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
      Ludzkość może nie być w stanie kontrolować superinteligentnej sztucznej inteligencji (SI), sądzą autorzy najnowszych teoretycznych badań. Co więcej, możemy nawet nie wiedzieć, że stworzyliśmy tego typu AI (artificial intelligence).
      Na naszych oczach dokonuje się szybki postęp algorytmów sztucznej inteligencji. Maszyny wygrywają z ludźmi w go i pokera, pokonują doświadczonych pilotów myśliwców podczas walki powietrznej, uczą się od podstaw metodą prób i błędów, zapowiadają wielką rewolucję w medycynie i naukach biologicznych, stawiają diagnozy równie dobrze co lekarze i potrafią lepiej od ludzi odróżniać indywidualne ptaki. To pokazuje, na jak wielu polach dokonuje się szybki postęp.
      Wraz z tym postępem rodzą się obawy o to, czy będziemy w stanie kontrolować sztuczną inteligencję. Obawy, które są wyrażane od co najmniej kilkudziesięciu lat. Od 1942 roku znamy słynne trzy prawa robotów, które pisarz Isaac Asimov przedstawił w opowiadaniu „Zabawa w berka”: 1. Robot nie może skrzywdzić człowieka, ani przez zaniechanie działania dopuścić, aby człowiek doznał krzywdy, 2. Robot musi być posłuszny rozkazom człowieka, chyba że stoją one w sprzeczności z Pierwszym Prawem, 3. Robot musi chronić samego siebie, o ile tylko nie stoi to w sprzeczności z Pierwszym lub Drugim Prawem. Później Asimov dodał nadrzędne prawo 0: Robot nie może skrzywdzić ludzkości, lub poprzez zaniechanie działania doprowadzić do uszczerbku dla ludzkości.
      W 2014 roku filozof Nick Bostrom, dyrektor Instytutu Przyszłości Ludzkości na Uniwersytecie Oksfordzkim badał, w jaki sposób superinteligentna SI może nas zniszczyć, w jaki sposób możemy ją kontrolować i dlaczego różne metody kontroli mogą nie działać. Bostrom zauważył dwa problemy związane z kontrolą AI. Pierwszy to kontrolowanie tego, co SI może zrobić. Na przykład możemy kontrolować, czy podłączy się do internetu. Drugi to kontrolowanie tego, co będzie chciała zrobić. Aby to kontrolować, będziemy np. musieli nauczyć ją zasad pokojowego współistnienia z ludźmi. Jak stwierdził Bostrom, superinteligentna SI będzie prawdopodobnie w stanie pokonać wszelkie ograniczenia, jakie będziemy chcieli nałożyć na to, co może zrobić. Jeśli zaś chodzi o drugi problem, to Bostrom wątpił, czy będziemy w stanie czegokolwiek nauczyć superinteligentną sztuczną inteligencję.
      Teraz z problemem kontrolowania sztucznej inteligencji postanowił zmierzyć się Manuel Alfonseca i jego zespół z Universidad Autonoma de Madrid. Wyniki swojej pracy opisał na łamach Journal of Artificial Intelligence Research.
      Hiszpanie zauważają, że jakikolwiek algorytm, którego celem będzie zapewnienie, że AI nie zrobi ludziom krzywdy, musi najpierw symulować zachowanie mogące zakończyć się krzywdą człowieka po to, by maszyna potrafiła je rozpoznać i zatrzymać. Jednak zdaniem naukowców, żaden algorytm nie będzie w stanie symulować zachowania sztucznej inteligencji i z całkowitą pewnością stwierdzić, czy konkretne działanie może zakończyć się krzywdą dla człowieka. Już wcześniej udowodniono, że pierwsze prawo Asimova jest problemem, którego nie da się wyliczyć. Jego przestrzeganie jest więc nierealne.
      Co więcej, możemy nawet nie wiedzieć, że stworzyliśmy superinteligentną maszynę, stwierdzają badacze. Wynika to z twierdzenia Rice'a, zgodnie z którym nie można odgadnąć, jaki będzie wynik działania programu komputerowego patrząc wyłącznie na jego kod.
      Alfonseca i jego koledzy mają jednak też i dobre wiadomości. Otóż nie musimy się już teraz martwić tym, co zrobi superinteligentna SI. Istnieją bowiem trzy poważne ograniczenia dla badań takich, jakie prowadzą Hiszpanie. Po pierwsze, taka niezwykle inteligentna AI powstanie nie wcześniej niż za 200 lat. Po drugie nie wiadomo, czy w ogóle możliwe jest stworzenie takiego rodzaju sztucznej inteligencji, czyli maszyny inteligentnej na tylu polach co ludzie. Po trzecie zaś, o ile możemy nie być w stanie kontrolować superinteligentnej SI, to powinno być możliwe kontrolowanie sztucznej inteligencji, która jest superinteligentna w wąskim zakresie. Już mamy superinteligencję takiego typu. Na przykład mamy maszyny, które liczą znacznie szybciej niż ludzie. To superinteligencja wąskiego typu, prawda?, stwierdza Alfonseca.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Fototerapia była znana już w starożytnym Egipcie. W pracach Hipokratesa można doszukać się wzmianek na temat leczniczych właściwości światła słonecznego. Dziś leczenie światłem można skutecznie praktykować w gabinetach odnowy biologicznej, salonach masażu czy w zaciszu własnego domu. Jakie są właściwości lampy Bioptron?
      Światło źródłem zdrowia
      Praktyki z udziałem światła słonecznego stosowane w starożytnym Egipcie nie mają co prawda potwierdzenia w formie medycznych dowodów naukowych. Jednak wówczas korzystne działanie promieni słonecznych uznawano za niepodważalny fakt. Dzięki osiągnięciom współczesnej medycyny wiadomo już, że organizm jest w stanie zamienić światło w energię elektrochemiczną. Pozyskana energia aktywuje pasmo reakcji biochemicznych w komórkach, a skutkiem tych zmian jest efekt terapeutyczny.
      Lata badań i spektakularne rezultaty
      Warto nadmienić, że badania nad pozytywnym wpływem promieni słonecznych na organizm od dziesięcioleci prowadzone są na całym świecie. Naukowcy zafascynowani możliwościami światła spolaryzowanego od lat pochylają się nad kluczowymi dla ludzkiego zdrowia projektami.
      Potrzebowano ponad 20 lat szczegółowych badań i doświadczeń, by stworzyć lampę Bioptron. Polichromatyczne światło spolaryzowane stało się głównym obiektem naukowców, którzy po latach badań opracowali rewolucyjny przyrząd, zdolny do leczenia licznych schorzeń. Światło pochodzące z lampy poprawia mikrokrążenie w tkankach, aktywując je do procesów odpornościowych. Urządzenie okazało się przełomowe, co potwierdzają specjaliści licznych gabinetów, w których jest stosowane.
      Zastosowanie lampy Bioptron
      Za główne przeznaczenie lampy uważa się leczenie zmian skórnych i wspomaganie procesu gojenia się ran. Urządzenie bardzo dobrze sprawdzi się także w leczeniu chorób reumatologicznych oraz przy dolegliwościach bólowych kręgosłupa. Lata badań wykazały ponadto, że stosowanie fototerapii przynosi doskonałe rezultaty przeciwdziałając starzeniu się skóry. Lampa szybko znalazła zatem zastosowanie w gabinetach kosmetycznych i klinikach medycyny estetycznej.
      Podkreślając dobroczynne działanie lampy na zmiany skórne, warto skupić się wokół takich schorzeń, jak opryszczka, łuszczyca, atopowe zapalenie skóry czy trądzik młodzieńczy. Regularne stosowanie lampy Bioptron skutecznie regeneruje tkanki podskórne, pomagając wyleczyć odleżyny oraz owrzodzenia.
      Za imponującymi efektami opowiadają się także lekarze specjaliści. Lampa doskonale wspomaga leczenie tkanek miękkich i stanów zapalnych, więc chętnie korzystają z niej ortopedzi oraz reumatolodzy. Polecana jest także przez grono laryngologów jako urządzenie wpierające leczenie zatok czołowych oraz zapalenia zatok obocznych nosa.
      Światło lampy Bioptron zostało opracowane przez szereg specjalistów. Jej działanie jest na tyle bezpieczne, że urządzenie można stosować samodzielnie w domu, jak również z powodzeniem wykorzystywać przy leczeniu problemów skórnych u najmłodszych.
      Partnerem materiału jest Zepter Sklep - Twoja lampa Zepter Bioptron.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      W latach 30. w siłach zbrojnych Wielkiej Brytanii może służyć około 30 000 robotów, które będą wypełniały różne zadania zarówno na linii frontu jak i w jej pobliżu, stwierdził szef sztabu brytyjskiej armii generał Nick Carter. Myślę, że możemy mieć 120-tysięczną armię, z czego 30 000 to będą roboty, kto wie, powiedział.
      Obecnie Wielka Brytania ma 73 870 żołnierzy gotowych do prowadzenia działań bojowych. To sporo mniej niż zakładane 82 050. W przyszłości zakładana liczba może zostać obniżona do 75 000 przy założeniu, że część luk wypełni technologia.
      Wszystkie rodzaje brytyjskich sił zbrojnych są obecnie zaangażowane w prace badawczo-rozwojowe, w ramach których powstają zarówno niewielkie drony, jak i zdalnie sterowany pojazdy lądowe i podwodne. Niektóre z nich mają być uzbrojone, inne będą służyły wyłącznie działaniom rozpoznawczym. Wśród rozwijanych systemów jest np. dron i9, który jest uzbrojony w dwie strzelby. Maszyna ma być używana podczas walk w mieście, przede wszystkim do szturmowania budynków, kiedy to dochodzi do największej liczby strat własnych.
      Zgodnie z obecnie obowiązującymi zasadami brytyjskiego Ministerstwa Obrony jedynie ludzie mogą decydować o otwarciu ognia. Jednak pojawia się coraz więcej obaw o wybuch wojny, w której będą brały udział autonomiczne roboty samodzielnie podejmujące decyzje o działaniach bojowych.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Facebook zbudował prototypowego robota, który porusza się po... liniach energetycznych. Bombyx – Jedwabnik – rozwija za sobą światłowód. Gdy dociera do słupa, przechodzi nad nim i kontynuuje swoją podróż. Robot służy do układania światłowodów wzdłuż istniejących napowietrznych linii średniego napięcia, a jego celem jest obniżenie kosztów budowy infrastruktury komunikacyjnej na całym świecie.
      Obecnie koszty budowy takiej infrastruktury są bardzo wysokie. Szczególnie, gdy pojawia się konieczność wykonania prac ziemnych. Stąd też pomysł, by wykorzystać istniejące linie energetyczne. Te bowiem dotarły już do wielu miejsc na świecie, więc dostawcy internetu mogliby z nich skorzystać i znacząco obniżyć koszty budowy infrastruktury. To zaś oznaczałoby obniżenie kosztów dla ich klientów.
      Facebook od dawna chce zwiększyć dostępność do internetu na całym świecie. Dlatego właśnie serwis społecznościowy zabrał się za opracowanie Bombyksa. Firma nie ma jednak zamiaru samodzielnie budować i sprzedawać takich robotów. Od przyszłego roku będzie udzielała licencji wszystkim chętnym przedsiębiorstwom, które będą chciały produkować takie urządzenia.
      Połowa ludzkości nie ma dostępu do internetu, mówi inżynier Karthik Yogeeswaran z Facebooka, członek grupy, która opracowała robota. Z tych 50% ludzi, którzy nie korzystają z internetu aż 80% mieszka na terenach, gdzie jest dostęp do telefonii komórkowej, jednak nie stać ich na smartfon i opłacenie abonamentu. Światłowód ma o wiele rzędów wielkości wyższą przepustowość niż jakakolwiek ina technologia. Pozwala na przesłanie większej ilości danych do większej liczby ludzi, dodaje Yogeeswaran.
      Brak dostępu do szybkich łączy internetowych nie jest wyłącznie problemem krajów ubogich. W USA agendy federalne i stanowe wydają miliardy dolarów na zwiększenie zasięgu i przepustowości sieci, a mimo to ciągle jest z tym kłopot. Budowa infrastruktury idzie powoli i jest bardzo kosztowna. Koszty wykonania prac ziemnych i ułożenia kabli mogą sięgnąć dziesiątków tysięcy dolarów za każdy kilometr. A jeśli nawet na jakimś odległym terenie już sieć powstanie, to koszty jej budowy, które trzeba uwzględnić w cenie oferowanych usług, mogą być tak duże, że wielu osób nie stać na korzystanie z nowo wybudowanej infrastruktury. Z oficjalnych danych wynika, że 18 milionów Amerykanów (5,6%) nie ma obecnie dostępu do szerokopasmowego internetu definiowanego jako łącze o przepustowości co najmniej 25/3 Mbit. Największy problem jest na wsiach, gdzie dostępu do takich łączy nie ma około 30% obywateli oraz 40% szkół i 60% instytucji opieki zdrowotnej znajdujących się poza dużymi miastami.
      Przed trzema laty specjaliści z Facebooka zaczęli zastanawiać się nad obniżeniem kosztów budowy infrastruktury światłowodowej. Yogeeswaran mówi, że pomysł wykorzystania linii średniego napięcia wpadł mu do głowy, gdy podróżował po afrykańskiej prowincji. Zauważył, że wiejskie tereny Ugandy są usiane liniami średniego napęcia. Inżynier wpadł więc na pomysł, by układać światłowody wzdłuż istniejących linii.
      Poszukując sposobów na zrealizowanie swojego pomysłu Yogeeswaran dowiedział się, że już w latach 80. ubiegłego wieku pojawiła się maszyna, która miała pomagać w układać światłowodów na liniach energetycznych. Nigdy nie odniosła  komercyjnego sukcesu. Częściowo dlatego, że była wybudowana za pomocą ówczesnej technologii. Korzystała z silników spalinowych i nie potrafiła omijać słupów. Musieli jej w tym pomagać ludzie. A to oznaczało konieczność wyłączenia prądu w całych liniach, mówi inżynier.
      Pomysł Facebooka polega na umieszczeniu na linii średniego napięcia lekkiego robota który owija światłowód wokół istniejącego kabla, samodzielnie się porusza i samodzielnie omija słupy. Zwykle przeciąganie kabli pomiędzy słupami wymaga pracy ciężkiego sprzętu i wielu osób. Dzięki Bombyxowi wystarczy 2-3 techników, pickup, kilka kilometrów światłowodu na szpuli i nieco innych narzędzi.
      Jako, że kable w liniach średniego napięcia są lżejsze i słabsze niż te w liniach wysokiego napięcia, robot musi być odpowiednio lekki, a w jego wnętrzu musi zmieścić się kabel, który jest cienki, ale na tyle wytrzymały, by przetrwał wiatry i duże wahania temperatur. Obecnie do napowietrznego układania stosuje się światłowody o średnicy 10–13 milimetrów, a te używane do owijania wokół istniejących kabli mają około 7 milimetrów średnicy. Tymczasem Facebook i jego partnerzy stworzyli napowietrzny światłowód o średnicy 4 milimetrów.
      Gdy już kabel powstał Facebook rozpoczął współpracę z firmą ULC Robotics. Jej wynikiem jest robot, który porusza się po liniach średniego napięcia i potrafi omijać izolatory oraz inne przeszkody na słupach bez pomocy człowieka. Bombyx pracuje na działającej linii, nie ma więc potrzeby wyłączania prądu. Jest również bardzo szybki. Ułożenie kilometra światłowodu zajmuje mu około 1,5 godziny.
      Zanim Facebook i jego partnerzy rozpoczną program pilotażowy, chcą jeszcze udoskonalić swojego robota. Chcą, by operowanie Bombyxem było na tyle łatwe, by robota nie musiał doglądać inżynier. Mają też zamiar opracować bezpieczne procedury korzystania z robota.
       


      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Przez kilka najbliższych miesięcy zwiedzający Ogród Botaniczny w Atlancie będą mogli obserwować testy SlothBota. Powolny, wydajny energetycznie robot może się ukrywać pośród drzew, by monitorować zwierzęta, rośliny i środowisko poniżej.
      SlothBot powstał w Georgia Institute of Technology (Georgia Tech). Inżynierowie wzorowali go na niskoenergetycznym trybie życia leniwców. SlothBot pokazuje, że bycie wolnym może się idealnie nadawać do pewnych zastosowań. Zasilany panelami słonecznymi SlothBot, który wykorzystuje innowacyjną technologię zarządzania poborem mocy, porusza się po kablu rozpiętym między drzewami. Monitoruje temperaturę, pogodę, poziom dwutlenku węgla itp.
      Powolność to podstawa projektu SlothBota. Nie jest to bynajmniej normą we współczesnej robotyce, ale bycie wolnym i superwydajnym energetycznie pozwala SlothBotowi utrzymywać się w środowisku i obserwować rzeczy, których świadkami moglibyśmy być wyłącznie w wyniku stałej wielomiesięcznej czy nawet wieloletniej obecności - wyjaśnia prof. Magnus Egerstedt.
      Robot jest zaprogramowany, by poruszać się tylko wtedy, gdy jest to konieczne. Lokalizuje światło słoneczne, kiedy akumulatory potrzebują doładowania. W Ogrodzie Botanicznym w Atlancie SlothBot porusza się po jednym kablu, ale w realnych zastosowaniach środowiskowych będzie docelowo w stanie przemieszczać się z kabla na kabel, by objąć monitoringiem większy obszar.
      Wspierany przez Narodową Fundację Nauki (National Science Foundation) i Office of Naval Research SlothBot może pomóc naukowcom w lepszym zrozumieniu abiotycznych czynników wpływających na krytyczne ekosystemy.
      SlothBot może zdalnie wykonywać część naszej pracy i pomagać nam ustalić, co się z dzieje z zapylaczami lub jak wyglądają interakcje między roślinami i zwierzętami. Przyda się także do badania zjawisk, które inaczej trudno zaobserwować.
      Egerstedt wpadł na pomysł SlothBota po wizycie w kostarykańskiej winnicy. Zobaczył tam leniwca dwupalczastego, który przemieszczał się po kablach.
      Amerykanie podkreślają, że wartość powolności zademonstrowało parę innych systemów robotycznych. Prędkość nie była [na przykład] kluczowa dla łazików marsjańskich, ale podczas leniwej eksploracji tej planety zdobyły one sporo informacji.
      Naukowcy z Georgia Tech dodają, że SlothBot może także znaleźć zastosowanie w rolnictwie precyzyjnym. Kamera i czujniki robota zawieszonego na kablu nad uprawą pozwolą bowiem np. na wczesne wykrycie chorób. Po zakończeniu testów w Ogrodzie Botanicznym w Atlancie specjaliści planują przenieść się do Ameryki Południowej. Wspominają o monitoringu zapylania storczyków czy obserwacji życia zagrożonych płazów.
      Fascynująco jest myśleć o robotach stających się częścią ekosystemu. Choć nie budujemy żywej repliki leniwca, wierzymy, że nasz robot może się zintegrować ze środowiskiem [...].
      Robot z Ogrodu Botanicznego w Atlancie to druga wersja systemu zaprezentowanego w maju zeszłego roku na Międzynarodowej Konferencji Robotyki i Automatyki. Jak wyjaśniają Amerykanie, tamten robot był o wiele mniejszym prototypem laboratoryjnym.
       


      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...