Компьютерра, 2007 № 37 (705) - [8]

В просвечивающем электронном микроскопе (TEM) пучок электронов в вакууме фокусируется на тонком образце, а набор детекторов регистрирует порождаемые при их взаимодействии электроны и рентгеновское излучение. Если пучок сделать достаточно узким и добавить устройство для перемещения образца, то такой микроскоп можно превратить в сканирующий. Высокого разрешения этим приборам мешают добиться сферические и хроматические аберрации - искажения, которые очень похожи на аберрации в оптике. Они возникают из-за того, что пролетающие на разном расстоянии от оси микроскопа электроны фокусируются в разных точках оси, а хроматические аберрации обусловлены разбросом в скорости полета электронов. И если в оптике с подобными искажениями научились бороться давно, вплотную подойдя к дифракционному пределу разрешения микроскопов в половину длины волны, то в электронной микроскопии все гораздо сложнее. Дело в том, что создаваемые внешними полями электронные линзы с цилиндрической симметрией принципиально не могут избавиться от этих аберраций. К тому же очень трудно обеспечить и одинаковую скорость движения электронов. Поэтому обычное разрешение электронного микроскопа отличается примерно в сто раз от длины волны электрона.

Для исправления сферических и хроматических аберраций в электронных микроскопах приходится отказываться от цилиндрической симметрии полей и применять для коррекции поля с очень сложной геометрией, создаваемые квадруполями, гексаполями и более изощренными системами. Но сложные поля трудно поддерживать с нужной точностью, и в них повышается вероятность развития всевозможных электронных и электромеханических неустойчивостей. Вот почему каждый новый шаг в повышении разрешения электронных микроскопов дается со все большим трудом. А эти приборы часто нечем заменить, поскольку популярные сканирующие туннельные и атомно-силовые микроскопы не могут заглянуть под поверхность образца; есть существенные ограничения и у других методов микроскопии.

"Рекордная" установка была создана на базе серийно выпускаемого самого мощного электронного микроскопа Titan фирмы FEI. К нему, при поддержке исследователей из Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли, была добавлена система исправления аберраций немецкой компании CEOS. Теперь ученые могут разглядеть каждый отдельный атом и достаточно точно измерить расстояние между ними. ГА

Просвечиваем мозги

Любопытную технологию, которая, быть может, позволит компьютерам легко "считывать" наши мысли и чувства, разрабатывают сегодня в американском Университете Тафта. Если проект окажется успешным, то достаточно будет надеть на голову недорогой шлем с инфракрасными светодиодами и фотоприемниками, чтобы наладить неформальный диалог с машиной.

Новую технологию чтения мыслей и чувств называют функциональной спектроскопией в ближней инфракрасной области (fNIRS). Она работает примерно так же, как и хорошо себя зарекомендовавшая функциональная магнитно-резонансная томография (fMRI). Этот метод позволяет по изменению количества кислорода в гемоглобине крови судить о возбуждении или покое нейронов тех или иных областей головного мозга. Отличие в том, что в новом методе не нужен сложный и дорогой томограф. Наши ткани полупрозрачны для инфракрасного излучения, но определенные длины волн хорошо поглощаются гемоглобином. Слабый свет инфракрасных светодиодов шлема проникает на несколько сантиметров в мозг и там поглощается и рассеивается. Регистрируя это излучение, можно определить, в какой области мозга нейроны в данный момент возбуждены. Остается только обучить компьютер правильно реагировать на те или иные возбуждения.

В первых простейших экспериментах добровольцам давали задания разной степени сложности и по измеренному возбуждению мозга судили, насколько трудны они были для выполнения. Результаты измерений совпали с опросом испытуемых в 83 процентах случаев. Теперь можно попытаться смоделировать и более сложные ситуации, особенно если воспользоваться данными о специализации различных областей мозга, полученными с помощью ЯМР-томографов.

Разумеется, рассчитывать на то, что соединенный с таким шлемом компьютер действительно научится читать мысли и предугадывать желания, пока не приходится. Но и уже доказанная способность прибора определять трудность задания может оказаться полезной во многих ситуациях, например при оценке состояния операторов и диспетчеров. ГА

Новости подготовили

Галактион Андреев

Олег Буйлов

Александр Бумагин

Владимир Головин

Евгений Гордеев

Артем Захаров

Евгений Золотов

Сергей Кириенко

Денис Коновальчик

Игорь Куксов

Алексей Носов

Павел Протасов

Иван Прохоров

Дмитрий Шабанов

Микрофишки

Как и грозилась Apple, очередной апдейт прошивки iPhone под номером 1.1.1 превратил многие разлоченные гаджеты в "кирпичи". В ответ компания подверглась резкой критике за совмещение в одном комплекте патчей безопасности и функциональных изменений. Эксперты Gartner считают, что наученные горьким опытом пользователи теперь будут обходить обновления стороной, что отрицательно скажется на процессе латания дыр в будущем. НЯ