Структурный анализ систем - [25]

По словам гендиректора НИЦ им. Жуковского, до 2025 года Россию ждет качественный технологический скачок в области создания новых образцов авиации. Это позволит до 2035 года получить действующий электрический самолет пассажировместимостью 50 человек. Данный самолет будет предназначаться для курсирования по региональным авиалиниям50.

5.22. Пример 9.34. «Интернет ушей»

Ученые из Университета Кейс Вестерн Резерв в Кливленде создают новое поколение «умного дома» с новым комплектом датчиков, которое назвали «Интернетом ушей». Эта система, помимо «Интернета вещей» или IоT (всей бытовой техники, развлекательных центров, камер систем безопасности, осветительных, отопительных и охлаждающие систем и т п.), будет воспринимать не только вибрации и звуки шагов и прочих движений в помещении, которые можно связать с человеком или животным, но также и любые едва различимые колебания электромагнитного поля.

Через десяток лет или около того дом будущего, возможно, будет представлять собой здание, способное адаптироваться к потребностям жильцов, используя данные, получаемые всего лишь от нескольких крохотных датчиков, встроенных в стены и пол, без необходимости использования камер, способных нарушать право на личную жизнь.

Нас постоянно окружает электромагнитное поле с частотой 60 Гц, и человек, обладая некоторой электропроводностью и в какой-то мере замыкая поле на себя, соответственно, замеряет возмущения этого поля. Получается возможность определить присутствие человека даже по его дыханию, если он даже не издает ни звука.

Система обеспечит ряд преимуществ.

1. Обеспечение энергоэффективности зданий, особенно в плане освещения и обогрева, поскольку система приспосабливается к перемещению людей из комнаты в комнату, более эффективно распределяя энергию.

2. Возможность осуществления замеров и отслеживания структурной целостности здания, что позволит проводить оценку его безопасности для проживающих в нём людей. Это может иметь неоценимое значение, например, при землетрясении или урагане.

Человек создает динамическую нагрузку на здание, особенно если оно старое. Таким образом, можно предсказывать угрозу структурных повреждений в результате превышения допустимой весовой нагрузки на пол или неправильного распределения веса людей51.

5.23. Пример 9.35. 3D-сканирование всего тела человека

В Калифорнийском университете в Дейвисе разработали сканер, который выдает трехмерное изображение тела человека. Он получил название EXPLORER («Исследователь»).

EXPLORER объединил в себе два метода визуализации — позитронно-эмиссионную томографию (ПЭТ)52 и рентгеновскую компьютерную томографию (КТ). Оба метода сегодня используются очень активно. Однако устройства, способные с их помощью предоставлять медикам исчерпывающие сведения относительно состояния человека, — разные.

Устройство поможет революционизировать как клинические исследования, так и лечение пациентов. В частности, EXPLORER повысит скорость и точность диагностики, пригодится для наблюдений за прогрессированием различных болезней, для изучения свойств новых лекарств и так далее.

EXPLORER имеет ряд преимуществ перед другими системами визуализации.

1. Получение изображений занимает в 40 раз меньше времени, чем в случае использования технологии ПЭТ. На сканирование всего человеческого тела уходит порядка 20—30 секунд.

2. Чувствительность устройства в 40 раз превышает показатели современных коммерчески доступных систем сканирования.

Это позволяет сканеру создавать максимально подробные изображения, используя гораздо более низкие дозы радиации, чем требовалось до сих пор. Это очень важно как минимум по двум причинам.

1. Диагностические и клинические исследования можно будет проводить многократно без угрозы для здоровья пациента.

2. Снижение дозы облучения открывает новые возможности для педиатрии, ведь при обследовании юных пациентов медики тщательно контролируют дозу облучения, и ограничения для детей более существенные, чем для взрослых.

5.24. Пример 9.36. Гибкие солнечные батареи

Органические солнечные элементы (ОСЭ), которые можно нанести на поверхность, как краску, или напечатать. Ими решили снабдить одежду, для чего необходимо сделать их гибкими.

Лаборатория Рафаэля Вердузко, специалиста в области химической и биомолекулярной инженерии в Университете Райса, разработала гибкие ОСЭ, которые будут полезны в приложениях, требующих постоянного притока электроэнергии малой мощности.

Они использовали сетку из внедрённых эластичных волокон, делающих активный материал менее хрупким почти без потерь в силе тока (рис. 9.8).

В ОСЭ превращение солнечного света в электрический ток производится углеродистыми материалами и полимерами, в противоположность твёрдым неорганическим материалам, таким как кремний. ОСЭ имеют малую толщину и вес, они полупрозрачны и недороги. Их КПД (15 процентов) не сильно уступает КПД обычных солнечных элементов (22 процента)53.

Рис. 9.8. Гибкие солнечные батареи

5.25. Пример 9.37. Квантовый компас

Ученые из Имперского колледжа Лондона создали совместно со своими коллегами из компании M Squared Lasers (Шотландия) крайне точный квантовый компас. Основной принцип работы заключается в фиксировании субатомного эффекта магнитного поля Земли. Компас улавливает его изменения, что позволяет крайне точно выявить его месторасположение в пространстве. Компас использует лазеры для того, чтобы охладить атомы водорода внутри до крайне низких температур, после чего датчики фиксируют их перемещение, ускорение и то, как на них воздействует магнитное поле Земли. По факту мы имеем сверхточный акселерометр.