Ученые-физики из Австралийского Национального университета (Australian National University, ANU) и университета Нового Южного Уэльса (University of New South Wales, UNSW) провели эксперимент, в ходе которого было получено облако холодного газа, известного под названием конденсата Бозе-Эйнштейна, пойманного в ловушку из лазерных лучей. Этот эксперимент является точным повторением эксперимента, за который в 2001 году физики Эрик Корнелл и Вольфганг Кеттерле получили Нобелевскую премию в области физики. И в повторении эксперимента не было бы ничего особенного, если бы проведением его самого критичного этапа полностью не управляла новая система искусственного интеллекта.

"Мы не ожидали, что машина, менее чем за час времени, сможет найти и реализовать абсолютно нетрадиционную методику проведения эксперимента" - рассказывает Пол Вигли (Paul Wigley), ученый-физик из ANU, - "Обычной компьютерной программе, действующей методом перебора всех доступных параметров, для поиска подходящего решения могло потребоваться время, превышающее нынешний возраст Вселенной".

Конденсат Бозе-Эйнштейна является одним из самых холодных видов материи во Вселенной. Его температура составляет всего миллиардные доли градуса выше температуры абсолютного нуля и это намного ниже температуры, царящей в открытом космосе вдалеке от звезд. Интерес ученых к конденсату Бозе-Эйнштейна обусловлен тем, что материя, находящаяся в столь необычном квантовом состоянии, весьма чутко реагирует даже на самые слабые внешние воздействия. И это позволяет производить невероятно точные измерения различных физических величин, в том числе незначительных изменений в магнитном поле Земли или в силе тяжести.

Эксперимент по получению конденсата Бозе-Эйнштейна проводился в два этапа. Первый этап был самым легким, и он заключался в охлаждении облака атомов будущего конденсата до температуры около 1 микрокельвина. Эта часть была выполнена учеными в ручном режиме, но затем управление тремя лазерными лучами было передано в руки системы искусственного интеллекта, которая своими действиями добилась понижения температуры газа до нескольких нанокельвинов.

Наблюдая за действиями искусственного интеллекта, ученые были удивлены методами, которые были изобретены и использованы системой для плавного понижения мощности лучей лазерного света. "Искусственный интеллект сделал такие вещи, до которых человек не смог бы додуматься при всем своем желании" - рассказывает Пол Вигли, - "Система управляла мощностью лазеров весьма необычно, понижая мощность одного лазера и повышая мощность других лазеров для обеспечения плавной компенсации производимых изменений. Вполне вероятно, что в будущем искусственный интеллект сможет придумать еще более сложные способы управления экспериментом, которые позволят получить более низкие температуры и произвести более точные измерения".

В скором будущем австралийские исследователи планируют проведение серии экспериментов с конденсатом Бозе-Эйнштейна, управлять которыми будет исключительно искусственный интеллект. И одним из этих экспериментов будет эксперимент, в котором будет создано самое большое за всю историю науки облако конденсата, что позволит более тщательно изучить свойства материи, находящейся в столь экзотическом состоянии.

Если вы любите смотреть фильмы военной или приключенческой тематики, то вам наверняка хорошо известен принцип "никого никогда не бросаем", которым очень часто руководствуются главные герои этих фильмов. А теперь, специалисты из лаборатории Biomimetic Millisystems Lab Калифорнийского университета в Беркли привили упомянутый выше принцип крошечным роботам-тараканам VelociRoACH, которые, руководствуясь им, помогают друг другу преодолевать высокие и неприступные для одного робота препятствия.

Для возможности предоставления друг другу помощи роботы VelociRoACH оборудованы магнитным соединителем и микро-лебедкой, а внедренные в их систему управления алгоритмы ориентированы на работу роботов парами. Сталкиваясь с непреодолимым препятствием, один из роботов сближается с ним до тех пор, пока его пружинные конечности не начинают отталкивать его назад. После этого начинает работать специальный алгоритм, который управляя движениями конечностей, заставляет робота, высота которого составляет около 6.5 сантиметров, принять почти вертикальное положение.

И в этот момент в игру вступает второй-робот-помощник, который при помощи магнитного захвата и собственных усилий выталкивает наверх первого робота. Одновременно с этим второй робот прикрепляется к микро-лебедке первого робота. Когда первый робот устойчиво закрепляется на верхней части препятствия или ступени лестницы, он использует лебедку для того, чтобы помочь второму роботу подняться наверх. Во время всей процедуры "взаимопомощи" при преодолении препятствия системы управления роботами работают, синхронизируясь друг с другом, и постоянно удерживают нить лебедки в натянутом состоянии для того, чтобы не дать ей запутаться.

В настоящее время успех операций взаимной помощи составляет порядка 50 процентов. Однако в будущем, оборудовав роботов дополнительными датчиками, сигнализирующими о срабатывании магнитного захвата и захвата конца нити лебедки, исследователи собираются повысить качество оказываемой помощи.

Все это является первым разом в истории робототехники, когда миниатюрные роботы оказывают друг другу взаимную помощь так, как это делают и люди в некоторых ситуациях. В прошлом нечто подобное уже было реализовано специалистами Калифорнийского университета, но в том случае робот, предназначенный для перемещения по поверхности, мог получить помощь от летающего робота в случае необходимости преодоления препятствий или для перемещения в труднодоступное место.

Следует отметить, что реализация идеи взаимопомощи роботов, несмотря на все явные недостатки попытки ее первой реализации, имеет очень важное значение для использования робототехники в некоторых областях. Группы роботов смогут действовать в самых сложных условиях более эффективно, нежели отдельные роботы. А такие сложные условия, как хорошо известно, очень часто возникают в местах ликвидации последствий стихийных бедствий, техногенных катастроф и на поверхности других планет, куда роботы отправятся в ближайшем будущем.

Буквально на днях представители небезызвестной компании Deep Space Industries из Люксембурга, которая планирует в будущем заняться добычей полезных ископаемых на астероидах, объявили о своих ближайших планах, согласно которым в космическое пространство отправится специализированный космический аппарат Prospector-X. Данное мероприятие будет производиться при непосредственном участии люксембургского государственного агентства Space Resources, а космический аппарат Prospector-X будет использоваться для проверок и тестирования ряда технологий, при помощи которых аппараты следующих поколений будут извлекать наиболее ценные ресурсы из недр астероидов.

Космический аппарат Prospector-X будет выведен на низкую околоземную орбиту и во время его пребывания в космосе будут проверены навигационные технологии, работа энергетической и двигательной установки, коммуникационные системы и другие электронные системы, служащие для обеспечения безопасных полетов в открытом пространстве. Кроме этого будет выполненная проверка небольшого количества технологий, имеющих непосредственное отношение к разведке и добыче полезных ископаемых.

Двигательная установка, используемая на космическом аппарате Prospector-X, носит название Comet-1. В качестве топлива этот двигатель использует воду, вещество, которое в изобилии находится как на Земле, так и в космическом пространстве, что позволит аппарату пополнять запасы топлива прямо в космосе. Импульсный двигатель Comet-1 отличается безопасностью запуска и стабильностью работы, а его конструкция может быть легко адаптирована к космическому аппарату размерами, начиная с размеров спутников стандарта CubeSat и заканчивая размерами, сопоставимыми с размерами нынешних космических кораблей.

В качестве системы навигации, которая позволит космическому аппарату Prospector-X находить космические объекты в пространстве, маневрировать возле них и производить другие действия, выступает оптическая навигационная система. Основу этой системы составляют две высококачественные стереоскопические камеры, а разработка данной системы была выполнена специалистами компании Deep Space Industries совместно с учеными центра Interdisciplinary Centre for Security, Reliability, and Trust (SnT) Люксембургского университета (University of Luxembourg).

Системой, которая свяжет в единое целое все узлы и подсистемы космического аппарата Prospector-X, является модульная и масштабируемая система космической авионики. Использование в ней множества самых последних достижений в электронике и других областях сделало эту систему способной работать длительное время в условиях высокой космической радиации, резких температурных перепадов и в других неблагоприятных условиях, с которыми аппарату предстоит столкнуться в открытом космосе.

Не стоит сомневаться, что до начала первых реальных работ по добыче полезных ископаемых в космосе пройдет еще достаточно немало времени. За это время специалисты компании Deep Space Industries и их конкурентов должны суметь и испытать ряд технологий, которые будут использоваться в этом относительно новом виде деятельности человека. А правительства заинтересованных в этом стран, США, Люксембурга и др., должны договориться, выработать и принять на межгосударственном уровне ряд документов, разрешающих и регулирующих этот вид деятельности.

Исследователи из Технологического университета Дортмунд и Института физики микроструктур Макса Планка, Германия, разработали новую технологию съемки, которая позволяет получить трехмерное голографическое изображение внутренних частей сложных молекулярных структур, детализированное до уровня отдельных атомов. До последнего времени самые широко распространенные методы съемки, включая сканирующую туннельную микроскопию, могли просматривать лишь поверхность молекул, а способность проникновения вглубь молекулярных структур и способность видеть все атомы дает людям беспрецедентные возможность в деле понимания уникальных физических и химических свойств уже известных материалов и в разработке новых материалов.

До последнего времени на свете не существовало прямых методов исследования внутренностей молекул. Поэтому точное местоположение атомов в большинстве молекул могло быть определено лишь косвенными методами или рассчитано теоретически. Такая нехватка экспериментальной информации о реальном расположении атомов служила препятствием в определении взаимосвязей между структурой молекулы и ее различными свойствами. Ранее исследователи уже пытались "влезть вглубь" молекул при помощи голографических методов, но все эти попытки увенчались лишь частичным успехом. Максимум чего удалось добиться ученым, это были изображения, на которых присутствовало до 10 атомов.

Новый метод голографической съемки является симбиозом сразу нескольких улучшенных методов, использовавшихся ранее. Его использование позволяет полностью избавиться от артефактов на изображениях, он предоставляет возможность делать снимки тысяч атомов одновременно и позволяет отличить друг от друга атомы различных элементов.

Новый голографический метод работает за счет эффекта рассеивания луча электронов атомами, входящими в состав молекул. Высокочувствительные датчики регистрируют различия между испускаемым специальным источником и рассеянным атомами потоком электронов. Это, в свою очередь, позволяет получить дифракционную картину и по ней восстановить трехмерное голографическое изображение, демонстрирующее истинное местоположение каждого атома.

Основной проблемой, решение которой позволило ученым реализовать новый метод съемки, было использование лучей электронов, имеющих более высокую энергию, несколько тысяч электрон-вольт по сравнению с несколькими сотнями. Такое более высокоэнергетические лучи могут быть сфокусированы в виде более узкого конуса, что позволяет уменьшить нежелательное рассеивание и избежать появления артефактов.

Несмотря на то, что единственный дифракционный образ уже заключает в себе информацию, достаточную для получения трехмерного изображения, ученые улучшают качество получаемых изображений, просчитывая и накладывая друг на друга порядка 20 первичных изображений, что позволяет почти полностью подавить все фоновые шумы и помехи.

Немецкие ученые считают, что разработанный ими новый метод получения снимков внутренностей молекул и кристаллов послужит не только весомым дополнением к ряду уже существующим методов съемки. Знание точного местоположения отдельных атомов внутри молекулы способно обеспечить скачкообразное продвижение сразу в нескольких областях науки и техники, включая биологию, медицину, материаловедение и т.п.