Αρχείο κατηγορίας πείραμα

«Πιλότοι» με την δύναμη της σκέψης.
Νέο σύστημα επιτρέπει τον έλεγχο υπολογιστή με νοητικές εντολές

Ένα σύστημα ηλεκτροεγκεφαλογραφίας, συνδεδεμένο σε υπολογιστή, επέτρεψε σε εθελοντές να παίζουν ένα βιντεοπαιχνίδι με ελικόπτερα χρησιμοποιώντας «νοητικές εντολές». Παρόμοια συστήματα ελέγχου με τη σκέψη είχαν παρουσιαστεί και παλαιότερα, ωστόσο οι νέοι αλγόριθμοι φτάνουν σε νέα επίπεδα ακρίβειας και επιτρέπουν έλεγχο της κίνησης σε τρεις διαστάσεις.

Ο σκούφος «πιλότος»

Οι ερευνητές του Πανεπιστημίου της Μινεσότα φόρεσαν στα κεφάλια των εθελοντών ένα «σκούφο» με ηλεκτρόδια, τα οποία κατέγραφαν τη δραστηριότητα των εγκεφαλικών περιοχών που ελέγχουν τις κινήσεις του σώματος. Έπειτα από μερικές εκπαιδευτικές πτήσεις, οι αλγόριθμοι που ανέλυαν τα σήματα από τα ηλεκτρόδια έμαθαν να αντιστοιχίζουν συγκεκριμένες κινήσεις με συγκεκριμένα μοτίβα εγκεφαλικής δραστηριότητας.

Τα αποτελέσματα ήταν θεαματικά, καθώς οι εθελοντές μπορούσαν να κατευθύνουν το ελικόπτερο ώστε να περνά μέσα από δακτύλιους που εμφανίζονταν στην οθόνη στο 85% των περιπτώσεων.
Στο μέλλον, ελπίζουν οι ερευνητές, παρόμοια συστήματα θα μπορούσαν να επιτρέπουν σε παράλυτους ασθενείς να ελέγχουν πρόσθετα άκρα. Η έρευνα δημοσιεύεται στην αμερικανική ηλεκτρονική επιθεώρηση PLoS ONE.

http: tovima

Μέσα στη δροσιά του Εργαστηρίου Συστημάτων Αυτομάτου Ελέγχου της Σχολής Μηχανολόγων Μηχανικών του ΕΜΠ, στην Πολυτεχνειούπολη του Ζωγράφου, ένα μεγαλόσωμο ψάρι κολυμπάει νωχελικά στο πεντακάθαρο νερό μιας δεξαμενής.

Προχωράει ευθεία, στρίβει αριστερά, μετά δεξιά, ελίσσεται μέσα στο νερό, όπως κάνουν όλα τα ψάρια αυτού του κόσμου.
Ομως, γι’ αυτό ειδικά το ψάρι, κάθε κίνησή του παρατηρείται και καταγράφεται από μάτια και κάμερες, για να αποτυπωθεί, να αναλυθεί, να διορθωθεί, αν χρειαστεί. Βλέπετε, το συγκεκριμένο ψάρι μπορεί να μοιάζει μ’ όλα τα άλλα σε συμπεριφορά, αλλά διαφέρει από αυτά στο ότι είναι… ρομπότ!
Η ιστορία του εγχειρήματος ξεκίνησε πριν από 4-5 χρόνια, όταν ένα πρωτόλειο ρομποτικό ψάρι σχεδιάστηκε και αναπτύχθηκε στο πλαίσιο μιας διπλωματικής εργασίας στο πεδίο των Μηχανο-Ηλεκτρονικών (Mechatronics). Τα αποτελέσματα της έρευνας, όμως, αποδείχθηκαν υπέρ το δέον ελκυστικά και ενδιαφέροντα, όσον αφορά στον έλεγχό του και τους σχετικούς αυτοματισμούς, με συνέπεια το εγχείρημα όχι μόνο να συνεχιστεί, αλλά και να αναβαθμιστεί.
Οπως μας εξήγησε ο επικεφαλής του Εργαστηρίου, καθ. Ευάγγελος Παπαδόπουλος, από εκείνο το πρωτόλειο έχουν περάσει πλέον στη δεύτερη γενιά «ψαριού», η οποία περιλαμβάνει και ανασχεδίαση του σώματός του. Με δεδομένο ότι τα κάθε λογής συστήματα «συρρικνώνονται» με το πέρασμα του χρόνου και την πρόοδο της τεχνολογίας, ο όγκος τους για τις ίδιες επιδόσεις (αν όχι καλύτερες) είναι μικρότερος, άρα είτε περισσεύει χώρος για πρόσθετα συστήματα στην «κοιλιά» του είτε το «ψάρι» μπορεί να γίνει μικρότερο. Μάλιστα, η «συρρίκνωση» έχει κι άλλο ένα θετικό αποτέλεσμα, καθώς η μέθοδος «όλα σε ένα» σε συνδυασμό με βελτιώσεις που έγιναν στην ουρά του ψαριού για μικρότερες τριβές κατά την κίνησή της, συνοδεύτηκαν από μικρότερη κατανάλωση, με συνέπεια η αυτονομία της συσκευής να αυξάνει σημαντικά.
Το καινούριο «ψάρι», όμως, θέλει και καινούριο «σπίτι»… Ετσι, κατασκευάστηκε νέα, πολύ μεγαλύτερη δεξαμενή η οποία ενσωματώνει ειδικά φίλτρα (το υδάτινο περιεχόμενό της προέρχεται από γεώτρηση του ΕΜΠ και, όσο να’ ναι, έχει τα άλατά του) και προηγμένα συστήματα καθαρισμού, με ακτινοβολία κατά των μικροοργανισμών. Η δεξαμενή ολοκληρώθηκε με μετακινούμενο στο μήκος της φορείο, πάνω στο οποίο τοποθετούνται κάμερες, για λεπτομερή παρακολούθηση του «ψαριού» και ειδικά της ουράς του, καθώς το πλάτος και η συχνότητα της κίνησής της θεωρούνται καθοριστικά στοιχεία της έρευνας.
Ομως, πέρα από τη ικανοποίηση του ερευνητή και την τεχνογνωσία που αποκτάται, τέτοιες προσπάθειες έχουν κάποιο πρακτικό αποτέλεσμα; Βεβαίως και έχουν, μας διαβεβαιώνει ο καθηγητής, κι όχι ένα, αλλά πολλά! Πρώτα πρώτα, αξίζει να μελετήσουμε τα ψάρια, γιατί είναι πολύ αποδοτικά, σαν «μηχανές», στη φύση. Ενας τόνος, για παράδειγμα, διασχίζει ολόκληρο τον Ατλαντικό έχοντας καταναλώσει μονάχα κάποιες μικροποσότητες άλλων ψαριών, κοντά στις ακτές. Διανύει τεράστιες αποστάσεις καταναλώνοντας ελάχιστη ενέργεια, και μάλιστα αθόρυβα! Ενα οποιοδήποτε πλοίο θα έκαιγε πολλαπλάσια καύσιμα και κυρίως θα έκανε πολύ θόρυβο, με την έλικα. Αν μπορούσαμε να διδαχτούμε από τα ψάρια (η βιομιμητική έχει εξελιχθεί, πλέον, σε κανονική επιστήμη), θα κερδίζαμε πολλά. Βέβαια, η φύση χρησιμοποιεί χημική ενέργεια (αυτή που αποκτάται με τη θρέψη) για την κίνηση των οργανισμών, ενώ εμείς περιοριζόμαστε στην ηλεκτρική και την ηλεκτρομηχανική, που δεν έχουν τις ίδιες αποδόσεις. Αρα, έχουμε δρόμο μπροστά μας…
Από τη άλλη πλευρά, ένα ρομποτικό «ψάρι», που χρησιμοποιεί μονάχα τις κινήσεις της ουράς του για να προχωρήσει και να ελιχθεί, μπορεί άνετα να συνυπάρξει σε ένα περιβάλλον εμβίων όντων χωρίς να τα ενοχλεί, μπορεί να παρακολουθήσει τη συμπεριφορά πληθυσμών ψαριών (π.χ. σε ιχθυοτροφείο), ή να τα «πείσει» (με τα χρώματα ή την εντυπωσιακή εμφάνισή του) να το ακολουθήσουν, κατευθύνοντας ένα κοπάδι εκεί που επιθυμούμε.
Αλλες εφαρμογές μπορεί να υπάρξουν στο χώρο της ψυχαγωγίας (για σκεφτείτε, παιδιά να τηλεχειρίζονται ρομποτικά «ψάρια» σε κάθε λογής υποθαλάσσια παιχνίδια…), στο χώρο της εξερεύνησης (π.χ. σε θαλασσινές σπηλιές, όπου με την ενσωματωμένη κάμερά τους, με sonar ή με άλλους αισθητήρες μπορούν να μεταδώσουν πολύτιμες πληροφορίες) ή της ενάλιας αρχαιολογίας (σε ρόλο ψαριού-βαθυσκάφους).
Τι θέλετε να πετύχετε, τελικά μ’ αυτή την έρευνα -που γίνεται εκ των ενόντων, σαν «εσωτερική παραγωγή», όπως μας διαβεβαίωσαν, αξιοποιώντας κυρίως πόρους και μηχανήματα από άλλα έργα- ρωτήσαμε τον κ. Παπαδόπουλο… «Θέλουμε να στείλουμε το “ψάρι” μας σε μέρη δύσβατα, κάτω από την επιφάνεια του νερού, να καταφέρουμε να του δώσουμε αίσθηση του χώρου και να το κάνουμε να επιστρέψει πίσω, αλώβητο. Μπαίνουν πολλά θέματα που ζητάνε τη λύση τους, γιατί ουσιαστικά προσπαθούμε να ανοίξουμε νέους δρόμους μέσα στο νερό!»

Το εργαστήριο
Το Εργαστήριο Συστημάτων Αυτομάτου Ελέγχου του ΕΜΠ ειδικεύεται στην κατασκευή, το σχεδιασμό, την ανάλυση και τη θεωρία ρομποτικών συστημάτων σε ακραία περιβάλλοντα. Πάνω στους πάγκους του, εκτός από το ρομποτικό ψάρι, εξελίσσονται ένα τετράποδο ρομπότ παντός εδάφους, με χρήσεις στη Γη αλλά και το Διάστημα, ένα ρομπότ απόσυρσης διαστημικών σκουπιδιών-πρόταση στον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Διαστήματος, αλλά και σμήνη από λιλιπούτεια ρομπότ με ενσωματωμένη βελόνη και κίνηση ελεγχόμενη μέσω μηχανισμών δόνησης, για επεμβάσεις ακριβείας και εγχύσεις υγρών σε επίπεδο κυττάρων…

Πηγή: enet

Με επικεφαλής τον ερευνητή στη νανοεπιστήμη και νανοτεχνολογία Φαίδωνα Αβούρη, μια ομάδα ερευνητών του αμερικανικού κολοσσού της πληροφορικής ΙΒΜ, δημιούργησε το πρώτο κύκλωμα υψηλής ταχύτητας από γραφένιο, στο οποίο όλα τα στοιχεία είναι ολοκληρωμένα σε ένα μοναδικό «τσιπάκι». Πρόκειται για παγκόσμια πρωτοπορία, ένα σημαντικό βήμα για τη δημιουργία μιας νέας γενιάς ηλεκτρονικών βασισμένων στο γραφένιο και όχι στο πυρίτιο όπως μέχρι σήμερα, με δυνητικές εφαρμογές από τις ασύρματες επικοινωνίες μέχρι τους ενισχυτές.

Κατά τα τελευταία χρόνια είχε υπάρξει πρόοδος στη δημιουργία συσκευών βασισμένων στο πολύ λεπτό γραφένιο, που θεωρείται το “υλικό του μέλλοντος”, ενώ είχαν κατασκευαστεί μεμονωμένα τρανζίστορ από γραφένιο. Όμως δεν είχε καταστεί δυνατό να ενοποιηθούν (ολοκληρωθούν) τα τρανζίστορ από γραφένιο με άλλα ηλεκτρονικά συστατικά μέσα σε ένα ενιαίο και μοναδικό “τσιπ”, αυτό ακριβώς που κατάφεραν οι ερευνητές της ΙΒΜ. Η δυσκολία βρισκόταν κυρίως στο ότι το γραφένιο δεν κολλάει πολύ καλά στα μέταλλα και τα οξείδια, τα οποία χρησιμοποιούνται στη βιομηχανία παραγωγής ημιαγωγών.
Ο Φαίδων Αβούρης, που έκανε τη σχετική επιστημονική δημοσίευση στο περιοδικό Science, σύμφωνα με τους New York Times και το Physics World, καθοδήγησε μια ομάδα ερευνητών του Κέντρου Ερευνών Γουότσον της ΙΒΜ στη Νέα Υόρκη, ώστε να ξεπεράσουν για πρώτη φορά τις τεχνικές δυσκολίες, ενοποιώντας σε ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα ένα τρανζίστορ γραφενίου και ένα ζεύγος πηνίων επαγωγικής αντίστασης πάνω σε μια πλακέτα από καρβίδιο του πυριτίου. Είναι σημαντικό ότι η όλη διαδικασία κατασκευής είναι συμβατή με τις υφιστάμενες συμβατικές μεθόδους παραγωγής ημιαγωγών, πράγμα που διευκολύνει την πρακτική εφαρμογή της νέας τεχνολογίας.
Τα νέα ολοκληρωμένα κυκλώματα από γραφένιο λειτουργούν σε ραδιοσυχνότητες μέχρι 10 GHz και είναι κατ’ εξοχήν κατάλληλα για συστήματα ασύρματων επικοινωνιών. Η ομάδα του Φαίδωνα Αβούρη (Nanometer Scale Science and Technology), στην οποία εργάζεται και ο επίσης ελληνικής καταγωγής ερευνητής Χρήστος Δημητρακόπουλος, ήδη εργάζεται για να τελειοποιήσει το νέο ολοκληρωμένο κύκλωμα από γραφένιο, ενώ σχεδιάζει την ανάπτυξη ακόμα πιο πολύπλοκων κυκλωμάτων για πιο εξελιγμένες συσκευές. Μεταξύ άλλων, οι ερευνητές πιστεύουν ότι είναι δυνατόν, στο μέλλον, να συνδυάσουν γραφένιο και πυρίτιο και να δημιουργήσουν “υβριδικά” κυκλώματα με νέες λειτουργικές δυνατότητες.
Το γραφένιο ανακαλύφθηκε στη δεκαετία του 1970 και βαθμιαία οι επιστήμονες, μέσα από διαδοχικές ανακαλύψεις, έχουν καταφέρει να παρασκευάζουν “φιλμ” αυτού του υλικού με πάχος μόλις ένα άτομο. Το φιλμ συνίσταται σε μια εξαγωνική διάταξη μορίων άνθρακα και έχει ποικίλα πλεονεκτήματα, όπως ότι είναι εύκαμπτο, διαφανές και φθηνό.
Μέχρι στιγμής, το γραφένιο δεν φαίνεται ικανό να αντικαταστήσει τα σημερινά τρανζίστορ CMOS, που αποτελούν τη βάση όλων των μικροεπεξεργαστών και των μνημών των ηλεκτρονικών υπολογιστών και των καταναλωτικών ηλεκτρονικών συσκευών. Το γραφένιο δεν έχει τις ίδιες φυσικές ιδιότητες με τα υλικά των παραδοσιακών ημιαγωγών και δεν μπορεί -ακόμα τουλάχιστον- να πετύχει τα ίδια πράγματα με ένα συμβατικό τρανζίστορ. Όμως η βιομηχανία ημιαγωγών -στην Ευρώπη και την Ασία ακόμη περισσότερο από ό,τι τις ΗΠΑ- το θεωρεί πολλά υποσχόμενο και επενδύει σε αυτό, καθώς, όπως δήλωσε ο Φαίδων Αβούρης, η ενσωμάτωση των συγκριτικά φθηνότερων κυκλωμάτων γραφένιου μπορεί στο μέλλον να μειώσει τις τιμές πολλών ηλεκτρονικών συσκευών.
Ο Φαίδων Αβούρης γεννήθηκε το 1945 στην Ελλάδα και αποφοίτησε από το Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης, ενώ πήρε το διδακτορικό του στην Φυσικοχημεία από το πανεπιστήμιο του Μίσιγκαν το 1974. Έκανε την μεταδιδακτορική του έρευνα στο πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια-Λος Άντζελες (UCLA) και μετά εργάστηκε ως ερευνητής στα Εργαστήρια Bell της AT&T. Το 1978 μεταπήδησε στην ΙΒΜ, όπου και παραμένει μέχρι σήμερα ως κορυφαίος ερευνητής, επικεφαλής του τομέα νανοεπιστήμης και νανοτεχνολογίας, όπου θεωρείται πρωτοπόρος σε διεθνές επίπεδο. Έχει επίσης διατελέσει καθηγητής στα πανεπιστήμια Κολούμπια και Ιλινόις.
Η θεωρητική (βασική) και πειραματική (εφαρμοσμένη) έρευνά του εστιάζεται στις ηλεκτρικές, οπτικές και οπτοηλεκτρονικές ιδιότητες των νανοσωλήνων άνθρακα και του γραφένιου, έχοντας δημοσιεύσει περισσότερες από 360 επιστημονικές εργασίες πάνω σε αυτά τα θέματα. Το 1998, η ομάδα του στην ΙΒΜ παρουσίασε το πρώτο στον κόσμο μοριακό τρανζίστορ βασισμένο σε νανοσωλήνες άνθρακα, το οποίο βελτίωσε περαιτέρω τα επόμενα χρόνια. Ο Φαίδων Αβούρης έχει ανοίξει το δρόμο για μια ενοποιημένη ηλεκτρονική και οπτοηλεκτρονική τεχνολογία με βάση τα υλικά από άνθρακα. Είναι μέλος πολλών επιφανών επιστημονικών και ακαδημαϊκών ενώσεων και έχει βραβευτεί κατ’ επανάληψη για το έργο του.

Πηγή: enet.gr