтобы детали намертво сцепились между собой. Основное применение подобного клея учёные видят в индустрии электроники. В продаже клей MesoGlue должен появиться уже в самое ближайшее время именно под таким названием.

https://www.youtube.com/watch?feature=p … 3P7YWzlwbM

источник
http://luckyea77.livejournal.com/1071126.html

0

116

https://kiwiarxiv.files.wordpress.com/2016/03/2bee32.jpg?w=474&h=374

Эволюционная электроника.

ТЕКСТ

Эволюция железа
Март 5, 2016
kiwi byrd

Среди последних новостей компьютерных технологий промелькнул недавно один любопытный сюжет: об эволюционирующей электронной схеме, которая совершенно случайно и независимо от воли изучавших ее поведение инженеров самостоятельно переизобрела конструкцию радиоприемника.

Дело происходило в английском университете Сассекса (г. Брайтон), где последние лет десять занимаются проблемами эволюции самоорганизующейся электроники. Ну а нынешняя история дает удобный повод поближе познакомиться с этой областью компьютерных исследований.
Ближе к природе

В научных и инженерных кругах примерно с 1960-х годов циркулирует идея о том, что электроника могла бы эволюционировать к более совершенным компьютерам или роботам – подобно тому, как в природе эволюционное развитие сравнительно простых организмов привело к появлению человека и других сложных биологических систем.

Биология вообще служит для компьютерщиков источником вдохновения. Опираясь на модели мозга, к примеру, они разработали нейронные сети, особо хорошо проявившие себя в задачах распознавания образов — от рукописного текста до отпечатков пальцев.

На основе принципов генетики были разработаны способы для скрещивания и мутации программ, что позволило программам-потомкам конкурировать друг с другом в создании “особей, наиболее приспособленных” для решения некоей конкретной задачи. Такого рода генетические алгоритмы успешно используются при эволюционной разработке программ во множестве самых разнообразных областей, будь то создание произведений искусства или выбор наиболее перспективных акций на фондовой бирже.

Однако, в начале 1990-х годов у молодого англичанина Адриана Томпсона (Adrian Thompson), в ту пору аспиранта и сотрудника Центра вычислительной науки и роботехники Сассекского университета, сложилось убеждение, что таким технологиям не хватает одного весьма важного качества. Все они были слишком жестко ограничены правилами, изначально предложенными конструкторами чипов и разработчиками программного обеспечения.

Например, поведение живых клеток-нейронов по сути своей неотделимо от особенностей биохимических процессов, в них протекающих. А вот для чипа, моделирующего искусственную нейросеть, абсолютно безразлично, из какого материала состоит микросхема, поскольку вся конструкция функционирует в цифровом режиме.

Цифровые компьютеры представляют любые данные в виде последовательностей единиц и нулей, хранящиеся в ячейках памяти в виде “вкл” или “выкл”. Поэтому и транзисторы в чипах работают как переключатели — они либо “включают”, либо “выключают” цепь.

Но ведь по внутренней своей природе транзисторы не цифровые, а аналоговые устройства. Между “вкл” и “выкл” они последовательно проходят через разные состояния, и в этих интервалах могут, к примеру, работать как усилители. Однако конструкторы компьютеров эти свойства транзисторов обычно игнорируют и практически не используют.

Аналогичным образом и программисты обычно ограничены цифровой природой компьютеров. Программа — последовательность логических инструкций, которые машина применяет к единицам и нулям по мере того, как те проходят через ее схемы. А потому эволюция, что моделируется генетическими алгоритмами, происходит лишь в крайне искусственном мире, порожденном языком программирования.

Но вот что же произойдет (задался однажды вопросом Томпсон), если бы стало возможным снять цифровые ограничения и применить эволюционные принципы природы непосредственно к аппаратному обеспечению? Сумеет ли эволюция воспользоваться всеми электронными свойствами кремниевых компонент таким же образом, как она использует биомолекулярные структуры органического мира? Удастся ли и здесь эволюционными методами создавать новые конструкции?

Ответить на все эти вопросы можно было лишь в том случае, если бы удалось найти способ объединения “влажных” процессов биологической эволюции с “сухим” миром кремниевых чипов.

Как это нередко бывает в истории научных исследований, вместе с правильно поставленным вопросом довольно скоро появился и способ его решения. Именно в это время начала обретать популярность новая технология — микросхемы FPGA, созданные фирмой Xilinx, или Field-Programmable Gate Array — вентильные матрицы с перепрограммируемой пользователем логикой.

По всей видимости, впервые конструктивную мысль об использовании микросхем FPGA для “эволюции хардвера” высказал в 1992 году ученый Хьюго де Гарис (Hugo de Garis) — весьма экстравагантный персонаж, одновременно стяжавший славу визионера, разработчика необычных “самообучающихся искусственных мозгов” и проповедника крайне эксцентричных идей “компьютерного космизма”.

Независимо от него примерно в то же самое время на чипы FPGA вышел и сугубо прагматичный Томпсон, которого интересовала вполне практическая задача — новые методы конструирования электронных схем.

Хьюго де Гарис (cs.usu.edu/~degaris) называет себя “космистом и строителем искусственного мозга”. Австралиец по происхождению, британец по гражданству, много лет проработавший в Японии и Бельгии, де Гарис в настоящее время преподает компьютерные науки в американском Университете штата Юта и там же возглавляет BRAIN Project — программу создания искусственного самовоспроизводящегося интеллекта собственной конструкции.

Под эти работы де Гарисом подведена мощная идеологическая база, снискавшая ему сомнительную славу типичного mad scientist (чокнутого ученого), поскольку “де-гарисизм” декларирует, что в ходе естественного процесса эволюции к власти неизбежно должен прийти богоподобный гигантский искусственный интеллект, который положит конец непрерывным войнам человечества (а может, и вообще избавит мир от людей). Посему де Гарис не намерен препятствовать естественному, с его точки зрения, ходу вещей и первым начал строить прототип этого самого супер-мозга. (Фото, взятое с сайта ученого, озаглавлено соответственно: “Дьявол и его машина”.)

#

Адриан Томпсон (cogs.susx.ac.uk/users/adrianth) не любит досужие споры о том, сможет ли машина в процессе эволюции обрести сознание. Выпускник Института науки и техники Манчестерского университета по специальности “разработка микроэлектронных систем”, Томпсон волею судьбы стал одним из пионеров новой области исследований — эволюционной электроники.

Произошло это в университете Сассекса, где Томпсон защитил диссертацию по данной теме, заинтересовавшись “потрясающей эффективностью” схем, рождающихся в процессе аппаратной эволюции, а затем здесь же продолжил работу в качестве исследователя и преподавателя.

Чудо превращения

В обычном микропроцессоре транзисторы намертво зашиты в схемы логических вентилей, выполняющих обработку. В микросхеме же FPGA все не так — здесь логические вентили и их межсоединения можно менять по воле пользователя.

Транзисторы микросхемы расположены в виде массива логических ячеек, так что простой загрузкой новой программы в память чипа можно подключать каждую из ячеек к любой другой, формируя вентили по собственному желанию. Другими словами, простой замены программы бывает достаточно, чтобы модем, к примеру, превратился в звуковую микросхему.

Понятно, что с таким устройством оказывается несложным организовать и моделирование эволюции при помощи генетического алгоритма. Для этого создается некая популяция конструкций — или попросту, схем соединения элементарных ячеек. Каждая “особь” по очереди испытывается на приспособленность (fitness) к выполнению поставленной задачи, после чего наименее приспособленные отсеиваются, наиболее приспособленные скрещиваются, мутируют, ну, и так далее, как это принято в генетических алгоритмах.

Правда, если FPGA при этом работает в стандартном режиме цифрового устройства, никакого принципиального отличия от обычного компьютерного моделирования мы здесь не получим. Революционность идеи Томпсона состояла в том, что для получения радикально новых результатов необходимо снять традиционные ограничения, т.е. по сути дела нарушить “инструкцию по эксплуатации” чипа FPGA, позволив ему функционировать как аналоговому устройству.

Прежде всего, Томпсон убрал генератор тактовой частоты, чтобы динамика системы из дискретной стала непрерывной, более напоминающей биологическую. И уже в первых экспериментах удалось получить крайне интересные результаты.

Исследователи поставили перед системой задачу эволюционного выведения схемы, способной различать два сигнала разной частоты — 1 кГц и 10 кГц. Для этого в FPGA выделили совсем небольшой участок — матрицу размером 10х10 ячеек. На базе популяции из 50 особей и после смены 4000 поколений система действительно сумела создать нужную схему, вполне обойдясь без тактового генератора и при этом задействовав для этого далеко не все возможные ячейки. Количество активных элементов схемы оказалось намного меньшим, чем понадобилось бы при обычном цифровом использовании FPGA.

Как же в процессе эволюции система сумела это сделать — различать разного тона периодические сигналы, не имея “часов”, т.е. тактовой частоты синхрогенератора? При изучении окончательной схемы было обнаружено, что входной сигнал направлялся через сложную систему петель обратной связи. Предположили, что этим создавались модифицированные и задержанные по времени версии сигнала, которые как-то взаимодействовали с исходным сигналом, что и позволяло схеме различать два тона разной высоты. Но, по правде говоря, признавался впоследствии Томпсон, так и не удалось выяснить, как в действительности это работает…

Вполне очевидным было лишь одно — FPGA работал в аналоговой манере. Вплоть до финальной версии схемы порождались аналоговые волновые сигналы, а не строгий дискретный выход в виде напряжения 0 или 5 вольт. Причем конструкция найденного решения оказалась в высшей степени интригующей. Из выделенных изначально 100 ячеек в итоге для функционирования схемы оказалось задействовано лишь 32. Остальные можно было убирать, что никак не меняло работу конфигурации.

При этом 5 ячеек из оставшихся 32 вообще не выполняли никаких логических функций, способных влиять на выход (на рисунке они затенены серым цветом). Тем не менее, при их отключении тут же прекращалась и работа схемы, т.е. различение сигналов разной частоты. Очень похоже на то, что эволюцией были задействованы какие-то физические свойства этих ячеек — возможно, емкостный эффект или электромагнитная индукция — чтобы влиять на сигнал, проходящий поблизости. Неким неведомым образом этот тонкий эффект от “посторонних” ячеек сыграл свою роль и был интегрирован в окончательное решение.
“А что у ей внутре”

Для разрешения этой загадки исследователям требовалось измерять величину сигналов на входах и выходах каждой из ячеек в процессе работы схемы. Однако конструктивные особенности чипов FPGA позволяют получать лишь цифровой доступ к этим точкам, так что аналоговые значения замерять практически невозможно.

Тогда приятель Томпсона, Пол Лэйзел (Paul Layzell) решил создать специальную эволюционирующую системную плату, которая позволяет определять параметры работы всех элементов схемы с помощью аналоговых инструментов. На базе именно такого прибора “железная эволюция” и переизобрела недавно радиоприемник, о котором говорилось в начале статьи.

Пол Лэйзел и его коллега Джон Берд (Jon Bird) создавали эволюционную компьютерную программу, чтобы несложная электронная схема самостоятельно модифицировала себя в осциллятор, т.е. устройство, дающее на выходе качественный периодический сигнал синусоидальной формы. Схема, на которой проводились эксперименты, состояла из 10 транзисторов, чьи межсоединения можно программно перекоммутировать самыми разными способами.

Каждая такая коммутация рассматривалась алгоритмом в качестве “гена”, и после нескольких тысяч мутаций электронная схема действительно преобразовала себя в осциллятор с выходным сигналом правильной формы. Однако при анализе результата быстро обнаружился факт “жульничества” — на самом деле схема не генерировала синусоиду самостоятельно, а брала сигнал от излучений стоявшего поблизости компьютера, выдавая его на выходе как собственный.

Больше всего поражал тот факт, что для работы этого радиоприемника-самородка требовалась антенна, а такого рода деталь отсутствовала в экспериментальной схеме в принципе. Поскольку на этот раз электроника допускала проведение более тщательного дознания, было установлено, что роль антенны в данном случае взяла на себя длинная цепь в системной плате.

Но то, каким именно образом эволюционировавшая схема научилась пользоваться этой цепью как антенной, так и осталось загадкой. Очевидно, неисповедимые пути случайных мутаций вывели на “гены” приема эфирных радиочастот, после чего те и закрепились в “генотипе”.
В жару и в холод

Адриан Томпсон последние годы занимался несколько иными проблемами. Сразу после того, как стало очевидно, что хардверная эволюция способна приводить к конструктивно неожиданным, но вполне работоспособным решениям, возник вопрос — насколько эти решения надежны при их переносе на другие схемы и массовом тиражировании?

Для проверки Томпсон загрузил наилучшую конфигурацию своего “распознавателя двух сигналов” в другой участок матрицы FPGA-чипа с тем же размером 10х10 ячеек. Оказалось, там схема работала весьма ненадежно, однако другой вариант последнего поколения решений работал заметно лучше. В результате для поиска наиболее приемлемого решения пришлось экспериментировать с параллельной эволюцией на нескольких участках чипа, на разных чипах одновременно, а также на чипах одной фирмы, но выпущенных на разных фабриках.

Помимо очень сильно разветвившейся задачи одного рода, обрисовалась и другая серьезная проблема. Электронные схемы должны работать в достаточно широком температурном диапазоне. Так для обычных микропроцессоров рабочий диапазон простирается примерно от -20 до +80 градусов по Цельсию. Эволюционные же схемы имеют тенденцию более-менее прилично работать лишь в узком промежутке порядка 10 градусов из диапазона комнатной температуры в лаборатории.

Скорее всего, это связано с тем, что температура влияет на емкость, сопротивление и другие электрические характеристики компонент. Но каковы бы ни были причины, температурная чувствительность — серьезный недостаток схемы общего назначения, которая в идеале всегда должна быть дешевым и неприхотливым устройством, потребляющим минимум энергии и не требующим дополнительных термоконтроллеров.

Для решения проблемы на помощь опять были призваны эволюционные алгоритмы, позволившие, помимо прочего, сделать еще одно большое открытие в области разработки новых конструкций: экспериментальным путем установлена важнейшая роль так называемой “нейтральной эволюции”.

Исследователям было ясно, что при отыскании стабильного решения для функционирования в разных условиях требуется множество чипов, одновременно работающих в разных условиях: один, грубо говоря, в печке, другой — в холодильнике и т.д. При этом чипы должны быть электрически изолированы друг от друга для предотвращения взаимного влияния.

Столь серьезные ограничивающие факторы означают, что наиболее разумной оказывается простейшая эволюционная стратегия, когда в каждый момент времени происходит лишь единственная мутация, а не перестройка всей конфигурации системы. Тогда, если единственная мутация вызывает снижение “пригодности”, то ее отвергают, в противном же случае — принимают. По сути своей — это просто алгоритм случайного поиска экстремума функции с допущением нейтральных ходов, которые, как выяснилось, являются жизненно-важным компонентом эволюции.

Организованный именно таким образом эксперимент закончился вполне реальным успехом, когда схеме удалось найти надежную “всепогодную” конструкцию, которая в принципе не могла быть получена на основе общепринятых принципов разработки.

Каждый раз, когда поиск заводил систему в зону локального оптимума и, казалось, нет никаких возможностей для совершенствования, схеме позволяли пройти через тысячи нейтральных мутаций, не повышающих пригодность, но слегка меняющих состав компонентов. После чего находилась единственная мутация, приводящая к новому заметному улучшению параметров. И так повторялось несколько раз.

Нейтральный дрейф всякий раз уводил от схемы, которую невозможно было усовершенствовать изменением единственного гена, и в конечном счете приводил к отысканию положительной мутации.

# #

Формат данной статьи позволил рассказать лишь о небольшой части интереснейших работ, ведущихся сегодня в области эволюции электроники научно-исследовательскими лабораториями мира.

По данной теме уже несколько лет устраиваются ежегодные международные семинары и конференции, спонсорами исследований выступают ведущие компании телекоммуникационной и компьютерной индустрии, поскольку экспериментальные результаты и разработка теории эволюционных конструкций обещают вполне ощутимые практические выгоды.

Поэтому вполне вероятно, что в обозримом будущем в наших сотовых телефонах, карманных компьютерах и другой микропроцессорной технике будут работать удивительные схемы, самостоятельно развившиеся в процессе “железной эволюции”.

источник
https://kiwibyrd.org/2016/03/05/211/#more-3064

0

117

http://greenevolution.ru/wp-content/uploads/2014/08/1174-630x423.jpg

термогенераторы

ТЕКСТ

Ученые изобрели термоэлектрический генератор, уровень эффективности которого в полтора раза выше предшественников

Новинку продемонстрировали на выставке PV Japan 2014 исследователи из японского Национального института AIST и Научно-исследовательского института энергетических технологий. Данный термогенератор предназначен для получения энергии из тепла протекающей через него воды, а его эффективность составляет 12 Вт/л.

До последнего момента самый высокий уровень эффективности, 8.2 Вт/л, преобразования тепла в электрическую энергию демонстрировали термоэлектрические генераторы компании Panasonic.

Как сообщает Energy Fresh, высокие показатели эффективности были получены за счет плотной уникальной компоновки 10 термоэлектрических модулей на основе сплавов висмута-теллура, которые используются как в термоэлектрических генераторах, так и в охлаждающих элементах на основе эффекта Пельтье.

Каждый термоэлектрический генератор имеет четыре проточных отверстия, через которые, соблюдая очередность, в любом направлении должна течь горячая и холодная вода.

При температуре горячей воды в 95 градусов и холодной – 10 градусов термоэлектрический генератор выдает напряжение 17 Вольт при силе тока 0.6 Ампера при скорости движения через него воды, равной 7 литрам в минуту.

источник
http://greenevolution.ru/2014/08/29/yap … generator/

Термогенератор можно распечатать на принтере

Беспроводные сенсорные сети контролируют станки и оборудование на фабриках, электростанциях и в автомобилях.

Они собирают все больше энергии, необходимой для передачи данных измерений в среде. На ярмарке Electronica 2012 ученые из Фраунгоферского института презентовали распечатанные термогенератор, который в будущем будет способен генерировать энергию для поддержания работоспособности датчиков за счет разницы температур.

Компьютер сигнализирует о тревоге: двигатель автомобиля вот-вот перегреется. Термодатчик, приложенный непосредственно к отсеку двигателя, безошибочно и своевременно сообщает об угрозе. Информация передается в службу технического обслуживания, которая гарантирует, что причина идентифицирована.

Датчики могут использоваться на фабриках, производителями автомобилей и в других сферах повседневной жизни. Они измеряют температуру, влажность и износ. Данные передаются на компьютер беспроводным путем и считываются. Это дает возможность получения информации по состоянию деталей — например, о необходимости техобслуживания или ремонта. Все чаще используются беспроводные датчики, которые потребляют весьма немного энергии, и беспроводной модуль черпает эту энергию из окружающей среды, вместо того, чтобы использовать аккумуляторы. Электроэнергию можно производить, например, из высокой температуры (термогенератор) или движения.

Мониторинг с энергоавтономными датчиками

«Сети беспроводных датчиков облегчают мониторинг компонентов безопасности», пояснил доктор Волкер Золлмер. Чтобы датчики работали с максимальной эффективностью, они должны прикрепляться точно на поверхность детали или даже интегрироваться в целевой компонент. Электропитание обычно подается с помощью провода или черпается из аккумулятора.

„Однако ограниченная емкость аккумулятора и лимитированный срок службы, равно как и сложность перезарядки, являются критическими для пользователя“, сказал Золлмер. „Заменяемая батарея не только изменяет проект устройства, но и нарушает гибкость его расположения“.

Чтобы гарантировать, что сеть датчиков является подходящей для энергоснабжения посредством сбора энергии, она должна быть низкотребовательной. Если датчики активны лишь во время отправки и получения данных, потребуются милливатты энергии. Термогенераторы вполне способны поставлять энергию в таком объеме, преобразуя высокую температуру вокруг в электричество.

Распечатка термогенераторов

Использую комбинацию металлических и термоэлектрических материалов, применяемых последовательно, ученые производят структуры, которые могут использоваться как термоэлектрические генераторы. Основное их преимущество в том, что напечатанные термогенераторы могут создаваться точно по размерам целевой поверхности. Это делает сенсоры более восприимчивыми к сбоям, поскольку энергоснабжение приспосабливается к определенным потребностям.

источник
http://innovanews.ru/info/news/hightech/10217/

0

118

Электромобиль на батареях 1976 года не требующий подзарядки!

Концепцию запатентовала НАСА в 1976 году. Им, видите ли, нужно было как-то хранить большой запас энергии для космических путешествий. С обычными батареями связываться не резон – много времени уходит на зарядку и разрядку. А с «батареями потока» все проще. Они накапливают энергию с помощью ионизированных жидкостей – вода с солями металлов. В Nanoflowcell утверждают, что килограмм их «святой воды» способен хранить в 20 раз больше энергии, чем содержит килограмм свинцово-кислотных аккумуляторов, и в пятеро больше энергии, чем вмещает килограмм литий-ионных батарей. 

Отсюда вопрос: и где розетка? Откуда берется ток? А ток вырабатывается в процессе взаимодействия ионов разнозаряженной жидкости, который происходит в специальной мембране, разделяющей два резервуара в баке. В этих ионах как раз все дело. Они и несут энергию, которая питает электромоторы. Использованная жидкость выбрасывается в виде пара....

https://avtoblog.ua/news/pervyj-elektro … t-zarjadki

0


Вы здесь » Место силы » Песочница - Разное » Последние открытия ученых