«Наука и Техника» [журнал для перспективной молодежи], 2007 № 05 (12)

ПРЕСС-ЦЕНТР

Сделан кардинально новый шаг в архитектуре процессоров

TRIPS встроен в квадратный корпус с поперечником 47 миллиметров. Внизу: небольшой фрагмент нового процессора

Исследователи ив университета Техаса в Остине создали центральный процессор (Lin) весьма необычной архитектуры. Потенциально она может привести к появлению массовых ЦП со скоростью вычислений в триллионы операций в секунду.

Терафлопы уже заявлялись в ряде экспериментальных систем, но данная разработка представляет интерес своим оригинальным подходом к решению проблемы производительности.

Процессор из Техаса называется TRIPS (Tera-op. Reliable, Intelligently adaptive Processing System — терафлопная, надежная, интеллектуальная адаптивная система обработки). Он построен по новой архитектуре, названной EDGE (Explicit Data Graph Execution — явное выполнение графа данных).

В показанном рабочем прототипе TRIPS — два вычислительных ядра. Каждое содержит огромное число одинаковых "плиток", которые, благодаря остроумно продуманным протоколам обмена, способны работать как один процессор. Тут же — память (кэш) с гибким распределением ресурсов между "плитками", хитроумная система формирования и выполнения блоков команд и, наконец, архитектура в целом, позволяющая (на уровне "железа") выполнять не просто последовательность инструкций, а большие графы инструкций, связанных между собой. Причем, что очень важно, графы эти процессор строит автоматически, что и позволяет не менять исходный код программы. Кроме того, каждое из двух ядер TRIPS выполняет по 16 операций за один такт и, к тому же, декодирует "про запас" до 1024 инструкций "на лету" (это, видимо, и нужно для построения графов).

Над TRIPS и архитектурой EDGE Стивен Кеклер. Дyг Бургер, Кэтрин Маккинли и их коллеги работали последние семь лет. Они особо подчеркивают, что принцип построения нового процессора оптимизирован для дальнейшего уменьшения масштаба элементов микросхем.

Первые стереоснимки STEREO показали выбросы с Солнца

Ультрафиолетовая съемка STEREO (здесь показаны небольшие фрагменты не стереоскопических кадров): синий условный цвет — изображение атмосферы Солнца с температурой 1 миллион градусов по Цельсию; красный условный цвет — газ, разогретый до 60–80 тысяч градусов (фотографии STEREO).

Спутники-близнецы STEREO передали первые трехмерные снимки Солнца. Миссия по изучению солнечных атмосферы и поверхности заработала в полную силу, ученые могут в мельчайших деталях и на разных частотах разглядывать грандиозные процессы, происходящие на ближайшей звезде. Стартовавшие прошлой осенью спутники предназначены для беспрецедентного изучения Солнца, особенно — его корональных выбросов, а одной из главных изюминок миссии является возможность создания стереоснимков нашего светила, для чего два аппарата были постепенно разведены на огромное расстояние по своей орбите.

Теперь аппараты передали первые стереоскопические кадры, которые можно увидеть в объеме, если воспользоваться очками с красным и синим светофильтром. Впервые ученые смогли увидеть структуры в солнечной атмосфере в трех измерениях, да еще и в весьма высоком разрешении. Этот взгляд значительно поможет в понимании физики Солнца и влиянии его на космическую погоду.

Съемка в ультрафиолетовом диапазоне, причем по отдельности на нескольких разных частотах, позволила ученым детектировать газ, разогретый до той или иной температуры, а значит, получить представление о различных деталях в солнечной атмосфере.

На Соломоновых островах нашли новых лягушкоротов

По словам Дэвида Стидмэна, птица сохранилась благодаря подходящим для нее условиям на острове Изабел

Новый, доселе неизвестный вид птиц семейства лягушкоротов обнаружили на островах юга Тихого океана орнитологи из музея естествознания Флориды Дэвид Стидмэн и Эндрю Краттер. Интересно, что найденная птица является также представителем нового рода, так что ее открытие — случай чрезвычайно редкий как для этого семейства, так и для орнитологии вообще.

Новый род птиц открывают нечасто — не более раза в год. А лягушкоротов открывают и того реже — до этого события было известно всего два рода. Лягушкороты — семейство птиц, обитающих в Австралии, Океании и на юго-востоке Азии. Они имеют клюв специфической приплюснутой формы, из-за чего и получили свое название.

Свое открытие Краттер и Стидмэн сделали на основе изучения морфологии птиц, которых долгое время было принято ошибочно относить к подвиду Podargus ocellatus. Ряд особенностей строения тела заставил усомниться в принадлежности птиц к подвиду. Так, по словам Дэвида Стидмэна, клювы этих птиц настолько необычны, что не похожи ни на какие другие в мире, даже на клювы представителей этого же семейства. Кроме того, у этих птиц очень мало хвостовых перьев — восемь вместо обычных для лягушкоротов 10–12. Также исследователи отмечают окраску, не похожую на "расцветку" других птиц. Решающим шагом оказался анализ ДНК лягушкоротов этого вида и остальных представителей других родов. Оказалось, что это совсем другой вид, который относится к другому роду, не известному ранее. Род назвали Rigidipenna, а виду дали наименование Rigidipenna inexpectata.

Синтезированы самые яркие флуоресцентные частицы

Смесь флуоресцирующих кварцевых частиц различных форм и окрасок.

Доцент Соколов и его коллеги из университета Кларксона разработали процесс физического захвата большого количества органических флуоресцентных молекул внутри нанопористой кварцевой матрицы.

Свечение этих частиц в 170 раз сильнее, чем свечение любых других частиц того же размера, созданных ранее. Явление флуоресценции применяют во множестве областей, так как свечение легко регистрировать. Созданные же группой ученых микроскопические частицы, которые в 10 раз тоньше человеческого волоса, могут пригодиться, например, в медицине, криминалистике и для защиты природы.

Игорь Соколов утверждает, что изобретение можно использовать в качестве штрих-кода для продуктов (можно создать более 100 триллионов комбинаций таких цветовых штрих-кодов), в виде голограмм для установления подлинности продукта или в качестве невидимых чернил.

Если распылить частицы в воздухе или растворить в воде, то можно проследить за потоками, загрязняющими атмосферу и грунтовые воды. При этом частицы будет легко собрать, так как они очень хорошо видны.

Изобретение можно использовать и в биологии. Уже запатентованы частицы, которые меняют свой цвет в зависимости от температуры окружающей среды. Сейчас исследователи работают над созданием частиц, которые будут менять свой цвет в зависимости от кислотности среды.

В будущем на основе этих исследований можно будет создать "умное лекарство", которое бы боролось, например, с раком. Ткани раковой опухоли имеют большую кислотность, нежели окружающие ткани. Если введенная в организм частица "определит", что кислотность среды повышена, она высвободит лекарство, которое в свою очередь будет бороться с раковыми опухолями.

Австралийцы создали компактное искусственное сердце

Энди Тан осматривает новый двойной насос — вспомогательное искусственное сердце

Портативное искусственное сердце создано группой специалистов во главе с профессором Энди Таном из технологического университета Квинсленда и Института биомедицинских инноваций.

Новый аппарат относится к бивентрикулярным вспомогательным устройствам. Это означает, что новый насос поддерживает одновременно и правую, и левую половины больного сердца. Обычная проблема с такими устройствами — габариты, так как фактически требуется разместить в грудной клетке два отдельных насоса.

Новый "насос противопотока" (counter-flow pump), созданный австралийцами, по их словам, впервые совмещает обе функции в одном механизме. Он обладает двумя рабочими колесами, перегоняющими кровь и вращающимися как одно целое. При этом обеспечивается правильное давление в каждой из половинок сердца.

Тан отмечает, что у больных, которым имплантировали искусственный левый желудочек (такие "половинчатые" вспомогательные устройства пока более распространены), на 47 % снижался риск смерти в течение следующего года. Так что механическое вспомогательное сердце, обслуживающее обе половинки естественного кровяного насоса, еще сильнее повысит шансы пациентов на выживание.

Правда, на данный момент австралийское устройство еще не было испытано на пациентах. Его правильную работу подтверждает лишь компьютерное моделирование.

Установлен мировой рекорд по генерации радиосигнала

Фрэнк Чан уверен, что его генератор сигнала найдет применение сразу в нескольких областях техники

Электронный генератор сигнала, построенный профессором Фрэнком Чаном (М.С. Frank Chang) и его коллегами из школы инжиниринга и прикладных наук университета Калифорнии в Лос-Анджелесе (UCLA Henry Samueli School of Engineering and Applied Science), продемонстрировал рекордную по частоте радиоволну.

Этот рекорд равен 324 гигагерцам. Сигнал, соответствующий субмиллиметровым волнам, был создан в осцилляторе с управлением по напряжению, построенном по технологии CMOS (комплиментарные металл-оксидные полупроводники — широко распространенная разновидность полупроводниковой техники) с техпроцессом 90 нанометров. Новый генератор обладает выходной частотой на 70 % большей, чем предыдущие устройства такого типа, что открывает перед микроэлектронными устройствами новые горизонты. В частности, на базе рекордного генератора возможно построение новых систем дистанционного зондирования космических объектов на субмиллиметровых волнах, а также наземных систем построения изображений, способных видеть сквозь туман или заглядывать под одежду (в поисках оружия, например). Применительно к системам радиокоммуникации новый рекорд означает соответствующий рост полосы пропускания, а значит — рост скорости передачи данных.

Авторы новинки сообщают, что традиционные генераторы сигнала на основе микроэлектронных чипов не могут превысить частоту в 190 гигагерц, поскольку примерно на таких частотах сильно (и нелинейно) растут шумы и падает эффективность усиления сигнала. Однако Чан с сотоварищами нашел способ обойти это ограничение. Они построили специальный осциллятор с базовой частотой в 81 гигагерц и выходами со смешенными фазами (0, 90, 180 и 270 градусов). Создав систему из четырех таких осцилляторов, в которой происходило наложение волн в нужных фазах, ученые получили выходной сигнал на частоте 324 гигагерца. При этом устройство показало высокий КПД преобразования постоянного тока в радиосигнал, а также — очень низкий уровень шумов.

В ближайших планах исследователей — создание аналогичных генераторов, рассчитанных на частоты в 340 и даже 600 гигагерц. Такие частоты особенно интересуют военных, а еще — создателей космических аппаратов. Кстати, для частоты 340 гигагерц земная атмосфера фактически прозрачна, что открывает перед такими радиосистемами заманчивые перспективы.

Умирающие звезды оставляют вихри в кильватере

Вверху — снимок Sharpless 2-188, внизу — ее компьютерная модель

Доктор Уоринг и его коллеги исследовали звезду, находящуюся в планетарной туманности Sharpless 2-188. С помощью суперкомпьютера COBRA они создали трехмерную модель движения этой звезды сквозь окружающий ее межзвездный газ.

Звезда находится на расстоянии 850 световых лет от нас и движется со скоростью 125 километров в секунду. В результате наблюдений обнаружилось яркое свечение в направлении движения и блеклый "хвост", направленный в противоположную сторону.

Согласно данным моделирования, яркая структура представляет собой ударную волну, из-за которой за звездой остаются турбулентные завихрения в виде "кильватерного следа". Эти вихри могут усилить перемешивание материала, выбрасываемого звездой, и межзвездной материи. По мнению Уоринга, эта смесь может играть большую роль в формировании следующих поколений звезд.

Исследователи также отмечают, что умирающие звезды выбрасывают как газ, так и пыль. Этот материал может послужить "стройматериалом" для возникновения новых планет. А так как в этих веществах содержится углерод, то подобная смесь может сыграть некоторую роль даже в формировании ЖИЗНИ.

Открыта невидимая сумеречная зона облаков

Ореол вокруг облаков может быть намного больше, чем их видимый размер

Исследователи отмечают, что при моделировании климата принято различать облачные участки и, соответственно, безоблачные районы атмосферы. От соотношения их размеров зависит куча вещей и, в частности, отражательная способность всей планеты. С одной (нижней) стороны, они отражают излучение, идущее от поверхности земли, и в этом плане работают как утепляющее "одеяло", с другой (верхней) стороны они отражают солнечные лучи, способствуя снижению температуры поверхности.

Прежние модели атмосферы не учитывают важный факт: каждое облако окружено гигантским невидимым ореолом капелек, названным учеными "сумеречной зоной". Это промежуточный пояс формирования и испарения "кусочков" облака и гидратированных аэрозолей. Такая невидимая зона простирается на десятки километров от края облака, пока не заканчивается в районе, где действительно нет облаков. Причем в этих районах атмосфера имеет иные оптические свойства. Тот же коэффициент отражения, измеренный по результатам спутниковых съемок, медленно изменялся на протяжении еще 20–30 километров от края облачного района. Хотя для простого глаза небо там было чистым.

Одно из измерений, которые проанализировали авторы работы, взяв статистику за несколько лет, — это измерения яркости Солнца. Резкое падение уровня света интерпретировалось электроникой как прохождение над объективом облака. Но, посмотрев на данные внимательнее, Корен и его коллеги открыли, что после прохода облака яркость светила возвращалась не совсем к начальному уровню. Полностью она восстанавливалась лишь через час, что говорило о длинном невидимом шлейфе капелек, тянущемся за облаком. Не все облака имеют большую сумеречную зону, добавляют исследователи. Например, ореол может быть сильно ограничен у белых кучевых облаков с резкими краями, формирующихся, когда влажный теплый воздух поднимается вверх и там охлаждается. Но в целом, как показали измерения, эти невидимые области занимают от 30 до 60 процентов от площади неба, традиционно классифицируемого как свободное от облаков. А значит, существующие модели для анализа погоды в разных районах и климата в целом на планете следует пересмотреть с учетом открытия облачных переходных зон.

Создана самая маленькая органическая лампочка

Междисциплинарная команда ученых из Корнелльского университета создала самый маленький в мире органический источник света — излучающее нановолокно шириной всего 200 нанометров, что сравнимо с размером вирусов.

Волокно изготовлено из соединений на основе рутения. Оно меньше, чем длина волны света, которое излучает. Собственно, нановолокно испускает оранжевый свет под воздействием низкого напряжения, приложенного к микроэлектродам.

Вытянуть такое волокно исследователи смогли при помощи метода, называемого электроспиннинг (electrospinning). Говоря упрощенно, он заключается в вытягивании волокна из субстрата, содержащего молекулярный комплекс металла (рутения), смешанного с полимером в некоем растворителе. Между субстратом (который покрывает микроскопические золотые электроды) и наконечником устройства прикладывается высокое напряжение. Оно помогает вытягивать "нить", которая приобретает жесткость по мере испарения растворителя.

Нановолокно, испускающее свет, полагают его создатели, пригодится как в гибкой электронике на основе полимеров, так и в различных иных устройствах, типа зондирующей микроскопии.

В Судане найдено древнее Мегаозеро

Карта Мегаозера Северного Дарфура

Специалисты из центра дистанционного зондирования Бостонского университета, используя новые топографические данные от спутников, установили, что на северо-западе Судана в древности существовало огромное озеро, ныне похороненное под поверхностью земли.

Ныне берега этого водоема скрыты под слоями песка. Однако некогда береговая линия гигантского озера проходила на высоте 573 метра над уровнем моря. Ученым также удалось различить следы русел нескольких рек, некогда впадавших в Мегаозеро. Во время своего расцвета это озеро имело площадь 30 тысяч 750 квадратных километров и содержало 2530 кубических километров воды.

Исследователи не сделали никаких выводов относительно возраста озера, однако размеры водоема говорят о том, что он существовал в течение длительного периода времени, когда для восточной части Сахары были типичны обильные дожди. Авторы работы считают, что значительная часть воды озера просочилась вглубь и ныне составляет обширные горизонты грунтовых вод. Так что данные спутниковых съемок так называемого Мегаозера Северного Дарфура, уверены исследователи, помогут найти на месте новые источники воды.

Ранее исследования Эль-База в Египте показали, что древние озера Сахары ныне оставили следы в виде подземных горизонтов фунтовых вод. Благодаря этим исследованиям в районе, находящемся севернее нового Мегаозера, было пробурено 500 колодцев, ныне орошающих многие гектары пахотной земли.

_{ВНИМАНИЕ! ПОБЕДИТЕЛИ АКЦИИ}

_{Обладателями подписки на 2008 год стали:}

_{Степанов Т.Л. г. Донецк}

_{Капитоненко Е.А. г. Дружковка, Донецкая обл.}

_{Кузьмин А.И. г. Кривой Рог}

_{Крюков Ю.Б. г. Харьков}

_{Ганин М.М. г. Мариуполь, Донецкая обл.}

_{Човган Н.В. г. Кривой Рог.}

_{Ложечник А.И. г. Червонозаводское, Полтав. обл.}

_{Мещеряков Е.Г. г. Днепропетровск}

_{Дука О.О. г. Волочиськ, Хмельницкая обл.}

_{Решетник Г.А. г. Запорожье}

_{Обладателями подписки на II полугодие 2007 года стали:}

_{Скоблин А.А. г. Чертков, Тернопольская обл.}

_{Шеляг А.Н. с. Головеньки, Черниговская обл.}

_{Лапин А.В. г. Харьков}

_{Лешак Ю.В. г. Киев}

_{Воеводин В.А. г. Запорожье}

_{Загребин Г.В. г. Кривой Рог}

_{Брижатая О.Н. г. Каховка, Херсонская обл.}

_{Славин И.Л. г. Днепропетровск}

_{Скочко Б.Л. с. Уездцы, Ровненская обл.}

_{Андрющенко Ю.В. г. Ладожин, Винницкая обл.}

_{Обладателями подписки на III квартал 2007 года стали:}

_{Степанова Е.Н. г. Днепропетровск}

_{Михайленко М.Т. г. Кривой Рог}

_{Раткевич О.О. г. Яворов, Львовская обл.}

_{Ветрова Л. г. Кременчуг}

_{Самчишин М. г. Кременчуг}

_{Шевчук М.Ю. г. Одесса}

_{Коваль М. с. Маркополь, Львовская обл.}

_{Матушкин М.Г. г. Мариуполь, Донецкая обл.}

_{Чорненко В.П. г. Славянск, Донецкая обл.}

* * *

* * *

На 1-й странице обложки: Фотография к статье “Темная материя и темная энергии во Вселенной”.

На 2-й странице обложки: Танки-предшественники Т-44. Художник Поляков А.В.

На 3-й странице обложки: Тяжелые бомбардировщики-гидропланы 30-х годов. Художник Чечин А.А.

На 4-й странице обложки: Тяжелый бомбардировщик-гидроплан Brege 530 “Saigon”. Художник Игнатий А.Ф.

Цветная вставка лицо: Линейный корабль «Азов». Художник Поляков А.В.

Цветная вставка обр: Характерные истребители первых четырех поколений реактивной авиации.

* * *

_{Журнал «Наука и техника» зарегистрирован Министерством Юстиции Украины (Св-во КВ № 12091-962ПР от 13.12.2006)}

_{УЧРЕДИТЕЛЬ и ИЗДАТЕЛЬ — Поляков А.В.}

_{ГЛАВНЫЙ РЕДАКТОР — Павленко С.Б.}

_{Заместитель главного редактора — Барчук С.В.}

_{Редакционная коллегия: Павленко С.Б., Поляков А.В., Кладов И.И., Мороз С.Г., Игнатьев Н.И.}

_{Мнение редакции может не совпадать с мнением автора.}

_{В журнале могут быть использованы материалы из сети Интернет.}

_{Приглашаем к сотрудничеству авторов статей, распространителей, рекламодателей.}

_{Редакция приносит извинения за возможные опечатки и ошибки в тексте или в верстке журнала.}

_{Подписка на журнал принимается всеми отделениями “Укрпочты” до 20-го числа каждого месяца.}

_{Подписной индекс по каталогу “Укрпочты” — 95083 (с 01.01.2008 индекс — 98689).}

_{Подписной индекс по каталогу “Газеты, журналы” агентства Роспечати: 21614}

_{Журнал можно приобрести или оформить редакционную подписку, обратившись в редакцию.}

_{Адрес редакции: г. Харьков, ул. Плехановская, 18, оф. 502. тел. (057)7177-540, 7177-542 Адрес электронной почты: samson@kharkov.ua. Адрес для писем: 61140, г. Харьков, а/я 206.}

_{Адрес в сети Интернет: www.nauka-tehnika.com.ua}

_{Формат 60x90-1/8 Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ. лист 9. Зак. № 131 Тир. 5200.}

_{Типография ООО «Беркут+». г. Харьков, ул. Плехановская, 18, оф. 501, т. (057)7-543-577, 7-177-541}