Τρίτη, 19 Σεπτεμβρίου 2017

Νέα τεχνολογία αορατότητας. The beam of invisibility

A new idea for a cloaking technology has been created by scientists. A completely opaque material is irradiated from above with a specific wave pattern -- with the effect that light waves from the left can now pass through the material without any obstruction. This surprising result opens up completely new possibilities for active camouflage. A material with random irregularities scatters an incident light wave into all directions. Credit: TU Wien

Επιστήμονες από την Ελλάδα, την Αυστρία και τις ΗΠΑ συνεργάζονται για την ανάπτυξη μιας καινοτόμου τεχνολογίας αορατότητας, που ανοίγει νέες δυνατότητες στην τέχνη του καμουφλάζ.

Χάρη στη χρήση ενός ειδικού υλικού που φωτίζεται από ψηλά με κατάλληλο τρόπο, μια άλλη ακτίνα φωτός είναι δυνατό να διαπεράσει το υλικό χωρίς εμπόδια. Αυτό πρακτικά σημαίνει ότι το αντικείμενο δεν φαίνεται στα μάτια του παρατηρητή.

Οι ερευνητές του Πανεπιστημίου Τεχνολογίας της Βιέννης, με επικεφαλής τον καθηγητή Στέφαν Ρότερ και του Πανεπιστημίου Κρήτης με επικεφαλής τον επίκουρο καθηγητή Κωνσταντίνο Μακρή, πιστεύουν ότι η νέα μέθοδός τους μπορεί να βρει εφαρμογή σε διάφορα μήκη κύματος του φωτός, ακόμη και σε ακουστικά κύματα.

Διάφορες επιστημονικές ομάδες, ανά τον κόσμο, δουλεύουν πάνω σε διάφορες τεχνολογίες αορατότητας, δοκιμάζοντας μια ποικιλία των λεγόμενων μετα-υλικών, που μπορούν να ξεγελάσουν το φως και να το καθοδηγήσουν γύρω από ένα αντικείμενο, έτσι ώστε το τελευταίο να μη γίνεται αντιληπτό από τον παρατηρητή.

Μια εναλλακτική τεχνική είναι η χρήση αντικειμένων που τα ίδια ενισχύουν ή αποσβένουν -με τη βοήθεια μιας ηλεκτρονικής οθόνης- το φως που έρχεται απ' έξω, πράγμα που μπορεί να καταστήσει αόρατο το αντικείμενο, τουλάχιστον αν το δει κανείς από μια συγκεκριμένη οπτική γωνία και μήκος κύματος.

Οι αυστριακοί και οι έλληνες ερευνητές ακολουθούν ένα διαφορετικό δρόμο, καθοδηγώντας το κύμα του φωτός μέσω του αντικειμένου, σαν το αντικείμενο να μη βρίσκεται εκεί. Αν και ακούγεται παράξενο, κάτι τέτοιο είναι εφικτό για συγκεκριμένα υλικά, τα οποία συνδυάζουν με μοναδικό τρόπο την απόσβεση και την ενίσχυση της ακτινοβολίας, χρησιμοποιώντας μια ειδική τεχνολογία κυμάτων.

Οι προσομοιώσεις που έχουν γίνει μέχρι σήμερα σε υπολογιστές, δείχνουν ότι η τεχνική δουλεύει. Ήδη, οι ερευνητές σχεδιάζουν να κάνουν τα σχετικά πειράματα προς επιβεβαίωση στην πράξη. Ίσως, μάλιστα, να ξεκινήσουν από τα ακουστικά κύματα και όχι του φωτός, επειδή τα πρώτα θεωρούνται από πειραματικής άποψης πιο εύκολα στο χειρισμό τους.

Konstantinos Makris obtained his Diploma from the National Technical University of Athens (Greece) in 2002 and his PhD in Theoretical Photonics from the School of Optics and Photonics (CREOL-FCPE) at the University of Central Florida, Orlando (USA) in 2008. From 2008 until 2010 he was a postdoctoral researcher at Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL), Switzerland. During 2011 he was Lecturer at Institute for Theoretical Physics of Vienna University of Technology (TU-Wien), Austria. From 2012 until 2015 he was a Marie Curie International Outgoing fellow (MC-IOF) between Princeton University, USA and TU-Wien, Austria. He was elected Assistant Professor at the Physics department of the University of Crete, in 2017.

Ο Κωνσταντίνος Μακρής σπούδασε στη Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών του ΕΜΠ (2002) και πήρε το διδακτορικό του στη θεωρητική φυσική φωτονικών συστημάτων από το Πανεπιστήμιο της Κεντρικής Φλόριντα των ΗΠΑ (2008). Μεταξύ 2008 - 2010 έκανε μεταδιδακτορική έρευνα στην Ομοσπονδιακή Πολυτεχνική Σχολή της Λωζάννης (EPFL) της Ελβετίας, στη συνέχεια διετέλεσε λέκτορας στο Πανεπιστήμιο Τεχνολογίας της Βιέννης (TU-Wien), ενώ από το 2012 έως το 2015 εργάσθηκε στα πανεπιστήμια Πρίνστον και TU-Wien ως υπότροφος Μαρί Κιουρί. Το 2017 εξελέγη επίκουρος καθηγητής στο Τμήμα Φυσικής του Πανεπιστημίου Κρήτης.

Πηγές: Konstantinos G Makris, Andre Brandstötter, Philipp Ambichl, Ziad H Musslimani, Stefan Rotter. Wave propagation through disordered media without backscattering and intensity variationsLight: Science & Applications, 2017; 6 (9): e17035 DOI: 10.1038/lsa.2017.35 - www.sciencedaily.com - http://www.tovima.gr/science/article/?aid=901805

Υπολογιστές με ανθρώπινο μυαλό. Computers Are Taking Design Cues From Human Brains

After years of stagnation, the computer is evolving again, prompting some of the world’s largest tech companies to turn to biology for insights. Credit: Minh Uong/The New York Times

«Περιμένουμε πάρα πολλά από τους υπολογιστές σήμερα. Θα πρέπει να έχουν την ικανότητα να μιλούν μαζί μας, να αναγνωρίζουν τα πάντα, από πρόσωπα μέχρι διαφορετικά είδη λουλουδιών και, ίσως, σύντομα, να τους ζητήσουμε να οδηγούν και τα αυτοκίνητά μας. Όλες αυτές οι δυνατότητες, που επιτυγχάνονται μέσω της Τεχνητής Νοημοσύνης, απαιτούν μια τεράστια ποσότητα υπολογιστικής μνήμης, η οποία υπερβαίνει τα όρια και την αντοχή ακόμα και των πιο εξελιγμένων μηχανών», σημειώνει ο Cade Metz σε πρόσφατο άρθρο στην εφημερίδα The New York Times.

Xuedong Huang, left, and Doug Burger of Microsoft are among the employees leading the company’s efforts to develop specialized chips. Credit: Ian C. Bates for The New York Times

Με ποιο τρόπο μπορούν να ξεπεραστούν τέτοιου είδους δυσκολίες; Ο αρθρογράφος σημειώνει ότι μερικές από τις μεγαλύτερες εταιρίες τεχνολογίας στον κόσμο προσπαθούν να ανταποκριθούν στις αυξανόμενες ανάγκες της εποχής, μελετώντας παραδείγματα από τη Βιολογία. Επανεξετάζουν τη φύση των ηλεκτρονικών υπολογιστών για να δημιουργήσουν νέου τύπου μηχανές. Η λειτουργία τους θα μοιάζει με εκείνη του ανθρώπινου εγκεφάλου, στον οποίο ένα κεντρικό στέλεχος ελέγχει το νευρικό σύστημα και συνδέεται με διαφόρων ειδών λειτουργίες, όπως είναι η ακοή και η όραση.

«Πρόκειται για τεράστια αλλαγή», τονίζει ο John Hennessy, πρώην πρόεδρος του Πανεπιστημίου του Stanford. Και προσθέτει, «ότι αυτή η προσέγγιση είναι εξοντωτική, καθώς οι επιστήμονες προσπαθούν να επανασχεδιάσουν την αρχιτεκτονική του συστήματος λειτουργίας των υπολογιστών». Η διαδικασία δεν είναι απλή ούτε εύκολη. Τα συστήματα που βασίζονται σε νευρωνικά δίκτυα είναι ικανά να μαθαίνουν μόνα τους και εξελίσσονται γρήγορα, αφού δεν βασίζονται σε προγραμματιστές που γράφουν ατέλειωτους κώδικες για να εξηγούν στο σύστημα πώς πρέπει να συμπεριφέρεται.

Η μεταφορά μιας ανάλογης λειτουργίας στον κόσμο των υπολογιστών, η οποία θα τους επιτρέπει να αναγνωρίζουν λέξεις με τον τρόπο των ανθρώπων, απαιτεί αδιάκοπη εκπαίδευση των μηχανών, διαρκείς αλλαγές στους αλγόριθμους, τεράστια υπολογιστική ισχύ, πολύ χρόνο και χρήμα.

An older board and chip combination at Microsoft’s offices. Chips now being developed by the company can be reprogrammed for new tasks on the fly. Credit: Ian C. Bates for The New York Times

Περισσότερο από μισό αιώνα, οι κατασκευαστές ηλεκτρονικών υπολογιστών έχτιζαν τα συστήματά τους γύρω από ένα ενιαίο τσιπ, σαν αυτά που υπάρχουν, σήμερα, στους φορητούς υπολογιστές και στα έξυπνα τηλέφωνά μας. Τώρα, οι μηχανικοί υπολογιστών δημιουργούν περισσότερο πολύπλοκα συστήματα. Διαιρούν το έργο τους σε μικρότερα μέρη και αξιοποιούν εξειδικευμένα τσιπ που καταναλώνουν λιγότερη ενέργεια.

Jeff Dean, one of Google’s most celebrated engineers, said the company should develop a chip for running a type of artificial intelligence; right, Google’s Tensor Processing Unit, or T.P.U. Credit: Ryan Young for The New York Times

Οι νέοι υπολογιστές μιμούμενοι, κατά κάποιον τρόπο, το βιολογικό σχεδιασμό του εγκεφάλου, μπορούν να βελτιώσουν την ταχύτητα εξέλιξης στον τομέα της Τεχνητής Νοημοσύνης. Έτσι, ο στόχος να κινηθούν κάποια μέρα οι μηχανές με αυτονομία στον φυσικό κόσμο είναι πλέον ορατός.

Πηγές: thalesandfriends.org  The New York Times