Компьютерра - Журнал "Компьютерра" №758

Современные автомобили буквально нашпигованы средствами безопасности, помогающими водителю, оказавшемуся в экстренном положении. Но порой даже они бессильны: что делать, если на дорогу неожиданно выбежал ребенок? Ситуация патовая: тормозить уже поздно, а свернуть невозможно из-за движущегося параллельно потока машин. Избежать наезда или аварии в данном случае поможет разве что чудо. Впрочем, возможно, удастся обойтись и вполне земными технологиями: во всяком случае, так считают немецкие исследователи, разрабатывающие новую интеллектуальная систему, которая при возникновении форс-мажорных ситуаций возьмет управление автомобилем на себя.

Работу комплекса обеспечивает специализированный софт, координирующий маневры участников движения в чрезвычайных ситуациях. Находящиеся поблизости машины, которые движутся в одном направлении, объединяются в группу и в режиме реального времени обмениваются друг с другом информацией о своем положении, скорости, обнаруженных помехах и пр. Данные снимаются при помощи бортовых датчиков, камер и GPS.

Внутри каждой группы выбирается машина-координатор, отвечающая за принятие решений. Она сможет распознавать внештатные ситуации практически одновременно с автомобилем, находящимся в непосредственной близости от места возможного происшествия, что позволит вовремя оповестить всех участников движения. В приведенном выше примере система могла бы дать команду синхронного поворота сразу нескольким машинам, позволив таким образом избежать и наезда на ребенка, и столкновения автомобилей друг с другом.

В отличие от современных электронных систем обеспечения безопасности, призванных оказывать содействие водителю, оставляя за ним право окончательного выбора, новый комплекс полностью берет управление в свои руки. Впрочем, технология, предложенная немецкими учеными, пока находится на ранней стадии развития. Исследователи уже реализовали функции формирования групп автомобилей и теперь пытаются улучшить алгоритмы оценки дорожной ситуации и выбора наиболее эффективных маневров. Проблема в том, что в реальных условиях система будет работать, только если ею оборудованы все транспортные средства. Поэтому, даже если инициативу поддержит большинство автопроизводителей, пройдут многие годы, прежде чем автомобили обзаведутся "коллективным мышлением". ВГ

Золотой наночелнок, способный за один проход переносить всего четыре электрона, изготовили физики из Университета Бата в Великобритании. Это устройство может стать основой нового большого класса наноэлектромеханических устройств (NEMS), пригодных в том числе для обработки и хранения информации.

Идея перемещать электроны по схеме небольшими порциями с помощью механических челноков, а не гонять их постоянно в виде тока по проводам, была высказана около десяти лет назад. Такой способ обещал резкое снижение потребляемой схемой энергии за счет перемещения небольшого количества электронов только тогда, когда это необходимо.

Первые попытки реализовать идею на практике нельзя назвать успешными. Сначала челноки изготавливали из кремниевых балок, которые заставляли вибрировать переменным током. Но балки получались слишком громоздкими - порядка нескольких десятков нанометров. К тому же работали они лишь на своей резонансной частоте и требовали много энергии на раскачку. В другой работе в качестве челнока попытались использовать похожую на футбольный мяч молекулу фуллерена С60. Но ее диаметр (около нанометра) оказался слишком мал, и получить надежные доказательства, что она действительно работает как челнок, двигаясь взад-вперед, не удалось.

В новой работе в качестве челнока был использован золотой шарик диаметром 20 нм. Его закрепили в зазоре между двумя золотыми электродами с помощью монослоя гибких органических молекул, работавших как пружины. Когда к электродам прикладывали напряжение, золотая наночастичка начинала колебаться, каждый раз перенося с собой электроны от отрицательного электрода к положительному. Из-за своих малых размеров и кулоновского отталкивания электронов частичка переносила за один цикл не больше четырех электронов. Их количество можно было легко варьировать, меняя напряжение между электродами.

Ученые сняли вольт-амперные характеристики своего челнока и убедились, что они полностью согласуются с теорией: ток через наночелнок пропорционален рабочей частоте, которую можно варьировать, изменяя массу частички или эластичность ее молекулярного подвеса. Однако этот ток можно изменять и задавая смещение на третьем электроде, почти так же, как в обычном полевом транзисторе. Поэтому из комбинаций подобных наночастичек и электродов можно строить самые разные NEMS-устройства, работающие на частотах от единиц до сотен гигагерц.

Теперь ученые заняты реализацией транзистора, в котором третий электрод будет управлять количеством электронов, переносимых золотым челноком за одно колебание. Такое устройство сможет работать при комнатных температурах, передавая электроны строго по одному. ГА

Живая легенда мира информационных технологий Дональд Кнут (Donald Knuth) известен не только своими классическими монографиями по программированию, но и оригинальным чувством юмора. Разменяв восьмой десяток, он не утратил жизнелюбия, по сей день регулярно отпуская профессиональные шуточки. Чего стоит хотя бы устремленная к числу "пи" система нумерации версий пакета TeX. К той же категории относится и выплачиваемая им награда размером в один шестнадцатеричный доллар (эквивалентный, как нетрудно догадаться, 256 центам) за каждую ошибку, обнаруженную читателями в его книгах. Вот уже на протяжении сорока лет Кнут собственноручно выписывает чеки. И хотя отдельные гонорары составляли несколько сотен долларов (на сей раз обычных американских), а общая сумма к 2005 году превысила 20 тысяч "зеленых", лишь немногие читатели обналичивали полученный чек, предпочитая сохранить его на память. Тем не менее нынешней осенью мэтр сообщил о решении прекратить выплаты.

Пойти на это Кнута заставили мошенники, не раз пытавшиеся опустошить его банковские счета посредством тех самых наградных чеков. Создатель систем TeX и METAFONT далек от мысли, что в этом замешаны его читатели: но, по его мнению, роль сыграло то, что чеки часто выставлялись напоказ. Номера, напечатанные на бланках, мошенники могли использовать для незаконного получения денег. По признанию самого Дональда, за последнее время в результате подобных действий он был вынужден закрыть уже три чековых счета.

Впрочем, и из этой ситуации автор "Искусства программирования" вышел с улыбкой. Отныне читателей, отыскавших ошибку, будет ждать "почет, а не расчет" (в оригинале "kudos, not escudos"). Вместо чеков Кнут будет рассылать собственноручно подписанные депозитарные сертификаты на ту же сумму в организованном им воображаемом банке страны San Serriffe, квартирующем на планете Пинкус (государство San Serriffe появилось в результате первоапрельской шутки британской газеты Guardian в 1977 году). Также почетный список получателей, обновляемый лично Кнутом, размещен в его разделе на сайте Стэнфордского университета. По словам ученого, переход к виртуальным наградам вряд ли кого-то огорчит, поскольку за последние пару лет лишь девять человек решили обналичить полученные чеки.

Перенесший в 2006 году операцию по удалению злокачественной опухоли, Кнут продолжает читать лекции, писать книги и развивать проекты TeX и METAFONT, а значит, прием багов продолжается. ЕЗ

Важного успеха в разработке компонентов квантовых компьютеров добилась команда физиков из университетов Оксфорда, Принстона и Беркли. Ученые научились записывать, хранить и считывать квантовую информацию с помощью единственного атома фосфора-31.

Квантовый компьютер, как и обычный, должен уметь не только обрабатывать, но и хранить данные. И если для обработки информации могут подойти электроны, способные кодировать единицу квантовой информации (кубит) в состоянии своего спина, то для ее хранения электроны приспособлены плохо. Легкий электрон сравнительно быстро "забывает" квантовое состояние своего спина, поскольку сильно реагирует на тепловые колебания окружающих электромагнитных полей. Хранить квантовую информацию лучше в спинах сравнительно тяжелых и неповоротливых атомных ядер, которые вдобавок хорошо экранированы от окружения своими электронными оболочками. А значит, надо научиться передавать квантовое состояние спина электрона спину ядра, а затем, при необходимости, считывать его.

Оказалось, что для этого прекрасно подходят атомы стабильного изотопа фосфора-31, введенные в качестве примесей в идеальный кристалл изотопа кремния-28. Обычный химически чистый кремний, использующийся в полупроводниковой промышленности, кроме основного изотопа кремния-28 содержит еще почти пять процентов кремния-29, а также кремний-30. У ядер кремния-28 спин нулевой, и они не мешают фосфору, но спин ядер кремния-29 уже не нулевой, так что он неизбежно взаимодействует со спином ядер фосфора, способствуя его разрушению. Поэтому ученым пришлось потратить массу усилий, чтобы получить изотопически чистые монокристаллы кремния-28.