Журнал "Компьютерра" N741-742 - Журнал Компьютерра

По мнению экспериментаторов, их новое нанопокрытие найдет применение не только в электронике, но и во многих отраслях промышленности, где требуется превращать различные жидкости в пар. ГА

Революцию в электронной микроскопии уже спустя несколько месяцев обещает молодая английская компания NFAB, работающая в тесном содружестве с учеными из Солфордского и других европейских университетов. Там разрабатывается сканирующий электронный микроскоп принципиально нового типа, способный поместиться в миниатюрный чип и поз во ляющий разглядеть даже отдельные молекулы.

Современные сканирующие электронные микроскопы это дорогие установки внушительных размеров, в которых созданы необходимые условия (глубокий вакуум, напряжение в десятки киловольт, сложнейшая система электронных линз и детекторов). Лучшие из них имеют разрешение в пять сотых нанометра, но большинство, из-за трудности фокусировки электронных пучков, обеспечивают разрешение не более десяти нанометров.

И вот всю эту груду дорогостоящего оборудования ученые предлагают заменить небольшими доступными чипами, которые будут изготавливаться по технологии микромеханических устройств с предельным напряжением в несколько сотен вольт.

Типичное разрешение у них достигнет одной сотой нанометра — в пять раз лучше, чем у рекордных образцов их старших собратьев. Кроме того, энергия электронного пучка и токи в новых микроскопах будут на несколько порядков меньше, что позволит исследовать даже "нежные" объекты вроде живых белков и ДНК.

Новинка чем-то похожа на туннельный или атомно-силовой сканирующий микроскоп. Электроны у нее испускает не большой горячий катод, а единственный атом золота на острие нанопирамидки, которая закреплена на конце подвижного кронштейна. Затем электроны пролетают через отверстия нескольких фокусирующих пластин из металла и кремния, на которые подается управляющее напряжение. Преодолев всего пять-десять микрон, электроны достигают изучаемого образца и, отражаясь от него, как обычно, попадают в детектор.

По расчетам разработчиков, высокого разрешения в новом микроскопе гораздо легче достичь благодаря тому, что электроны летят до образца не несколько десятков сантиметров, а всего несколько микрон, их в пучке мало, а значит, они меньше мешают друг другу. Однако использование только электростатических электронных линз сильно ограничивает возможности фокусировки электронов и коррекции аберраций.

Многие специалисты с энтузиазмом восприняли идеи, заложенные в новом электронном сканирующем микроскопе, хотя и скептически относятся к оценкам его рекордного разрешения.

Флуктуации энергии электронов и другие неоднородности могут легко разрушить теоретическую идиллию. Чтобы выяснить, кто из ученых окажется прав, остается подождать примерно полгода, когда появится первый рабочий прототип нового микроскопа. Но уже очевидно, что такие устройства будут весьма востребованы электронной промышленностью. ГА

Корпорация Sony объявила о разработке освещаемого с обратной стороны CMOS-сенсора для видеокамер и фотоаппаратов. По сравнению с традиционной компоновкой у него вдвое увеличена чувствительность и на четверть уменьшены шумы, что гарантирует существенное улучшение качества получаемых изображений и видео.

Первые прототипы 5-мегапиксельной матрицы размером 1/3,2 дюйма предназначены в основном для продвинутых видеокамер, обеспечивающих съемку со скоростью до 60 кадров в секунду.

При обычной компоновке расположенные над фотодиодами проводники и транзисторы мешают прохождению света. Этот недостаток полностью устранен в новом "перевернутом" сенсоре, у которого фотодиоды расположены сразу за микролинзами и фильтрами, а все проводники и электроника смонтированы за ними и не мешают фотонам. Преимущества технологии особенно сильно проявляются в условиях плохой освещенности и при работе камеры на широких диафрагмах.

Собственно идея "перевернутых" сенсоров не нова. Например, компания OmniVision уже освоила производство фотомодулей для мобильных телефонов на их основе. Но в отличие от обычных CMOS-сенсоров перевернутые труднее изготовить, к тому же, в силу молодости технологии, они страдали от дополнительных шумов, темнового тока, большего процента "битых" пикселов и смешения цветов в близко расположенных фотодиодах и фильтрах. Все это сильно ухудшало качество изображения и сводило на нет очевидные преимущества перспективного метода.

Инженерам японского гиганта удалось справиться с большей частью недостатков: снизить шумы, темновой ток и разработать новую оптическую систему для сбора света на фотодиоды. Это позволило добиться более чем двукратного улучшения отношения полезного сигнала к шуму даже на средних диафрагмах. Кроме того, теперь у разработчиков появилась возможность значительно усовершенствовать и усложнить электронные схемы обработки сигнала от каждого пиксела.

Элементы уже не загораживают свет и могут быть заметно увеличены в размерах. И в этом у "перевернутой" технологии есть немалый потенциал. ГА

Любопытную компьютерную систему для "паспортизации" и изучения африканских пингвинов разработали ученые из Бристольского университета. Система обещает произвести революцию в биологии, поскольку позволяет наблюдать сразу за большим количеством диких животных, не причиняя им ни малейшего беспокойства.

Традиционные методы изучения поведения птиц и прочей живности на воле, как правило, предполагают их кольцевание или снабжение какой-то иной меткой, чтобы иметь возможность отличить одну особь от другой. Но для этого птицу или зверя сперва нужно поймать, что не только связано с определенными трудностями, но и всегда является для них сильнейшим стрессом.

Современные технологии радиометок, конечно, облегчают дальнейшее наблюдение, но все равно сбор достаточного количества статистических данных часто остается неразрешимой проблемой.

Новый способ наблюдения за животными использует успехи систем компьютерного зрения и технологий идентификации личности. В принципе, он применим для наблюдения за любыми живыми созданиями от насекомых до китов — лишь бы у них на теле был достаточно сложный индивидуальный рисунок. У живущих на юге Африки ослиных пингвинов (Spheniscus demersus)это строго индивидуальный набор темных пятен на белой груди.

Ослиными этих крупных птиц, рост которых достигает 70 см, прозвали за весьма характерные крики. Сейчас этот единственный вид живущих в Африке пингвинов находится на грани вымирания и занесен в Красную книгу.

Новая система пока состоит из единственной камеры и компьютера. Однако даже это скромное оборудование позволяет создать базу данных о колонии и затем различать пингвинов по видеоряду или даже отдельным изображениям с вероятностью 98%. Ошибки возникают, если одна птица заслоняет другую или для съемки недостаточно освещения. В следующей версии системы с инфракрасной камерой, способной надежно работать днем и ночью и интеллектуально следовать за движущимися объектами, эти недостатки должны быть устранены. Предварительные эксперименты с распознаванием зебр и акул также дали весьма обнадеживающие результаты.

Авторы уверены, что их система придется ко двору биологам и экологам, поскольку впервые даст в руки ученых инструмент для сбора точных и надежных данных о перемещениях птиц и зверей в естественной среде обитания. Эти знания помогут лучше понять поведение многих диких животных и найти способ спасти исчезающие виды. ГА

Галактион Андреев

Александр Бумагин

Татьяна Василькова

Владимир Головинов

Евгений Золотов

Денис Коновальчик

Игорь Куксов

Павел Протасов

Дмитрий Шабанов

Константин Шиян

новости: Куда уходят чудные мгновенья?

Куда уходят чудные мгновенья?Автор: Евгений Гордеев

Опубликовано в журнале "Компьютерра" N25-26 от 08 июля 2008 годаИсследовательская группа из Калифорнийского университета (University of California, Los Angeles) под руководством Дэвида Глэнзмана (David Glanzman) получила новые данные о деталях синаптической передачи в организме морского зайца (Aplysia), позволяющие полнее представить механизм формирования долговременной памяти.

Впервые гипотезу о химической передаче сигнала между нейронами с участием особых веществ-посредников — нейромедиаторов — выдвинул английский ученый Т. Эллиот (T. Elliott) еще в 1904 году. Затем благодаря работам австрийского физиолога Отто Леви (Otto Loewi), английского физиолога Генри Дейла (Henry Dale) и русского физиолога Александра Самойлова эта идея нашла экспериментальное подтверждение. В 1936 году Леви и Дейл были удостоены Нобелевской премии по физиологии и медицине "за исследование химической природы передачи нервного импульса". С тех пор и до настоящего времени механизм межнейронного взаимодействия является одной из важнейших областей нейробиологии.