Сообщить об ошибке на сайте
URL
Ошибка
Научный прогресс

Физики Института базовых наук в Ульсане (Южная Корея) впервые экспериментально продемонстрировали «информационный двигатель» — ранее существовавшее лишь в теории устройство, превращающее информацию в работу с почти 100-процентной эффективностью.

Традиционно максимум эффективности, с которой двигатель может превращать энергию в работу, ограничен вторым законом термодинамики. Однако эксперименты последних 10 лет показали, что эту границу можно перейти, если двигатель сможет получать информацию из окружающей среды и превращать ее в работу. Эти «информационные двигатели» (или «демоны Максвелла», в честь первого, кто предложил такой мысленный эксперимент) возможно реализовать благодаря фундаментальной связи информации и термодинамики, которую ученые еще только пытаются осознать в полной мере.

Govind Paneru

Обобщенный второй закон термодинамики утверждает, что работа, полученная из «информационного двигателя», ограничена суммой двух компонентов: первый — это разница свободной энергии между финальным и начальным состоянием (это единственное ограничение, наложенное на обычные двигатели традиционным вторым законом термодинамики) и объем доступной информации (эта часть устанавливает верхний предел дополнительной работы, которую можно получить из информации). Однако, до сих пор не существовало никакой экспериментальной информации по этим вопросам.

Для достижения максимальной эффективности, предсказанной обобщенным вторым законом термодинамики, ученые разработали и привели в действие «информационный двигатель», сделанный из частицы, пойманной светом при комнатной температуре. Случайные температурные флуктуации вызывают броуновское движение частицы, а фотодиод следит за изменением ее положения с точностью 1 нм. Если частица отходит на определенное расстояние от начального положения, свет движется в ее направлении. Процесс повторяется, так что со временем двигатель переносит частицу в желаемое направление просто получая работу из информации о случайных температурных колебаниях системы (компонент свободной энергии тут равен нулю, так что он не влияет на полученную работу).

Одно из самых важных свойств этой системы — почти мгновенный отклик: ловушка сдвигается всего за долю миллисекунд, не давая частице продвинуться дальше и рассеять энергию. В результате почти нет потери энергии. Таким образом, производительность процесса достигает приблизительно 98,5% от предела, установленного обобщенным вторым законом термодинамики. Помимо важности для фундаментальной физики, это исследование имеет и практическую ценность, например, для нанотехнологий или создания гибридных биологических систем, в которых информация используется для управления молекулярными процессами, пишет Phys.org.

Ученые из МФТИ и РАН полагают, что в квантовых системах второй закон термодинамики может локально нарушаться. Но если в классической физике уменьшение энтропии связано с передачей тепловой энергии, то в квантовом мире снижение энтропии может происходить без передачи энергии — за счет квантовой запутанности.

Загрузка...
Подписывайтесь на наши каналы в Telegram

«Хайтек» - новости онлайн по мере их появления

«Хайтек» Daily - подборки новостей 3 раза в день

«Робот берет вас на работу»: как искусственный интеллект, блокчейн и VR подбирают персонал
Мнения
Телемедицина, роботы и умные дома: каким через 5 лет будет «оцифрованный» город в России
Тренды
Мясная революция: как перейти от веганских заменителей к клеточным технологиям и биореакторам
Идеи
AI-выборы: как искусственный интеллект и голосовые помощники сделают демократию лучше
Тренды
Тупик для беспилотников: как мечты разработчиков разбиваются о неожиданности на дорогах
Идеи
Здесь нужен InsurTech: за какими стартапами будущее страхования
Мнения
Идеи
Вирус лженауки в Google: как поисковые системы распространяют опасные мифы о прививках
«Кто-то управляет моим домом»: как жертв домашнего насилия терроризируют с помощью умных устройств
Умный дом
Паскаль Фуа, EPFL, — о ключевых точках, глубоких нейросетях и эпиполярной геометрии
Мнения
Тренды
20 фильмов о кибербезопасности, взломах и цифровых преступлениях
Ян Лекун, Facebook: «Прогностические модели мира — решающее достижение в ИИ»
Мнения
Джианкарло Суччи: «Попытка спроектировать программу без багов — утопия»
Иннополис
Game out: Как видеоигры обучают детей-аутистов держать равновесие и узнавать людей
Тренды
Прослушка, контроль камеры и предсказание смерти пользователя: самые странные патенты Facebook
Кейсы
Цес Снук, QUVA: «Мы не хотим зависеть от крупных компаний, которые владеют всеми данными»
Мнения
Дмитрий Песков, АСИ: «В России традиционно долго запрягают, и в сфере IT мы только этим и занимаемся»
Иннополис
ДНК-тесты: как генетические компании обманывают людей и разрушают семьи
Мнения
Мануэль Маццара: «Для Facebook вы не покупатель, вы — продукт»
Иннополис
Тренды
Блокчейн, искусственное мясо и «смерть» смартфонов: что будет с технологиями через 10 лет
Витторио Феррари, Google: «Чтобы машина распознала книгу о Гарри Поттере нужна сложная математическая модель»
Мнения
7 медицинских технологий, которые скоро придут в российские больницы
Идеи
Руслан Зайдуллин, основатель Doc+, — о том, что делать Минздраву и о проблемах в российской медицине
Мнения
Ричард Вдовьяк, Philips: «В будущем диагностировать заболевания будут не только врачи, но и сами пациенты»
Тренды
Шедевры за биткоины: Как криптовалюта меняет рынок искусства
Блокчейн
Почему «московий» и «оганесон» устроили раскол между физиками и химиками?
Кейсы
Тренды
Сэр Харшад Бадехиа — о бронежилетах будущего, русских математиках и металлургии
«Надежнее золота»: блокчейн в цифрах
Блокчейн
Бас Лансдорп, Mars One: «Моя жена отдала бы все, чтобы не лететь на Марс»
Полет на Марс
Как big data, блокчейн и 3D-печать сделали пищу полезнее
Мнения
Томас Циммерман, IBM, — о том, как остановить конец света, спасая планктон
Тренды
Без Siri, Алисы и «Окей, Google»: как и зачем нас подслушивают собственные телефоны
Тренды
Шрада Агарвал, Outcome Health: «Когда человек знает о своей болезни, от этого выигрывает и он, и фарма»
Мнения
Тренды
«Дорогая, я ухожу от тебя к роботу!»: заменят ли секс-андроиды реальные отношения?
7 правил для начинающих и разумных блокчейн-инвесторов
ICO
Четвертая революция: как интернет вещей изменит промышленность и нефтедобычу
Тренды
Не витайте в «облаках»: как провайдеры обманывают доверчивых клиентов
Мнения
Тренды
Когда мы начнем летать на автомобилях в городе?
Как в Россию проникают технологии: интернет-рестораны, маникюр на дому и «умное» страхование
Кейсы
Гендиректор Uber Дара Хосровшахи: «Автомобили должны ездить в трех измерениях»
Мнения
Олег Бабкин: «Системных администраторов никто не обучает, обучают только разработчиков»
Мнения
«Чтобы создать новое лекарство, нужно 10–12 лет и миллиард долларов»
Мнения
Сооснователь «Евросети» Тимур Артемьев: «Мы будем летать из Лондона в Сидней через космос. Так ближе»
Тренды
Новый стандарт рекламного рынка: что нужно знать о programmatic, чтобы рекламироваться эффективно
Тренды
Иван Горшунов, Etcetera, — о мобильных приложениях, стартапах и «внутренней девятиэтажке», которая мешает заглянуть за горизонт
Мнения
Билетный IT: как построить технологическую платформу вокруг билетного бизнеса
Кейсы
Cognitive Technologies: как российское бездорожье поможет искусственному интеллекту водить машины лучше, чем люди
Кейсы
Кейсы
10 предпринимателей — о том, как им помогают новые технологии в жизни и бизнесе
Don’t open the doors: как сделать игру из пластилина в одиночку (и привлечь инвестора на следующий проект)
Кейсы
Софт, бот, нейросеть: айтишники объясняют, почему не боятся автоматизации, роботизации и ИИ
Кейсы