Коллектив Авторов - Цифровой журнал «Компьютерра» № 182

Как бы ни была совершенна современная электроника, её функциональные возможности сильно ограничивают физические свойства компонентов, и в первую очередь проводников. Мобильные, носимые и частично имплантируемые устройства испытывают на себе серьёзные механические нагрузки. Даже в относительно статичных системах всегда есть вибрации и тепловое расширение/сжатие материала, нередко приводящее к нарушению целостности электрической цепи.

Проводникам давно пытались придать хотя бы часть описанных в изобретении свойств. Их составляли из множества изогнутых волокон и скручивали в спираль, чтобы увеличить эластичность хоть на несколько процентов. Исследователи экспериментировали с металлами в жидкой фазе и сетчатыми структурами, но не достигли в этом направлении сколько-нибудь заметных успехов.

Старания многих коллективов не были напрасными. Помимо исключения малоперспективных направлений исследования в области эластичных проводников, удалось создать новые типы микроэлектромеханических систем. Среди них сверхчувствительные датчики давления для электронных весов, охранных систем и искусственной кожи роботов.

Пожалуй, наиболее значимым практическим результатом до недавнего времени оставаласьработа группы инженеров из Университета штата Северная Каролина. Их эластичные провода выдерживали растяжение до восьми раз.

http://www.youtube.com/watch?v=QlVuIK5wAj0

В этом исследовании оболочка проводника выполнялась из эластичного полимера с высокими диэлектрическими свойствами. Внутрь заливался сплав индия и галлия. При растяжении эвтектический расплав быстро заполнял полость удлинившегося канала и практически мгновенно перераспределялся вновь при последующем сжатии, сохраняя высокую электрическую проводимость.

Помимо высокой себестоимости, эту разработку характеризовал и другой серьёзный минус. Провода оказались малоустойчивы к повторным нагрузкам, и дорогой металл со временем вытекал через повреждения в оболочке. Попытка ограничить потери с помощью сетчатых вставок внутри канала частично решила проблему, но в результате сильно повышалось сопротивление.

Выход был найден другой группой, решившей отказаться от жидкого металла в пользу наночастиц золота. Они послойно вкраплены в полиуретановую основу методом флокуляции. Высокая электрическая проводимость при растяжении сохраняется за счёт динамической самоорганизации наночастиц.

http://www.youtube.com/watch?v=KQ7_TPSSfys

Проще говоря, при любых изгибах и растяжении они быстро выстраиваются в цепочку, сохраняя целостность. Плотный контакт между частицами при этом не требуется. При таких масштабах расстояний электроны могут туннелировать, перемещаясь от одной наночастицы к другой подобно человеку, перепрыгивающему реку по камням.

Предположения о самоорганизации наночастиц в таких условиях были подтверждены методами электронной микроскопии. Характер влияния степени растяжения на величину электропроводности близок к линейному. При максимальном растяжении сопротивление возрастает примерно в десять раз, но в реальных условиях столь сильные потери обычно будут кратковременными.

Более важный вопрос заключается в том, как меняется сам характер сопротивления по мере растяжения такого проводника. Помимо омического, связанного с удельным сопротивлением материала, в определённые моменты возрастает доля ёмкостного и индуктивного.

При необходимости из наночастиц золота в полиуретановом слое можно изготовить резистор с переменным сопротивлением. В отличие от варистора, его характеристики будут зависеть не от приложенного напряжения, а от линейных размеров.

Внешне образец такого материала выглядит как лист золотой фольги. Иллюзия исчезает, стоит только потянуть за края. Фольга моментально разорвётся, а эластичный проводник вытянется и затем вновь примет исходные размеры.

Созданный материал представляет исключительную ценность для робототехники, разработки носимых компьютеров, одежды с вплетёнными электронными компонентами и множества имплантируемых устройств, включая водители ритма, бионические протезы глаз и электроды интерфейса «мозг — компьютер».

К оглавлению

Опубликовано18 июля 2013

Признание выдающихся научных достижений имеет обыкновение затягиваться. Джон Нэш, имя которого сегодня ассоциируется с теорией игр (а сильно подслащённая биография легла в основу голливудского хита «Игры разума»), ждал Нобелевской премии сорок лет. Пришлось ждать и ребятам из Университета Деусто (Испания) использовавшим наработки Нэша для создания Negobot— революционной компьютерной программы, способной вести диалог с человеком, создавая у того ощущение общения с человеческим существом.

Ещё прошлой осенью они опубликовали свои результаты, но только на днях проект привлёк внимание общественности — после того как стало известно, что им готово воспользоваться местное управление полиции. Согласитесь, одобрение правоохранительными органами в данном случае — всё равно что знак качества. Да, чат-боты, потомки ELIZA, нынче пишутся чуть ли не школьниками — и даже получают бронзовые медали Лёбнера за обведённых вокруг пальца экспертов. Но одно дело — победа в конкурсе, и совсем другое — реальная жизнь, где Negobot должен будет помочь ловить педофилов.

Идея внешне простая: под видом несовершеннолетнего подростка, вступление с которым в половую связь преследуется по закону (в Испании возраст сексуального согласия установлен в 13 лет, но в ближайшее время его, вероятно, поднимут), Negobot внедряют в социальную сеть или чат-пространство. Сейчас это Google+, но, вообще говоря, особого значения место действия не имеет. Важно, что, инициируя диалог или отвечая на запрос извне, бот преследует цель выявить любителей поразвлечься с детьми. Не мне вам объяснять, как трудно написать бота, способного обмануть даже среднестатистического сетянина. Но представьте, насколько сложнее обмануть человека, рыщущего по Сети с криминальными намерениями! И всё-таки Negobot делает это.

Как убедить человека, что «на том конце провода» тоже человек, а не программа? Поскольку мыслящая машина до сих пор не изобретена, остаётся имитировать поведение homo sapiens. Создать иллюзию осмысленной беседы с опорой на базу данных, содержащую сотни записанных настоящих чатов человека с человеком (можно позаимствовать её из проекта Perverted Justice, о котором пойдёт речь ниже). Попробовать выделить смысл и корректно сформулировать ответы на естественном языке — скажем, с применением поисковых машин, онлайн-переводчиков, баз знаний на языках вроде AIML. Помнить, о чём шла речь ранее, и не стесняться перехватывать инициативу в разговоре. Дополнить вывод мелочами, присущими только живому существу, — типа орфографических ошибок и опечаток, сокращений, сленга, задержек между ответами, зависящими от количества слов.