Мы изобрели стабилизатор для автомобилей, а китайцы – суперкомпьютер будущего

Мы изобрели стабилизатор для автомобилей, а китайцы – суперкомпьютер будущего

Если реклама – двигатель торговли, то изобретения – двигатель прогресса. Федеральная служба по интеллектуальной собственности – в миру Роспатент, - тоже озаботилась изобретениями, сделанными в нашей стране в прошедшем году, и составила топ-10 самых главных, по мнению ведомства, продуктов отечественной научной и инженерной мысли.

В Роспатенте отмечают, что еще в 2019 году российские изобретатели подали на 250 процентов больше заявок на промышленные образцы по Гаагской системе международной регистрации. Это объясняют вступлением в силу с февраля 2018 года Женевского акта Гаагского соглашения. Очевидно, такая активность россиян связана с  повышенным интересом отечественного бизнеса и правообладателей на мировые рынки.  

Составившие топ-10 российских изобретений 2020 года, эксперты Роспатента поставили на первое место только что прошедшую вторую фазу клинических испытаний полиантигенную вакцину для профилактики и лечения… нет, не коронавируса, а туберкулеза. Особенность нового препарата - двойной эффект: он не только лечит, но и предотвращает заражение. Естественно, в топ-10 российских изобретений-2020 не могла не войти вакцина от  коронавируса, разработанная центром «Вектор» и запатентованная 30 сентября прошлого года Роспатентом. Всего ведомством выдано три патента на изобретения, содержащие конкретный модифицированный фрагмент вируса.

Но на втором месте – не вакциона от COVID-19, а автоматический стабилизатор с функцией курсовой устойчивости, позволяющий предотвратить сход автомобиля с заданного курса. Это изобретение сгодится разве только для машин с автопилотом, или для самоуправляемых автомобилей.

«Бронзу» в топ-10 Роспатента получили авторы нового способа получения игольчатого кокса. Это позволит производить в России батареи для электромобилей, - до сих пор их завозили с Запада. Так что, импортозамещение тут налицо.  

Дальше в списке изобретений 2020 года идут инновационные противопожарные добавки для стройматериалов, - такие материалы гореть не будут.

В топ-10 – сразу два изобретения из области медицины. Это хирургический прибор, способный зондировать ткани организма с помощью лазера, - если во время операции скальпель хирурга приблизится к нервам или сосудам, такой прибор сразу подаст сигнал тревоги. Вторая полезная разработка - набор для выявления возбудителей инфекционных заболеваний, позволяющий практически мгновенно выявлять наличие вирусов. Авторы изобретения утверждают, что их набор в четыре раза точнее всех мировых аналогов.

IT-сфера тоже порадовала новинкой. Это компьютерный алгоритм, умеющий отличить интеллектуальный бот от живого оператора. Изобретение быстро доказало свою полезность: только в первой половине прошлого года с помощью такой системы в пяти российских банках удалось предотвратить ущерб на 320 миллионов рублей.

А это изобретение должно порадовать геофизиков и исследователей Мирового океана. Речь идет о способе пассивного определения координат источников гидроакустического излучения. Такой навигатор поможет в изучении процессов, происходящих в Мировом океане, который, как известно, до сих пор изучен только на пять процентов, - примерно как Марс.  

В России появилась еще одна новинка радиоэлектроники, - антенна малой высоты с широкой полосой рабочих частот и малой взаимосвязью между излучателями. По значимости с этим изобретением может поспорить новый, дешевый и экологичный  способ создания солнечных элементов на основе минералов перовскитов — титанатов кальция.

Пока Илон Маск испытывает свой многоразовый космический грузовик, в России решили не отказываться от традиционной ракетной техники. В частности, Государственный ракетный центр имени академика В.П. Макеева запатентовал внешний вид линейки сверхтяжелых ракет-носителей, которые будут использованы для пусков к Луне и Марсу. Речь идет о трех ракетах с грузоподъемностью на низкую околоземную орбиту 53 тонны, 106 тонн и 160 тонн. Это намного больше, чем за один раз способен вывести на орбиту грузовой шаттл Маска. А у SpaceX, напомним, уже есть опыта выведения в Космос сотен искусственных спутников Земли.

Не менее активны и зарубежные изобретатели. Здесь мы расскажем о двух интересных разработках европейских и китайских ученых и инженеров.

В Германии группа физиков из Института интеллектуальных систем Макса Планка под руководством профессора Иоахима Грефе смогла получить новое, поистине экзотическое, если не сказать, волшебное состояние вещества. Пока этот «пространственно-временной кристалл» можно изучать только в лабораторных условиях. Открытие произошло, можно сказать, случайно: физики экспериментировали с радиочастотным полем и крошечной полоской из никелево-железного сплава. Исследователи заметили, что под воздействием поля активизировались магноны, — квазичастицы, с помощью которых в современной физике описываются нарушения упорядоченности мельчайших составляющих различных магнитных систем. В ходе эксперимента удалось добиться, кажется, невозможного:

магноны образовали динамический пространственный паттерн, - то есть, собственно пространственно-временной кристалл, обладающий не только собственным пространственным и временным типом симметрии и особой периодичностью строения.  

- Состояние вещества можно было бы сравнить с шарами на бильярдом столе, если бы они каждый раз после удара возвращались обратно в свое первоначальное коллективное состояние, - рассказал о результатах эксперимента профессор Грефе. - Под воздействием поля маноны возбуждаются в полоске из сплава никеля и железа, и таким образом переходят в новое экзотическое состояние, повторяющееся и в пространстве, и во времени.

Для чего нужен такой кристалл? Если ученые научатся управлять его созданием, можно будет получать новые материалы для энергоэффективных информационных технологий, основанных на преображении магнонов.

Возможно, все это сгодится для новейшего китайского суперкомпьютера, способного производить вычисления в 10 миллиардов раз быстрее, чем похожее устройство от Google, - компьютер Google Sycamore. Правда, на практике такие сверхмашины еще не используются, но важен принцип, поскольку рано или поздно именно квантовые компьютеры будут решать задачи. непосильные для традиционных вычислительных машин.  

Создатели суперкомпьютера, группа ученых Шанхайского университета под руководством профессора Лю Чаоян, назвали свое детище «Цзючжан», и уже успели показать его работу журналистам. В ходе презентации «Цзючжан» всего за пару минут решил задачу по отбору проб гауссовских бозонов. Для сравнения, классический суперкомпьютер решал бы эту задачу около 2,5 миллиардов лет.

Китайская квантовая система основана на том же принципе работы, что и суперкомпьютер Google Sycamore, - это принцип суперпозиции, когда вместо битов машина использует кубиты или квантовые биты, способные одновременно находиться во всевозможных состояниях, то есть, в 1 и 0 одновременно, что дает возможность компьютеру экономить время, и не перебирать все возможные варианты состояний.

Китайцы смогли научить свою машину быстро считать, она может использоваться для очень ограниченного набора задач, вроде scientific computing, или в качестве crypto-системы, но прикладного использования  такой машины пока не предвидится,  что принципиально и отличает «Цзючжан» от программируемой машины Google, которую можно адаптировать под решение самых разных задач. Но если квантовые машины типа китайской заменят обычные компьютеры, человечество сможет совершить резкий рывок вперед. Эксперты уже успели сравнить создание квантового компьютера с изобретением первого компьютера. Однако разработка таких квантовых систем – пока еще малоизученная среда, и подводных камней здесь немало. Так, ученые отмечают нестабильную природу кубитов, которые мгновенно «забывают» информацию. Ко всему прочему, в результате воздействия окружающей среды на кубит нарушается связь внутри квантовой системы, - это так называемый «процесс декогеренции». А значит, пока ученые не обеспечат нулевое воздействие внешних факторов на квантовый компьютер, он может остаться только любопытной игрушкой, этаким суперарифмометром, умеющим ускоренно вычислять алгебраические, теоретико-числовые и предсказательные алгоритмы.