Сряда, Ноември 04, 2009

Армада от роботи може да покорява нови светове

Рисунка на спътник, цепелини, ровъри и роботи, работещи заедно (Credit: Image courtesy of NASA/Jet Propulsion Laboratory)

ScienceDaily (Oct. 28, 2009) — Армада от роботи един ден може да лети над върховете на планините на луната на Сатурн – Титан, да прекосява обширните й дюни и да плава в езерата му.

Wolfgang Fink, сътрудник физик в Калифорнийския Технологичен Институт в Пасадена, казва че сме на ръба на огромна промяна в планетарното изследване, и следващата генерация от роботи изследователи няма да има нищо общо с това, което виждаме днес. "Начина по който ще изследваме в бъдеще няма да прилича на нито един правен досега,” каза Fink, който наскоро бе назначен като Edward и Maria Keonjian отличЕн Професор по Микроелектроника в Университета в Аризона, Тускон. "Ние оставяме назад традиционните подходи състоящи се от един робот, който се контролира от Земята, и се насочваме към такива подходи, които залагат на разнообразни, ниско-бюджетни роботи, които могат да командват себе си или други роботи на различни точки по едно и също време."

Fink и групата му от Калтех, Американското Геоложко Общество и Университета в Аризона развиват авотономен софтуер и са построили робот, който може да имитира полеви геолог или астронавт, способен да работи независимо и като част от по-голяма група. Този софтуер ще позволи на робота да мисли самостоятелно, да идентифицира проблемите и вероятните опасности, да определя сам зоните на интерес и да приоритизира целите за да ги изследва отблизо.

Начина по който работят сега нещата е като инженерите компандват ровър или космически апарат, който извършва определени задачи и след това чакат те да бъдат извършени. Те имат малко или никаква гъвкавост за промяна на плана си при развитието на събитията; например, да снимат земно свличане или криовулканично изригване при случването му, или да изследват изпускане на метан от повърхността.

"В бъдеще, многобройни роботи ще стоят на мястото на шофьора,” каза Fink said. Тези роботи ще споделят информация почти в реално време. Този тип изследвания може някой ден да бъде използвани в мисия до Титан, Марс или други планетарни тела. Текущите предложения за Титан са да бъдат използвани орбитален спътник, въздушен балон и ровъри или лейк лендъри.

При този сценарий, орбиталния апарат ще обикаля Титан с глобален поглед върху луната, с въздушен балон реещ се във въздуха, способен да предостави ‘птичи-поглед’ върху планините, езерата и каньоните. На земята, ровъри или лейк ландъри ще изследват повърхността. Орбиталния апарат ще ‘говори’ директно на въздушния балон и ще го командва за да лети над определени региони за по-близко изследване. Този въздушен балон ще бъде в контакт с няколко малки ровъра на земята и ще ги командва към целите идентифицирани от въздуха.

"Този тип изследване се нарича tier-scalable reconnaissance," каза Fink. "Това е нещо като командване на малка армия от роботи опериращи в космоса, въздуха и на земята едновременно. "

Ровъра може да съобщи, че вижда гладки скали наблизо, докато въздушния балон или орбиталния апарат може да потвърди, че наистина ровъра е в сухо речно корито – раз разлика от текущите мисии, където фокуса е само върху глобалния изглед отгоре без да може да се предостави информация на локално ниво и да се каже дали наистина ровъра стои в сухо речно корито.

Пример за този тип изследване може да бъде видян на Марс, където комуникациите са между ровърите и орбитален апарат като Mars Reconnaissance Orbiter. Информацията обаче, само се предава и не се използва от други орбитални апарати или да се контролират директно ровърите. "В основни линии се насочваме към правене на роботи, които да командват други роботи,” каза Fink,който е директор в Caltech's Visual and Autonomous Exploration Systems Research Laboratory, където се осъществява и работата му.

"Един ден цяла армада от роботи ще бъде автономно командвана наведнъж. Тази армия ще бъде нашите очи и уши, ръце и крака в космоса, въздуха и на земята, способна да реагира на условията без нас, да изследва и да обхване неизвестното,” добави той.

Документите описващи това ново изследване са публикувани в списанието Computer Methods and Programs in Biomedicine и в Proceedings of the SPIE.

За повече информация по тези разработки, посетете http://www.autonomy.caltech.edu/
Повече информация за мисиите на JPL в http://www.jpl.nasa.gov/

Петък, Октомври 30, 2009

Соларна криза

Източник: http://borsi.blog.bg/biznes/2009/10/05/solarna-kriza.410146

Представете си, че сте модерен човек ползващ всички, или повечето блага на 21 век и изведнъж света ви се обръща и се връщате в 1970 година, но без да сте подготвен за това. Или пък още по-назад, в 50-те години, 20-те, или направо в 19 век. Как ще реагирате? Как ще реагират хората около вас, близките ви, политиците, банкерите и пазарите?
Смятате, че не е възможно ли? Въпроса е не дали, а кога това ще се случи.

Представете си следната ситуация:

Излизате от работа и искате да се обадите на жена си, а вашият мобилен телефон или не иска да работи, или се чува само отчайващо пукане и пращене, или пък ви свързва с други абонати, но не и със съпругата ви!

Зарязвате опитите си и отивате до близкия банкомат, за да изтеглите пари за вечеря. Банкоматът обаче не работи! Отивате до друг, той работи, но вместо исканата от вас сума от 50 лева, изплюва 400, след което на порции започва да бълва пари, докато те не свършат в търбуха му. Ще сте изумен, нали? Изумлението ви обаче няма да свърши до тук. Изведнъж усещате, че светът около вас не е същият! Светофарът на познатото старо кръстовище не работи, няколко нови автомобила са запречили улицата, а собствениците им се суетят безпомощно около тях. Пристигналият полицай се опитва да се свърже с колегите си по радиостанцията си, но отново безполезно. Гледате известно време суматохата, а после бавно тръгвате към къщи, а светът около вас е все по-странен. Спрели по платното автомобили, изнервени или учудени лица на хора, опитващи се да се свържат с пътна помощ или близките си. Уплашени погледи. Влизате в близкия супер, решил да пазарите вечерята, пълните количката си и решавате да платите на касата с карта. Невъзможно! Картата показва, че нямате наличност или апаратът въобще не работи. Докато плащате в брой токът изведнъж спира. Вътре свети само все още дневното слънце. Десетките хладилни витрини и осветление не работят. "Какво става?" - питате вие, а всеки около вас вдига рамене.

Влизате в близката банка, за да съобщите за проблемите с дебитната или кредитната ви карта. Вътре обаче е тъмно и само изплашените погледи на служителките ви показват, че и тук нещата не са наред.

Отивате си в къщи и когато след няколко дни пускат тока се оказва, че електрониката у вас - телевизори, компютри, плеъри, дори домофона ви и електронната ви ключалка не работи.
Какво всъщност се случва?

Отдавна съм се интересувал от влиянието на слънцето върху живота ни, търсейки зависимости, които биха ни засегнали като борсови спекуланти.

Тези дни в разговор с мой приятел и ученик, служител в IBM обсъждахме хипотетични ситуации за влиянието на слънчевите бури върху хората и икономиката. Сам запален анализатор, познатият ми сподели следния факт - При висока слънчева активност имат много работа и проблеми (той е компютърен специалист по професия), при слаба, нямат работа или е слаба.

С интерес ще следя неговите наблюдения, още повече той се закани да напише една дълга и подробна статия върху влиянието на слънцето върху електрониката, която сигурно ще прочетем с интерес.

Нищо ново под слънцето.

Както се знае от древни легенди и исторически записи, човешките дейности, институции и технологии винаги са били жертва на неблагоприятните природни условия.
Около средата на 19-ти век, обаче, обществото в развитите части на света, става уязвима към различен вид на екстремно явление.

От 28 август до 2 септември, множество петна и слънчева факли са били наблюдавани на слънцето. В 11:18 часа, в безоблачно хубаво утро, четвъртък, 1-ви септември 1859 година, 33-годишният Ричард Карингтън, астроном от Англия е в частната си обсерватория. Както обикновено, във всеки слънчев ден, телескопът проектира на 11-инча широк-образ на слънцето върху екран. Нея сутрин Карингтън, наблюдава огромна група от слънчевите петна. Изведнъж пред очите му, две блестящи мъниста на ослепително бяла светлина се появяват през слънчевите петна, много бързо, и след миг стават бъбрековидни. Осъзнавайки, че е бил свидетел на нещо безпрецедентно, объркан и изненадан Карингтън по-късно пише - "Аз се завтекох да намеря някой, който да види това заедно с мен. На връщане, в рамките на само 60 секунди, бях изумен да открия, че явлението вече е много променено и отслабва."

Точно преди зазоряване на следващия ден, небето над планетата Земя, избухва в червено, зелено и лилаво така брилянтно, че вестниците могат да се четат толкова лесно, колкото и през деня.

Зашеметяващи северни сияния се наблюдават дори и в тропическите ширини над Куба, Бахамските острови, Ямайка, Ел Салвадор, и Хавай. Сиянието над Скалистите планини в САЩ е толкова силно, че миньорите златотърсачи се събуждат и започват да си правят закуска защото мислят, че утрото настъпва. Светлината била така силна, че можело нощем да се чете вестник без проблем по улиците на Лондон, все едно е обед.

Още по-объркващо!

Телеграфни системи по цял свят са побъркват. На места, в офисите на телеграфистите в Европа и САЩ прехвърчат искри и пламва хартиената лента, стават пожари и дори когато телеграфистите откачат батериите по кабелите, се индуцира електрически ток в проводника, до степен още да се изпращат съобщения.

Това е най-силното слънчево изригване през последните 500 години. За щастие на хората от 1859 година, електрическо оборудване е грубо и електромагнитни импулси (ЕМИ) причиняват малко щети.

Днес мили от кабели опасват земята и ние сме много по- зависими от техниката и електрониката от всеки друг път. По-зависими и по-уязвими.

Телефони

В 7:04 ч. на 15 май 1921 година САЩ. Цялата система изляла от строя, последвана от пожар в контролната кула на ул. "57-ми и Парк Авеню. Пламък обхваща таблото и запалване на цяла сграда, със загуба от $ 6,000. Зад океана, в Швеция, телефонна станция изгаря, като освен това прекъсва телефона и телеграфа с по-голямата част на Европа, оставяйки Швеция изолирана.

През 1942 година слънчева буря нарушава работата на съюзническите радари в Англия. Mоже би само подобни проблеми и липсата на информация са спрели Луфтвафе да атакува.
В 1960 г., слънчевата буря е отразена в големи радио смущения и аномалии, забелязвани и в България.

На 4 август, 1972, много по- слабо изригване нокаутира телекомуникациите в Илинойс. Подобни пристъпи на 13 март, 1989, провокирани от геомагнитни бури, прекъсват електрическа мощност Квебек, оставяйки 6 милиона души в тъмнина, в продължение на 9 часа.

Геомагнитна буря, през месец май 1921, която е десет пъти по-силна от бурята поразила в 1989 Квебек, подпалва старите, вече забравени от нас телефонни централи, прекъсвайки връзките, предизвиквайки пожари и хвърляйки в паника телефонистките.
Друга слънчева буря удря до разтопяване и пожар трансформатори в Ню Джърси. През декември 2005 г., друга слънчева буря прекъсва спътник и изкарва от строя Глобалната система за позициониране (GPS), като навигационните сигнали спират за около 10 минути.
Вече, предполагам, ви е ясно, че повторение на събитието от 1859, може да причини катастрофа в размери, които светът никога не е виждал и това ще е криза точно обратното на това, което ще сме свикнали да виждаме. Обикновено по-слабо развитите региони на света са най-уязвими на природни бедствия, но този път жертва ще бъдат технологиите, дори от много по-слабо изригване в сравнение с това от преди 150 години.

Според проучване, едно изригване би нокаутирало 300 ключови трансформатора в рамките на около 90 секунди, прекъсвайки електроенергията на повече от 130 милиона души в САЩ. От този момент, часовникът ще тиктака за Америка, Европа и за цивилизования свят въобще.

Слънчевите бури са изблици на енергия и материя, която е избягала от слънцето и може да се насочи към Земята, където дори и слаби бури могат да повредят сателитите и електрическите мрежи, смущения комуникации, ел. захранване и GPS. Един силен взрив на "слънчевия вятър" може да застраши националната сигурност, транспортни, финансови услуги и други основни функции.

Необичайно дългото, дълбоко затишие на слънцето последните години, можем лесно да обясним с дъното на слънчевия цикъл, като пика по прогнози ще е в края на 2011 или средата на 2012. По прогнози следващия цикъл ще бъде "умерено слаб" и с не много изригвания. По прогнози пак, през май 2013 година ще имаме 90 изригвания средно на ден.
Най-честите мерки за интензивност на един слънчев цикъл е броят на слънчевите петна. Повече петна и до Земята достига повишена магнитна дейност. Колкото повече петна има, толкова по-вероятно е, че слънчеви бури ще се случват, но и може да се случи голям ураган по всяко време.

Ами ако магнитна буря подобна на тази от май 1921 възникне днес? Проблемът започва с електрическата мрежа. "Електрическата енергия, е крайъгълен камък на цивилизацията ни, от която зависят почти всички други инфраструктури и услуги. За съжаление, тя е особено уязвима към геомагнитни бури. Те могат да предизвикат топене на медните намотки в трансформатори и да са в основата на много енергийни системи и за дистрибуцията на електроенергия.

Електрическите мрежи днес са по-уязвими от всякога. Проблемът е, взаимосвързаност. Взаимосвързаността прави системата, податлива на големи каскадни прекъсвания.

Проблеми

Проблем 1, веднага и за някои хора, е питейна вода. Всеки, който живее в апартамент на високо и където водата трябва да се изпомпва, за да го достигне, ще бъде отрязан веднага.
За останалите, питейна вода все ще идва може би за половин ден. При липсата на електричество за изпомпване на вода от язовири или от кладенци водния проблем е сигурен.

Транспорт и храни. Ще спрат влаковете, а много възли управляващи транспорта ще са извън строя. В наше време, когато се стремим да сме максимално ефективни, това ще означава, че рафтовете в супермаркетите ще се опразнят много бързо. Камионите, може би, ще вървят, но в мига, когато горивото им свърши няма да могат да зареждат, защото помпите в бензиностанциите няма да работят.

За болниците, това би означавало смърт за някой пациенти, спиране на жизненоважни уреди, а лекари и технически персонал ще са безпомощни.

Истински шокиращо заключение е, че цялата тази ситуация не би се подобрила в продължение на месеци, може би и години. Разтопените и изгорели трансформатори не могат да се поправят, а само могат да се заменят. Дори да има няколко резервни трансформатора наоколо, инсталирането на нов отнема, на добре обучен екип, седмица или повече. А ако няма екип наблизо или той е претрупан с работа (както и би било)?
В рамките на един месец, максимум, резервните трансформатори (ако въобще ги има) ще бъдат изчерпани. Останалите ще трябва да бъдат построени по поръчка, нещо, което може да отнеме до 12 месеца!

Дори, когато някои системи са способни да получават власт отново, няма гаранция, ще има кой да дава. Почти всички тръбопроводи за природен газ и гориво изискват електричество, за да работят. Въглищните електроцентрали, обикновено държат резерви въглища за 30 дни, но без транспортните системи (работещи с гориво), ще бъдат без ток във втория месец.
При липсата на енергия за отопление, охлаждане или хладилни системи за запазване на храните, хората биха могли да започнат да умират в рамките на дни. Има непосредствена опасност за тези, които разчитат на медикаменти. Бързоразвалящите се лекарства, като инсулин например, скоро ще бъдат с дефицит. В Европа има, може би, около един милион хора с диабет. Без производство, разпространение и съхранение на инсулин, животът им е изложен на огромен риск.

Електропреносните мрежи в Европа, тези в САЩ и Канада са силно свързани помежду си и изключително уязвими към каскадни спирания. Спиранията на тока в средата на десетилетията го показаха, когато едно спиране на електричеството в Италия засегна и Франция и Швейцария.

Шансовете за повторение на събитието от 1859 година са 1 на 500, но и много по-слаби, като това в 1921 година, могат значително да засегнат нас, света от който сме се обградили, както и финансовата ни система, много и силно зависима от електрониката.

Загуби

Общият икономически ефект загуби, в първата година след бурята може да достигне 2 трилиона долара. А може и много повече. Някои от проблемите ще се коригират сами, с избледняване на бурята (зависи колко би била силна).

Радиото, телевизията и GPS системите може да се възстановят сравнително бързо, но пак зависи от размера на бурята и пораженията, които е нанесла и върху електрониката.
Силна буря би могла да извади електрониката въобще от играта.

В днешния свят, така силно обвързан с високите технологии, това ще е удар с ужасна сила.
Мисля много от вас са запознати с въздействието на силен електромагнитен импулс върху електронните компоненти.

Това ще означава, че много от днешните автомобили няма да могат да запалят. Мобилните телефони ще са безполезни. Вън от строя ще телевизори, радио, системи за сигурност, противопожарни системи, болнично оборудване, електронните ключалки на входните врати на жилището ви. Буквално може да изпържи спътниците в орбита и да прекъсне комуникациите ни за години напред. Компютърните сървъри, настолния ви домашен компютър и лаптопа който носите. Такъв удар ще остави хората в асансьорите, в хотелските стаи с електронно заключване. Ще удари модерните компютъризирани и технологични ферми, от което последствията за селското стопанство ще са значителни. Ръчния часовник на ръката ви също може да спре, а по липса на съобщения пожарните и без това претоварени с работа няма да могат да получат информация за хилядите пожари избухнали едновременно.

Ако самите противопожарни служби могат да работят въобще! Как би реагирала електрониката в стотиците хиляди самолети пълни с пасажери и намиращи се във въздуха?
Горната сума със загубите е само приблизителна и чисто теоретична. Как ще се отрази на пазарите подобно природно явления трудно може да предвидим. И докато в 1921 година, или в 1859 сделките на борсата се извършват по телефона, лично, или по телеграфа, а банковите преводи, в брой или с чекове, то в днешно време, с компютърните терминали, банкови преводи, за търговия, електронни платформи прехвърлящи милиони за секунди положението може да се окаже фатално за милиони хора. Самите борси ще замрат, банковите преводи също, но ако това би било по-малката беда, то кой би се заел да разплете стотиците хиляди сделки, изпарили се за секунда, или грешките които биха се допуснали, заради бурята?

Как би се възстановила информацията при брокери и банкери?

Къде биха били личните ви спестявания, банкови сметки, акциите ви, облигациите ви, парите ви, ако подобен удар се стовари? Какво би станало с информацията за тях? Да приемем обаче, че една такава буря би била по-слаба и подобна на тази от 1960 година.
Тогава е имало на моменти сериозни смущения в радиопредаванията и телевизията, както и са наблюдавани странни аномалии.

И ако в 1960 година електрониката не е така навлязла в бита на хората, то днес положението е съвсем друго. Мобилни оператори, комуникационни и информационни компании - всички те ще са с нарушена работа, а какво отражение може да даде това на бизнеса им, на техните акционери и на техните клиенти тепърва може да се мисли.
Надеждното прогнозиране е от ключово значение.

Ако спътниците ни предупредят, то може да се вземат мерки за намаляване на щетите - например, прекъсват се кабели, екранира се уязвимата електроника или се прекъсва захранването към важен хардуер. По-добре няколко часа без електричество, отколкото няколко седмици или месеца.

В момента НАСА има флотилия от космически кораб за изследване на слънцето и неговите изригвания, който могат да ни предупредят. Проблемът е готови ли сме да посрещнем тази опасност и готови ли сме да се справим с нея? Ще имаме броени мунути за реакция. В момента никой не знае кога следващата супер слънчева буря ще избухне. Тя може да бъде след 100 години, или само след 100 часа.

Идващия слънчев цикъл ще бъде от 30 до 50% по-силна от последния. Какво точно ще се случи не знаем.

Вторник, Октомври 27, 2009

Невидима сила действа върху тъмната материя?


ScienceDaily (Oct. 23, 2009) — Международна група от астрономи са открили неочаквана връзка между мистериозната ‘тъмна материя’ и видими звезди и газ в галактиките, която може да революционизира текущото ни разбиране за гравитацията.

Един от астрономите, Др. Hongsheng Zhao от Центъра за Гравитация SUPA, Университета Св. Андрюс, предполага, че невидима сила действа върху тъмната материя. Откритията са публикувани тази седмица в научното списание Нейчър.

Само 4% от Вселената е направена от познат материал. Звездите и газът в галактиките се движат толкова бързо, че астрономите предполагат, че е нужна гравитацията на хипотетично невидимо хало от тъмна материя, която да държи галактиките заедно. Въпреки това, все още няма ясно обяснение, както и директно доказателство за съществуването на тази тъмна материя.

Сега, групата вярва, че взаимодействието между тъмната и обикновената материя може да бъде много по-важно и по-сложно отколкото се мислеше преди, и дори предполагат, че тъмната материя може би не съществува и че анормалното движение на звездите в галактиките се дължи на модификация на гравитацията на между-галактични мащаби.
Др. Benoit Famaey (Университети Бон и Страсбург) обяснява: "Тъмната материя изглежда ‘знае’ как е разпределена видимата материя. Изглежда, заедно те се ‘договарят’, така че гравитацията на видимата материя в характерния радиус на тъмното хало е винаги една и съща. Това е крайно изненадващо, защото очаквахме баланса между видимата и тъмната материя да зависи до голяма степен от индивидуалната исторя на всяка галактика.”Др. Zhao от Центъра за Гравитация SUPA отбелязва, „Моделът на информацията, която разкрихме е много странен. Това е все едно да имате зоологическа градина с всякакви животни, на всякаква възраст и всички те като по чудо да имат идентични... нека да кажем гръбначни стълбове или нещо от сорта. Възможно е, някаква не-гравитационна сила да въздейства на тъмната материя, като оставя отпечатъци върху всички галактики, независимо от тяхната възраст и размер.”

Подобна сила може да разреши дори и по-голяма мистерия, позната като ‘тъмна енергия’, която управлява ускореното разширение на Вселената. По радикална ревизия на законите на гравитацията за пръв път е разработена от Исак Нютон през 1687 и подобрена от Албърт Айнщайн чрез теорията за Общата Относителност през 1916. Айнщайн никога не е решил със сигурност, дали неговите уравнения трябва да имат един вездесъщ константен източник, сега наречен тъмна енергия.

Др. Famaey добави, "Ако разчитаме на нашите наблюдения като модифицираме закона за гравитацията, нещата пасват идеално като заместим ефективното действие на хипотетичната тъмна материя със сила близко свързана с разпределението на видимата материя.”

Последствията от новото изследване биха променили някои от най-широко поддържаните научни теории за историята и разширението на Вселената.

Водещият изследовател Др. Gianfranco Gentile в Университета Гент споделя, „Разбирането на тази заплетена конспирация е вероятно ключа за отключване разбирането на формирането на галактиките и техните структури.”


Източник: http://www.sciencedaily.com/releases/2009/10/091022154644.htm

Четвъртък, Септември 24, 2009

Компютърен код предоставя симулация на последните часове от живота на една звезда

Използвайки Маестро, изследователите симулират радиалната скорост на повърхността на Тип Ia супернова с приближаването й към точката на възпламеняване.Само вътрешността (1000 км) да показани на тази рисунка. (Credit: Image courtesy of DOE/Lawrence Berkeley National Laboratory)

ScienceDaily (Sep. 23, 2009) — Точните условия в недрата на бяло джудже – в часовете преди избухването й като Тип Ia супернова – са една от мистериите, с които се сблъскват астрофизиците изучаващи тези масивни звездни експлозии. Но сега, група от изследователи, трима от които са приложни математици от от националните лаборатории Лорънс Бъркли на Американското Енергийно Министерство и двама астрофизици, са създали първата пълна симулация на звезда, показващи часовете преди най-голямата термоядрена експлозия във Вселената.

В статия, която ще се публикува в октомврийския брой на Астрофизичния Журнал, Ан Алмгрин, Джон Бел и Анди Нонака от лабораториите Бъркли, заедно с Майк Зингейл от университета Stony Brook и Стан Уусли от Калифорнийския университет, Санта Круз, описват първата три-измерна, симулация на цяла звезда, показваща конвекцията на бяло джудже, водеща до възпламеняването на Тип Ia супернова. Проекта е финансиран от научния офис на Енергийното Министерство.

Тип Ia суперновите са особено интересни за астрофизиците, защото се вярва, че те са изненадващо подобни една на друга, което води до използването им като „стандартни свещи”, с които учените измерват разширението на Вселената. Базирано на наблюденията на тези масивни звездни експлозии – една супернова може да бъде ярка колкото цяла галактика – учените вярват, че нашата Вселена се разширява с ускоряващ се темп. Но какво става ако Тип Ia супернова не избухват по един и същ начин? Какво става ако те не са стандартизирани?

"Опитваме се да разберем нещо много фундаментално – как се взривяват тези звезди – като това има последствия за съдбата на Вселената,” казва Алмгрин.

Проблема е, че астрофизиците все още не знаят как точно експлодира такава звезда. През годините, няколко симулации са се опитали да отговорят на този проблем, но традиционните методи и достъпната суперкомпютърна изчислителна мощ все още не е била достатъчно добра за тази задача."Малко хора са се занимавали с този проблем преди, защото е бил считан за невъзможен за обработване предвид количеството информация,” казва Алмгрин. „Трябва да симулираме състоянието за часове, не само за няколко секунди. Сега правим изчисления, които не бяха възможни преди.”

През последните три години, Алмгрин, Бел и Нонака, заедно със сътрудниците си, са разработили симулация кодирано наречена МАЕСТРО (MAESTRO). Кода симулира потока от маса и топлина през звездата за период от време, и изисква суперкомпютри, които да моделират цялата звезда. Уникалното в случая е, че е направен за процеси, които се случват със скорости много по-ниски от скоростта на звука, което позволява на симулацията да произведе много по-детайлни резултати, използвайки много по-малко суперкомпютърно време отколкото традиционните кодове. Това, което прави подхода на МАЕСТРО различен от традиционните методи, е че звуковите вълни са премахнати, което позволява на кода да бъде по ефективен.

Групата е провела симулациите със суперкомпютъра Jaguar, a Cray XT4 в Oak Ridge Leadership Computing Facility в Тенеси, използвайки сума отпусната по програмата Innovative and Novel Computational Impact on Theory and Experiment (INCITE).
"Алокирането на INCITE към Jaguar е било критично, позволявайки осъществяването на успешни опити, които довеждат до тези разтърсващи резултати,” каза Уусли, лидер на проекта SciDAC supernova, който насърчава успешни сътрудничества като това между математиците и астрофизиците. „И непрестанната подкрепа на Научния отдел на Енергийното Министерство е критична за напредването в нашите изследвания.”
Симулацията предостави важен поглед към края на един процес започнал преди няколко милиарда години.
Тип Ia супернова започва като бяло джудже, компактна останка от звезда с ниска маса, която никога не е станала достатъчно голяма за да синтезира въглерод и кислород. Но ако наблизо има друга звезда, бялото джудже може да започне да получава маса (акретира) от съседа си, докато достигне критичен лимит, познат като маса на Чандрасекар. Евентуално, при достатъчна топлина и налягане, звездата започва да ври/къкри, процес който трае няколко века. По време на тази фаза, флуида близо до центъра на звездата става все по горещ и по-гъвкав и благодарение на конвекцията топлината се измества извън центъра на звездата. По време на финалните часове, конвекцията вече не може да премества топлината надалеч от центъра достатъчно бързо, и звездата става все по гореща. Флуидния поток става все по мощен и турбулентен и в дадена точка или точки от звездата, температурата достига до около 1 милиард градуса по Келвин (около 1.8 милиона по Фаренхайт) и се възпламенява. Горещия фронт тогава прекосява звездата, отначало бавно, но ускорявайки с времето. Периода от време от възпламеняването до експлозията трае секунди.

Симулациите на групата показват, че в ранните етапи, движението на флуида изглежда като случайни завихряния. Но с увеличаването на нагорещяването в центъра на звездата, конвективния поток ясно се движи в ядрото на звездата от едната страна към другата, модел познат като дипол. Но потокът също става и много турболентен, като ориентацията на дипола изхвърча в звездата. Други също са виждали този диполен модел, но симулациите с МАЕСТРО за пръв път го показват в рамките на цялата звезда и в три измерения.

Това, според статията написана от групата, може да бъде критично парче от нашето разбиране за това как се случва финалната експлозия. „С напредването на изчислителната техника, става все по-ясно, че резултатът от експлозията е много чувствителен към това как точно се инициират горящите фронтове.”

"Както се вижда от широкия спектър от резултати от експлозии в литературата, реалистичните първоначални условия са критична част от моделирането на Типа Ia. Само симулациите на тази конвективна фаза могат да дадат броя, размера и разпределението а първоначалните горещи точки, които възпламеняват звездата,” пише групата в статията. „Допълнително, първоначалните турболентни скорости в звездата сапоне толкова големи, колкото е голяма скоростта на пламъка, така че те акуратно показват, че този първоначален поток може би е важен компонент на еплозивните модели.”

Алмгрин и Нонака предупреждават читателите да не се задълбочават много в резултатите от едно единствено изследване. Въпреки, че работата описана в тази статия – четвъртата в Астрофизичния журнал за МАЕСТРО – е важна стъпка към разбирането на този проблем, трябва повече работа за да бъдем сигурни в резултатите. „Трябва да изследваме ефектите от ротацията, от резолюцията и различните съставки на звездата,” казва Зингейл. „Но с МАЕСТРО и днешните суперкомпютри, мислим, че това е постижимо.”

Неделя, Септември 06, 2009

Човешкият мозък може да бъде репликиран до 10 години, предрича изследовател

Активността в мозъчния неокортекс е плътно контролирана от инхибиторни неврони показани на снимката, които предотвратяват епилепсията. (Credit: Blue Brain Project; Ecole Polytechnique Federale de Lausanne)

ScienceDaily (Sep. 4, 2009) — Модел, който репликира човешкия мозък е постижим в рамките на 10 години, според невролога проф. Хенри Маркрам (Henry Markram) от Института Brain Mind в Швейцария. „Абсолютно вярвам, че това е възможно технологично и биологично. Единствената несигурност е финансовата. Това е крайно скъп проект и все още нищо не е осигурено.”

Очевидната сложност на човешкия мозък не е бариера за построяването на ‘копие’ на мозъка твърди проф. Маркрам. „Мозъкът, разбира се е крайно сложен, защото има трилиони синапси, милиарди неврони, милиони протеини и хиляди гени. Но все пак те са крайни като бройка. Днешната технология е доста сложна и ни позволява бързо да направим обратно инжениране (reverse engineering) на мозъка.” Пример за способностите й са днешните роботи, които могат да сканират и картографират десетки пъти по-бързо отколкото учените и техниците.

Друга преграда по пътя за моделиране на човешкия мозък е, че 100 години от невронаучни открития са довели до милиони фрагменти от информация и знания, които никога не са били събрани на едно място и разработени напълно. "Всъщност, никой дори не знае какво вече разбираме по отношение на мозъка,” казва Маркрам. „Един модел би помогнал да съберем всичко това накуп и след това да тестваме каквато и да е теория за мозъка. Най-голямото предизвикателство е да разберем как електрическите-магнитни-химични модели в мозъка се конвертират в нашето възприемане на реалността. Ние си мислим, че виждаме с нашите очи, но в действителност голяма част от това, което ‘виждаме’ е генерирано като проекция в мозъка. Така че какво всъщност гледаме, когато гледаме нещо ‘извън’ нас?”

За проф. Маркрам, най-вълнуващата част от изследването му е събирането на стотиците хиляди малки парченца информация, която неговата лаборатория е събирала през последните 15 години, и виждането на това, как точно изглежда микро-веригата на мозъка. "Когато за пръв път го включихме, тя вече започна да показва някои интересни неочаквани свойства. Но това е само началото, защото сега знаем, че е възможно да се построи. С напредването ни, ние научаваме за тайните на нашите мозъци, тайни които бяха немислими преди. В действителност мозъкът използва някои прости правила за да реши много сложни проблеми и извличането на всяко от тези правила едно по едно е много вълнуващо. Например, ние бяхме изненадани да открием прости принципи, които позволяват на милиарди неврони да се свържат помежду си. Мисля, че ще разберем как мозъкът е конструиран и как работи още преди да свършим с построяването му.”

Възможностите на това неврологично изследване са огромни обяснява Маркрам: „Мозъчният модел ще бъде построен възоснова на масивен супер-компютър и ще служи като образователно и диагностично средство на обществото. С напредването на индустриалната революция в науката ще генерираме повече и повече информация, която всеки ще може да проследи или всеки компютър ще може да съхрани. Също така е важно да се построят модели относно лекуването на мозъчни болести, за които наистина разбираме какво е сгрешено в обработката, във веригите, невроните или синапсите. Важна е и възможността за премахване на нуждата от милиони експерименти с животни, които се провеждат всяка година в областта на мозъчните изследвания.”

Източник: http://www.sciencedaily.com/releases/2009/09/090904071908.htm

Сряда, Август 19, 2009

Обяснен е принципът на ‘скрития портал’: Първият настройващ се електро-магнитен портал


Входът към платформа 9 ¾ на гарата King's Cross Station, използван от Хари Потър за пътя му към училище. Ново изследване обяснява идеята на портал, който може да блокира електро-магнитните вълни, но да позволи преминаването на други обекти (Credit: iStockphoto/Guy Erwood)
ScienceDaily (Aug. 14, 2009) — Докато изследователите не могат да обещаят доставка в паралелна вселена или училище за магьосници, книги като тази на Пулман – Тъмни Материали и Хари Потър на Дж.К.Роулинг са със няколко стъпки по-близо до реалността, която изследователите в Китай са създали – първият електромагнитен портал, който може да се настройва.

Работата е една стъпка напред в изучаването на метаматериалите, публикувана в Новото списание за Физика (съ-притежавано от Института за Физика и Немското Физично Общество).

В доклад, изследователите от университета в Хонг Конг и университета Фудан в Шанхай обясняват разработката като „портал, който може да блокира електромагнитните вълни, но позволяващ преминаването на други същества обекти” като „скрит портал както се знае във фантастичните творби.”

Порталът, който сега е много по-близо до реалността, използва трансформираща оптика и усилен разпръскващ ефект от подредбата на метални материали, наречен единичен-кристал итриево-железен-гранат, който принуждава светлината и другите форми на електромагнитна радиация - следвайки сложни посоки – да създадат скрит портал.
Предишните опити за електромагнитен портал бяха спъвани от техния тесен bandwidth, улавяйки само малък диапазон от видимата светлина или другите форми на електромагнитна радиация. Тази нова конфигурация на метаматериали обаче може да бъде манипулирана за да има диелектрична проницаемост и магнитна проницаемост – способни да изолират електромагнитното поле, която среща с подходящата магнитна реакция.

Поради отговора на специфично подредените материали към магнитното поле, се получава допълнителен ефект/предимство изразяващо се в това, че формацията може да се настройва и следователно да се включва или изключва дистанционно.

Д-р Huanyang Chen от Физичния отдел на университета в Хонг Конг коментира: „В честотния обхват, в който метаматериала притежава негативен индекс на пречупване, хора стоящи извън портала, ще видят нещо като огледало. Дали той може да блокира всичката видима светлина зависи от това дали може да се направи метаматериал, който има негативен индекс на пречупване от 300 до 800 нанометра."

Метаматериалите, областта на изследване на физиката стояща зад възможното създаване на реален Хари-Потър стайл невидимо наметало, са екзотични съставни материали създадени на атомно (вместо на обикновеното химично) ниво за продуцирането на материали със свойства отвъд тези, които са присъщи естествено на тях.

Неделя, Август 09, 2009

Дебатът за причината на изчезването на ледниковите епохи е приключил?


ScienceDaily (Aug. 7, 2009) — Изследователите до голяма степен са приключили с добата за механизма, който причинява периодични ледникови епохи на Земята през последните 2.5 милиона години – в крайна сметка, те са свързани с леки промени на слънчевото лъчение, причинени от предсказуеми промени в ротацията и оста на Земята.

В публикация в сп. Наука, изследователите от Орегонския Университет и други институции заключиха, че познатите ни ‘клатушкания’ във въртенето на Земята са причината глобалните нива на леда да достигнат своя връх преди 26 хиляди години, да се стабилизират за 7 хиляди години и след това да започнат да се топят преди 19 хиляди години, и евентуално да доведат до края на последния ледников период.
Топенето първоначално е било причинено от слънчевото лъчение, не от промени в нивата на въглеродния диоксид, както някои учени предположиха през последните години.

"Слънчевата радиация е бил спусъкът за стартирането на топенето на леда, това е съвсем сигурно”, казва Питър Кларк, професор по геонауки в Орегонския Университет. „Също така е имало и промени в нивата на атмосферния въглероден диоксид и океанската циркулация, но те се случили по-късно и са усилили процеса, който вече е бил започнал.”
Откритията са важни, казват учените, защото те ще дадат на изследователите по-прецизно разбиране за това как ледените шапки се топят в отговор на механизмите на слънчево лъчение. И въпреки, че промените, които са се случили преди 19 хиляди години са били поради усиленото слънчево лъчение, това количество на нагряване може да бъде трансферирано, в това което се очаква от текущите увеличения на нивата на парниковите газове, и да помогне на учените по-точно да предвидят как ще реагират текущите ледени шапки на Земята в бъдещето.

"С доста по-голяма сигурност знаем, как древните ледени шапки са реагирали на слънчевото лъчение, и това ще бъде много полезно в по-доброто разбиране на бъдещето,” казва Кларк. „Хубаво е да се наблегне на това.”

За да направят анализа си, учените са използвали 6000 дати и локации от ледени полета, за да определят с висока точност, кога са започнали да се топят. Правейки това, те потвърдили теорията, която се развила преди повече от 50 години и установили, че малки но определими промени във въртенето на Земята са били причината за ледената епоха.

"Ние изчисляваме промените в оста на Земята и въртенето й, 50 милиона години назад,” казва Кларк. „Те са породени главно от гравитационните влияния на по-големите планети, също като Юпитер и Сатурн, които дърпат и бутат Земята по различен начин през периоди от хиляди години.”

Това в замяна, може да промени оста на Земята – начина по който е наклонена към слънцето – с около 2 градуса за големи периоди от време, което пък променя начина по който слънчева светлина пада върху Земята. И тези малки промени в слънчевото лъчение са причината за няколкото ледени епохи през последните 2.5 милиона години, които достигнали своя връх преди около 100 хиляди години.

В текущия период, учените казват, че Земята би трябвало да се променя от дълъг между ледников период, който е продължил през последните 10 хиляди години и да се връща обратно към условията, който в крайна сметка ще я доведат до нова ледникова епоха – освен ако някакви други сили не го спрат или забавят. Но това са процеси, които буквално се променят с ледниковите периоди, и поради парниковите емисии Земята вече се е затоплила доста през последните 200 години, отколкото би трябвало, ако ги нямаше, казва Кларк.

"Един от големите проблеми сега са Гренландия и Антарктическите ледени полета, които ще отговорят на глобалното затопляне и ще покачат нивата на моретата,” казва Кларк. „Това изследване ще ни помогне да разберем по-добре този процес, и да подобрим валидността на нашите модели.”

Изследването е проведено със сътрудничеството на учени от Геологическото Дружество на Канада, Университета от Уисконсин, Стокхолмския Университет, Харвард и Американското Геологическо Дружество и Университета Улстър. То е подкрепено от Националната Научна Фондация и други агенции.

Източник: http://www.sciencedaily.com/releases/2009/08/090806141512.htm