MIT와 NASA 엔지니어가 새로운 종류의 비행기 날개를 시연

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IsadoraㅡPaul Mauriat

.양자 컴퓨터에 속도 향상을 제공하는 연구

시카고 대학의 연구원들이 발표 한 새로운 연구 결과에 따르면 현재 및 차세대 양자 컴퓨터의 속도와 안정성을 10 배까지 향상시킬 수 있다고합니다. 과학자들이 물리학과 컴퓨터 과학의 원리를 결합함으로써 연구원은 소프트웨어가 기본 양자 하드웨어를 인식하고 과학자들이 최초의 실제 양자 컴퓨터를 만들기 위해 상당한 성능 이점을 제공하는 새로운 확장 가능한 컴파일러를 개발했습니다. UChicago 연구 그룹은 2018 년에 시작된 Computing in NSF 원정대 EPiQC (Enabling Practical-Scale Quantum Computation) 협력의 컴퓨터 과학자 및 물리학 자들로 구성됩니다 . EPiQC는 기존 이론적 알고리즘에서 단기간 장치에 대한 실용적인 양자 컴퓨팅 아키텍처로 의 격차를 해소하는 것을 목표로 합니다. 컴퓨터 과학과 물리에서의 병합 접근법 EPiQC 팀의 종이 뒤에 핵심 기술 양자 최적 제어, 오래 전에 물리학 자에 의해 개발 접근 방식에 적응 양자 컴퓨터가 가능했다합니다. Quantum optimal control은 양자 시스템의 컨트롤 노브를 정밀하게 조정하여 입자를 원하는 양자 상태로 또는 컴퓨팅 환경에서 지속적으로 구동하여 원하는 프로그램을 구현합니다. 성공적으로 적용되면 양자 최적 제어는 가능한 최대 효율로 양자 컴퓨터가 프로그램을 실행할 수있게하지만 성능 저하와 함께 나타납니다.

https://youtu.be/4iTA-ezlNvg

작품을 설명하는 짧은 비디오. 학점 : 시카고 대학 "

물리학 자들은 실제로 수년 동안 소형 시스템을 조작하기 위해 양자 최적 제어를 사용하고 있지만 문제는 그 접근법이 확장되지 않는다는 것"이라고 연구원 Yunong Shi는 말했다. 최첨단 하드웨어를 사용하는 경우에도 단지 10 양자 비트 (큐 비트)의 시스템을 목표로하는 양자 최적 제어를 실행하는 데 몇 시간이 걸립니다. 또한,이 실행 시간은 기하 급수적으로 증가하여 내년에 기대되는 20-100 큐빗 기계에 대해 양자 최적 제어가 불가능 해집니다. 한편 컴퓨터 과학자 들은 양자 프로그램을 양자 하드웨어의 컨트롤 노브 (knob)로 컴파일하기위한 자체적 인 방법을 개발했습니다. 컴퓨터 과학의 접근 방식은 쉽게 큐 비트의 수천 기계 프로그램을 컴파일 할 수 확장 성 - 컴파일러의 장점이있다. 그러나 이러한 컴파일러는 기본 양자 하드웨어를 거의 인식하지 못합니다. 종종 소프트웨어가 처리하는 양자 연산과 하드웨어가 실행하는 양자 연산간에 심각한 불일치가 있습니다. 결과적으로 컴파일 된 프로그램은 비효율적입니다. EPiQC 팀의 연구는 큰 양자 프로그램을 서브 프로그램으로 지능적으로 분리함으로써 컴퓨터 과학 및 물리학 접근 방식을 병합합니다. 각 서브 프로그램은 성능 문제없이 실행되는 양자 최적 제어의 물리 접근 방식으로 처리 할 수있을만큼 충분히 작습니다. 이 접근법은 컴퓨터 과학계의 전통적인 컴파일러의 프로그램 레벨 확장 성 및 양자 최적 제어의 서브 프로그램 레벨 효율성 향상을 실현합니다. 지능형 서브 프로그램 생성은 commutativity (양자 작동이 임의의 순서로 재 배열 될 수있는 현상)를 이용하기위한 알고리즘에 의해 유도됩니다. 가까운 장단기 및 장기간에 걸친 광범위한 양자 알고리즘 전반에 걸쳐 EPiQC 팀의 컴파일러는 기준선보다 2 ~ 10 배의 실행 속도 향상을 달성합니다. 그러나 큐 비트의 취약성으로 인해 양자 프로그램 실행의 속도가 궁극적 인 계산의 기하 급수적 인 성공률로 바뀝니다. Shi는 "양자 컴퓨터에서 실행 시간을 단축하는 것은 중요합니다."라고 강조합니다.

추상화 장벽 깨기

이 새로운 컴파일러 기술은 이전 작업에서 크게 벗어났습니다. "과거의 양자 프로그램 용 컴파일러는 현대의 컴퓨터 용 컴파일러를 모델로 만들어졌습니다."라고 UChicago의 Seymour Goodman Fred Chong 교수와 EPiQC의 수석 PI는 말했습니다. 그러나 기존의 컴퓨터와 달리 양자 컴퓨터는 깨지기 쉽고 시끄 럽기 때문에 기존의 컴퓨터에 최적화 된 기술은 양자 컴퓨터에 적합하지 않습니다. "우리의 새로운 컴파일러는 이전의 고전적 영감을받은 컴파일러와는 달리 양자 알고리즘과 양자 하드웨어 사이의 추상화 장벽을 없애 더 복잡한 컴파일러를 사용하는 대신 더 큰 효율성을 이끌어 냈습니다." 팀의 연구가 컴파일러 소프트웨어로 하여금 기본 하드웨어를 인식하도록하는 동안, 특정 유형의 기본 하드웨어에는 불가 지합니다. 초전도 큐 비트 (quasit) 및 트랩 된 이온 큐 비트 (trapped ion qubit)를 가진 시스템과 같이 현재 개발중인 여러 종류의 양자 컴퓨터가 있기 때문에 이것은 중요합니다. 이 팀은 앞으로 몇 달 안에 실험 방법을 실험적으로 실현할 것으로 기대합니다. 특히 개방형 업계 표준 인 OpenPulse가 정의되었습니다. 이 표준은 양자 최적 제어 기술에 필요한만큼 가능한 한 가장 낮은 수준에서 양자 컴퓨터의 작동을 가능하게합니다. IBM의 양자 로드맵 은 OpenPulse 지원을 2019 년 주요 목표로 강조하고 있으며 다른 회사들도 유사한 계획을 발표 할 것으로 예상됩니다. 팀의 전체 논문 인 "현실적인 양자 컴퓨터를위한 집계 된 지침의 최적화 된 편집"이 arXiv에 게시 되었으며 4 월 17 일로드 아일랜드 의 ASPLOS 컴퓨터 아키텍처 컨퍼런스에서 발표 될 예정입니다 . Shi와 Chong 외에도 Nelson Leung, Pranav Gokhale, Zane Rossi, David I. Schuster, Henry Hoffman 등이있다.

추가 탐색 IBM, 자사의 시스템 Q 1 양자 컴퓨터가 '현재까지 최고 양까지'도달했다고 발표했다. 자세한 정보 : Yunong Shi 외. 현실적인 양자 컴퓨터를위한 집계 된 지침의 최적화 된 컴파일, 프로그래밍 언어 및 운영 체제에 대한 건축 지원에 관한 제 24 회 국제 회의의 회집 - ASPLOS '19 (2019). DOI : 10.1145 / 3297858.3304018 시카고 대학 제공

https://phys.org/news/2019-04-boost-quantum.html

.MAXI J1957 + 032는 중성자 별을 포함하고 있습니다

Tomasz Nowakowski, Phys.org MAXI J1957 + 032에서 관찰 된 4 가지 폭발. 크레디트 : Beri et al., 2019.

NASA의 Swift 우주 망원경으로 관측 한 결과, MAXI J1957 + 032라는 과도 적 저 질량 X 선 바이너리의 소형 부품의 특성에 대한 통찰력이 더욱 높아졌습니다. arXiv.org에서 4 월 1 일에 발표 된 논문에서 볼 수있는 이러한 관측 결과는 시스템이 중성자 별을 호스트하고 있음을 시사합니다. 일반적으로 X 선 바이너리는 일반 스타 또는 백색 왜성으로 구성되어 소형 중성자 별이나 블랙홀에 질량을 전달 합니다. 동반자 별의 질량에 기초하여 천문학 자들은 저 질량 X 선 바이너리 (LMXB)와 대량 X 선 바이너리 (HMXB)로 나눕니다. MAXI J1957 + 032 (다른 명칭 IGR J19566 + 032)의 경우, 구성 요소의 특성은 여전히 논란이되고, 일부 연구에서는 3 중 스타 시스템이라고 제안하기도합니다. 이전 관측에 따르면 MAXI J1957 + 032는 우리의 은하계 은하에서 불확실한 거리 추정치 (지구에서 6,500 광년에서 26,000 광년까지)를 가지고 있으며 일시적인 희미한 저 질량 X 선 바이너리 (LMXB)로 분류됩니다. , 산발적 인 폭발을 경험하면 주어진다. MAXI J1957 + 032는 2015 년과 2016 년의 폭발 동안 Swift 망원경에 의해 관찰되었습니다. 인도의 과학 교육 및 연구원 (Indian Institute of Science Education and Research, IISER)의 Aru Beri가 주도하는 한 천문학 자의 팀에 따르면,이 관찰 결과는 Monitor 국제 우주 정거장 (International Space Station)의 All-sky X-ray Image (MAXI) 장비에 대해이 시스템의 소형 물체가 블랙홀인지 중성자 별인지에 대한 질문에 답할 수 있습니다. "이 논문에서는 MAXI와 Swift에서 관찰 된 모든 폭발의 진화를 제시하고 Wijnands et al. (2015)가 얻은 결과를 사용하여 MAXI J1957 + 032의 특성에 대한 더 많은 통찰력을 얻으려고했다" 논문에 썼다. MAXI J1957 + 032에서 폭발을 연구 Beri의 연구팀은 광도가 증가함에 따라 스펙트럼이 부드러워지면서 지수 법의 관측 값이 폭발의 끝 부분에서 약 2.5 수준이라는 것을 발견했다. 특히, 지수 법칙 지수는 일반적으로 시간에 따라 증가하지만 0.5-10 keV의 흡수 된 자속은 감소하며 이는 지수 법칙과 관측 된 자속과의 상관 관계를 분명히 보여줍니다. 과학자들은 중성자 별을 가진 다른 LMXB와 비교할 때, 전력 법 지수의 측정 된 값이 MAXI J1957 + 032에서 이러한 유형의 다른 희미한 시스템과 마찬가지로 이러한 별의 존재를 암시한다고 덧붙였다. 3.0. 또한 중성자 별 시나리오는 MAXI J1957 + 032의 X- 선 스펙트럼에서 관측 된 열 방출에 의해 뒷받침됩니다. 논문에 따르면, 획득 된 흑체 반경 값은 중성자 별 을 포함하도록 제안 된 다른 시스템 또는 그러한 물체를 호스팅하는 확인 된 시스템에서 발견 된 값과 매우 유사 합니다. 결론적으로, 천문학 자들은 MAXI J1957 + 032와의 거리를 약 13,000 광년으로 가정하면, 이 연구 결과는 실제로 시스템이 중성자 별을 감추고 있음을 암시한다고 결론 지었다 . 그러나 그들은 현재 이용 가능한 데이터로 인해이 시스템이 중성자 별 또는 블랙홀을 포함하고 있는지를 결정적으로 밝히지 못한다는 점을 강조했다. 추가 탐색 AstroSAT 관측치는 X 선 바이너리 GX 5-1에서 준주기 진동을 나타냅니다.

https://phys.org/news/2019-04-maxi-j1957032-neutron-star-swift.html

. MIT와 NASA 엔지니어가 새로운 종류의 비행기 날개를 시연

David L. Chandler, Massachusetts Institute of Technology 항공기 날개를 제작하는 새로운 방법은 이러한 개념과 같이 급진적 인 새로운 디자인을 가능하게하여 일부 응용 분야에 더 효율적일 수 있습니다. 크레디트 : Eli Gershenfeld,

NASA Ames Research Center 엔지니어 팀은 수백 개의 작은 동일한 조각으로 조립 된 근본적으로 새로운 종류의 비행기 날개를 제작하고 테스트했습니다. 날개는 비행기의 비행을 제어하기 위해 모양을 바꿀 수 있으며 항공기 생산, 비행 및 유지 보수 효율성을 크게 향상시킬 수 있다고 연구원은 말합니다. 날개 건설에 대한 새로운 접근 방식 은 미래 항공기의 설계 및 제조에보다 큰 유연성을 제공 할 수 있습니다. 새로운 날개 디자인은 NASA의 풍동에서 시험되었으며 캘리포니아의 NASA Ames의 연구원 Nicholas Cramer와 공동 저술 한 Smart Materials and Structures 저널에 오늘 발표되었습니다. MIT 동창회 Kenneth Cheung SM '07 Ph.D. '12, 현재 NASA Ames에서; Benjamin Jenett, 비트와 원자를위한 MIT의 대학원생; 다른 8 명. 전통적인 날개처럼 비행기의 롤과 피치를 제어하기 위해 에일러론과 같은 별도의 움직일 수있는 표면을 요구하는 대신에, 새로운 조립 시스템은 뻣뻣함과가요 성을 혼합하여 전체 날개 또는 그 일부를 변형시키는 것을 가능하게합니다 구조상의 구성 요소 . 개방되고 가벼운 격자 프레임 워크를 형성하기 위해 함께 볼트로 고정 된 작은 서브 어셈블리는 프레임 워크와 유사한 폴리머 재질의 얇은 레이어로 덮여 있습니다. 결과는 금속 또는 복합 재료로 만들어진 종래의 디자인을 가진 것보다 훨씬 가볍고 에너지 효율이 높은 날개라고 연구진은 말한다. 성냥개비 같은 스트럿의 수천 개의 작은 삼각형을 구성하는 구조가 대부분 빈 공간으로 구성되기 때문에 고무와 같은 고분자의 구조적 강성과 에어로젤 의 극도의 밝기 및 저밀도를 결합한 기계적 "메타 물질"을 형성합니다 . Jenett은 비행 - 이륙과 착륙, 순항, 기동 등 각 단계마다 최적의 날개 매개 변수가 다른 고유 한 설정을 가지고 있기 때문에 기존의 날개는 반드시 모든 측면에서 최적화되지 않은 절충안이라고 설명합니다. 이것들은 효율성을 희생합니다. 끊임없이 변형 가능한 날개는 각 단계마다 최상의 구성을 제공 할 수 있습니다.

조립중인 날개 조립품은 수백 개의 동일한 하위 단위로 조립되어 있습니다. 날개는 NASA 풍동에서 테스트되었습니다. 크레디트 : Kenny Cheung, NASA Ames Research Center

날개를 변형 시키는데 필요한 힘을 생산하기 위해 모터와 케이블을 포함하는 것이 가능할 수도 있지만, 팀은이를 더욱 발전시켜 공기 역학적 부하 조건의 변화에 자동으로 대응하는 시스템을 설계했습니다. 자기 조정, 수동 날개 재구성 과정. "우리는 다양한 공격 각도에서로드와 모양을 일치시켜 효율성을 높일 수 있습니다."라고 Cramer는 말합니다. "우리는 당신이 적극적으로 행동하는 것과 똑같은 행동을 할 수 있지만 수동적으로 행동했습니다." 이것은 다양한 종류의 유연성 또는 강성을 지닌 스트럿트의 상대적인 위치를 신중하게 고안하여 이루어지며, 날개 또는 섹션은 특정 종류의 응력에 반응하여 특정 방식으로 구부러 질 수 있도록 설계되었습니다. Cheung과 다른 사람들은 몇 년 전에 기본 원격 제어 모델 항공기의 크기와 비슷한 길이의 날개를 제작하여 기본 원리를 입증했습니다. 새로운 버전 인 약 5 배는 실제 싱글 - 인승 비행기의 날개와 크기가 비슷하며 제조가 쉽습니다. 이 버전은 대학원생 팀에 의해 손으로 조립되었지만 반복되는 과정은 작고 단순한 자율 조립 로봇에 의해 쉽게 수행되도록 설계되었습니다. Jenett는 로봇 어셈블리 시스템의 설계 및 테스트가 곧 발표 될 것이라고 밝혔다. 테스트 목적으로이 초기 날개는 손으로 조립되었지만 특수 버전의 소형 로봇으로 향후 버전을 조립할 수 있습니다. 크레디트 : Kenny Cheung, NASA Ames Research Center 이전 날개의 개별 부품은 워터젯 시스템을 사용하여 절단되었으며 각 부품을 만드는 데 몇 분이 걸렸습니다. 새로운 시스템은 복잡한 3-D 몰드에서 폴리에틸렌 수지로 사출 성형을 사용하고 각 부분을 생성합니다. 각 부분은 본질적으로 각 가장자리를 따라 성냥개비 크기의 스트럿으로 구성된 중공 큐브를 생산합니다. 확장 가능한 생산 수준에 가깝습니다. "이제는 제조 방법이 있습니다."라고 그는 말합니다. 툴링에 대한 선행 투자는 있지만, 일단 완료되면 "부품이 저렴합니다."라고 그는 말합니다. "우리는 상자와 박스를 모두 가지고 있습니다." 결과 격자는 입방 미터당 5.6 킬로그램의 밀도를 가지고 있다고 그는 말했다. 비교를 위해 고무는 1m3 당 약 1,500 킬로그램의 밀도를 가지고있다. "그들은 같은 강성을 가지고 있지만 밀도는 대략 1/1000 미만입니다."라고 Jenett는 말합니다. 날개 또는 다른 구조의 전체 구성이 작은 하위 단위로 구성되기 때문에 실제로 모양이 무엇인지는 중요하지 않습니다. "원하는 지오메트리를 만들 수 있습니다."라고 그는 말합니다. "대부분의 항공기가 동일한 모양"즉, 날개가 달린 튜브가 "비용 때문에 발생합니다. 항상 가장 효율적인 형태는 아닙니다." 그러나 설계, 툴링 및 생산 프로세스에 막대한 투자를하면 오래도록 설정된 구성을 유지하는 것이 더 쉬워집니다. 연구에 따르면 통합 된 몸체와 날개 구조가 많은 응용 분야에서 훨씬 더 효율적일 수 있다고 그는 말하며이 시스템을 사용하면 쉽게 제작, 테스트, 수정 및 재시험 할 수 있습니다. 아티스트 개념은 통합형 윙 - 보디 항공기를 보여 주며, 오렌지색으로 표시된 일련의 특수 로봇에 의해 조립되는 새로운 시공 방법으로 가능합니다. 크레디트 : Eli Gershenfeld, NASA Ames Research Center "이 연구에 참여하지 않은 Aurora Flight Sciences의 구조 연구원 인 Daniel Campbell은"이 연구는 비용을 줄이고 크고 가벼운 튼튼한 구조물의 성능을 향상시킬 수있는 가능성을 보여줍니다. "가장 유망한 단기 응용 프로그램은 안테나와 같은 우주선과 우주 기반 구조물의 구조적 응용 프로그램입니다." 새로운 날개는 NASA의 고속 터널 인 랭글리 연구소 (Langley Research Center)에서 수용 할 수있는 크기로 설계되어 예상보다 조금 나은 성능을 보였다고 Jenett는 말합니다. Jenett는 같은 시스템을 사용하여 다른 구조물도 만들 수 있다고 말하면서 현장 조립을 할 수있는 능력이 오래 걸리는 블레이드를 운반하는 문제를 피할 수있는 날개와 같은 풍력 터빈을 포함하여 말합니다. 유사한 어셈블리가 우주 구조를 만들기 위해 개발되고 있으며, 결국 교량 및 기타 고성능 구조물에 유용 할 수 있습니다.

추가 탐색 '모핑 (Morphing)'날개는보다 효율적인 비행기 제조 및 비행을 가능하게합니다. 메사추세츠 공과 대학교 제공

https://phys.org/news/2019-04-mit-nasa-kind-airplane-wing.html

.SLAC는 라디오가 실패한 곳에서 통신하기위한 새로운 소형 안테나를 개발합니다

2019 년 4 월 12 일 . 에 의해 SLAC 국립 가속기 연구소 SLAC에서 개발 된 새로운 유형의 주머니 크기 안테나는 물 아래, 땅을 가로 지르는 거리, 공기를 통한 장거리 거리와 같이 기존의 무선 장치가 작동하지 않는 상황에서 이동 통신을 가능하게합니다. 크레딧 : Greg Stewart / SLAC 국립 가속기 연구소

미 에너지 부 (Department of Energy)의 SLAC 국립 가속기 연구소 (National Accelerator Laboratory)에서 개발 된 새로운 유형의 주머니 크기 안테나는 물 속에서, 지상에서 그리고 공기를 통한 매우 먼 거리에서도 일반적인 무선 장치가 작동하지 않는 상황에서 이동 통신을 가능하게 할 수있다. 이 장치 는 수십에서 수백 마일의 파장으로 매우 낮은 주파수 (VLF)의 방사 를 방출합니다. 이 파도는 수평선 너머로 먼 거리를 여행 하며 더 짧은 파장의 전파 를 차단하는 환경에 침투 할 수 있습니다 . 오늘날 가장 강력한 VLF 기술은 거대한 방사체를 필요로하지만이 안테나 는 높이가 4 인치에 불과하므로 구조 및 방위 임무를 비롯하여 높은 이동성을 요구하는 작업에 잠재적으로 사용될 수 있습니다. SLAC의 Mark Kemp 프로젝트 연구 책임자는 "우리의 장치는 수백 배나 더 효율적이며 데이터를 이전 크기의 장치보다 빠르게 전송할 수 있습니다. "그 성능은 기술적으로 가능한 한계를 극복하고 도전적인 상황에서 짧은 텍스트 메시지를 보낼 수있는 휴대용 VLF 애플리케이션을 손에 쥐게합니다." SLAC 주도 팀은 Nature Communications 에서 오늘 결과를보고했습니다 . 상당한 도전 현대 전기 통신에서 전파는 라디오 방송, 레이더 및 내비게이션 시스템 및 기타 응용 프로그램을 위해 공기를 통해 정보를 전송합니다. 그러나 단파장 전파에는 한계가 있습니다. 전송하는 신호는 장거리에서 약 해지고 물을 통과 할 수 없으며 암석 층으로 쉽게 차단됩니다.

SLAC에서 개발 및 시험 된 초 저주파 (VLF) 전송을위한 새로운 소형 안테나는 VLF 방사를 생성하는 4 인치 길이의 압전 크리스탈 (중앙의 클리어로드)로 구성됩니다. 제공 : Dawn Harmer / SLAC 국립 가속기 연구소

대조적으로, VLF 방사의 더 긴 파장은 지상과 물을 통해 수백 피트를 여행하고 공기를 통해 지평선 너머로 수천 마일을 여행 할 수있게합니다. 그러나 VLF 기술은 또한 큰 어려움이 있습니다. 안테나는 크기가 방출하는 파장과 비슷한 경우 가장 효율적입니다. VLF의 장파장은 몇 마일 뻗어있는 엄청난 안테나 배열을 필요로합니다. 소형 VLF 송신기는 훨씬 효율적이지 못하며 수백 파운드의 무게가 나가기 때문에 휴대 기기로 의도 된 용도가 제한됩니다. 또 다른 과제는 전송할 수있는 데이터의 양을 제한하는 VLF 통신의 낮은 대역폭입니다. 새로운 안테나는 이러한 문제를 염두에두고 설계되었습니다. 크기가 작기 때문에 무게가 몇 파운드 밖에되지 않는 송신기를 제작할 수 있습니다. 100 피트 떨어진 곳에서 송신기에서 수신기로 신호를 보낸 테스트에서 연구자들은 자사의 장치가 이전 소형 안테나보다 300 배 더 효율적으로 VLF 방사를 생성하고 거의 100 배 더 큰 대역폭으로 데이터를 전송했다는 것을 입증했습니다. "기술에 대한 잠재적 인 흥미로운 응용 프로그램이 많습니다."라고 Kemp는 말했습니다. "우리의 장치는 대기를 통한 장거리 통신에 최적화되어 있으며, 우리의 연구는 그 기능을 더욱 강화할 수있는 방법을 찾는 근본적인 과학을 연구하고 있습니다."

새로운 초소형 저주파 (VLF) 안테나의 원리. 이것은 압전 재료 인 리튬 니오 베이트 (중심)의 막대 모양 결정으로 구성됩니다. 막대의 바닥에 진동 전기 전압 (적색)이 가해져 진동합니다. 이 기계적 응력은 전자기 에너지가 VLF 방사 (파랑 파)로 방사되는 발진 전류 (화살표)를 트리거합니다. 방출 된 방사선의 파장을 조정하고 장치가 데이터를 전송할 수있는 속도를 최적화하도록 작동 중에 장치를 전환 할 수 있습니다. 크레딧 : Greg Stewart / SLAC 국립 가속기 연구소

기계적 안테나 VLF 방사를 생성하기 위해이 장치는 기계적 응력을 전기 전하 축적으로 변환하는 압전 효과 (piezoelectric effect)를 이용합니다. 연구진은 압전 재료 인 리튬 니오 베이트 (rod niobate)를 안테나로 사용했다. 그들이로드에 진동 전압을 가했을 때 진동을 받았고 수축과 팽창이 번갈아 가면서이 기계적 스트레스 가 발진 전류를 일으켜 전자기 에너지가 VLF 방사로 방출되었습니다. 전류는 최대 및로드 아래로 이동 전하에서 유래한다. 종래의 안테나에서, 이러한 움직임은 그들이 생성하는 방사선의 파장과 동일한 크기에 가깝고,보다 콤팩트 한 디자인은 전형적으로 안테나 자체보다 큰 튜닝 유닛을 필요로한다. 다른 한편으로는,이 새로운 접근법은 "크리스털을 따라 움직이는 것보다 훨씬 더 큰 파장을 가진 전자기파를 효율적으로 여기시킬 수있게 해주 며, 커다란 튜너가 없기 때문에이 안테나는 매우 컴팩트합니다"라고 Kemp는 말했습니다. 연구진은 방출 된 방사선의 파장을 조정할 수있는 영리한 방법을 발견했으며 "우리는 작동 중에 파장을 반복적으로 전환함으로써 넓은 대역폭으로 전송할 수 있습니다. 이것은 100 개 이상의 데이터 전송 속도 달성의 열쇠입니다 초당 비트 - 간단한 텍스트를 보낼 정도로. "

추가 탐색 새로운 연구는 수십 년 전의 이론으로부터 라디오 신호의 이점을 보여줍니다 추가 정보 : 자연과의 커뮤니케이션 (2019). DOI : 10.1038 / s41467-019-09680-2 저널 정보 : Nature Communications 에 의해 제공 SLAC 국립 가속기 연구소

https://phys.org/news/2019-04-slac-compact-antenna-radios.html

.새로운 연구는 Prandtl (현대 공기 역학의 아버지)의 연구에 추가한다

Paul Kovach, University of Pittsburgh 경사각이 30 (deg) 인 Prandtl 모델에서 혼합 모드 불안정성의 윤곽 시각화. 흐름은 위에서 아래로입니다. 와류 구조는 Q- 기준을 사용하여 식별됩니다. 신용 : Inanc Senocak

1942 년 Ludwig Prandtl은 유체 역학에 관한 최초의 저서로 1952 년 독일어에서 "Fluid Mechanics의 기초"로 번역 된 현대 공기 역학의 아버지로 간주되었습니다. "Führer durch die Strömungslehre" 이 책은 프란 틀 (Prandtl)의 학생들이 죽은 후에 새로운 발견으로 책을 계속 유지하고 개발하도록 독창적 인 성공을 거두었 다. 오늘날이 연구는 "유체 역학의 Prandtl-Essentials"라는 제목으로 유체 역학 분야의 선도 연구원이 기여한 원본 도서의 확대 및 개정 버전으로 제공됩니다. 수년에 걸쳐 Prandtl의 원래 책의 마지막 3 페이지는 산과 계곡의 바람에 초점을 맞추어 기상학 연구 커뮤니티에서 관심을 받았지만 유체 역학 커뮤니티 에서는 특정 페이지를 크게 간과 해왔다. 정확한 수학적 해결책은 현재 확장 된 책에서 사라졌습니다. 그러나 피츠버그 스완 손 공학 대학 (University of Pittsburgh Swanson School of Engineering) 의 기계 공학 및 재료 과학 부교수 Inanc Senocak은 슈퍼 컴퓨터 시대 에 Prandtl의 최초 연구에서 새로운 통찰력을 찾고 있으며 산악 지형에서 야간 기상 예측에 중요한 영향을 미칩니다. Drs. Senocak 박사와 Dr. Cheng-Nian Xiao 박사 는 유체 역학 저널 (Journal of Fluid Mechanics)에 발표 된 "Katabatic Slope Flow의 Prandtl 모델의 안정성"이라는 제목의 논문을 최근에 저술했다 . 연구자들은 선형 안정성 이론과 직접 수치 시뮬레이션을 사용하여 처음으로 카타 프로 슬로프 흐름에 대한 Prandtl 모델의 유체 불안정성을 밝혀 냈습니다. 카타 바틱 경사 흐름은 대형 얼음 시트에서 흔히 볼 수있는 중력에 의한 바람입니다. 시원한 공기가 내리막 길을 걷는 야간에는 산 경사면에서 흐릅니다. 이러한 바람을 이해하는 것은 대기 질, 항공 및 농업에 중요한 신뢰성있는 날씨 예측에 매우 중요합니다. 그러나 지형의 복잡성, 대기의 층화 및 유체 난류로 인해 산을 둘러싼 바람의 컴퓨터 모델링이 어려워집니다. Prandtl의 모델은 경사 흐름이 난류가 될 때 조건을 설정하지 않기 때문에, 예를 들어, 유타의 솔트 레이크 시티 주변 지역의 날씨를 예측하는 것이 어려워지며,이 지역의 장시간 역전으로 인해 대기 환경이 어려워집니다 품질. "더 강력한 슈퍼 컴퓨터가 생겨서 수학 모델에서 더 나은 공간 분해능으로 지형의 복잡성을 개선 할 수 있습니다."라고 Senocak 박사는 말합니다. "그러나 수치 기상 예측 모델은 여전히 컴퓨팅 능력이 부족한시기에 시작된 단순화 된 모델을 사용합니다."

https://youtu.be/jhx3OxZWJ9A

경사각이 30 (deg) 인 Prandtl 모델에서 혼합 모드 불안정성의 윤곽 시각화. 흐름은 위에서 아래로입니다. 와류 구조는 Q- 기준을 사용하여 식별됩니다. 신용 : Inanc Senocak

연구자들은 Prandtl의 모델이 기울기 각도와 새로운 차원없는 숫자의 함수로 나타나는 고유 한 유체 불안정성을 가지기 쉽지만, 대기의 배경 층화에 대한 방해의 척도로 계층화 섭동 매개 변수를 명명했습니다 표면 냉각. 레이놀즈 수와 같은 무 차원 숫자의 개념은 일반적으로 열과 유체 과학에서 중요한 역할을하며, 이는 문제에서 경쟁하는 프로세스의 본질을 포착합니다. 그들의 발견에 대한 중요한 함의는 공기와 같은 주어진 유체에 대해, katabatic 기울기 유동의 동적 안정성은 리차드슨 수와 같은 단일 무 차원 매개 변수에 의해서만 결정될 수는 없다는 것인데, 이는 현재 기상학 및 유체 역학에서 실행된다 커뮤니티. 리처드슨 수는 바람 전단에 대한 부력의 비율을 나타내며 일반적으로 날씨 예측, 바다, 호수 및 저수지의 해류 조사 및 항공기의 예상 난류 측정에 사용됩니다. Senocak 박사는 "가장 중요한 개념은 빠져 있었으며 리차드슨 번호는 대체 수단이었습니다. "우리는 리차드슨 번호가 관련이 없다는 것을 말하는 것이 아니라 산이나 계곡이 더 큰 규모의 날씨 움직임으로부터 보호되면 그림에 들어 가지 않습니다. 이제 우리는 이러한 다운 슬로프에 대한 이론을보다 잘 설명 할 수 있습니다 그리고 계곡 아래로 흐른다. " Senocak 박사에 따르면이 발견은 농업, 항공 및 날씨 예측에 중요 할뿐만 아니라 대규모 빙상에 대한 카타 바틱 표면 바람 프로파일의 정확한 예측으로 기후 변화 연구 및 해수면 상승과 관련하여 매우 중요합니다 빙하는 녹는 얼음의 에너지 균형에 중요합니다. 유체 역학 공동체에서도이 새로운 놀라운 유형의 불안정성의 발견은 많은 연구 관심을 불러 일으킬 것으로 예상됩니다. 다음으로, Senocak 박사는 연구원이 산보다 훨씬 작은 규모로 실험실에서 이러한 유체 불안정성을 실제로 관찰 할 수 있는지 알아보기 위해 시니어 디자인 팀에 조언하고 후원합니다. 추가 탐색 슈퍼 컴퓨터는 산업 공정을위한 제트 원자화 연구를 추진합니다.

자세한 정보 : Cheng-Nian Xiao 외, katabatic 기울기 흐름에 대한 Prandtl 모델의 안정성, Journal of Fluid Mechanics (2019). DOI : 10.1017 / jfm.2019.132 저널 정보 : Journal of Fluid Mechanics 피츠버그 대학교 제공

https://phys.org/news/2019-04-prandtl-father-modern-aerodynamics.html

A&B, study(laboratory evolution, mainhotspot project)

B/http://www.mdpi.com/2072-4292/10/8/1261
A/https://www.nature.com/articles/s41598-018-28963-0
https://pr.ibs.re.kr/handle/8788114/5556?mode=full
https://www.nature.com/articles/s41598-018-28963-0