Сделано в IBM Labs: эра графеновых микрочипов всё ближе

В исследовательском подразделении корпорации создана элементарная схема с цепями на основе графена, позволяющая отправлять и принимать сообщения.

IBM отрапортовала о новых достижениях в разработке технологий производства микрочипов на основе графена: учёным удалось создать самую прогрессивную в мире полнофункциональную интегральную схему с применением этой двумерной аллотропной модификации углерода.

Подложка с экспериментальными чипами на основе графена (здесь и ниже изображения IBM Labs).

Графен представляет собой слой атомов углерода толщиной в один атом, соединённых в гексагональную сотоподобную кристаллическую решётку. Эта двумерная форма углерода обладает уникальными электрическими, оптическими, механическими и тепловыми свойствами.

«Ключевое преимущество графена в очень высоких скоростях распространения электронов в этом материале, что является важнейшим условием для создания быстродействующих высокопроизводительных транзисторов следующего поколения», — говорят в IBM.

Графен обещает революционизировать такие принципиально важные области, как микроэлектроника, накопители энергии, гибкие дисплеи и устройства беспроводной связи.

Электронные цепи, выполненные на основе графена, обеспечат более высокую скорость передачи данных при меньшем по сравнению с кремниевыми изделиями энергопотреблении. Так, созданная в IBM экспериментальная графеновая схема для беспроводных приёмопередатчиков потребляет всего 20 мВт мощности в рабочем режиме. В ходе тестирования удалось успешно принять и восстановить сообщение «I-B-M» на частоте 4,3 ГГц без каких-либо искажений.

Более того, экспериментальная схема показывает в 10 000 раз более высокое быстродействие, нежели все предыдущие разработки.

Изготовление полноценных интегральных схем с применением графена сильно затруднено из-за того, что его тончайшие листы очень легко повредить. Поэтому характеристики графеновых транзисторов неминуемо деградируют.

Для решения проблемы исследователи IBM полностью пересмотрели производственный процесс, применяемый при изготовлении кремниевых интегральных схем: работа с графеновыми транзисторами была выделена в заключительный этап. В результате удалось впервые сформировать рабочую графеновую схему для беспроводных устройств, частично выполняющую функции современных кремниевых изделий.

Более подробная информация об исследовании доступна в журнале Nature Communications.

Подготовлено по материалам IBM

IBM — крупнейший патентообладатель США уже 21 год подряд

Корпорация IBM на днях опубликовала интересную информацию: оказывается, в 2013 году эта компания получила 6809 патентов. Таким образом, компания держит звание крупнейшего патентообладателя США уже 21-й год подряд.

Портфель патентов IBM 2013 года включает разнообразные изобретения, которые помогут компании удержать лидирующие позиции в таких сферах, как когнитивные технологии, облачные вычисления и аналитика больших данных. Эти изобретения также позволят перейти к новому этапу развития когнитивных систем, в ходе которого компьютеры смогут обучаться, делать выводы и взаимодействовать с нами в более естественной, персонализированной манере.

«Мы гордимся признанием в качестве лидера списка ведущих правообладателей США, однако приобретение патента – это лишь один из критериев инновации. Не менее важен результат, который приносят патентованные изобретения, когда коммерческие и общественные организации используют их для решения тех или иных проблем, – прокомментировал Берни Мейерсон (Bernie Meyerson), почетный сотрудник IBM и вице-президент по инновациям. – Более того, широкий спектр запатентованных решений подчеркивает необходимость создания единой патентной системы, которая могла бы в равной мере поддерживать и продвигать инновации во всех областях техники».

Количество патентов IBM, полученных в 2013 году, превысило общее количество патентов, полученных Amazon, Google, EMC, HP, Intel, Oracle/SUN и Symantec. В создание рекордного портфеля патентов в 2013 году внесли свой вклад более 8 000 изобретателей компании IBM, проживающие в 47 штатах США и 41 других странах.

Список десяти основных получателей патентов* в США в 2013 году выглядит следующим образом:

1. IBM 6 809

2. Samsung 4 675

3. Canon 3 825

4. Sony 3 098

5. Microsoft 2 660

6. Panasonic 2 601

7. Toshiba 2 416

8. Hon Hai 2 279

9. Qualcomm 2 103

10. LG Electronics 1 947

*По данным IFI CLAIMS Patent Services

В рекордное число патентов, полученных компанией IBM в 2013 году, входят изобретения, которые существенно меняют способ использования технологий на Разумной Планете, а также такие, которые закладывают фундамент для наступления новой эры когнитивных систем:

• Патент США №8,510,296: Оценка достоверности и применение типа лексического значения. Это запатентованное изобретение предоставляет суперкомпьютеру IBM Watson возможность производить более точную оценку вопросов, заданных на естественном языке, а также анализировать потенциально верные ответы. Чтобы ускорить развитие запатентованных изобретений, IBM создала Watson Group – новое бизнес-подразделение, которое займется развитием и коммерческой реализацией облачных когнитивных технологий.

• Патент США №8,515,885: Нейроморфная и синаптропная спайковая нейронная сеть с синаптическими связями, созданная в ходе имитационного моделирования. Это запатентованное изобретение знаменует прорыв в области вычислительных технологий, имитирующих работу человеческого мозга. Эти технологии, в свою очередь, заложат фундамент для наступления новой эры когнитивных систем благодаря совместному проектированию аппаратной и программной составляющей. В рамках экспериментального проекта SyNAPSE (Systems of Neuromorphic Adaptive Plastic Scalable Electronics) IBM создает архитектуру чипа, который будет способен имитировать работу человеческого мозга и в то же время превосходить его по уровню обшей эффективности и производительности.

• Патент США №8,422,686: Автоматизированная валидация и применение криптографического ключа, а также размещение и распространение сертификата безопасности. Это запатентованное изобретение позволяет автоматизировать жизненный цикл криптографических ключей, используемых для шифрования и защиты данных – как на стадии создания, размещения, так и стадии удаления – и помогает повысить уровень безопасности приложений в облачных средах.

• Патент США №8,352,953: Динамическая настройка виртуальных машин. Это изобретение помогает решить проблему «шумного соседа», которая снижает возможность доступа к онлайн-системе и ограничивает производительность облачной сети в тех случаях, когда на вебсайтах, таких как онлайн-магазины или онлайн-аукционы, происходит резкий рост спроса на товары.

• Патент США №8,387,065: Ориентировочный расчет совокупности данных. Этот патент описывает схему взаимодействия с большими данными и аналитикой, при котором небольшое количество или совокупность анализируемых данных подвергается оценке, сортировке и ориентировочно анализируется на предмет основных тенденций или резко отклоняющихся значений в режиме реального времени. Концепция строится на исходно парадоксальном положении – анализ больших данных сам по себе не большой. Этот метод позволяет улучшить производительность анализа данных, сократить количество затрачиваемых процессором ресурсов, и основан на современной теории графов. Будучи встроенной в процессоры IBM POWER – чипы, являющиеся составной частью IBM Watson и серверов IBM Power Systems – технология ориентировочного расчета совокупности данных позволяет улучшить технику расшифровки криптограмм, а также коррекцию ошибок при передаче данных.

• Патент США №8,423,339: Визуальный анализ процесса укладки белков. Это запатентованное изобретение описывает метод нахождения и визуализации схожих схем складывания протеина, который помогает понять процесс укладки структуры белков в целом, и может привести к новым значимым открытиям в области фармацевтики.

• Патент США №8,572,274: Расчет сброса нагрузки при передаче данных в приложении. Этот патент описывает технологию, которая позволяет поддерживать адекватную нагрузку при передаче больших данных посредством сброса и сокращения массива данных, что в результате не влияет на точность результатов.

• Патент США №8,402,041: Сравнительный анализ прошлых и настоящих диалогов в электронной среде. Это патентованное изобретение использует аналитику больших данных с целью установления взаимосвязей между прошлыми и текущими диалогами в электронной среде (как социальными, так и деловыми), выделяя схожие характерные черты и предоставляя релевантные результаты в режиме реального времени.

Другие примеры изобретений IBM, получивших патенты в 2013 году, можно найти по ссылке: ibm.co/1kr8i0y

http://habrahabr.ru/company/ibm/blog/209428/

IBM: пять инноваций, которые изменят вашу жизнь в течение пяти лет

«Умные» классные комнаты, салоны продаж с системами дополненной реальности, новые способы диагностирования и лечения рака, персональные «интернет-стражи» и города-помощники.

Здесь и ниже изображения IBM.

IBM представила восьмой ежегодный список пяти перспективных технологий, которые, по мнению специалистов корпорации, в течение ближайшей пятилетки смогут оказать влияние на нашу жизнь, работу и стиль общения.

Прогноз основан на рыночных тенденциях и социальных процессах, а также разработках исследовательских лабораторий IBM. В нынешнем году в списке представлены инновации, основанные на принципе приобретения знаний: с помощью когнитивных систем следующего поколения компьютеры смогут обучаться, делать выводы и взаимодействовать с пользователями в более естественной, персонализированной манере. Появление таких систем станет возможным благодаря объединению облачных вычислений, анализа больших объёмов данных, технологий обучения, а также средств безопасности.

Классная комната сделает процесс обучения более эффективным

IBM полагает, что в течение ближайших лет оснащение учебных комнат новейшими системами позволит преподавателям узнать каждого ученика лично и даже составлять для него индивидуальное расписание для всех ступеней образования. В следующие пять лет учителям будет доступна информация обо всех результатах тестирования, посещаемости и поведения для каждого ученика. Сложная облачная аналитика даст педагогам понимание, кто из школьников или студентов может отставать и какие трудности испытывать. Система также сможет предложить каждому ученику конкретные шаги по преодолению этих трудностей.

Традиционные магазины обойдут по продажам интернет-площадки

В 2012-м мировые онлайновые продажи превысили $1 трлн и сейчас показывают рост, превышающий показатели розничных магазинов. Однако составители списка полагают, что в течение следующей пятилетки новые технологии вернут офлайновым магазинам былую популярность. Дело в том, что они обеспечивают потребительский опыт, который невозможно повторить в интернет-магазине. В частности, покупатели могут физически «соприкоснуться» с цифровым миром.

Ожидается, что суперкомпьютерные технологии позволят продавцам-консультантам стать специалистами по всем продуктам, представленным в торговом зале. Дополненная реальность и недавно анонсированная открытая облачная платформа Watson для разработчиков предложат потребителям новый формат покупок в магазине. Владельцы салонов продаж смогут точно предсказывать, какие продукты захотят купить их клиенты. В результате физические точки продаж превратятся в пространства, подстраивающиеся под каждого посетителя.

Инновационные способы лечения на основе анализа ДНК пациента

В следующие пять лет развитие аналитики больших объёмов данных и облачных когнитивных систем, а также открытия в области геномных исследований помогут врачам правильно диагностировать злокачественные опухоли и создавать персонализированные планы лечения болезни для миллионов пациентов по всему миру. «Умные» системы будут анализировать полную расшифровку генома пациента и обширные архивы медицинских карт и публикаций по теме, чтобы предоставлять онкологам конкретные методы лечения.

Борьба с раком, основанная на анализе генома, рассматривается как перспективный метод довольно давно, но лишь у немногих врачей была возможность диагностировать и лечить пациентов на таком уровне. В течение пяти лет облачные когнитивные системы могут сделать такое персонализированное лечение доступным для людей по всему миру.

«Цифровой страж» придёт на помощь в Интернете

Традиционные средства обеспечения безопасности при работе в Сети, такие как пароли, антивирусы и сетевые экраны, не предоставляют комплексной защиты от действий злоумышленников. Проблема, в частности, заключается в том, что подобные инструменты обычно распознают только известные виды вредоносных программ и типы атак.

Через пять лет у каждого веб-пользователя, по мнению IBM, может появиться личный «цифровой страж», который будет защищать доверенные ему устройства, предотвращая кражу персональных данных. Система безопасности сможет сравнивать контекстные, ситуационные и хронологические данные для аутентификации на различных устройствах. Накапливая информацию о пользователях, «цифровой страж» сможет отличать повседневную активность от подозрительной и выступать в качестве советника.

Города станут помощниками своих жителей

Через пять лет, полагают авторы списка, «умные» города научатся в режиме реального времени оценивать миллиарды процессов, делая выводы о потребностях, занятиях и даже способах передвижения людей. Компьютерная инфраструктура при этом позволит определять, какие ресурсы нужно выделить, а также когда и где их следует задействовать, чтобы город мог адаптироваться под нужды граждан.

Мобильные устройства и социальные сети позволят жителям наладить прямое взаимодействие с городскими властями. Эта концепция уже получила развитие в Бразилии, где исследователи IBM работают над созданием краудсорсинговой платформы, которая позволит горожанам обращать внимание администрации на отсутствие необходимой инфраструктуры для людей с ограниченными возможностями.

Владимир Парамонов
Подготовлено по материалам IBM.

Моделирование кавитационных пузырьков получило премию Гордона Белла

Системы IBM Blue Gene помогали определить структуру генома человека, копировали силу мозга, запускали самолеты, определяли опухоли, предсказывали климатические изменения, определяли месторождения горючих полезных ископаемых и др.

Сейчас мы можем добавить в этот список моделирование 15 000 пузырьков. Звучит несерьезно? Но на самом деле это исследование получило премию Гордона Белла, вручаемую за достижения в области высокопроизводительных вычислений.

Почему для моделирования были выбраны пузырьки? Когда пузырьки схлопываются при кавитации, они могут быть очень разрушительными.

Посмотрев на пропеллер моторной лодки, можно увидеть, какой урон кавитационные пузырьки наносят металлу.

Ученые из Швейцарской высшей технической школы Цюриха (ETN Zurich) и IBM Research, совместно с Ливерморской национальной лабораторией им. Э. Лоуренса (Lawrence Livermore National Laboratory, LLNL) хотели не просто показать современные вычислительные способности в области гидродинамики. Схлопывающиеся пузырьки способны принести пользу в хирургии: для дробления камней в почках или разрушения раковых клеток.

Моделирование 15 000 пузырьков проводилось на платформе IBM Blue Gene/ Q, задействовав вычислительную мощность в 14,4 петафлопса.

Визуализация исследования кавитационных пузырьков:

Блог компании IBM

Когнитивные технологии: на пути к искусственному мозгу. + 4 видео

Cтарший вице-президент и директор по исследованиям компании IBM доктор Джон Келли написал книгу «Умные машины», которая выйдет в свет ближайшей осенью. Она посвящёна созданию целой экосистемы когнитивных вычислений — технологий будущего, способных взаимодействовать с людьми более естественным образом. Речь идёт о разработке архитектуры и алгоритмов, имитирующих отдельные способности мозга по восприятию данных различного вида, принятию решений и самообучению по результатам анализа их эффективности.

Доктор Джон Келли (слева) и директор музея компьютерной истории Джон Холлар (справа) на выставке в Калифорнии, посвящённой суперкомпьютеру IBM Watson (фото: asmarterplanet.com).

Джон Келли пишет, что современные люди сталкиваются с постоянным ростом объёмов информации. Если раньше казалось, что это благо, помогающее развитию общества, то сейчас стало вполне очевидно: чем больше данных, тем больше проблем. Мы попросту не успеваем вникнуть в интересующие нас вопросы как следует. Поэтому люди часто принимают необдуманные решения, ознакомившись только с одной точкой зрения. За недостатком времени анализ новых данных откладывается, а затем они вспоминаются уже как проверенная информация.

Директор может разгрузить себя, поручив большую часть обработки данных секретарю, ассистентам и даже целому штату аналитиков. Обычным людям всё сложнее противостоять давлению инфосреды. Когнитивные компьютерные технологии способны помочь в будущем как руководителям крупных компаний, так и обывателям. Умный поиск, семантический анализ, распознавание образов, прокладка маршрута с учётом пробок и оценка состояния водителя в фоне — это всё только начало.

Среди действующих когнитивных систем наиболее известен суперкомпьютер IBM Watson с программой искусственного интеллекта, созданной под руководством Дэвида Феруччи в рамках проекта DeepQA. Этот суперкомпьютер обыграл в 2011 году двух чемпионов в викторине Jeopardy. В ролике ниже приводятся пояснения о работе его алгоритма и необычной структуре использованной базы данных.

Как и в случае с победившим Каспарова суперкомпьютером Deep Blue, для IBM это была лишь демонстрация возможностей. Реальная область практических применений будет совершенно иной.

Специалисты компании рассчитывают в ближайшие двадцать лет создать компактную или даже носимую систему, имитирующую работу миллиардов нейронов и триллионов синапсов. Применений для неё найдётся масса — как в гражданском, так и в военном секторе.

Общественности говорят в основном о медицинских аспектах применения. К примеру, указывается, что с помощью такого электронного ассистента слабовидящие люди смогут не только лучше ориентироваться, но и жить более полноценной жизнью. У здорового человека мозг обрабатывает терабайты графических данных ежедневно, и заменить функции зрительной коры не сможет ни один носимый компьютер классической архитектуры.

Основная проблема целой отрасли в том, что архитектура компьютеров и базовые подходы к программированию сформировались в ту пору, когда на ЭВМ решали довольно узкий круг прикладных математических задач. Они были вычислительно сложными, а их постановкой занимался штат опытных программистов.

От современных компьютеров требуется гораздо больше. Всевозможные «умные устройства» должны большей частью самостоятельно получать и успевать обрабатывать массу разнородных данных. Результат требуется выдавать через дружественный интерфейс, чтобы помочь человеку в его повседневной жизни или просто развлечь его.

Для этого компьютерная техника должна постоянно развиваться в направлении «очеловечивания» и всё больше опираться на алгоритмы самообучения. Иными словами – как можно точнее копировать суть работы мозга, сохраняя запредельную скорость обработки числовых данных.

Компания IBM при поддержке Корнеллского университета и DARPA уже многие годы разрабатывает такой искусственный мозг. До сих пор в научном мире нет единого мнения о многих аспектах функционирования неокортекса. Поэтому задача не состоит в том, чтобы воссоздать на массиве транзисторов работу коры головного мозга в деталях. Скорее есть понятное желание сотворить на базе компьютерных технологий нечто работающее похожим образом. Требуется не более быстрый автомат, а гибкая вычислительная система, хотя бы частично проявляющая свойства мышления живых организмов.

Значимых успехов в этой области удалось достичь в прошлом году: тогда с помощью второго по мощности суперкомпьютера из списка Топ-500 сымитировали работу ста триллионов синапсов. Конечно, эмуляция происходила с большой долей условности, а скорость обработки сигналов была оценена в полторы тысячи раз ниже, чем у реальной группы нейронов. Более быстрая и точная имитация работы всего нескольких нейронов по-прежнему требует десятков тысяч процессорных ядер.

В IBM Research стараются научить компьютеры не просто считать быстрее, но и проявлять отдельные элементы мыслительного процесса. По мнению исследователей, компьютеры будущего не должны слепо следовать алгоритму, как это было до сих пор. Они станут учитывать множество второстепенных факторов, свой прошлый опыт и будут даже немного колебаться в принятии решений — совсем как человек.

Агентство перспективных оборонных научно-исследовательских разработок США щедро финансирует связанную с этой инициативой программу SyNAPSE (Системы нейроморфной адаптивной масштабируемой пластичной электроники). Её главная цель — обеспечить компьютеры теми способностями, которые у человека пока ещё развиты лучше.

Особенно это касается восприятия, умения принимать решения в условиях жёсткого дефицита достоверных данных и придумывать нестандартные выходы из ситуаций, в которых не приходилось бывать прежде.

Интерес DARPA вполне понятен. Сегодня управляемые операторами БПЛА уже показали свою эффективность. Осталось убрать операторов и связанные с ними задержки в передаче управляющих команд, чтобы Пентагон получил более совершенные и самодостаточные образцы боевой авиации.

В IBM Research убеждены, что так называемые когнитивные вычислительные системы найдут самое широкое применение и вскоре полностью изменят наши представления о компьютерной технике, которая до сих пор базируется на архитектуре фон Неймана.

Впервые о проекте открыто заговорили в 2008 году. Через год коллектив IBM Research отчитался о завершении подготовительного этапа — так называемой «фазы 0», на которой был сформулирован план исследований и решены общие вопросы.

К 2011 году был завершён первый этап проекта, заключавшийся в разработке фундаментальной архитектуры вычислительных блоков, эмулирующих работу нейронов. Ключевым требованием была масштабируемость архитектуры, поскольку от отдельных групп нейронов по мере роста доступной вычислительной мощности требовалось переходить к имитации работы целых отделов коры головного мозга.

Сегодня коллектив IBM Research говорит о новых успехах. Команде удалось провести объёмное исследование под названием «крупномасштабное корковое моделирование». Оно было сфокусировано на таких особенностях работы мозга, как сверхнизкий уровень энергопотребления и высочайшая плотность хранения данных. По результатам длительного эксперимента был создан новый алгоритм, позволяющий моделировать работу мозга более точно и ценой меньших затрат.

На его основе под руководством ведущего специалиста Дхармендра Модха был разработан язык программирования, ориентированный на создание приложений для когнитивных вычислений. Дальнейший этап — создание полноценной среды разработчика, поддерживающей весь цикл программирования — от проектирования до отладки и развертывания нового поколения приложений, способных частично имитировать свойства мозга. В конце неделе IBM представит свои разработки на Международной совместной конференции по нейронным сетям в Далласе.

Автор: Андрей Васильков

"" (Watch on YouTube)

Анимация создана с помощью scanning tunneling microscope .
источник: http://phys.org/news/2013-05-ibm-world-smallest-movie-atoms.html

Металлический цветок IBM пьет энергию солнца

Инженеры из IBM разработали концепцию энергетической системы HCPVT, которая использует солнечный свет для производства электричества, тепла, холода и пресной воды.

HCPVT будет по-настоящему красива: большая «тарелка» с зеркалами, которая поворачивается вслед за Солнцем благодаря следящим электроприводам. Эта установка, по замыслу разработчиков, будет концентрировать солнечный свет: усиливать его в 2000 раз и преобразовывать 80% излучения в полезную энергию.

Система также может опреснять воду и охлаждать воздух в солнечный день. Количество зеркал и, соответственно, габариты HCPVT можно менять в зависимости от планируемого применения установки.

Система HCPVT основана на фотоэлектрических чипах 1х1 см, которые могут производить в среднем 200-250 Вт энергии на протяжении солнечного 8-часового дня. Одна «тарелка» будет иметь сотню фотоэлектрических чипов и сможет вырабатывать 25 кВт энергии.

Охлаждение чипов будет организовано с помощью микроканалов с циркулирующим жидким теплоносителем. Эти микроканалы имеют диаметр в несколько десятков микрометров и охлаждают в 10 раз лучше, чем радиаторы пассивных воздушных систем охлаждения. Микроканальное жидкостное охлаждение является ключевой технологией HCPVT и уже опробовано на ряде разработок IBM, например, высокопроизводительном компьютере Aquasar.

«Солнечная тарелка» HCPVT от компании IBM может вырабатывать электричество, тепло, пресную воду и охлаждать воздух

Эффективность HCPVT будет намного выше традиционных солнечных панелей и коллекторов. По-сути, разработка IBM является гибридной энергетической установкой: она превращает в электроэнергию 30% собранного солнечного света и дополнительно поглощает до 50% тепла. Разработчики надеются, что благодаря такой эффективности, стоимость производимой HCPVT энергии будет ниже 10 центов за кВт*ч. Для сравнения: льготные тарифы на электроэнергию в Германии в настоящее время составляют 25 центов кВт*ч, а стоимость производства электроэнергии на угольных электростанциях составляет 5-10 центов за кВт*ч. Стоимость установки HCPVT составит менее 250 долл. за квадратный метр, что в три раза ниже, чем стоимость аналогичных систем.

Более того, HCPVT может нагревать воду до температуры 90 градусов по Цельсию. Эту воду можно использовать для обогрева помещений или нагрева соленой воды, которая затем проходит через специальную мембрану и опресняется. В день HCPVT может произвести 30-40 литров питьевой воды на квадратный метр площади «тарелки». Также, с помощью абсорбционного охладителя на основе воды и силикагеля HCPVT может обеспечить кондиционирование помещений.

http://rnd.cnews.ru/tech/news/top/index_science.shtml?2013/04/26/527363

donmigel_62