Информационный двигатель

12.11.2022

Ярким исследованием года явилась разработка так называемого информационного двигателя, топливом для которого буквально стала информация. Прототип двигателя выполнял работу исключительно благодаря расчетам, не тратя на нее какой-либо энергии. К сожалению, это открытие работает только в микромире.

Все мы знаем о таком явлении, как тепловой шум. В обычном состоянии тепловые колебания носят случайный характер и не могут делать полезную работу. Исправить ситуацию можно с помощью обратной связи - информации, которая могла бы отсекать "тормозящие" колебания и фиксировать "рабочие". Тогда каждый раз двигатель делал бы только полезную работу, не тратя на нее энергию в виде топлива. Роль топлива в такой системе играла бы информация - это система определения совершенной работы и обратная связь, управляющая двигателем.

Группа физиков из Университета Саймона Фрейзера в Бернабе (Британская Колумбия) и Института фундаментальных вопросов (FQXi) провела эксперимент, в котором стеклянная бусинка размером с бактерию двигалась в заданном направлении посредством теплового шума и информации о ее положении. Бусинку поместили в воду и поймали в лазерную ловушку. Тепловые колебания молекул воды толкали бусинку во всех возможных направлениях, но благодаря измерениям ее положения в воде и обратной связи оптическая ловушка перемещалась в пространстве только тогда (и удерживала бусинку на новом уровне), когда движение шло в нужном направлении.

Точность определения положения бусинки в пространстве оставляла желать лучшего и тем самым работа "информационным" двигателем работа была мала. Повысить КПД двигателя удалось после включения в алгоритм так называемой "баесовской оценки решения" - статистического метода, во многом прогнозировавшего новое положение бусинки, чем его измерял.

Фактически "топливом" такого двигателя выступала лишь информация о приблизительном положении бусинки, полученная посредством измерения, алгоритм расчета, уменьшающий погрешность измерений и механизм обратной связи, фиксировавший бусинку (выполненную работу) на новом уровне. Процесс выполнения работы производился тепловым шумом. Можно сказать бесплатно. Теперь ученые думают над экспериментами, как сделать подобную работу из других источников шума. Если все получится, можно будет получать энергию из источников, о которых мир пока не мечтал.

<< Назад: Робопауки для канализации 13.11.2022

>> Вперед: Защищенный смартфон Oukitel WP21 12.11.2022

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Новый взляд на магнитное поле Земли 31.10.2025

Магнитное поле Земли долгое время считалось относительно стабильной структурой с предсказуемой полярностью. Однако последние исследования японских ученых показывают, что электрическая организация магнитосферы гораздо сложнее и динамичнее, чем предполагалось ранее. Команда исследователей из Киотского, Нагояского и Кюсюского университетов обнаружила, что заряженные области магнитосферы обладают противоположной полярностью по сравнению с традиционными представлениями. Так, утренняя сторона магнитного щита имеет отрицательный заряд, тогда как вечерняя - положительный, вопреки прежним теориям. Юсуке Эбихара из Киотского университета отмечает, что "электрическая сила и распределение зарядов являются следствием, а не причиной движения плазмы". Исследователи пришли к этим выводам с помощью масштабного магнитогидродинамического моделирования, имитирующего взаимодействие солнечного ветра с геомагнитным полем Земли. Моделирование позволило в деталях проследить, как потоки плазмы формируют э ...>>

Влияние белка PF4 на старение крови 31.10.2025

С возрастом наш организм претерпевает множество изменений, в том числе на уровне крови и иммунной системы. Недавние исследования показали, что ключевым фактором этих изменений может быть белок PF4, или platelet factor 4, который играет важную роль в регуляции стволовых клеток костного мозга. Американские ученые из Университета Иллинойса в Чикаго обнаружили, что с возрастом уровень PF4 значительно снижается. Это ослабление контроля над кроветворными стволовыми клетками приводит к нарушению их работы и повышает вероятность развития воспалительных процессов, онкологических заболеваний крови и сердечно-сосудистых проблем. В молодом организме PF4 выполняет функцию "регулятора роста": он контролирует распределение и деление кроветворных стволовых клеток, не позволяя им чрезмерно размножаться. С возрастом эта система контроля ослабевает, клетки начинают делиться чаще, накапливают генетические мутации и постепенно теряют способность создавать полноценные лимфоциты, что ослабляет иммуните ...>>

Музыка юности остается с нами навсегда 30.10.2025

Музыка сопровождает человека всю жизнь, но некоторые мелодии и песни оставляют особенно глубокий след в памяти. Ученые давно замечали, что композиции из подросткового возраста вызывают сильные эмоции даже спустя десятилетия, и недавно международная команда исследователей под руководством Университета Ювяскюля (Финляндия) подтвердила этот эффект научно. В исследовании приняли участие около 2000 человек из 84 стран. Ученые выявили явление, которое они назвали "пиком воспоминаний": эмоциональная привязка к музыке достигает максимума примерно в 17 лет. Именно песни этого периода чаще всего остаются значимыми и вызывают яркие эмоции долгие годы спустя. Интересно, что у мужчин и женщин наблюдаются разные временные рамки этого пика. У мужчин он приходится примерно на 16 лет, тогда как у женщин - на 19. Исследователи объясняют это различие особенностями формирования музыкальной идентичности: юноши чаще ищут самостоятельность и бунт, а девушки связывают музыку с личными отношениями и пере ...>>

Сплав Cr-Mo-Si с уникальными свойствами 30.10.2025

Разработка материалов, способных работать в экстремальных условиях, остается одной из ключевых задач современной инженерии. Особенно это важно для авиации и энергетики, где повышение термостойкости компонентов напрямую влияет на эффективность и надежность оборудования. Международная группа исследователей объявила о создании нового металлического сплава, обладающего уникальным сочетанием свойств: высокой термостойкостью, устойчивостью к коррозии и сохранением пластичности даже при комнатной температуре. Новый сплав содержит хром, молибден и всего 3 атомных процента кремния. Именно кремний способствует формированию плотного слоя оксида хрома на поверхности металла, который действует как невидимый барьер против кислорода и азота при высоких температурах. В отличие от предыдущих сплавов, этот защитный слой формируется без хрупких силицидов, которые обычно снижали пластичность и делали материалы склонными к трещинам. По словам профессора Мартина Гайльмайера из Института технологий Кар ...>>

Открыт лед, замерзающий при комнатной температуре 29.10.2025

Изучение воды продолжает приносить удивительные открытия: несмотря на то, что эта жидкость кажется хорошо известной, она способна проявлять необычные свойства в экстремальных условиях. Международная команда ученых недавно обнаружила новый вид льда, который формируется при комнатной температуре, если вода подвергается сильному давлению. Это открытие не только расширяет наши знания о воде, но и помогает лучше понять процессы в недрах планет и их спутников. Исследователи из Корейского института стандартов и науки совместно с европейскими коллегами, работающими на рентгеновском лазере на свободных электронах (XFEL) в Германии, провели серию экспериментов с водой в динамической ячейке с алмазными наковальнями. Давление изменялось от 0,001 гигапаскаля до 120 гигапаскалей в секунду - в миллионы раз выше атмосферного, при этом температура поддерживалась около 25 °C, близкой к комнатной. В течение сотен циклов ученые наблюдали, как вода многократно замерзает и тает, фиксируя каждый этап с ис ...>>

Случайная новость из Архива Яблоки не потемнеют 29.01.2017 Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (USFDA) разрешило продавать генетически модифицированные яблоки, разработанные канадской компанией Okanagan Specialty Fruits. Трансгенные яблоки сорта Arctic имеют одну интересную особенность - они не темнеют от разрезов или укусов. Вопреки предрассудкам, это вовсе не значит, что в них нет железа! В яблоках содержатся антиоксиданты, благодаря которым эти фрукты считаются столь полезными для нашего организма - например, полифенолы. Также в составе яблок имеется фермент полифенолоксидаза, который нужен для окисления полифенолов. Для того, чтобы эти два вещества начали взаимодействовать, необходим кислород из воздуха. Если разрезать или откусить яблоко, начинается химическая реакция окисления полифенолов и мякоть покрывается коричневым налетом. На самом деле он предохраняет фрукт от паразитов и микроорганизмов, для которых такое яблоко становится непривлекательным. Генетически модифицированные канадские яблоки сорта "Арктик" избавлены от этой особенности. Благодаря усилиям канадских ученых трансгенные яблоки не поддаются окислению антиоксидантов и не темнеют до трех недель. Канадцы уже вырастили 85 тысяч плодовых деревьев, а к 2018 году их количество планируется увеличить до 500 тысяч. Теперь фрукты наконец-то поступают в продажу в нескольких супермаркетах на территории США, причем создатели обещают, что Artic будут дешевле привычных сортов яблок.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025