Журнал «Компьютерра» №38

Журнал Компьютерра

Танцору гены не мешают

В начале лета семейство онлайновых биомедицинских журналов PLoS (The Public Library of Science), работающих под открытой лицензией Creative Commons Attribution License, пополнилось еще тремя изданиями. Одно из них - PLoS Genetics (www.plosgenetics.org) - радует читателей интересной и важной информацией. В сентябрьском выпуске, в частности, опубликована статья группы исследователей из Израиля и Франции, являющая собой новое слово в спортивной генетике.

Сообщается, что у людей, занимающихся

бальными и спортивными танцами, преобладают определенные варианты (аллели) гена переносчика серотонина (SLC6A4) и гена 1а-рецептора аргинин-вазопрессина (AVPR1a). Серотонин, один из основных химических передатчиков нервных импульсов, известен своей ролью в возникновении эмоций. Аргинин-вазопрессин (антидиуретический гормон), помимо задержки воды в организме и сужения сосудов, оказывает влияние на мозговую деятельность. Упомянутые аллели, возможно, как-то усиливают выразительность движений и разжигают творческую искру у мастеров ритмической пластики. Кстати, проведенные параллельно психологические тесты показали, что у танцоров чаще встречаются особые, измененные состояния сознания и выше потребность в психологическом вознаграждении.

Попутно авторы статьи обсуждают роль танца в становлении Homo sapiens как вида и недавно обнаруженную связь между действием серотонина и духовно-религиозными переживаниями людей.
– С.Б.

Главное - вовремя прогнуться

На очередной конференции по новым технологиям, прошедшей недавно в Кембридже, Массачусетская инновационная компания Nantero продемонстрировала экспериментальный образец кремниевой пластины диаметром 13 см, способной хранить десять гигабит информации с помощью структуры углеродных нанотрубок.

Над развитием технологии энергонезависимой NRAM-памяти Nantero активно работает несколько последних лет. Каждая запоминающая ячейка представляет собой мостик из углеродных нанотрубок длиной 130 нм, протянутый между двумя электродами над третьим на высоте 13 нм. В состоянии соответствующем логическому нулю нанотрубки не касаются третьего электрода и висят над ним за счет механического натяжения. Но если нанотрубки зарядить, то они провиснут, притянутся к третьему электроду и образуют с ним электрический контакт. В таком положении нанотрубки будут удерживаться сколь угодно долго за счет силы Ван-дер-Ваальса, даже если электростатического притяжения больше нет. Это состояние означает логическую единицу, которую легко считать, проверив, течет ли ток по нанотрубкам к третьему электроду. Заряд противоположной полярности вернет нанотрубки в состояние логического нуля.

Помимо значительно большей емкости (потенциально) и на порядок более высокой скорости переключения по сравнению с традиционной флэш-памятью, NRAM имеет еще целый ряд преимуществ. Например, она устойчива к действию радиации (что очень полезно в космосе) и практически не портится со временем.

В настоящее время Nantero активно сотрудничает с несколькими крупными производителями полупроводниковых устройств, которые намерены интегрировать процесс крепления нанотрубок в технологии производства обычных транзисторов. Этого достаточно для начала массового производства чипов NRAM, прототипы которых должны быть готовы к лету будущего года.
– Г.А.

Каждому биту остров

Наноструктуру с рекордной плотностью магнитной записи удалось вырастить ученым из Федеральной политехнической школы Лозанны и Парижского университета.

Как известно, плотность записи информации на жесткий диск имеет теоретический предел, обусловленный магнитным взаимодействием соседних битов. Но как близко можно к нему подойди и как это сделать? От ответа на эти вопросы во многом зависят дальнейшие пути развития индустрии хранения данных.

Один из возможных способов

увеличения плотности записи, похоже, нащупали европейские ученые. Их наноструктура состоит из самоорганизующейся решетки островков кобальта (состоящих в среднем из семидесяти атомов), выращенных на подложке из монокристалла золота. Плотность расположения островков - 26 триллионов на квадратный дюйм - в двести раз выше плотности записи современных винчестеров. Островки не взаимодействуют друг с другом магнитно, и поэтому каждый из них надежно хранит один бит.

К сожалению, информация на новой структуре может храниться лишь при очень низкой температуре - минус 223 градуса Цельсия, иначе температурные флуктуации намагниченности быстро ее разрушают. Поэтому кобальтовая нанорешетка пока больше интересна с научной точки зрения, выступая почти идеальной модельной системой для исследования предельных возможностей магнитной записи. Тем не менее ученые надеются вскоре преодолеть температурные ограничения, применив биметаллические островки размером 500-800 атомов.
– Г.А.

Мышка на хвосте принесла

В прошлом веке говорили, что теоретик открыл новый физический эффект, состояние вещества или закон природы «на кончике пера». Именно так, исходя из уравнений релятивистской квантовой теории, Поль Дирак предсказал существование антивещества. Научный фольклор XXI века еще не сложился. Поэтому даже трудно сформулировать, каким образом делаются открытия сегодня - «на хвостике мыши» или «кликом клавиатуры»: нынешние теории так сложны, что без компьютера уже никуда. Впрочем, далеко не все ученые с этим согласны. Многие считают компьютерные расчеты не более чем экспериментом (только вычислительным), а устройство природы, по их мнению, может объяснить лишь теория. Как бы то ни было, а экспериментаторы делают открытия, пожалуй, даже чаще, чем теоретики; сегодня грань между ними размыта, и компьютерное моделирование, будучи скорее чем-то средним, успешно справляется с задачей познания.

Именно сложнейшие квантовые расчеты методом Монте-Карло позволили ученым из Норвежского университета науки и технологии в Тронхейме и Корнельского университета США предсказать существование принципиально нового состояния вещества сверхпроводящего и сверхтекучего металлического водорода.

Выдающиеся открытия прошлого века - сверхтекучесть и сверхпроводимость - являются редкими макропроявлениями квантовой природы микромира. Если сверхпроводников много и они давно используются в практических приложениях (например, в томографах), то сверхтекучесть наблюдается только в жидком гелии, который является диэлектриком. А чтобы лучше понять тонкости квантового поведения вещества, хорошо бы наблюдать сразу оба явления.

Согласно расчетам, сверхпроводящий и сверхтекучий водород может существовать при экстремально низких температурах и очень высоких давлениях - около четырех миллионов атмосфер. В природе такие условия, возможно, реализуются в недрах планет-гигантов, в лабораториях же необходимое давление пока получать не умеют. Но три миллиона атмосфер уже достижимы, и ученые надеются в ближайшие годы преодолеть заветный рубеж с помощью мощных прессов и новых алмазных наковален.

Поведение водорода в этих экстремальных условиях определяется сложным взаимодействием квантовых вихрей из электронов и протонов (см. рисунок). Его состояние принципиально отличается от всех известных состояний вещества. При разных температурах и давлениях и под воздействием внешнего магнитного поля поведение водорода может быть различным. Он может быть только сверхтекучим, или только сверхпроводящим, или тем и другим одновременно. Возможно, водород замерзнет и станет твердым как лед. Пока до конца не ясно, что же будет происходить на самом деле, и дальнейшие вычислительные и реальные эксперименты станут хорошей проверкой справедливости современных физических представлений.
– Г.А.