Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Kontrolowanie światła światłem. Nowatorska platforma dla informatyki optycznej

Recommended Posts

Wyobraźmy sobie całkowicie elastycznego robota, który nie zawiera żadnych obwodów i jest napędzany światłem słonecznym, mówi Amos Meeks z Uniwersytetu Harvarda (SEAS) i główny autor najnowszych badań. Badań, których autorzy opracowali nowatorską całkowicie optyczną platformę obliczeniową. Taką, w której do obliczeń wykorzystuje się tylko i wyłącznie światło.

W większości współczesnych systemów obliczeniowych wykorzystuje się twarde materiały, takie jak metalowe kable, półprzewodniki i fotodiody łączące elektronikę i światło, stwierdza Meeks. U podstaw wyłącznie optycznej platformy obliczeniowej leży chęć pozbycia się tych elementów i kontrolowanie światła za pomocą światła, dodaje.

Tego typu platformy wykorzystują materiały nieliniowe, które zmieniają indeks refrakcyjny w reakcji na intensywność światła. Gdy światło przechodzi przez taki materiał, zwiększa się jego indeks refrakcyjny i w materiale pojawia się, generowany światłem, światłowód. Problem jednak w tym, że obecnie większość materiałów nieliniowych wymaga albo użycia potężnych laserów, albo też w wyniku oddziaływania światła na stałe zmieniają się ich właściwości.

Naukowcy z Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) we współpracy z uczonymi z McMaster University oraz University of Pittsburgh opracowali nowatorski materiał, który w reakcji na światło lasera o niskiej mocy zmiania swój indeks refrakcyjny zmniejszając i zwiększając swoje rozmiary, a zmiany te są odwracalne.

Nowy materiał to hydrożel zbudowany z sieci polimerowej nasączonej wodą oraz z niewielkiej liczby spiropyranów, molekuł reagujących na światło.

Gdy hydrożel zostaje oświetlony, nieco się kurczy i zmienia się jego indeks refrakcyjny. Po wyłączeniu światła żel powraca do oryginalnego kształtu. Gdy zaś hydrożel zostanie oświetlony przez wiele źródeł światła, wchodzą one w interakcje i wpływają na siebie. Na przykład promień A może blokować promień B, promień B może blokować promień A, oba mogą blokować się nawzajem lub oba mogą przez siebie przechodzić. Powstaje w ten sposób bramka logiczna.

Mimo, że to oddzielne promienie, mogą na siebie wpływać. Możemy wyobrazić sobie, że w przyszłości taki sposób reakcji na światło może zostać wykorzystany do wykonywania obliczeń, mówi Kalaichelvi Saravanamuttu z McMaster University.

Nauki materiałowe się zmieniają. Samoregulujące, adaptacyjne materiały zdolne do optymalizowania swoich właściwości w reakcji na otoczenie zastępują statyczne, nieefektywne energetycznie i zewnętrznie regulowane materiały. Zaprezentowany przez nas materiał, który kontroluje światło o niezwykle niskiej intensywności to kolejny pokaz nadchodzącej rewolucji technologicznej, dodaje profesor Joanna Aizenberg z SEAS.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Od piątku (8 maja) w Singapurze trwają 2-tygodniowe testy robota-psa firmy Boston Dynamics. Poza godzinami szczytu Spot patroluje część Bishan-Ang Mo Kio Park, przypominając ludziom o społecznym dystansowaniu. Jeśli robot się sprawdzi, będzie patrolować także inne parki.
      Jak napisano w relacji prasowej National Parks Board, kontrolowany zdalnie Spot ma zmniejszyć siłę roboczą potrzebną do patrolowania parków i zminimalizować fizyczny kontakt między załogą, wolontariuszami [...] i odwiedzającymi.
      Spot jest wyposażony w kamery z funkcją analizy wideo, dzięki czemu możliwe jest oszacowanie liczby ludzi w parku. Czworonożny robot, któremu w okresie testowym towarzyszy oficer, będzie odtwarzać komunikat przypominający o zachowaniu bezpiecznych odległości. NParks podkreślają, że kamery robota nie pozwalają na śledzenie i/lub rozpoznawanie konkretnych osób. Nie będą też zbierane żadne dane osobowe.
      Spot dobrze sobie radzi w różnych rodzajach terenu. Potrafi omijać przeszkody, dlatego świetnie się nadaje do działania w publicznych parkach i ogrodach. Wyposażono go w algorytmy i czujniki bezpieczeństwa, dzięki którym wykrywa obiekty i ludzi na swojej trasie.
      Jeśli 2-tygodniowe testy zakończą się sukcesem, NParks wykorzystają Spoty także podczas porannego i wieczornego szczytu oraz w innych parkach, np. w Jurong Lake Gardens.
      W Singapurze Spoty są już wykorzystywane w izolatorium na terenie Changi Exhibition Centre, gdzie dostarczają pacjentom posiłki czy leki.
       


      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Jeden z zespołów NASA rozwija koncepcję zbudowania na niewidocznej stronie Księżyca największego radioteleskopu w Układzie Słonecznym. Na razie pomysł znajduje się na bardzo wczesnym etapie rozwoju, ale jeśli radioteleskop powstanie, pozwoli on na badanie przestrzeni kosmicznej w nieosiągalny dotychczas sposób i może zarejestrować sygnały pochodzące z wieków ciemnych, czyli epoki, która rozpoczęła się około 400 000 lat po Wielkim Wybuchu.
      Niewidoczna strona Księżyca ma olbrzymie zalety z punktu widzenia radioastronomii. Srebrny Glob stanowi świetną osłonę przed zakłóceniami z Ziemi. Izolowałby teleskop nie tylko od zakłóceń generowanych przez człowieka, ale też od zakłóceń jonosfery, satelitów krążących wokół naszej planety, a w czasie księżycowej nocy, również od zakłóceń ze strony Słońca.
      Wielki radioteleskop mógłby prowadzić obserwacje sygnałów o częstotliwości poniżej 30MHz (długość fali większa niż 10 metrów). Takich obserwacji praktycznie nie można prowadzić z powierzchni Ziemi, gdyż fale o tej długości są zakłócane przez atmosferę. Nawet teleskopy kosmiczne mają problem z poradzeniem sobie z zakłóceniami z naszej planety. Nie mówiąc już o tym, że nie jesteśmy w stanie zbudować i wysłać w przestrzeń kosmiczną zbyt dużego radioteleskopu.
      Dlatego też inżynier Saptarshi Bandyopadhyay z Jet Propulsion Laboratory proponuje wybudowanie za pomocą robotów DuAxel w 3,5-kilometrowym kraterze radioteleskopu o średnicy 1-kilometra. Jak czytamy w złożonej propozycji Lunar Crater Radio Telescope (LCRT) byłby największym radioteleskopem w Układzie Słonecznym! LCRT umożliwiłby dokonanie niezwykłych odkryć w dziedzinie kosmologii obserwując sygnały z wczesnego wszechświata w paśmie 10–50 metrów (6–30Hz), które dotychczas nie było badane przez człowieka.
      Bandyopadhyay przedstawił swój projekt w ramach rozpisanego przez NASA Innovative Advanced Concepts Program. Uznano go za na tyle interesujący, że przeszedł przez 1. z trzech faz programu. Inżynier i jego zespół otrzymali dofinansowanie w wysokości 125 000 USD. To pieniądze przeznaczone na obmyślenie projektu mechanicznego LCRT, wyszukanie odpowiednich kraterów na Księżycu oraz porównanie spodziewanych korzyści i wydajności LCRT z innymi pomysłami zaproponowanymi w literaturze fachowej. Jak mówi sam Bandyopadhyay, wszystko to oznacza, że jego pomysł znajduje się na bardzo wczesnym etapie rozwoju.
      Jeśli jednak doszłoby do realizacji projektu, LCRT miałby być budowany przez grupę robotów zdolnych do wspinania się po ścianach krateru. W propozycji pada nazwa DuAxel. Bandyopadhyay posługuje się tutaj terminologią zaproponowaną przed 8 laty przez innych ekspertów z Jet Propulsion Laboratory. Jak czytamy w pracy Axel and DuAxel rovers for the sustainable exploration of extreme terrains łazik Axel to sterowany za pomocą kabla dwukołowy robot zdolny do przemierzania w dół stromych zboczy i jazdę po trudnym terenie. Łazik DuAxel to czterokołowy robot zbudowany z dwóch łazików Axel, który swobodnie – bez kabla – porusza się po ekstremalnie trudnym terenie.
      Nie ma żadnej gwarancji, że pomysł Bandyopadhyaya będzie realizowany. Ma on bowiem silną konkurencję. O fundusze stara się wiele zespołów naukowych, które proponują m.in. nowatorskie materiały do budowy żagla słonecznego, skaczące próbniki eksplorujące ciała niebieskie, metody pozyskiwania wody na Księżycu czy systemy napędowe do eksploracji głębokiego kosmosu.
      Obecnie największym radioteleskopem jest chiński FAST o średnicy 500 metrów, który pracuje w zakresie od 70MHz do 3GHz

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      W szpitalu polowym w Wuhan roboty zajmują się osobami zarażonymi koronawirusem SARS-CoV-2. Szpital Wuchang stał się polem testowym dla nowych technologii. Sześć różnych typów robotów dba tam o 200 pacjentów cierpiących na COVID-19. Maszyny zajmują się pomiarami temperatury, dostarczaniem pożywienia, patrolują i odkażają pomieszczenia. W ten sposób z jednej strony odciążają pracowników służby zdrowia, z drugiej zaś chronią ich przed infekcjami. W szpitalu znajduje się 200 pacjentów w średnio poważnym stanie.
      Roboty wykorzystują sieci 5G, dzięki czemu lekarze mogą na bieżąco zbierać dane i monitorować pacjentów.
      W prowincji Hubei, centrum epidemii, koronawirusem SARS-CoV-2 zaraziło się ponad 3000 pracowników służby zdrowia. Brakuje personelu, więc roboty to nieoceniona pomoc. Tym bardziej, że mogą zapobiegać kolejnym infekcjom. Urządzenia są zdolne do samodzielnego poruszania się i samodzielnego ładowania akumulatorów, nie wymagają więc bieżącej obsługi.
      Prace nad projektem wykorzystania robotów rozpoczęły się 28 lutego, gdy urzędnicy z Hubei nawiązali kontakt z Chińską Akademią Nauk. Technologiczny startup CloudMinds dostarczył 12 robotów i wraz z państwową firmą China Mobile w ciągu tygodnia zbudował w szpitalu odpowiednią infrastrukturę.
      Szpital Wuchang jest jedynym w tak dużej mierze obsługiwanym przez roboty, ale nie jedynym, w którym urządzenia takie pracują. W jednym ze szpitali w prowincji Guangdong pracują dwa roboty, które dostarczają leki i pożywienia, zbierają śmieci i zmieniają pościel. Urządzenia potrafią też same się odkażać.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Przez 20 lat naukowcy badali, jak światło obraca się wokół osi podłużnej równoległej do kierunku jego ruchu. Powstaje jednak pytanie, czy może się ono poruszać w inny sposób. Teraz, dzięki urlopowi naukowemu dwóch akademików dowiedzieliśmy się, że światło może obracać się wzdłuż osi poprzecznej, prostopadłej do kierunku jego ruchu. Może więc przypominać przemieszczającą się trąbę powietrzną.
      Andy Chong i Qiwen Zhan z University of Dayton postanowili z czystej ciekawości zbadać kwestię ruchu światła. Wzięliśmy urlop naukowy, by w całości skupić się na tych badaniach. Dzięki temu dokonaliśmy naszego odkrycia, mówi Chong.
      Uczeni przyznają, że nie wiedzieli, czego szukają i co mogą znaleźć. To była czysta ciekawość. Czy możemy zrobić to, albo zmusić światło do zachowywania się tak, dodaje profesor Zhan, który specjalizuje się w elektrooptyce oraz fotonice i jest dyrektorem UD-Fraunhofer Joint Research Center.
      Gdy już stwierdziliśmy, że potrafimy to zrobić [wymusić obrót światła wzdłuż osi poprzecznej – red.], powstało pytanie co dalej, dodają uczeni.
      Na razie nikt nie wie co dalej, a odpowiedź na to pytanie z pewnością będzie przedmiotem dalszych badań zarówno uczonych z Dayton, jak i innych grup naukowych. Trudno w tej chwili stwierdzić, w jaki sposób można nowe zjawisko wykorzystać. Być może posłuży ono np. do opracowania technologii szybszego i bezpieczniejszego przesyłania danych. Obecnie tego nie wiemy. Ale jedynym ograniczeniem jest wyobraźnia badaczy, dodaje Zhan. Chong i Zhan już wiedzą, co będą badali w następnej kolejności. Najbardziej interesuje ich interakcja światła z różnymi materiałami. Chcemy lepiej zrozumieć, jak ten nowy stan światła w chodzi w interakcje z materiałami w czasie i przestrzeni, stwierdza Chong.
      Ze szczegółami odkrycia można zapoznać się na łamach Nature Photonics.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      W Japonii powstaje największy robot humanoidalny w historii. Gigant budowany w Gundam Factory Yokohama będzie miał 18 metrów wysokości, a jego waga sięgnie 25 ton. Urządzenie będzie poruszane za pomocą elektrycznych i hydraulicznych siłowników o 24 stopniach swobody.
      Uwagę zwraca już sama nazwa fabryki. Gundam to anime, w którym bohaterami są ogromne roboty. Roboty te to rodzaj kombinezonu poruszanego przez człowieka siedzącego w torsie. Gundamy mają humanoidalny kształt, charakterystyczny hełm i są białe, z niebieskimi, złotymi i czerwonymi wstawkami. Gundam są tak zakorzenione w japońskiej kulturze, że w Tokio powstały nawet ich 20-metrowe pomniki.
      Teraz powstanie gigantyczny rzeczywiście poruszający się gundam. Na razie niewiele o nim wiadomo. Udostępniono symulację robota wykonaną przez JSK Lab z Uniwersytetu Tokijskiego. Fabryka z Jokohamy zaprezentowała też pomniejszony model robota i rusztowania, które posłużą do jego budowy i przy których będzie stał. Wiadomo, że robot będzie chodzł, nie wiemy jednak, na ile długi będzie to spacer. Najprawdopodobniej będzie w stanie przejść kilka kroków do przodu i do tyłu, pozostając przy rusztowaniu.
      Prawdopodobnie robot będzie zdalnie sterowany, a publiczność będzie mogła go oglądać z pewnej odległości. Pierwszy publiczny pokaz olbrzyma zapowiadany jest na październik bieżącego roku.
       


      « powrót do artykułu
×
×
  • Create New...