Роботы, искусство, кванты. Топ разработок российских учёных 

Российские учёные-химики открыли секрет выцветания ультрамарина — самого ценного пигмента в истории живописи. Это открытие обещает спасти от забвения бесценные полотна, созданные великими мастерами прошлого. 

Чем ещё удивляла российская наука на этой неделе? Отечественные инженеры научились управлять роботами силой мысли, физики приблизились к созданию квантовых компьютеров, а химики разработали уникальные материалы для микроэлектроники и гибкой электроники будущего. 

Все подробности читайте читайте в подборке самых интересных новостей технологий, подготовленной «Трамплином».

Российские учёные из Национального центра физики и математики (НЦФМ) создали первую полностью отечественную систему управления роботами посредством нейроинтерфейсов. В основе технологии – мемристоры, миниатюрные устройства, имитирующие работу мозга. Они обеспечивают энергоэффективность и независимость от иностранных компонентов.

Система, разработанная совместно с Нижегородским государственным университетом имени Н.И. Лобачевского (ННГУ), позволяет человеку управлять роботом с помощью мысленных команд. ЭЭГ-шлем фиксирует активность мозга, а мемристорный чип переводит эти сигналы в команды для робота.

Как отметили разработчики, новая разработка – это не просто технология, это новый способ взаимодействия человека и машины. 

Система нейроуправления найдёт применение в медицинской реабилитации, позволяя пациентам с ограниченными возможностями управлять инвалидными колясками и протезами. В промышленности она позволит дистанционно управлять роботами в опасных условиях. Военно-промышленный комплекс заинтересован в использовании технологии для контроля беспилотных аппаратов.

В отличие от зарубежных аналогов, российская разработка базируется на отечественной элементной базе и не зависит от внешних санкций. Учёные уже работают над повышением точности распознавания нейросигналов, миниатюризацией компонентов и интеграцией с искусственным интеллектом.

Коммерциализация технологии открывает большие экономические перспективы, а её социальное влияние сложно переоценить. Развитие нейроинтерфейсов радикально меняет наше взаимодействие с техникой, что вызывает множество этических вопросов.

Российские учёные из Института геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН и Института земной коры СО РАН, в сотрудничестве с Университетом имени Бар-Илана (Израиль), нашли причину выцветания ультрамариновой краски, которую использовали великие художники на протяжении столетий. Открытие позволит разработать методы реставрации ценных произведений искусства и создать долговечные пигменты для красок.

Исследование показало, что потеря цвета ультрамарина связана с нестабильностью хромофора, красящей частицы, в зёрнах минерала лазурита малого размера. Именно лазурит является основой для натуральной ультрамариновой краски, которая из-за своей дороговизны использовалась только признанными мастерами для создания самых ценных картин.

«Наше исследование позволит создавать краски на основе природного пигмента из лазурита, устойчивые к выцветанию под действием воздуха и высоких температур», — рассказал руководитель проекта, главный научный сотрудник Института геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН Владимир Таусон. «Мы обнаружили, что размер частиц лазурита играет ключевую роль в стабильности цвета. Краситель из минерала с частицами 0,2 мм и больше, может, напротив, со временем стать более глубоким и насыщенным».

Результаты исследования имеют огромное значение для реставрации картин, созданных с использованием ультрамарина, который, как отметил искусствовед Олег Грознов, до XIX века был самой дорогой краской в Европе. Знание о влиянии размера частиц позволит реставраторам более эффективно восстанавливать утраченные цвета и предотвращать дальнейшее выцветание.

В будущем учёные планируют продолжить изучение поведения частиц лазурита разного размера в зависимости от окружающей среды, времени, температуры, а также их минерального и химического состава. Это позволит создать ещё более совершенные и долговечные пигменты для красок, декоративных покрытий, деталей цветной керамики и глазури.

Физики из Университета ИТМО и Лондонского института математических наук создали новый метод для ускорения передачи данных между кубитами в квантовых компьютерах. Это решение критически важно для масштабирования квантовых процессоров, которые могут содержать до тысячи вычислительных элементов.

С увеличением количества кубитов в квантовых процессорах, эффективная передача информации между ними становится ключевым фактором производительности. Российские учёные предложили метод плавного изменения силы связей между кубитами во времени, что позволяет оптимизировать процесс передачи данных.

«Мы выяснили, что постепенное смещение взаимодействия между ближайшими и дальними кубитами значительно ускоряет передачу квантовых состояний», – сообщила магистрантка Университета ИТМО Ксения Чернова. «Этот метод увеличивает скорость примерно на 40% по сравнению с существующими алгоритмами, при этом сохраняя высокую точность».

Учёные рассчитали минимально возможное время передачи информации для систем с любым числом кубитов, что ранее было невозможно для больших систем. Новый метод особенно актуален для платформ на сверхпроводниковых кубитах и может быть использован в задачах моделирования сложных молекул.

«Сокращение количества логических шагов, необходимых для передачи информации, также снижает уровень ошибок, что является критически важным для квантовых вычислений», — добавила Ксения.

Разработка российских физиков рассматривается как потенциальная основа для будущих архитектур квантовых процессоров, позволяя эффективнее использовать ресурсы и приближая практическое применение квантовых вычислений в научных и инженерных задачах.

В новосибирском Институте неорганической химии СО РАН разрабатывают высокочистые вещества на основе редкоземельных металлов для микроэлектроники. Эта российская технология уникальна и может значительно ускорить развитие отечественной промышленности.

Молодёжная лаборатория института занимается созданием прекурсоров — химических соединений для тонкоплёночных технологий производства чипов и плат. Эти вещества должны обладать высокой летучестью и исключительной чистотой.

«Современные техпроцессы требуют веществ, свободных от каких-либо примесей», — отмечают учёные. «Разработка полностью отечественной технологии позволит в перспективе более динамично развиваться рынку российской микроэлектроники».

Разработка получила высокие оценки от партнёров лаборатории, включая завод в Подмосковье. Старший научный сотрудник Института неорганической химии Сибирского отделения РАН Игорь Ильин отметил, что наши прекурсоры отличаются высокой чистотой и стоят примерно в десять раз дешевле зарубежных аналогов, даже без учёта стоимости доставки в Россию.

Новосибирские учёные планируют расширить ассортимент высокочистых веществ. Это даст российским предприятиям микроэлектроники доступ к необходимым материалам. Новая технология открывает путь для внедрения передовых решений Академгородка на отечественных заводах.

Российские учёные разработали инновационную ИИ-систему для создания моделей цифровых микросхем. Этот прорыв меняет правила проектирования микроэлектроники. Система, основанная на больших языковых моделях, автоматизирует и упрощает процесс. Теперь разработчики могут формулировать требования на русском языке. Это значительно ускоряет и удешевляет производство микроэлектроники.

Аванпроект «Синтезатор-А», созданный НИИ «Квант» при поддержке Фонда перспективных исследований, показал, что российские разработки в области генеративного дизайна RTL-моделей цифровых микросхем не уступают лучшим мировым образцам.

«Использование больших языковых моделей и коммуникативных агентов открывает новые горизонты в машинной генерации описания СБИС и ПЛИС», — подчеркнул Руслан Бакеев, руководитель Центра искусственного интеллекта ФПИ. «Эти агенты, взаимодействуя друг с другом и с языковой моделью, могут автоматически генерировать исходный код и запускать тестирование, улучшая его качество без участия разработчика».

Благодаря новой технологии, проектировщики микросхем смогут формулировать требования к будущим изделиям на русском языке, что делает процесс более интуитивным и доступным. Это открывает широкие возможности для внедрения инноваций, повышения сложности изделий и значительного сокращения времени и затрат на разработку.

Разработка «Синтезатор-А» – важный шаг к укреплению позиций России в сфере микроэлектроники и созданию конкурентоспособных отечественных решений.

Российские учёные создали гибкий композит, который преобразует магнитные поля в электричество втрое эффективнее существующих материалов. Это открытие обещает новые возможности для носимой электроники с высокой энергоэффективностью. Новый материал, созданный исследователями Балтийского федерального университета имени Иммануила Канта совместно с коллегами из Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова и Института элементоорганических соединений имени А.Н. Несмеянова РАН, представляет собой эластичный магнитоэлектрический композит на основе полимеров и наночастиц феррита кобальта.

Основное новшество заключается в изменении наночастиц феррита кобальта через замену части ионов кобальта на цинк или никель. Это модифицировало магнитные свойства композита: цинк уменьшил сопротивление размагничиванию, а никель усилил чувствительность к слабым магнитным полям.

Эксперименты показали, что образец с ионами цинка преобразует магнитные поля в электрическое напряжение эффективнее, чем чистый феррит кобальта. Преимущество составило три раза.

«Даже небольшие изменения в составе наночастиц могут существенно усилить магнитоэлектрический эффект», — отметила Валерия Родионова, директор НОЦ «Умные материалы и биомедицинские приложения» БФУ. Это открытие важно для создания компактных и лёгких устройств, таких как элементы питания для носимой электроники.

Учёные считают, что в будущем такие материалы могут лечь в основу энергоэффективных технологий, собирающих энергию из окружающих электромагнитных полей. В планах – изготовление прототипа и разработка нового прибора, отличающегося от аналогов прочностью, лёгкостью и низкой стоимостью.

Автор: Ирина Леонова