Компанія Boston Dynamics представила потужнішу, маневрену і повністю електричну версію свого людиноподібного робота Atlas. Цю моторошну на вигляд штуку вже планують використати на автомобільній виробничій лінії Hyundai.
На початку тижня Boston Dynamics оголосила, що прощається з оригінальним роботом Atlas, що рухався за допомогою гідравлічних приводів. А через добу компанія представила нову модель з електромоторами, які значно легші та компактніші.
Фахівці Boston Dynamics відзначили, що діапазон рухів нового робота Atlas буде навіть ширшим, ніж доступний людям.
Революційний підхід використовує дифракційну модель на основі розділених лінз Ломана для створення комп’ютерно-генерованої голографії (CGH) у реальному часі, що значно знижує обчислювальні вимоги, зберігаючи при цьому якість 3D-візуалізацій.
Голографічні дисплеї представляють захоплюючий шлях до створення реалістичних 3D-зображень, які створюють ілюзію безперервної глибини, обіцяючи трансформаційний вплив у таких сферах, як розваги, медичне зображення та віртуальна реальність. Проте традиційні підходи до створення комп’ютерних голограм (CGH) ускладнюються необхідністю повторюваних обчислень, що призводить до високих обчислювальних вимог і робить їх непридатними для програм реального часу.
Щоб вирішити цю проблему, дослідники з Шанхайського науково-технічного університету (Китай) представили новий метод генерації CGH, який значно зменшує обчислювальні витрати, зберігаючи при цьому високу якість 3D-візуалізації. Як повідомляється в Advanced Photonics Nexus, їхній підхід використовує модель дифракції на основі розділених лінз Ломана, що дозволяє швидко синтезувати 3D-голограми за допомогою одноетапного обчислення зворотного поширення.
Використовуючи спеціально розроблену віртуальну цифрову фазову модуляцію в роздільній лінзі Ломана, їхній метод забезпечує високоточну реконструкцію 3D-сцен із точним сприйняттям глибини.
У повноколірному голографічному дисплеї поблизу очей використовується лінза окуляра для збільшення 3D-зображень, які потім записуються шляхом регулювання фокуса об’єктива камери. Потім генерується швидка голограма за допомогою алгоритму дифракції на основі лінз Спліт-Ломана.
Революційне створення голографічних дисплеїв
Важливість цього дослідження полягає в його потенціалі революції у створенні голографічних дисплеїв, пропонуючи практичне рішення для генерації CGH у реальному часі. На відміну від традиційних методів, які страждають від обчислювальних вузьких місць, запропонований підхід забезпечує постійну швидкість обчислень незалежно від глибини щільності вибірки, що забезпечує безперебійну інтеграцію в різні програми, які вимагають захоплюючої 3D-візуалізації.
Щоб підтвердити ефективність свого методу, дослідники провели моделювання та експерименти, продемонструвавши його здатність створювати реалістичні 3D-голографічні дисплеї з точним сприйняттям глибини.
Загалом, дослідження є багатообіцяючим прогресом у галузі комп’ютерної голографії, пропонуючи практичне рішення для створення захоплюючих 3D-візуалізацій без обчислювальних обмежень традиційних методів. Це допомагає прокласти шлях для широкого впровадження голографічних дисплеїв у різноманітних галузях промисловості та застосуваннях.
Нове віконне покриття знижує температуру в приміщенні та витрати на електроенергію, вибірково блокуючи світло, що виділяє тепло, ефективне під будь-яким кутом сонячного світла.
Вікна приймають світло у внутрішні приміщення, але вони також приносять небажане тепло. Нове покриття вікна блокує ультрафіолетове та інфрачервоне світло, що виділяє тепло, і пропускає видиме світло незалежно від кута нахилу сонця. Покриття можна використовувати на існуючих вікнах або автомобілях і може зменшити витрати на охолодження кондиціонера більш ніж на одну третину в жаркому кліматі.
Ефективний дизайн для зміни кутів сонця
«Кут між сонячним світлом і вашим вікном постійно змінюється», — сказав Тенгфей Луо, професор енергетичних досліджень родини Доріні в Університеті Нотр-Дам і керівник дослідження. «Наше покриття зберігає функціональність і ефективність незалежно від положення сонця на небі».
Віконні покриття, які використовуються в багатьох останніх дослідженнях, оптимізовані для світла, яке потрапляє в кімнату під кутом 90 градусів. Проте опівдні, часто в найжаркіший час дня, сонячні промені проникають у вертикально встановлені вікна під косими кутами.
Сучасні матеріали та методи
Луо та його помічник Сонмін Кім раніше створили прозоре віконне покриття, наклавши надтонкі шари кремнезему, оксиду алюмінію та оксиду титану на скляну основу. Кремнієвий полімер товщиною мікрометра був доданий для посилення охолоджувальної здатності конструкції шляхом відображення теплового випромінювання через атмосферне вікно у відкритий космос.
Додаткова оптимізація порядку шарів була необхідна, щоб гарантувати, що покриття вміщуватиме різні кути сонячного світла. Однак підхід методом проб і помилок не був практичним, враховуючи величезну кількість можливих комбінацій, сказав Луо.
Щоб перетасувати шари в оптимальну конфігурацію — таку, яка максимізує пропускання видимого світла та мінімізує проходження довжин хвиль, що утворюють тепло, — команда використала квантове обчислення , або, точніше, квантовий відпал, і підтвердила свої результати експериментально.
Результати та застосування
Їхня модель створила покриття, яке зберігало прозорість і знижувало температуру на 5,4-7,2 градуса за Цельсієм (9,7-13 градусів за Фаренгейтом) у модельній кімнаті, навіть коли світло проходило під різними кутами. Результати лабораторії були нещодавно опубліковані в Cell Reports Physical Science.
«Як і поляризовані сонцезахисні окуляри, наше покриття зменшує інтенсивність вхідного світла, але, на відміну від сонцезахисних окулярів, наше покриття залишається чітким і ефективним, навіть якщо ви нахиляєте його під різними кутами», — сказав Ло.
Схема активного навчання та квантового обчислення, розроблена для створення цього покриття, може бути використана для розробки широкого діапазону матеріалів зі складними властивостями.
Електромагнітні хвилі терагерцевої частоти мають значні перспективи для розвитку комунікацій, а також технологій сканування та зображення. Однак використання їх потенціалу пов’язане з перешкодами. Команда з Університету Тохоку зробила прорив, створивши новий тип регульованого фільтра спеціально для терагерцового спектра хвиль. Їхні висновки були опубліковані в журналі Optics Letters.
Хвилі терагерцового діапазону займають область електромагнітного спектра між мікрохвильовою та інфрачервоною частотами. Вони мають вищу частоту (коротшу довжину хвилі), ніж радіохвилі, але нижчу частоту, ніж видиме світло. Спектр радіохвиль, що стає все більш перевантаженим, передає величезну кількість даних, що передаються через WiFi, Bluetooth і сучасні системи зв’язку мобільних телефонів (мобільних телефонів).
Принципова концепція розробленого перестроюваного фільтра. (a) Поперечний переріз фільтра; (b) співвідношення між періодом і показником заломлення; (c) зсув частоти внаслідок зміни показника заломлення. Авторство зображення: Ying Huang та ін.
Скупчення сигналів у нижчих частинах електромагнітного спектра є одним зі стимулів для вивчення варіантів у терагерцовій області. Інша — здатність підтримувати надвисокі швидкості передачі даних. Однак ключовою проблемою використання терагерцових сигналів для звичайного застосування є можливість налаштування та фільтрації сигналів на певних частотах. Фільтрація потрібна, щоб уникнути перешкод від сигналів за межами потрібного діапазону частот.
Прорив у терагерцевій фільтрації
«Ми створили та продемонстрували частотно-регульований фільтр для терагерцових хвиль, який досяг вищої швидкості передачі та кращої якості сигналу, ніж звичайні системи, розкриваючи потенціал терагерцового бездротового зв’язку», — каже Йошіакі Канаморі з команди Tohoku. Він додає, що робота також може бути більш широко застосована за межами терагерцового діапазону частот.
Механічний метаматеріал зі змінним коефіцієнтом заломлення. Авторство зображення: Ying Huang та ін.
Новий терагерцевий фільтр заснований на пристрої під назвою інтерферометр Фабрі-Перо, який, як і всі інші інтерферометри, спирається на інтерференційні картини, створені, коли різні хвилі електромагнітного випромінювання взаємодіють одна з одною, коли вони відбиваються між дзеркалами. Версія дослідників використовує дрібно структуровані решітки з проміжками, меншими за довжину хвилі, що взаємодіють, як матеріал між дзеркалами. Змінне розтягування решіток дозволяє точно контролювати їхній показник заломлення, необхідний для налаштування ефекту фільтрації інтерферометра. Це дозволяє передавати лише бажану частоту. Використання різних граток дозволяє контролювати різні вибрані діапазони частот.
Розширення додатків і переваг
Команда продемонструвала застосування своєї системи для частот, придатних для сигналів мобільних телефонів наступного покоління (6G).
«На додаток до застосування нашого методу в системах зв’язку, ми також передбачаємо використання в технологіях сканування та обробки зображень у медицині та промисловості», — каже Канаморі.
Однією з переваг терагерцових хвиль у скануванні та візуалізації є те, що вони можуть легко проникати через матеріали, включаючи біологічні тканини, які блокують проходження світла. Окрім медичних застосувань, це може запропонувати можливості для аналізу матеріалів, систем безпеки та контролю якості у виробництві.
«Загалом наша робота пропонує простий і економічно ефективний метод фільтрації та активного контролю терагерцових хвиль, що може сприяти їх використанню в багатьох програмах», — підсумовує Канаморі.
Він показує великий потенціал для просування розробки високоефективних сонячних батарей наступного покоління, які є життєво важливими для задоволення глобальних енергетичних потреб. Команда з Університету Лехай створила матеріал, який може значно підвищити ефективність сонячних панелей.
Прототип, який використовує цей матеріал як активний шар у сонячному елементі, демонструє середнє фотоелектричне поглинання 80%, високу швидкість генерації фотозбуджених носіїв та зовнішню квантову ефективність (EQE) до безпрецедентних 190% — показник, який значно перевищує теоретичне обмеження ефективності Шоклі-Квейссера для матеріалів на основі кремнію та висуває сферу квантових матеріалів для фотоелектричної енергії на нові висоти.
«Ця робота являє собою значний крок вперед у нашому розумінні та розробці рішень сталої енергетики, висвітлюючи інноваційні підходи, які могли б переосмислити ефективність сонячної енергії та доступність у найближчому майбутньому», — сказав Чінеду Екума, професор фізики, який опублікував статтю про розробку матеріалу з докторантом Lehigh Шріхарі Кастуаром у журналі Science Advances.
Розширені властивості матеріалу
Стрибок ефективності матеріалу в основному пояснюється його відмінними «станами проміжної смуги», специфічними рівнями енергії, які розташовані в електронній структурі матеріалу таким чином, що робить їх ідеальними для перетворення сонячної енергії.
Ці стани мають рівні енергії в межах оптимальних підзонних проміжків — енергетичних діапазонів, де матеріал може ефективно поглинати сонячне світло та виробляти носії заряду — близько 0,78 і 1,26 електронвольта. Крім того, матеріал особливо добре працює з високим рівнем поглинання в інфрачервоній та видимій областях електромагнітного спектра.
Схема тонкоплівкового сонячного елемента з CuxGeSe/SnS як активний шар. Авторство: Ekuma Lab / Lehigh University
У традиційних сонячних елементах максимальний EQE становить 100%, що означає генерацію та збір одного електрона для кожного фотона, поглиненого сонячним світлом. Однак деякі передові матеріали та конфігурації, розроблені протягом останніх кількох років, продемонстрували здатність генерувати та збирати більше одного електрона з фотонів високої енергії, що представляє EQE понад 100%.
Хоча такі матеріали множинної генерації екситонів (MEG) ще мають бути широко комерціалізовані, вони мають потенціал для значного підвищення ефективності сонячних енергетичних систем. У матеріалі, розробленому Lehigh, стани проміжної смуги дозволяють вловлювати енергію фотонів, яка втрачається традиційними сонячними елементами, в тому числі через відображення та виробництво тепла.
Матеріальний розвиток і потенціал
Дослідники розробили новий матеріал, використовуючи переваги «ван-дер-ваальсових проміжків», атомарно малих проміжків між шаруватими двовимірними матеріалами. Ці проміжки можуть обмежувати молекули або іони, і матеріалознавці зазвичай використовують їх для вставки або «інтеркаляції» інших елементів для налаштування властивостей матеріалу.
Щоб розробити свій новий матеріал, дослідники Lehigh вставили атоми нуль-валентної міді між шарами двовимірного матеріалу, виготовленого з селеніду германію (GeSe) і сульфіду олова (SnS).
«Його швидка реакція та підвищена ефективність переконливо вказують на потенціал GeSe/SnS, інтеркальованого Cu, як квантового матеріалу для використання в передових фотоелектричних додатках, пропонуючи шлях для підвищення ефективності перетворення сонячної енергії», — сказав він. «Це багатообіцяючий кандидат для розробки високоефективних сонячних елементів нового покоління, які відіграватимуть вирішальну роль у задоволенні глобальних енергетичних потреб».
Хоча інтеграція нещодавно розробленого квантового матеріалу в поточні системи сонячної енергії потребуватиме подальших досліджень і розробок, Екума вказує на те, що експериментальна техніка, яка використовується для створення цих матеріалів, уже дуже просунута. З часом вчені освоїли метод, який точно вставляє атоми, іони та молекули в матеріали.
OpenAI офіційно представила оновлення GPT-4 Turbo для платних користувачів ChatGPT, яке покращило можливості чат-боти в написанні, кодуванні та спілкуванні. Оновлення обіцяє більш прямі та короткі відповіді під час використання ChatGPT. Раніше OpenAI пообіцяла згодом відмовитися від багатослівних і потенційно повторюваних результатів роботи ChatGPT.
GPT-4 Turbo тепер може обробляти у шість разів більше текстових даних — 300 сторінок у порівнянні з попереднім обмеженням у 50. Користувач може задавати більш детальні запити користувачеві та потенційно отримувати якісніші відповіді. Крім того, GPT-4 Turbo тепер може генерувати підписи та описи для зображень та обробляти запити на перетворення тексту на мовлення.
Але навчання на цьому не закінчується. З моменту першого анонсу GPT-4 Turbo ще більше розширив свою базу знань. Якщо GPT-4 мав інформацію до вересня 2021 року, а GPT-4 Turbo спочатку був обмежений квітнем 2023, то тепер у базі зберігаються дані Мережі аж до грудня 2023 року.
