В сфері нових технологій. Випуск 40

Деякі вчені переконані, що розвиток людства набув експоненційного характеру: за відносно малі проміжки часу ми отримали у своє розпорядження технології, які ще 100 років тому вважалися фантастичними. В подальшому час розробки та активного входження в наше життя революційних винаходів буде зменшуватися і вони, в свою чергу, сприятимуть появі нових. Куди призведе нас ця «лавина» - невідомо, але з тим, якої форми вона набуватиме – ми спробуємо познайомити Вас у відродженому циклі матеріалів «В сфері нових технологій».

3D-принтери промислового класу коштуватимуть $2000 в 2016 році

Аналітики переконані: вже за 3-5 років 3D-принтери активно увійдуть в наше життя і стануть невід’ємною його частиною. Прості предмети побуту або навіть невеликі запчастини до техніки ми зможемо друкувати самостійно в домашніх умовах. В медицині з їх допомогою будуть створюватися більшість донорських органів. А використання 3D-принтерів в будівництві дозволить скоротити час зведення готових будинків до кількох днів, значно зменшивши при цьому їх собівартість.

3D-принтер для зведення конструкцій від фахівців MIT Media Lab

Проект будинку в Амстердамі, який буде зведено до кінця 2013 за допомогою 6-метрового 3D-принтеру

Компактний домашній 3D-принтер

Уже сьогодні науковці з різних галузей використовують перші версії 3D-принтерів в своїх цілях, але через високу вартість рішення цього класу залишаються недоступними для масового ринку. Подальші дослідження в цій галузі дозволять зменшити ціну промислових версії таких пристроїв до $2000 вже в 2016 році, що в свою чергу спровокує появу моделей для домашнього використання.

Створено біологічні транзистори для обчислень всередині живих клітин

В дев’ятнадцятому столітті перші обчислювальні машини використовували механічні компоненти для здійснення нескладних видів обчислення. В двадцятому їм на зміну прийшли електричні машини, а вже в двадцять першому людство може перейти і до біологічних. Важливим кроком в цьому напрямку стало створення дослідницькою командою Стенфордського університету біологічних транзисторів, які отримали назву транскриптори (transcriptor).

Транскриптори створено з генетичного матеріалу (ДНК та РНК) і вони являються ключовими компонентами для підсилення генетичної логіки живих клітин. Вони дозволяють зберігати інформацію про те, як клітина реагує на певні зовнішні стимули або фактори навколишнього середовища. Вони навіть дозволяють ініціювати процес поділу клітин або створити заборону до їх розмноження.

Дослідники вбачають першочергове використання біологічних комп’ютерів у вивченні та перепрограмуванні живих систем, моніторингу за станом навколишнього середовища та підвищення ефективності клітинної терапії для подолання різних видів хвороб.

Електронні татуювання дозволять слідкувати за станом здоров’я пацієнтів

Фахівцям дослідницької групи Rogers research group з університету Ілліноіса вдалося суттєво вдосконалити механізм нанесення електронних татуювань на людську шкіру, забезпечивши функціонування таких мікросхем впродовж двох тижнів. Більш тривале використання є неможливим через природній процес відшаровування шкіри, який постійно відбувається впродовж людського життя.

Відзначимо, що електронні татуювання представляють собою надзвичайно гнучкі елементи комп’ютерної схемотехніки. В недалекому майбутньому з їх допомогою вдасться слідкувати за станом показників діяльності організму, дозволяючи лікарям моніторити процес лікування хворого та вчасно попередити можливі загострення.

Екзоскелети дозволять паралізованим людям самостійно пересуватися

Ідея використання екзоскелетів зародилася в авторів науково-фантастичних книг, візуалізувалася в фільмах та прийшла в повсякденне життя завдяки компанії Ekso Bionics. Створений нею продукт отримав назву Ekso і він вже використовуються в реабілітаційних центрах. А з 2014 року почнеться масовий продаж таких екзоскелетів.

Ekso дозволяє людям з паралізованими ногами залишити візок і знову відчути радість від процесу ходіння. Головним елементом його структури є комп’ютер, який оперативно збирає інформацію з 15 сенсорів та забезпечує керування чотирма електричними моторами, що розташовуються на стегнах та колінах. На спині кріпиться містка батарея, яка забезпечує живлення усіх компонентів. Вага усієї конструкції складає близько 23 кілограм, однак за словами розробників вона майже не відчувається користувачами. В майбутньому планується створення компактніших та досконаліших версій таких екзоскелетів.

Smell-o-vision дисплеї дозволяють передавати аромати об'єктів

Намір відтворювати аромати певних об’єктів разом з їх зображенням з’явився в науковців вже в середині минулого століття. Однак через громіздкість створених конструкцій та складність обслуговування вони не набули широкого поширення. Змінити існуючий стан речей зможе винахід японського вченого Харуки Матсукури (Haruka Matsukura) з Токійського університету.

Конструкція розробленого ним LCD-дисплею включає гранули ароматичного гелю, які випаровуючись дають стійкий запах певного об’єкту (наприклад персику, лимону або кави). А за допомогою системи отворів та вентиляторів забезпечується можливість спрямування створеного аромату з будь-якої точки екрану.

В даний момент така система може відтворювати лише один аромат в певний момент часу. Однак навіть таке обмеження дозволить її використовувати, скажімо, в рекламних вивісках кав’ярень, магазинів квітів чи парфумерних бутіків для додаткового привертання уваги покупців.

Сенсорні екрани на будь-якій поверхні

Науковцям з Університету Пердью вдалося створили унікальну систему, яка забезпечує використання будь-якої поверхні для сенсорного керування комп’ютером. Вона складається з проектора, який відображає зображення екрану на будь-якій придатній для цього поверхні (наприклад: офісний стіл або стіна), камери Microsoft Kinect (з ігрової консолі Xbox 360), що фіксує переміщення пальців користувача та самого комп’ютера, який на підставі зібраної інформації інтерпретує рухи користувача у відповідні команди.

Унікальність розробленої фахівцями з Університету Пердью технології полягає в тому, що їх система здатна ідентифікувати пальці користувачів, відрізнити праву руку від лівої та здійснювати оперативний аналіз дій кількох користувачів одночасно. Також вона розпізнає 16 різних жестових команд (що еквівалентно мишці з 16-ма кнопками). Особливо корисною така система стане для дизайнерів, архітекторів, інженерів та аніматорів, які зможуть прискорити створення власних проектів.

Apple запатентувала iPhone з новим типом дисплею

Продовжуючи тему нових дисплеїв поглянемо на майбутній дизайн Apple iPhone, який був запатентований каліфорнійською компанією. Декілька років тому перша його версія здійснила справжню революцію на ринку дизайну мобільних телефонів, визначивши шлях їх подальшого розвитку.

Не менш революційною стане і нова версія Apple iPhone, сенсорний дисплей якої буде огортати корпус цього телефону, надаючи користувачу у розпорядження значно більшу площу поверхні. Час появи на ринку версії Apple iPhone з подібних екраном тримається в таємниці. Відомо лише, що патентну заявку Apple подала у 2011 році, однак лише зараз оприлюднила даний знімок. Це може свідчити про плани компанії представити новинку вже найближчим часом.

Самовідновлювані мікросхеми в майбутніх комп’ютерах

На даному етапі свого існування комп’ютери представляють собою систему з чітко розподіленими функціональними обов’язками і вихід з ладу одного з структурних компонентів (оперативної пам’яті, відеокарти тощо) призводить до припинення роботи цілого комп’ютера. Однак вже в найближчому майбутньому ситуація може кардинально змінитися з появою самовідновлюваних  мікросхем.

Відзначимо, що обраний для них термін «самовідновлювані мікросхеми» (Self-healing chip) не цілком коректно відображає їх суть, оскільки вони не можуть відновлювати свою фізичну структуру. Тим не менше, при пошкодженні значної частини структурних блоків вона використовує додатковий процесор для створення нових шляхів виконання покладених на неї функцій.

Пошкоджена лазером самовідновлювана мікросхема продовжила своє функціонування

В рамках демонстрації, мікросхему з блоком самовідновлення було навмисне пошкоджено лазером, який вивів з ладу близько половини її робочих транзисторів. При цьому, додатковому процесору знадобилося усього 10 мс для реконфігурації її роботи через вцілілі транзистори, і мікросхема продовжила ефективне функціонування.

Розроблені оптоволоконні мережі з швидкістю передачі даних 73,7 Тб/с

Об’єм інформації в Інтернеті невпинно зростає, змушуючи науковців постійно шукати нові методи для підвищення швидкості її передачі. На даний момент вже розроблені стандарти для 40- та 100-гігабітних Ethernet-мереж, які гарантують доволі швидку передачу інформації (максимум 100 Гб/с). Однак науковці з Університету Саутгемптону пішли ще далі і створили оптоволоконний кабель, що здатен передавати сигнали з швидкістю 99,7% від швидкості світла у вакуумі. Це дозволяє транспортувати 73,7 Тб (майже 10 ТБ) інформації за секунду, що в 730 разів швидше стандарту 100 GbE.

Для досягнення таких вражаючих результатів вчені покращили внутрішню структуру оптоволоконного кабелю, що дозволило замість силіконового скла заповнити їх повітрям. При цьому, новий дизайн зберігає можливість згинання кабелю, а рівень втрати сигналу не перевищує допустимих норм (3,5 дБ/км). Комерційне використання створеного кабелю стане можливим через декілька років.

Графенові навушники демонструють відмінну якість передачі звуку

Відкриття в 2004 році графену з його унікальними властивостями стало поштовхом для суттєвого вдосконалення багатьох існуючих пристрої та появи нових. Тому не дивно, що фахівці різних дослідницьких закладів активно використовують його в своїх цілях. Одним з останніх успішних застосувань графену можуть похвалитися науковці Каліфорнійського університету. Вони використали графен для створення діафрагми навушників, помістивши її між кремнієвими електродами. Створені в такий спосіб навушники без жодної оптимізації чи налаштувань забезпечили аналогічну, а в деяких ділянках частотного діапазону навіть кращу якість відтворення звукового сигналу, ніж комерційні аналоги Sennheiser MX-400.    

Відзначимо, що товщина створеної графенової діафрагми складала усього 30 нм, а ширина – 7 мм. Науковці стверджують, що розроблений ними метод «вирощування» графену може використовуватися для створення більших за розмірами діафрагм і при подальшому налаштуванні якість їх роботи помітно покращується.

Автор: Сергій Буділовський

При підготовці огляду були використані матеріали з сайтів XbitLab, ExtremeTech, PhysORG, Technewsworld та Newscientist.