Текст книги "Журнал "Компьютерра" №756"

Автор книги: Компьютерра Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 2 (всего у книги 9 страниц)

Вместе с тем NASA готовит замену старичку Хабблу. Планируется, что после 2013 года выполняемые им задачи будут возложены на James Webb Space Telescope (назван в честь одного из первых руководителей NASA), напичканный электроникой и новейшим научным оборудованием. Телескоп планируется вывести на дальнюю околоземную орбиту, удаленную на полтора миллиона километров от нашей планеты. Проект оценивается в четыре с половиной миллиарда долларов, а срок службы "Джеймса Вебба" должен составить не менее десяти лет. ВГ

Энергия движения

Недостаточно продолжительное время автономной работы – ахиллесова пята современных портативных устройств. Разные компании выбирают свой путь решения этой проблемы: одни наращивают емкость аккумуляторов, другие бьются над созданием топливных элементов, третьи внедряют продвинутые технологии энергосбережения. А японский телеком-гигант NTT решил, что подзарядка севших аккумуляторов должна стать делом рук, а точнее ног, их владельцев.

Недавно из недр исследовательской лаборатории NTT вышла опытная пара сандалий со встроенными электрогенераторами. Принцип работы чудо-обуви довольно прост. В подошву в области пальцев и пятки вшиты небольшие резервуары с жидкостью, соединенные каналом. Во время ходьбы жидкость перетекает из одной емкости в другую, вращая миниатюрную турбину. В результате вырабатывается электричество, которое может быть использовано для подзарядки аккумулятора портативного устройства.

Пока, правда, возможности электрогенератора ограничены: вырабатываемой им энергии (чуть больше одного ватта) достаточно для поддержания работы только лишь плеера. Но со временем исследователи рассчитывают усовершенствовать конструкцию, сделав ее более компактной и эффективной. В компании надеются, что рано или поздно от высокотехнологичной обувки можно будет запитать мобильный телефон или коммуникатор.

Конечно, это не первая попытка преобразовывать "телодвижение" в электроэнергию. Например, в начале года команда ученых из Университета Саймона Фрейзера (Канада) продемонстрировала наколенники, вырабатывающие электричество при ходьбе (см. "КТ" #723). И хотя изобретатели декларируют, что эффективность их детища выше, чем у генераторов, встраиваемых в подошву обуви, этот прототип далек от массового производства.

NTT намерена сотрудничать с различными производителями с целью повышения безопасности и износостойкости своего концепта, а также для придания изделиям на его основе привлекательного вида. Коммерциализация разработки запланирована на 2010 год, так что вскоре спортсмены и любители пеших прогулок смогут навсегда забыть о разряженных аккумуляторах. ВГ

План А

В Австралии разгорается скандал, связанный с внедрением фильтрации интернет-контента. Если бы эта новость пришла из Китая или Северной Кореи, не было бы ничего удивительного, но Австралия… небывалый случай для демократического общества.

Сначала "план кибербезопасности" предполагал установку фильтров для блокировки сомнительного контента вроде порнографических сайтов, от просмотра которых желательно оградить детей. Тестирование системы, на развертывание которой планируется потратить примерно 125 млн. долларов, уже началось в Тасмании. Ее пользователям было обещано, что при желании можно отказаться от услуг системы и серфить на свой страх и риск. Впрочем, как выяснилось, на деле ситуация несколько иная: для несогласных будет выключена только та часть фильтров, что отсекает страницы с "клубничкой". А вот блокировка сайтов, содержание которых правительство считает "незаконным", будет сохранена в любом случае. Разумеется, под столь расплывчатое понятие при желании можно подогнать что угодно, поэтому австралийцы мучаются вопросами: какие материалы будут фильтроваться на самом деле? Попадут ли под зачистку только пиратские сайты, страницы с рецептами взрывчатки, наркотиков и т. п. или заодно прихватят ресурсы кого-нибудь из оппозиционеров?

Ситуация представляется еще более нездоровой, если вспомнить, что пару лет назад проводилось исследование, которое подтвердило как общую неэффективность такой фильтрации, так и легкость ее обхода. Вдобавок интернет-провайдеры предрекают снижение скорости интернет-доступа. В общем, все недовольны, но освоение бюджетных ассигнований, похоже, прекращать никто не собирается. ПП

Иллинойские первопечатники

Оригинальный способ изготовления легких, гибких и (если понадобится) прозрачных солнечных элементов из обычных монокристаллов кремния предложили ученые Иллинойского университета в Урбана-Шампейн. Метод напоминает обычную печать, но только не чернилами, а тонкими пластинами солнечных элементов.

В последнее время глобальные энергетические проблемы обострили интерес к солнечной энергетике, но несмотря на все усилия массовое производство дешевых, удобных в эксплуатации и эффективных солнечных элементов достаточного размера наладить пока не удается. Новые технологии, основанные на органических полупроводниках, нанокристаллах, нановолокнах и других экзотических структурах многое обещают, но пока сильно проигрывают традиционному кремнию по конечной эффективности элементов и цене.

Кремний широко распространен в природе, солнечные элементы из монокристаллов кремния достаточно эффективны, а технология их производства хорошо отработана. Поэтому ученые решили попробовать придать хрупким кремниевым элементам необходимую гибкость и прочность, разместив их на большой площади. Для этого солнечные элементы сначала изготавливают на обычной кремниевой пластине по традиционной технологии в виде узких длинных лент шириной несколько десятков микрон и длиной до нескольких миллиметров. Затем их травят так, чтобы можно было легко отделить ленту светодиода толщиною несколько микрон от кремниевой пластины. Толщину и размеры ленты выбирают так, чтобы получить необходимую гибкость и прочность. Для отделения используют специальный пластик, играющий роль своеобразной "печати", которой ленту светодиода переносят на гибкую подложку. После этого остается напылить металлические электроды, и солнечный элемент готов.

Эксперименты показали, что такие солнечные элементы из монокристаллов кремния при желании можно обернуть, например, вокруг карандаша без разрушения и потери эффективности. Если нужно получить полупрозрачный слой, которым можно покрыть обычные окна, кремниевые ленты располагают на некотором расстоянии друг от друга для получения желаемого пропускания света (от 35 до 70%).

К сожалению, пока эффективность первых образцов составляет лишь 7%, что заметно меньше, чем у обычных элементов из кремниевых монокристаллов, где этот показатель достигает 18%. Поэтому авторы продолжают работать над совершенствованием своей технологии и присматриваются к арсениду галлия, который хоть и дороже, зато эффективнее кремния. ГА

Чистая гамма

Астрофизикам посчастливилось открыть первый пульсар, испускающий только фотоны высоких энергий. Пульсар нового типа поможет лучше понять, чем заканчивается жизненный путь больших звезд во Вселенной.

Объект обнаружили с помощью нового космического гамма-телескопа Ферми, запущенного NASA в июне этого года. Пульсар движется в остатках взрыва сверхновой CTA 1, которые расположены на расстоянии примерно 4,6 тысячи световых лет от созвездия Цефей. Согласно оценкам, он образовался около десяти тысяч лет назад и излучает в тысячу раз больше энергии, чем Солнце.

Открытый пульсар – это очень быстро вращающаяся нейтронная звезда, делающая один оборот всего за 317 мс. Сильное магнитное поле звезды и быстрое вращение приводят к тому, что заряженные частицы вылетают с ее полюсов и разгоняются почти до скорости света, излучая фотоны высоких энергий. Именно такие гамма-кванты – фотоны с энергией от двадцати миллионов до трехсот миллиардов энергий фотонов видимого света – и улавливает космический телескоп, который пульсар периодически освещает подобно вращающемуся прожектору. Оборудование регистрирует примерно один гамма-квант в минуту, но этого вполне достаточно для вычисления всех параметров пульсара. Из-за мощного излучения звезда теряет энергию и постепенно замедляет вращение. Ее период должен увеличиваться на одну секунду каждые 87 тысяч лет.

Согласно теории, пульсары образуются в результате взрывов сверхновых. Открытая нейтронная звезда является остатком центральной части взорвавшейся звезды, оболочка которой и по сей день разлетается в разные стороны. Взрыв, по-видимому, был несимметричным. Пульсар летит в расширяющемся облаке газа со скоростью около полутора миллионов километров в час и уже заметно удалился от центра взрыва. Это впрочем, вполне типично и для других пульсаров, коих уже открыли около двух тысяч. Однако все остальные пульсары излучают в основном радиоволны; некоторые испускают еще и видимый свет, рентгеновское излучение и гамма-кванты. Открытый пульсар стал первым, излучающим только в гамма-диапазоне электромагнитных волн. Впрочем, ученые считают, что подобных объектов во Вселенной немало. Более того, возможно, звезда заметно излучает и в других диапазонах электромагнитных волн, только луч в них более узкий и просто не попадает в окрестности Земли. ГА

Кудрявая лапа

Команде американских ученых, координируемой из Дейтонского университета, удалось создать покрытие, способное удерживаться на различных поверхностях на порядок прочнее, чем лапы геккона. Материал, состоящий из многослойных углеродных нанотрубок, похожих на запутанные виноградные лозы, может найти применение везде, где нужны прочные временные соединения.

Ученых давно интригует способность насекомых и некоторых ящериц непринужденно прогуливаться почти по любым поверхностям, не падая с них. В последние годы строение лап и механизм их сцепления с поверхностью был детально изучен. Чаще всего конечность покрыта ветвящимися волосками с различной структурой, которая обеспечивает большую площадь контакта волосков с гладкой или шероховатой поверхностью, к которой они приклеиваются за счет сил Ван-дер-Ваальса. Однако до сих пор лучшие искусственные образцы, копирующие этот механизм, были в два-три раза хуже природных аналогов (см. "КТ" ##497, 712).

В новом покрытии ученые решили воспользоваться преимуществами нанотехнологий и вырастили на кремниевой подложке лес ветвистых нанотрубок со спиральными "кудрявыми" концами. Прижимаясь к поверхности, нанотрубки касаются ее во многих местах, обеспечивая прочность сцепления по касательной до ста ньютон на квадратный сантиметр. А это значит, что кусочек такого материала размером 4х4 мм может удержать груз весом полтора килограмма. Испытания проводились на стекле, пластике и наждачной бумаге. Однако если покрытие отрывать перпендикулярно поверхности, подобно тому, как геккон переставляет лапы, то потребуется значительно меньше усилий, поскольку трубки будут кудрявиться и их контакты станут рваться один за другим.

Авторы отмечают, что, модифицировав поверхность концов нанотрубок различными полимерами, белками или другими соединениями, легко добиться гораздо более прочного сцепления с поверхностями определенных типов. Но и в нынешнем виде созданный материал сможет найти массу применений в медицине и технике. Например, в космическом вакууме обычные клеи быстро сохнут и теряют прочность из-за испарения ряда компонентов. С сухим волокнистым наноклеем таких проблем не будет.

К сожалению, клейкое углеродное нанопокрытие пока слишком дорого. Также не очень понятно, как на его свойствах скажется пыль. Сейчас ученые продолжают работать над совершенствованием технологии выращивания кудрявых нанотрубок, оптимизацией структуры волокон и масштабированием процесса. ГА

Придется подогреть

Японские физики нашли удивительно простой способ генерирования спин-поляризованного тока – для этого достаточно лишь нагреть один из концов постоянного магнита. Это открытие обещает придать новый импульс развитию спинтроники, которая в числе прочего должна помочь сделать компьютерные чипы заметно быстрее и меньше.

В спинтронике для кодирования и обработки информации помимо зарядов используют еще и спин электронов, который может быть ориентирован, например, вверх или вниз. И хотя в последние годы в лабораториях было создано много новых спинтронных устройств, ряд серьезных проблем сильно тормозит коммерческое внедрение этого направления. Эффективно генерировать спин-поляризованный ток непросто; хуже того, электроны в проводниках быстро "забывают" ориентацию своего спина, рассеиваясь на различных неоднородностях и тепловых колебаниях кристаллической решетки. Например, в чистой меди ориентация спина тока сохраняется на протяжении всего лишь пятисот нанометров.

В основе предложенного способа генерации спин-поллялрилзолванного тока лежит спиновый эффект Зеебека. Обычный же эффект Зеебека известен уже почти двести лет и заключается в возникновении напряжения между концами проводника, имеющими разную температуру. У более холодного конца скапливается больше электронов, пока электрическое поле не уравновесит разность во встречных потоках "холодных" и "горячих" электронов, которые подвижнее холодных и диффундируют чуть быстрее. В полупроводниках этот эффект усиливается за счет увеличения концентрации носителей заряда с ростом температуры. Эффект Зеебека часто используют для получения электроэнергии в космосе, а также в термопарах для измерения температуры.

Новый эффект можно наблюдать только в намагниченных проводниках. Если в них есть перепад температуры, то электронов со спином, параллельным направлению намагниченности материала, будет больше возле холодного конца, а с противоположным спином, наоборот, у горячего, вследствие чего и возникает спин-поляризованный ток.

В экспериментах ученые использовали тонкую (20 нм) пленку из сплава железа и никеля Ni81Fe19 размером 6x4 мм на сапфировой подложке. Концы пленки подвергались воздействию разных температур, а направление постоянной намагниченности пленки совпадало с температурным градиентом. Поляризацию спинов измеряли с помощью платиновых проволочек, прикладываемых в различных местах поперек пленки. Между концами проволочек, благодаря недавно открытому обратному спиновому эффекту Холла, возникал перепад напряжений, пропорциональный поляризации электронов. Измерения показали, что поляризация линейно менялась вдоль пленки и была пропорциональна перепаду температур, как и предсказывает теория.

Замечательно то, что спин-поляризованный ток в экспериментах тек вдоль всего образца длиной несколько миллиметров, хотя обычно в этом сплаве электроны "забывают" свой спин на гораздо меньших расстояниях. По мнению специалистов, это может произвести революцию в спинтронике. Сейчас ученые исследуют возможность использования этого тока для сдвига границ магнитных доменов в оригинальной трековой памяти (racetrack memory), разрабатываемой в корпорации IBM (см. "КТ" #680). ГА

Подземное ухо

Многообещающие результаты получили канадские физики при проверке нового детектора частиц темной материи PICASSO, расположенного в лаборатории SNOLAB в шахте на глубине двух тысяч метров неподалеку от города Садбери в провинции Онтарио. Оказывается, детектор способен отличить нейтроны от альфа-частиц «на слух», что очень пригодится для обнаружения гипотетических частиц темной материи.

Еще в тридцатые годы прошлого века астрономы заметили, что звезды на краях галактик, да и сами галактики в скоплениях движутся слишком быстро и давно бы разлетелись в разные стороны, если б не загадочная невидимая масса, которая их удерживает. Гипотез о природе темной материи с тех пор было предложено предостаточно; оценки ее количества отличаются в сотни раз, доходя до 95% всего вещества во Вселенной, но более-менее разумные предположения сделать все же можно.

Например, чтобы звезды в нашей галактике вращались вокруг ее центра (как и происходит на самом деле), должно существовать некое гало из темной материи. Плотность темной материи должна снижаться по мере удаления от центра галактики. Там, где находится наша Солнечная система, ее плотность должна составлять в единицах энергии около 0,3 гигаэлектрон-вольт на кубический сантиметр. При этом частицы темной материи могут пролетать сквозь Солнечную систему со средней скоростью около трехсот километров в секунду. Эти частицы должны быть электрически нейтральны, очень слабо взаимодействовать с веществом и, по всей видимости, быть примерно в сто раз тяжелее протона.

Исходя их этих предположений и был построен детектор PICASSO. Он работает по тому же принципу, что и классическая камера Вильсона, в которой находится перегретая жидкость и пролетающая частица инициирует взрывное образование пузырьков пара. Но поскольку слабое взаимодействие с частицей темной материи – событие заведомо редкое и детектор должен работать долго, он сильно отличается от обычной пузырьковой камеры. Детектор поместили в глубокую шахту, чтобы исключить влияние космических лучей, а в качестве рабочей жидкости выбрали перфторбутан (C4F10). Это вещество вскипает при комнатной температуре и нормальном давлении, а фтор-19, ввиду свойств спина его ядер, – лучший кандидат на взаимодействие с частицами темной материи. Чтобы долго сохранять перфторбутан перегретым, его готовят в виде капелек диаметром около сотни микрон в гелевой матрице или вязкой жидкости. Факт взрывного вскипания капельки регистрируют по характерному щелчку расположенными вокруг пьезоэлектрическими микрофонами.

Проблема подобных детекторов состоит в выделении полезных сигналов из фона, который в данном случае создают в основном ложные срабатывания из-за пролета альфа-частиц, испускаемых радиоактивными примесями в деталях детектора и горной породе. Фон решили сравнить с сигналом от источника нейтронов, не имеющих заряда и потому больше похожих на частицы темной материи. Оказалось, что нейтроны создают в камере совсем другой звук, который легко отличить от щелчков альфа-частиц. По всей видимости, это происходит потому, что нейтрон создает лишь один пузырек, а тяжелая альфа-частица – целую серию. Однако до конца механизм возникновения отличий пока непонятен.

Теперь ученые с нетерпением ждут начала полномасштабных экспериментов – они решили усовершенствовать систему регистрации звука, чтобы лучше различать частицы "на слух". Нам же остается лишь следить за их успехами в деле обнаружения таинственных частиц темной материи. ГА

Новости подготовили

Галактион Андреев

Александр Бумагин

Владимир Головинов

Евгений Золотов

Денис Коновальчик

Игорь Куксов

Павел Протасов

Жанна Сандаевская

Дмитрий Шабанов

НОВОСТИ : Лаборатория и жизнь

Автор: Киви Берд

Вспыхнул очередной грандиозный скандал, касающийся кредитных карт. Обнаружено, что некая международная группа преступников сумела внедрить хитрую шпионскую закладку во множество терминалов-считывателей PED (PIN entry devices) для новых Chip & PIN-карточек. На эти карты, считающиеся более защищенными и совмещающие в себе чип и магнитную полоску, в массовом порядке перешли многие страны Западной Европы, а соответствующие терминалы ныне работают в тысячах касс крупных и мелких магазинов. Выявленная сеть шпионских закладок позволяла преступникам не менее девяти месяцев красть деньги с банковских счетов. Общая сумма хищений исчисляется десятками миллионов долларов.

Технология этого изощренного преступления любопытна и сама по себе, но не менее интересно, что год назад серьезнейшая слабость в защите PED уже была обнаружена. Специалисты из лаборатории компьютерной безопасности Кембриджского университета, обнаружившие дыру, оповестили все заинтересованные инстанции о том, что в схемах терминалов есть участок, где конфиденциальные данные проходят в незашифрованном виде, а значит, подсоединившись к такому тракту, злоумышленник может похитить все реквизиты карты, PIN-код доступа и изготовить полноценный клон (см. "КТ" #726).

В ответ на свои предупреждения исследователи получили отписки, трактующие их работу как далекие от жизни "лабораторные эксперименты". Так что есть своеобразная ирония в картине, открывшейся вместе с выявлением закладок в PED и продемонстрировавшей то, как выглядят реальные угрозы для защиты данных в сегодняшнем мире.

Рассказ о технологии этой остроумной затеи, вероятно, следует начать с того, что организаторы преступления еще не пойманы, поэтому многих важных деталей недостает. Например, до сих пор не известно, где и как встраивались закладки в PED-терминалы – непосредственно в процессе сборки в Китае или же на складах перед отправкой получателю. В любом случае, закладка внедрялась профессионально, никаких внешних следов на корпусе или упаковке устройств не оставалось, поэтому у получателей терминалов не было ни малейших сомнений в "чистоте" своих аппаратов.

Собственно закладка аклкулратно прикреплена к днищу системной платы PED и подключена к тому ее участку, где данные со считываемых карт проходят в открытом виде перед попаданием в криптомодуль терминала. В функции закладки, кроме копирования реквизитов карты и PIN-кода доступа, входит шифрование, хранение в собственном буфере памяти и отправка злоумышленникам всех собранных данных при помощи сотового модуля. Как установлено, серверы, на которые утекала информация и откуда поступали команды, управляющие всей сетью закладок, находятся в пакистанском городе Лахор.

Похищенные данные использовались для изготовления карточек-клонов с магнитной полосой, пригодных для покупок или снятия наличных в банкоматах тех стран, где еще не перешли на Chip & PIN. Делалось все чрезвычайно аккуратно. Частота соединений с "центром" зависела от количества считанных карт и оплаченных с них сумм. Поэтому сессии связи могли быть и раз в день, и реже раза в неделю. Кроме того, сервер мог регулировать работу каждой закладки после очередного опустошения буфера – например, давать команды вида: "копировать каждую десятую карту" или "только карты Visa Platinum". Наконец, краденые реквизиты не сразу пускались в дело, а "мариновались" по меньшей мере пару месяцев, чтобы максимально затруднить выявление мест похищения.

Понятно, что в таких условиях выявить сам факт существования столь изощренной закладки было чрезвычайно сложно. Хотя подробности этой истории по-прежнему хранятся в тайне, известно, что первыми неладное заподозрили специалисты MasterCard. Один из пострадавших клиентов компании божился, что использовал свою карточку только в одном-единственном месте, и более того – мог это убедительно доказать. Поскольку мошеннические изъятия по той же карте проходили из-за рубежа, следствию не оставалось ничего другого, как подробнее изучить PED-терминал в торговой точке. Стоит ли говорить, какой сюрприз их ждал…

Коль скоро внешним осмотром, без вскрытия терминалов, обнаружить модуль закладки невозможно, то самым простым способом выявления шпиона стало взвешивание считывателей карточек на весах. Отличие веса аппарата от стандартного на 80–100 г стало главным признаком для выявления скомпрометированных устройств. Поэтому все последние месяцы по Европе колесили группы инспекторов, занятых тщательным взвешиванием имеющихся в кассах магазинов PED-терминалов. На сегодняшний день по меньшей мере в пяти странах – Бельгии, Великобритании, Дании, Голландии и Ирландии – обнаружено больше сотни таких закладок, исправно отправлявших данные на серверы в Пакистан. Точка же в этой истории, разумеется, еще не поставлена.