Край Будущего

Проект НАСА "Продукты для наблюдений для конечных пользователей на основе анализа данных дистанционного зондирования" (OPERA), реализуемый в Лаборатории реактивного движения агентства в Южной Калифорнии, позволяет пользователям получать информацию, для получения которой в противном случае потребовались бы годы обучения. Проект основан на измерениях, проводимых космическими радарами с синтезированной апертурой (SARs), для получения данных высокого разрешения о движении земной поверхности.

Например, водохозяйственные управления и государственные геологические службы смогут напрямую использовать продукты OPERA без необходимости крупных инвестиций в хранение данных, разработку программного обеспечения и вычислительную мощь.

Как это работает?

Для создания продукта displacement команда OPERA постоянно использует данные с радиолокационных спутников ESA (Европейское космическое агентство) Sentinel-1, первый из которых был запущен в 2014 году. Данные, полученные от NISAR, исследовательской миссии НАСА-ISRO (Индийской организации космических исследований), будут добавлены после запуска этого космического аппарата в конце этого года.

Спутниковые радары работают, излучая микроволновые импульсы на поверхность Земли. Сигналы рассеиваются при попадании на сушу и водные поверхности, здания и другие объекты. Исходные данные состоят из интенсивности и временной задержки сигналов, которые отражаются от датчика.

Чтобы понять, как перемещается земля в том или ином районе, алгоритмы OPERA автоматизируют этапы этого кропотливого процесса. Без OPERA исследователь сначала загрузил бы сотни или тысячи файлов данных, каждый из которых представляет собой пролет радара над интересующей точкой, а затем убедился бы, что данные географически выровнены во времени и имеют точные координаты.

Затем они использовали бы трудоемкий вычислительный метод, называемый радарной интерферометрией, чтобы определить, насколько сильно земля сдвинулась, если сдвинулась вообще, и в каком направлении — к спутнику, что указывало бы на то, что земля поднялась, или от спутника, что означало бы, что она опустилась.

"Проект OPERA помог донести эту возможность до широких масс, сделав ее более доступной для государственных и федеральных агентств, а также для пользователей, интересующихся: "Что происходит вокруг моего дома?" - сказал Франц Мейер, главный научный сотрудник спутникового центра Аляски, входящего в состав геофизического центра Университета Аляски в Фэрбенксе. Институт.

Мониторинг подземных вод.

Просадка грунта является первоочередной задачей Департамента водных ресурсов штата Аризона. С 1950-х по 1980-е годы это была основная форма перемещения грунта, которую рассматривали чиновники, поскольку откачка грунтовых вод увеличивалась вместе с ростом населения штата и сельского хозяйства. В 1980 году штат принял Закон об управлении подземными водами, который уменьшил зависимость от подземных вод в густонаселенных районах и включил требования по мониторингу их использования.

В начале 2000-х годов департамент начал измерять это понижение, называемое просадкой грунта, с помощью радиолокационных данных с различных спутников, используя комбинацию SAR, мониторинга на основе GPS и традиционной геодезии для принятия обоснованных решений по управлению подземными водами.

Теперь набор данных и портал OPERA помогут агентству обмениваться информацией о просадках с официальными лицами и членами сообщества, сказал Брайан Конвей, главный гидрогеолог департамента и руководитель его отдела геофизики. Они не заменят анализ SAR, который он проводит, но позволят ему сравнить свои расчеты. Поскольку набор данных и портал будут охватывать весь штат, они также могут выявить области, о которых еще не известно, что они снижаются.

"Это отличный инструмент для того, чтобы сказать: "Давайте рассмотрим эти области более подробно с помощью нашей собственной обработки SAR", - сказал Конвей.

Продукт displacement является частью серии продуктов для обработки данных, которые OPERA выпускает с 2023 года. Проект начался в 2020 году, когда многопрофильная команда ученых из JPL работала над удовлетворением потребностей в спутниковых данных различных федеральных агентств. Эти учреждения направили свои запросы в Рабочую группу по спутниковым технологиям, и команда OPERA работала над улучшением доступа к информации для содействия целому ряду мероприятий, таких как реагирование на стихийные бедствия, отслеживание обезлесения и мониторинг лесных пожаров.

На юге Франции проходят испытания уникального судна, способного вписать своё имя в историю парусного спорта. Тримаран SP80, который скорее напоминает космический аппарат, чем традиционную яхту, уже достиг впечатляющей скорости 108 км/ч, став вторым самым быстрым парусником в истории. Однако его создатели из швейцарской команды SP80 уверены, что их творение способно побить абсолютный мировой рекорд в 121 км/ч и достичь невероятных 150 км/ч. В отличие от привычных парусных судов, SP80 использует принципиально новую концепцию: вместо мачты с парусом здесь применяется гигантский воздушный змей.

Такой подход позволяет избежать проблем с кавитацией, которая возникает у гидрокрыльев на скоростях свыше 100 км/ч. Десятиметровый тримаран шириной 7 метров спроектирован специально для преобразования тяги кайта в поступательное движение. Чтобы компенсировать подъемную силу змея, с правого борта установлено специальное крыло, придающее судну дополнительную устойчивость. Управление этой сложной системой требует слаженной работы двух пилотов: один контролирует курс, другой отвечает за поведение змея.

Хотя SP80 уже продемонстрировал впечатляющие результаты, разработчикам предстоит ещё много работы. Для установления официального рекорда необходимо поддерживать высокую скорость на дистанции 500 метров, а пока лучший показатель тримарана на этой дистанции составляет 90 км/ч. Если команде удастся реализовать заявленный потенциал, мир станет свидетелем рождения принципиально нового вида парусного спорта, где скорость будет ограничиваться лишь законами физики.

С каждым испытанием команда SP80 не только приближается к своей цели, но и открывает новые горизонты для парусного спорта. Успех этого проекта может вдохновить новые поколения яхтсменов, стремящихся к рекордам и инновациям. Впереди у тримарана множество испытаний, и каждый новый заезд — это шаг к установлению новых стандартов в мире парусного спорта. Если SP80 сможет побить существующие рекорды, это станет началом новой эры, где традиционные представления о парусных судах будут пересмотрены, а скорость и технологии выйдут на совершенно новый уровень.

Исследовательская лаборатория Sandia представила уникальный суперкомпьютер SpiNNaker 2, вдохновлённый функционированием человеческого мозга. Эта система, основанная на десятках тысяч ARM-процессоров, отказалась от традиционных компонентов, таких как SSD, жёсткие диски и видеокарты. Тем не менее, по данным издания Blocks and Files, она обещает занять место среди пяти самых передовых нейроморфных платформ в мире.

Конфигурация SpiNNaker 2 включает 24 платы, каждая из которых оснащена 96 гигабайтами оперативной памяти LPDDR4. Общий объём оперативной памяти системы составляет 2,3 ТБ, а встроенная SRAM-память достигает 23 ГБ. В системе функционирует 175 тысяч вычислительных ядер.

Устройство SpiNNaker 2 имитирует работу нейронов и синапсов человеческого мозга, включает десятки материнских плат, каждая из которых содержит около 50 ARM-процессоров. Все компоненты соединены сложной сетью межсоединений, что обеспечивает высокую скорость обмена данными и эффективное распараллеливание задач.

В отличие от графических процессоров Nvidia, которые опираются на мощность и масштаб, SpiNNaker акцентирует внимание на энергоэффективности и гибкости. Вся информация хранится в оперативной памяти и SRAM, что исключает необходимость во внешних накопителях.

Второе поколение SpiNNaker претерпело значительные улучшения по сравнению с первым. Число ядер увеличилось в десять раз, а аппаратная часть стала более технологичной: применяется 22-нм техпроцесс FD-SOI, реализованы адаптивное напряжение питания, динамическое масштабирование частоты и усовершенствованные соединения между чипами.

SpiNNaker 2 способен решать не только классические задачи искусственного интеллекта, но и моделировать нейробиологические процессы, а также симулировать работу мозга и гибридные сценарии ИИ. В Германии планируется создание версии системы на 720 платах, которая будет включать более 5 миллионов ядер и станет одной из крупнейших нейроморфных систем в мире.

Эксперимент LHCb совершил прорыв в точной физике на Большом адронном коллайдере (БАК). В новой статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters и доступной в настоящее время на сервере препринтов arXiv, коллаборация LHCb сообщает о первом специальном измерении массы Z-бозона на БАК с использованием данных о столкновениях протонов при высоких энергиях, зарегистрированных в 2016 году во время второго запуска коллайдера.

Z—бозон - это массивная электрически нейтральная частица, которая является посредником между слабыми ядерными взаимодействиями - одним из фундаментальных взаимодействий в природе. Обладая массой около 91 миллиарда электронвольт (ГэВ), он входит в число самых тяжелых известных элементарных частиц.

Открытый в ЦЕРНе более 40 лет назад, наряду с W—бозоном, Z-бозон сыграл центральную роль в подтверждении стандартной модели физики элементарных частиц - прорыве, который привел к присуждению Нобелевской премии по физике в 1984 году. Точное измерение его массы остается важным для тестирования стандартной модели и поиска признаков новой физики.

Новое измерение на БАК основано на выборке из 174 000 Z-бозонов, распадающихся на пары мюонов, более тяжелых родственников электрона. В результате измерений масса составила 91 184,2 миллиона электронвольт (МэВ) с погрешностью всего в 9,5 МэВ, или около сотых долей процента.

Результат согласуется с измерениями, проведенными на электрон–позитронном коллайдере LEP, предшественнике БАК, и экспериментом CDF на бывшем протон–антипротонном теватронном коллайдере в США. Кроме того, это соответствует точности предсказания стандартной модели, неопределенность которого составляет 8,8 МэВ.

Измерения LHCb показывают, что этот уровень точности может быть достигнут на БАКЕ, несмотря на сложную среду протон–протонных столкновений, в которой одновременно образуется множество частиц.

Это достижение открывает двери для дальнейших исследований массы Z-бозона на БАК и будущих БАК с высокой светимостью, включая долгожданный анализ результатов экспериментов ATLAS и CMS. Важно отметить, что экспериментальные погрешности при измерении массы Z-бозона в значительной степени независимы во всех экспериментах на БАКЕ, а это означает, что среднее значение измерений будет иметь меньшую погрешность.

"БАК с высокой светимостью потенциально может поставить под сомнение точность измерения массы Z-бозона с помощью LEP — то, что казалось немыслимым в начале программы LHC", - говорит представитель LHCb Винченцо Вагнони (Vincenzo Vagnoni). "Это проложит путь для предполагаемых будущих коллайдеров, таких как FCC-ee, для достижения еще большего скачка в точности".