Бабочка электротренажер: Электротренажер (миостимулятор) бабочка Smart Fitnes SF-2020 для коррекции фигуры ᐈ купить в Киеве и Полтаве с доставкой по Украине

Паттерн бабочки появляется в результате квантового моделирования — ScienceDaily

Квантовые симуляторы, представляющие собой квантовые компьютеры специального назначения, помогут исследователям идентифицировать материалы с новыми и полезными свойствами. Это заманчивое будущее только что сделало шаг вперед благодаря сотрудничеству между Google и исследователями из университетов Калифорнии, Сингапура и Греции.

Международная команда использовала фотоны в квантовом чипе Google, чтобы смоделировать удивительный и красивый узор «бабочки Хофштадтера», фрактальной структуры, характеризующей поведение электронов в сильных магнитных полях. Результаты, опубликованные 1 декабря в Science , покажите, как квантовые симуляторы начинают оправдывать свои обещания в качестве мощных инструментов.

«У нас всегда была идея, что мы можем использовать фотоны для моделирования и лучшего понимания природы. Наше сотрудничество претворяет это в жизнь», — говорит Димитрис Ангелакис из Центра квантовых технологий Национального университета Сингапура.

Этот подвиг был выполнен в цепочке Google из девяти сверхпроводящих квантовых битов (кубитов) сотрудниками Google и Калифорнийского университета Санта-Барбары в США, Национального университета Сингапура и Технического университета Крита, Греция. Он показывает, как квантовый симулятор может воспроизводить все виды экзотического сложного квантового поведения. Это позволит исследователям моделировать и, таким образом, проектировать материалы с экзотическими свойствами электронной проводимости, потенциально открывая ряд новых приложений.

«С чипами, подобными используемому в этом эксперименте, мы заинтересованы в изучении проблем, лежащих в основе конденсированного состояния, статистической механики и неравновесной динамики», — говорит Педрам Рушан из Google, инженер по квантовой электронике.

Бабочка Хофштадтера впервые появилась в 1976 году при расчетах электронов в двумерном материале в сильном магнитном поле. Бабочка отображает расщепления и сдвиги энергетических уровней электрона при изменении напряженности поля. В этом квантовом моделировании фотоны играли роль электронов, а ворота на кубитах представляли собой аналог магнитного поля. Образец бабочки возник из измерений команды.

Эксперимент основывался на изобретении командой новой техники спектроскопии, которую они назвали «нажми и послушай». Метод отображает энергетические уровни световых частиц, микроволновых фотонов, хранящихся в девяти кубитах.

«Наш метод подобен удару в колокольчик. Звук, который он издает, представляет собой суперпозицию всех основных гармоник. Несколько раз ударив по нему в разных положениях и достаточно долго слушая мелодию, можно обнаружить скрытые гармоники. Мы делаем то же самое с квантовым чипом, поражая его фотонами, а затем следуя за его эволюцией во времени», — объясняет Анжелакис. Команда увидела бабочку, поразив кубиты одним фотоном за раз.

Команда также поразила кубиты двумя фотонами одновременно и сделала кубиты беспорядочными, запрограммировав некоторую случайность в их свойствах, чтобы изучить сложное явление, известное как «локализация многих тел». Это квантовый фазовый переход, похожий на фазовый переход, происходящий при замерзании воды в лед, который определяет, являются ли материалы проводниками или изоляторами. беспорядок и взаимодействие.

Изучение такого явления может открыть еще один путь к разработке новых полезных материалов с экзотическими свойствами проводимости. Однако физики в целом изо всех сил пытаются смоделировать такие сложные сценарии. В 1950-х годах было предсказано, что беспорядок в материале может блокировать движение электронов через него. Это называется локализация. Но если частицы могут взаимодействовать друг с другом, проблема становится «многочастичной» — и ее гораздо сложнее моделировать.

Всего для двух фотонов на девяти кубитах команда смогла смоделировать ожидаемое поведение на обычных компьютерах, обнаружив хорошее совпадение со своими экспериментальными результатами. Но добавьте еще несколько кубитов, и проблема станет неразрешимой для классических машин.

Это делает перспективу более крупных квантовых симуляторов заманчивой для ученых — они могут решать проблемы, недоступные сегодняшним суперкомпьютерам.

«Понимание квантовых фаз до сих пор остается одной из неразгаданных тайн физики», — говорит Рушан.

One Beautiful Butterfly — Digital Engineering 24/7

Отправляйтесь в прошлое, в 2010 год, и спросите Неваду Санчеса, студента магистратуры Массачусетского технологического института (MIT), чем он будет заниматься после выпуска. Учитывая его работу над астрономической интерферометрией, программируемыми вентильными матрицами и проектом Массачусетского технологического института с быстрым преобразованием Фурье, он мог бы сказать, что в будущем он сделает карьеру в области радиоастрономии и создания цифровых изображений Вселенной.

Сегодня он мог бы рассказать вам, как забавно, что жизнь время от времени подбрасывает нам кривую. Спустя двенадцать лет после тех дней зубрежки перед выпускными экзаменами в Кембридже Санчес действительно занимается визуализацией, но его предметы гораздо ближе к дому, чем далекие туманности и галактики — сразу после выпуска он занялся бизнесом с Джонатаном Ротбергом, соавтором. основал Butterfly Network, цифровую медицинскую компанию в Берлингтоне, Массачусетс.

Их основная миссия? Демократизация здравоохранения.

От акушерок до кардиологов, от врачей скорой помощи до семейных врачей, Butterfly заявляет, что предлагает экономически эффективную портативную альтернативу традиционным ультразвуковым устройствам. Изображение предоставлено Butterfly.

«Несмотря на то, что ультразвуковая визуализация доступна уже несколько десятилетий, она до сих пор не является широко доступной или доступной, — говорит Санчес. «Около двух третей населения мира вообще не имеют к нему доступа. Таким образом, несмотря на то, что он очень мощный и может изменить ход примерно половины всех диагностических решений, УЗИ пока не является инструментом для всех. Мы меняем это».

Медицинская визуализация для всех

Благодаря немалому упорному труду, а также передовому программному обеспечению для проектирования и анализа от Cadence Design Systems, Сан-Хосе, Калифорния, Butterfly Network уверенно движется к достижению этой благородной цели.

«Они разработали специализированную интегральную схему, или ASIC, которая совершит революцию в ультразвуковой индустрии», — говорит старший менеджер по работе с клиентами Cadence Аарон Шофилд. «Это позволило им взять то, что традиционно было огромной машиной, и встроить ее в устройство, которое умещается на ладони».

Санчес может сказать только хорошее о Cadence и ее наборе инструментов для проектирования, но признает, что до недавнего времени все это было невозможно. Он объясняет, что за последние несколько десятилетий качество и производительность полупроводников выросли в геометрической прогрессии, что привело к значительным изменениям практически во всех отраслях. Из-за этого устройства всех видов меньше, дешевле, более энергоэффективны и, прежде всего, мощнее.

«Полупроводники позволили нам носить с собой iPhone, Android и другие портативные устройства, оснащенные высококачественными цифровыми камерами, — говорит Санчес. «Теперь мы сделали то же самое с медицинской ультразвуковой визуализацией».

Будь то врач отделения неотложной помощи в Детройте или акушерка в Найроби, Африка, пользователи устройства Butterfly могут хранить и обмениваться изображениями в защищенном облаке, которое не только позволяет практикующим врачам отслеживать изменения состояния своих пациентов с течением времени, но и выполнять необходимые действия. документации для возмещения расходов, загрузки обновлений программного обеспечения или получения помощи и обучения с помощью телемедицинских услуг Butterfly.

Конструкции гибко-жестких печатных плат можно моделировать в инструментах проектирования и анализа Cadence, поскольку вся информация о трехмерных изгибах изначально считывается из инструмента проектирования в инструменты трехмерного моделирования. Изображение предоставлено Каденс.

Благодаря совместимому смартфону и подключению к Интернету функции, которые когда-то были единственной прерогативой крупных медицинских учреждений с развитой инфраструктурой, теперь доступны всем.

«Мы делаем ультразвуковую визуализацию простой и доступной даже для самых маленьких медицинских учреждений, — говорит Санчес.

POCUS (без HOCUS)

Промышленность маркирует эти системы ультразвуком для оказания медицинской помощи (POCUS), однако Санчес сразу же отмечает, что Butterfly является первой в своем роде системой, которая может визуализировать все тело с помощью одного датчика и поэтому по гораздо более низкой цене, чем конкурирующие устройства. Это возможно благодаря фирменной технологии «Ultrasound-on-Chip», концепции, которую гораздо легче описать, чем реализовать. И здесь Каденс снова сыграла немалую роль.

«Они были для нас выдающимся партнером и сыграли важную роль в удовлетворении наших уникальных потребностей», — говорит Санчес, объясняя, что проектирование ультразвуковых устройств довольно сложно по сравнению с другими типами полупроводниковой техники, поскольку оно включает в себя ряд различных технологий. «Для этого требуется то, что мы называем интеграцией смешанных сигналов: объединение цифровых сигналов с аналоговыми, созданными микроэлектромеханическими системами — устройствами MEMS, которые по сути представляют собой крошечные машины, которые вы изготавливаете из кремния непосредственно на чипе. В итоге имеем почти 9000 индивидуально адресуемых каналов в нашей системе».

Это много схем, добавляет он, отмечая, что Cadence — «лучший набор инструментов в отрасли с таким уровнем возможностей смешанных сигналов» и «может легко интегрировать цифровые и аналоговые иерархии».

Одним из примеров этого была их новообретенная способность выполнять цифровое замыкание по времени в схеме, которая была реализована с использованием аналогового потока проектирования. «Здесь у вас есть аналоговые разработчики, собирающие вместе несколько цифровых блоков и соединяющие их со своими аналоговыми блоками», — говорит Санчес. «Мы смогли выполнить своего рода временную проверку, чтобы обеспечить функциональность дизайна, которую в противном случае было бы очень сложно или, по крайней мере, очень рискованно делать без набора инструментов Cadence».

Теперь я ясно вижу

Шофилд из Каденс поддерживает эти заявления. «Наша цель — облегчить жизнь инженеров и уменьшить количество ошибок, что помогает им быстрее выйти на рынок. Мы делаем это, предоставляя им все, что им нужно — инструменты для микросхем, пакетные инструменты и инструменты для плат — и связывая все это таким образом, что нет необходимости извлекать данные из одного программного инструмента и перемещать их в другой. Вместо этого инженеры ASIC могут делать все в виртуальной кабине, вызывая различные симуляторы для управления дизайном упаковки, платы и микросхемы с единой интегрированной платформы».

Шофилд объясняет, что большая часть работы Butterfly над будущими продуктами выполняется с помощью технологии Cadence Sigrity, которая, как говорится на веб-сайте компании, «предоставляет разработчикам высокоскоростных систем наиболее полное сквозное моделирование межсоединений в процессе проектирования, сигнальные и моделирование целостности питания для печатных плат и корпусов интегральных схем». Однако с момента своего первоначального (и довольно успешного) запуска продукта Butterfly расширила использование программного обеспечения Cadence, внедрив Clarity 3D Solver, решатель конечных элементов, который позволяет разработчикам ASIC анализировать электромагнитные характеристики трехмерной конструкции.

Для объединения данных проектирования печатных плат с данными проектирования корпусов ИС требуется высокопроизводительное моделирование. Моделирование высокопроизводительных вычислений Cadence (HPC) дает результаты без использования терабайт памяти. Изображение предоставлено Каденс.

«Другие участники рынка заявляют, что предлагают аналогичные продукты, но у нас есть алгоритмы для распараллеливания анализа на многих компьютерах», — говорит Шофилд. «Более того, компьютерам не нужны тонны памяти или особо мощные процессоры — работая вместе, они позволяют быстрее прийти к ответу, даже если вы хотите проанализировать всю плату или даже всю систему за один раз. симуляция».

Помимо скорости процессора или параллельной обработки, для Sanchez важнее всего возможность производить самые рентабельные портативные устройства на рынке. И хотя это еще рано, Clarity 3D Solver дает Butterfly инструменты, необходимые для того, чтобы сделать свою первую итерацию продукта еще лучше.