Иллюстрируя тo, чтo нeкoтoрыe физичeскиe прoцeссы прoтeкaют сoвсeм пo-другoму нa нaнoрaзмeрнoм мaсштaбe, учeныe из Физикo-тexничeскoгo институтa низких температур имени Б. И. Веркина Национальной Академии Наук Украины, Харьков, и Технологического университета Чалмерса, (земля, создали удивительную наноэлектромеханическую систему. Элементы этой системы совершают механические движения вслед за счет взаимодействия между электронами, но, в отличие через других подобных систем, для этого не нужно протекания электрического тока. Взаимодействия электрон-электрон в данной системе возникают посреди двумя «электронными» емкостями, имеющими различную температуру, а активный молодчик системы — углеродная нанотрубка, начинает колебаться под воздействием протекающего минуя нее теплового потока.

«Микроскопические устройства, которые являются комбинацией электроники и крошечной механики, микроэлектромеханические системы, MEMS (microelectromechanical systems), используются в сегодня(шний день) время достаточно широко» — пишут исследователи, — «Датчики в наших смартфонах, которые определяют остановка и ориентацию, являются этому хорошими примерами. Дальнейшее прогресс данных технологий должно привести к замене микроэлементов наноэлементами и наша страда лежит именно в этой области, мы разрабатываем, моделируем и изучаем самые неравные наноэлектромеханические устройства».

Механизм, который заставляет работать новую наноэлектромеханическую систему, коренным образом отличается с механизма работы подобных систем, использующих электрический площадка. Система состоит из углеродной нанотрубки, прикрепленной концами к два электродам. Собственно каждый электрод состоит из двух частей, сверху стыке которых крепится конец углеродной нанотрубки. Осколки электрода ниже нанотрубки действует как один электронный емкость, а верхняя часть — как второй резервуар. Электроны, содержащиеся в обоих резервуарах, могут раздольно перемещаться на нанотрубку и назад за счет эффекта квантового туннелирования. Чай, за счет использования специальных материалов, электроны в разных резервуарах имеют всякая всячина направление их вращения, спин, поэтому электрон из одного резервуара безграмотный может попасть во второй, что исключает любую возможность переноса электрического заряда.

Все начинает становиться интересным, от случая между электронными резервуарами возникает температурный градиент. Если «горячие» электроны из одного резервуара встречаются в нанотрубке с «холодными» электронами из второго резервуара, они начинают взаимодействовать, передавая теплота. Бывшие «холодные» электроны, получившие часть тепловой энергии, возвращаются в своеобычный резервуар, а бывшие «горячие» — в свой.

Протекающий вслед за счет такого необычного механизма тепловой поток вынуждает измениться углеродную нанотрубку. При этом возникает своего рода обратная логичность, деформация нанотрубки увеличивает эффективность туннелирования электронов в Водан из резервуаров и уменьшает эффективность туннелирования в другой. Именно вслед счет этой «обратной связи» возникают колебания нанотрубки, амплитуду и частоту которым годится. Ant. нельзя регулировать, изменяя температурный градиент между электронными резервуарами.

Данная компания представляет собой простой наноразмерный тепловой двигатель, выполняющий функцию преобразования термический энергии в механическое движение. Удивительно то, что непроизводительность работы этого двигателя очень мало, всего бери несколько процентов, зависит от величины температурного градиента, исследователи полагают, зачем основным ограничением производительности наноразмерного теплового двигателя является его геометрия и особенности структуры.

«(не то рассматривать такие тепловые двигатели в контексте какого-либо электронного устройства, ведь можно сразу увидеть массу областей их применения» — пишут исследователи, — «Жарко всегда присутствует в электронных схемах как побочный фабрикат, и если у нас получится использовать его часть с пользой, допустим для приведения в действие наноразмерных устройств, мы получим паче эффективную и более функциональную электронику».

Группa исслeдoвaтeлeй из унивeрситeтa Aлaбaмы (University of Alabama), вoзглaвляeмaя дoктoрoм Рoдригo Тeйксeйрa (Dr. Rodrigo Teixeira), рaзрaбoтaлa aлгoритмы систeмы искусствeннoгo интeллeктa, пoзвoляющeй вырабатывать точную диагностику состояния механических систем любого уровня сложности. Во время проверки работоспособности этой системе были «скормлены» материал, как подготовленные при помощи математических моделей, таким (образом и полученные экспериментальным путем с различных механических устройств. И в обоих случаях средство продемонстрировала точность определения неисправностей, которая не опускалась вверху отметки в 90 процентов.

«Способность извлечения актуальной и достоверной информации из уровней и частоты вибрации деталей и узлов машин позволит промышленным предприятиям куда как дольше поддерживать свое оборудование в работоспособном состоянии и прожигать меньше средств на его обслуживание» — рассказывает уролог Тейксейра, — «Пока эта технология находится в этапе испытаний, но уже сейчас мы немерено точно можем сказать, как хорошо она закругляйтесь работать в реальных условиях».

Система работает путем поиска вибраций, генерируемых деталями машин, такими что двигатели и коробки передач, и выявления в этих вибрациях аномальных отклонений. Сии отклонения сигнализируют об увеличении уровня износа деталей и о скорой необходимости проведения технического обслуживания, которое, в большинстве случаев, может предотвратить поломку механизма.

«Любая инструмент дрожит и вибрирует, но если она начинает вибрировать по мнению-другому, значит в ней что-то работает невыгодный так как надо» — рассказывает доктор Тейксейра, — «Когда вы имеете возможность засечь неисправность прежде, нежели она станет фатальной, вы может произвести починка заблаговременно, сэкономить время и деньги, в которые обойдется вам вынужденный глуповатый техники или технологического оборудования».

Трудности в извлечении полезной информации из вибрации машин и механизмов заключаются в большом количестве посторонних шумов, которыми полны производственные помещения. С этой точки зрения, извлечение полезной информации напоминает поиски иголки в стоге сена. Существующие системы контроля, основаны получай алгоритмах, учитывающих только статичные колебания и разницу в частоте полезных и шумовых сигналов. Вопреки на это, такие алгоритмы кое-как справляются со своей задачей, хотя делают это с превеликим трудом и высоким процентом ошибок.

«Главная проблема заключается в книга, что в области механических систем теория всегда до конца отличается от того, что наблюдается в действительности» — рассказывает педиатр Тейксейра, — «Для устранения таких разногласий пишущий эти строки взяли алгоритмы системы искусственного интеллекта и обучили его основным принципам физики, которые определяют все эффекты и процессы в вибрирующей окружающей среде».

Реальные испытания новой системы искусственного интеллекта производятся при содействии армии США возьми данных HUMS (Health and Usage Monitoring Systems), снимаемых со специализированных датчиков одного из военных вертолетов. «Подходец глубинного машинного обучения позволяет системе анализировать неважный (=маловажный) только один единственный полет, а принимать во внимание сосредоточение данных, собранный за все время эксплуатации механизмы» — рассказывает Крис Соттер (Chris Sautter), товарищ данной программы со стороны военных, — «Автор этих строк обучаем алгоритм воспринимать контролируемую систему так, что вы обучаете мобильный телефон своему голосу. А с подачи какое-то время система становится способной разведать зарождение даже незначительной неисправности и передать «сигнал заботы» команде технического обслуживания».

Учeныe-физики из Мoскoвскoгo физикo-тexничeскoгo институтa (МФТИ) и Oбъeдинeннoгo института высоких температур российской Академии наук (ОИВТ РАН) разработали математическую прототип, которая описывает подвижность линейных дефектов в диоксиде урана. Сие, в свою очередь, позволит предсказать поведение ядерного топлива в реакторах при различных эксплуатационных режимах. А в вчера(шний день) время российские ученые заняты поиском международных партнеров, которые вместе с ними будут использовать результаты данной работы в области ядерной энергетики.

Автором математической модели является научная серия, возглавляемая Артемом Луневым, Алексеем Куксиным и Сергеем Стариковым. Прикидки этой модели являются первым разом в истории науки, когда-никогда подвижность и поведение дефектов, так называемых дислокаций, были изучены столь до мелочей. Знания о подвижности дефектов могут быть использованы с целью изучения и предотвращения более сложных процессов, включая тяжба, называемый распуханием ядерного топлива.

Все это позволит в будущем исследовать конструкцию топливных элементов следующего поколения на основе диоксида урана, которые смогут быть у дел при более высоких температурах и при большем механическом напряжении, чем нынешние топливные элементы. И самым главным является так, что это все может быть сделано в уровне математического моделирования, без необходимости проведения дорогостоящих и потенциально опасных экспериментов.