Реальный демон Максвелла стал в десять раз мощнее |
||
МЕНЮ Главная страница Поиск Регистрация на сайте Помощь проекту Архив новостей ТЕМЫ Новости ИИ Голосовой помощник Разработка ИИГородские сумасшедшие ИИ в медицине ИИ проекты Искусственные нейросети Искусственный интеллект Слежка за людьми Угроза ИИ ИИ теория Внедрение ИИКомпьютерные науки Машинное обуч. (Ошибки) Машинное обучение Машинный перевод Нейронные сети начинающим Психология ИИ Реализация ИИ Реализация нейросетей Создание беспилотных авто Трезво про ИИ Философия ИИ Big data Работа разума и сознаниеМодель мозгаРобототехника, БПЛАТрансгуманизмОбработка текстаТеория эволюцииДополненная реальностьЖелезоКиберугрозыНаучный мирИТ индустрияРазработка ПОТеория информацииМатематикаЦифровая экономика
Генетические алгоритмы Капсульные нейросети Основы нейронных сетей Распознавание лиц Распознавание образов Распознавание речи Творчество ИИ Техническое зрение Чат-боты Авторизация |
2021-05-14 11:59 Физики создали информационный двигатель (систему, преобразующую информацию о термических флуктуациях в механическую энергию), мощность которого, как минимум, в десять раз превышает характеристики предыдущих аналогичных устройств. Принцип работы двигателя основан на отборе нужных тепловых флуктуаций броуновской частицы, которые увеличивают потенциальную энергию всей системы, пишут ученые в Proceedings of the National Academy of Sciences. Демон Максвелла — элемент мысленного эксперимента, который по задумке может нарушать второе начало термодинамики. Это умозрительное существо, которое находится на границе между двумя половинами сосуда с газом и сортирует подлетающие к нему молекулы по скорости, собирая медленные молекулы в одной половине, а быстрые — в другой. Таким образом можно уменьшить энтропию системы, не совершая работы над газом, поэтому, если на оценку состояния молекул и их сортировку не тратится слишком много энергии, такая схема фактически приводит к нарушению второго начала термодинамики. В течение XX века физики предлагали и другие аналогичные концепции информационного двигателя — устройства, которое тем или иным образом преобразует информацию, например о тепловых флуктуациях частиц, в потенциальную энергию. Подробнее о различных вариациях демона Максвелла вы можете прочитать в нашем материале «Работай, черт». Один из таких вариантов — схема, предложенная в 1929 году венгерским физиком Лео Силардом. Его информационный двигатель представляет собой разделенную перегородкой камеру с единственной молекулой, «демон» же изменяет массу частицы в зависимости от того, в какой половине она находится и в каком направлении двигается. Изотермическое расширение камеры после работы демона позволяет запасти потенциальную энергию поля тяжести из-за увеличения высоты поднятой массы. Основной вопрос к такой схеме — баланс между уменьшением энтропии в результате деятельности такого демона и повышением энтропии во время измерения состояния молекулы, которое можно оценить по принципу Ландауэра. Однако кроме собственно эффективности, при реализации таких схем, проблемой остается и скорость работы таких устройств. Новый рекорд по мощности удалось установить физикам из Университета Симона Фрейзера под руководством Джона Бекхофера (John Bechhoefer). Предложенная учеными система представляет собой погруженную в воду коллоидную частицу из оксида кремния, которая присоединена пружинкой к подвижной платформе. Вертикальное положение этой частицы фиксируется с помощью горизонтальной оптической ловушки. Частица при этом может совершать небольшие тепловые флуктуации по вертикали, а «демон» следит за величиной и направлением этих флуктуаций. Если амплитуда превышает определенное значение, то демон поднимает платформу вверх, фактически запасая энергию. Топливо такого двигателя — информация о состоянии частицы. Поэтому за счет отбора только нужных тепловых флуктуаций удается преобразовать информацию о них в потенциальную энергию. При этом ученые отмечают, что фокус их работы был направлен именно на увеличение мощности двигателя, а не на повышение эффективности, поэтому дальнейшая оптимизация системы измерения состояния частицы и схемы обратной связи должна привести к уменьшению энтропии и выигрышу в эффективности. Концепцию демона Максвелла физики используют и в более сложных системах. Например, недавно с помощью теоретической оценки термодинамических характеристик демона Максвелла ученые продемонстрировали возможность преобразования тепла в работу в системе из двух квантовых точек. А до этого с помощью информационного двигателя другой группе ученых удалось упорядочить систему из 50 атомов цезия, помещенных в трехмерную оптическую ловушку и уменьшить энтропию системы почти в 2,5 раза. Александр Дубов Источник: nplus1.ru Комментарии: |
|