10 Неймовірні науково-технічні застосування звуку

Коли ми думаємо про технології майбутнього, ми часто не помітимо поле, в якому відбуваються неймовірні досягнення: акустика. Звук є одним з фундаментальних будівельних блоків майбутнього. Наука використовує її, щоб зробити неймовірні речі, і ви можете бути впевнені, що в майбутньому ми почнемо і дивимося багато чого.

Прохолодний



Команда вчених з Університету Пенсільванія, за підтримки Бена і Джеррі, створила холодильник, який охолоджує їжу за допомогою звуку. Виходячи з принципу, що звукові хвилі компресу і розширення повітря навколо них, які нагрівають і охолоджують її відповідно. Як правило, звукові хвилі змінюють температуру не більше 1/10,000 градусів, але якщо газ нагнітається на 10 атмосферних середовищах, ефект буде набагато сильніше. Так званий термоакустичний холодильник стискає газ в холодильній камері і вибухає його 173 децибелами звуку, генеруючи тепло. Всередині камери серії металевих пластин в шляху звукових хвиль поглинають тепло і повертають її в теплообмінну систему. Тепло знімається і вміст холодильника охолоджується.

Ця система була розроблена як більш екологічно чиста альтернатива сучасним холодильникам. На відміну від традиційних моделей, які використовують хімічні холодоагенти до розпаду атмосфери, термоакустичний холодильник добре працює з інертними газами, такими як гелій. З гелію просто залишає атмосферу, якщо він надходить, нова технологія буде більш екологічно чистою, ніж будь-який інший на ринку. Як дана технологія заздалегідь, її дизайнери сподіваються, що термоакустичні моделі з часом виходять на зовнішні традиційні холодильники.

Ультразвукове зварювання



Ультразвукові хвилі були використані для зварювання пластмас з 1960-х років. Цей метод базується на стисканні двох термопластичних матеріалів на верхній частині спеціального пристрою. Ультразвукові хвилі потім доставляються через розетку, які викликають коливання в молекулах, які в свою чергу призводить до утворення тертя тепла. По-справжньому, два шматки зварюються разом рівномірно і міцно.

Як і багато технологій, це було виявлено випадково. Роберт Солофф працював на технології ультразвукового ущільнення та випадково доторкнувся до scotch dispenser probe на столі. В результаті дві частини дозатора з'єднуються між собою, і Soloff реалізував, що звукові хвилі можуть зігнути кути і сторони важкого пластику, досягаючи внутрішніх частин. Після відкриття, Soloff і його колеги розробили і запатентував метод ультразвукового зварювання.

З тих пір ультразвукове зварювання знайшли широке застосування в багатьох галузях промисловості. З підгузників до автомобілів цей метод широко використовується для підключення пластмас. Нещодавно навіть експериментуючи з ультразвуковим зварюванням швів на спеціалізованому одязі. Компанії, такі як Пагатонія і Північна сторона вже використовують зварені шви в їх одязі, але тільки прямо, і виходить дуже дорого. В даний час найпростіший і найрізноманітніший спосіб ще пошитий.

Інформація про кредитну картку710177



Вчені знайшли спосіб передачі даних з комп'ютера на комп'ютер за допомогою тільки звуку. На жаль, цей метод також доведений ефективний при передачі вірусів.

Спеціаліст з охорони Драгос Рую отримав ідею після того, як він помітив щось дивне з MacBook Air: Після установки OS X комп'ютер спонтанно завантажив щось інше. Він був дуже потужним вірусом, який може видалити дані і внести зміни в заповіті. Навіть після видалення, перевстановлення і перенастроювання всієї системи, проблема залишається. Найповторитетнішим поясненням для безсмертності вірусу було те, що він переходить в BIOS і залишився там, незважаючи на будь-які операції. Ще одним, швидше за все, було те, що вірус використовувався високочастотні передачі між динаміками і мікрофоном для керування даними.

Ця дивна теорія здавалася нерозумною, але була доведена принаймні з точки зору можливості, коли німецький інститут знайшов спосіб реплікації цього ефекту. На основі програмного забезпечення, розробленого для підводного спілкування, вчені розробили прототипне програмне забезпечення, що передається дані між немережованими ноутбуками за допомогою своїх динаміків. У тестах ноутбуки можуть спілкуватися на відстані до 20 метрів. Діапазон може бути розширений за допомогою інфікованих пристроїв до мережі, схожих на повторювачі Wi-Fi.

Хороша новина полягає в тому, що ця акустична передача є надзвичайно повільною, досягаючи швидкості 20 біт на секунду. Хоча це недостатньо для передачі великих пакетів даних, достатньо для передачі інформації, таких як ключі, паролі, номери кредитних карток та ключі шифрування. Оскільки сучасні віруси можуть зробити все це швидше і краще, навряд чи це нова акустична система стане популярним у найближчому майбутньому.

Акустичні лопатки



Лікарі вже використовують звукові хвилі для медичних процедур, таких як УЗД і руйнування каменів нирок, але вчені в Університеті Мічигані створили акустичну скальпель, яка дозволяє навіть одну клітинку бути відокремленою. Сучасна ультразвукова технологія дозволяє створювати балки з фокусом декількох міліметрів, але новий інструмент має точність 75 на 400 мікрометрів.

Загальна технологія була відома з кінця 1800-х, але новий scalpel був здійснений за допомогою об'єктива, загорнуті в вуглецевих нанотрубках і матеріал, який називається полідиметилсилоксан, який перетворює світло в високопресивні звукові хвилі. При правильній фокусі звукові хвилі створюють ударні хвилі та мікробульги, які видають тиск на рівні мікроскопа. Технологія була протестована шляхом розділення однієї яєчної ракової клітини і буріння 150-мікрометрового отвору в штучному камені нирок. Автори технології вважають, що він може бути використаний для доставки ліків або видалення дрібних пухлин раку або нальотів. Можна навіть використовувати для безболідних операцій, так як такий ультразвуковий промінь може уникнути нервових клітин.

Зарядка телефону з голосомЗа допомогою нанотехнологій вчені намагаються видобути енергію з різних джерел. Однією з цих завдань є створення пристрою, який не потрібно заряджати. Nokia навіть запатентував пристрій, який поглинає енергію руху.

Так як звук просто компресія і розширення газів в повітрі, що означає рух, це може стати життєздатним джерелом енергії. Вчені експериментують з можливістю заряджання телефону прямо під час використання - при цьому ви зателефонуєте, наприклад. У 2011 році вчені з Сеулу взяли на оксид цинку нанородами, сендвічі між двома електродами для вилучення електроенергії з звукових хвиль. Ця технологія може виробляти 50 мілівольтів просто від машинного шуму. Це не достатньо заряджати більшості електричних пристроїв, але минулого року інженери Лондона вирішили створити пристрій, який генерує 5 вольт, і це достатньо для зарядки телефону.

Під час зарядних телефонів з звуками можуть бути хороші новини для чат-любителів, це може мати великий вплив на розвиток світу. Для перетворення звуку в електрику можна використовувати й ті ж технології, які зробили термоакустичний холодильник. Оцінка - це плита і холодильник, який витягує енергію з біомаси для приготування палива, щоб виробляти невеликі кількості електроенергії, близько 150 Вт. Це не так багато, але достатньо для живлення 1,3 мільярдів людей на Землі, які не мають доступу до електроенергії.

Перетворення людського тіла в мікрофонВчені з Дісней зробили пристрій, який перетворює тіло людини в мікрофон. Названий “ishin-den-shin” після японського виразу, що означає зв’язок через розуміння тату, він дозволяє комусь передати записане повідомлення, просто доторкнувшись вуха іншої людини.

Цей пристрій містить мікрофон, прикріплений до комп'ютера. Коли хтось говорить в мікрофон, комп'ютер зберігає мовлення як запис на повторення, який потім перетворюється в ледь чутний сигнал. Цей сигнал ведеться з мікрофона до тіла будь-якого, що тримає його і виробляє модульований електростатичний поле, що викликає крихітні коливання, якщо людина торкається щось. Вибрації можна почути, якщо людина доторкнеться до чужого вуха. Вони можуть бути передані з особи, якщо група людей перебуває в фізичному контакті.

Іноді наука створює те, що навіть Джеймс Бонд може лише мріяти. Вчені в MIT, Microsoft та Adobe розробили алгоритм, який може читати пасивні звуки з інаніматних об’єктів у відео. Їх алгоритм аналізує тонкі коливання, які створюють звукові хвилі на поверхнях і робить їх нездатними. У одному експерименті можна прочитати чітке мовлення з пакету картопляних чіпсів, що лежить на відстані 4.5 метрів за звуконепроникним склом.

Для кращих результатів алгоритм вимагає, що кількість кадрів на секунду на відео буде вище, ніж частота звукового сигналу, яка вимагає швидкісної камери. Але в найгіршому, можна скористатися регулярною цифровою камерою для визначення, наприклад, кількістю людей в кімнаті та їх статтю — можливо, навіть їх ідентичність. Нова технологія має очевидні програми в судовій, правоохоронній та шпигунській війнах. З цією технологією ви можете дізнатися, що відбувається поза вікном, просто вибравши цифрову камеру.

Акустична маскуванняВчені створили пристрій, який може приховати об’єкти від звуку. Вона схожа на дивну витоку піраміди, але її форма відображає траєкторію звуку, якщо вона відображає плоску поверхню. Якщо ви розміщуєте цей акустичний камуфляж на об'єкті на плоскій поверхні, він буде вразливим для звуку незалежно від того, який кут ви вказали звук.

У той час як ця кришка не може запобігти вам від прослуховування розмови, вона може прийти в руки в місцях, де об'єкт повинен бути прихований від акустичних хвиль, таких як концертний зал. З іншого боку, військові вже кладуть свою око на цій скелястій піраміді, оскільки має потенціал приховати об'єкти з синара, наприклад. Оскільки підводний звук подорожує майже стільки, скільки це відбувається через повітря, акустичне затискання може зробити підводні човни невидимими для виявлення.

Привабливий промінь



Протягом багатьох років вчені намагалися втілити в життя технології «Star Trek», в тому числі протяжний промінь, з яким можна захопити і залучити певних речей. В той час як багато досліджень зосереджені на оптичних балах, які використовують тепло для переміщення об'єктів навколо, технологія обмежена об'єктами як невеликими, як кілька міліметрів. Ультразвукові протяжні промені, однак, довели, що вони можуть переміщати великі об'єкти - до 1 сантиметра широка. Можливо, це ще недостатньо, але нова сила балки становить мільярди разів більше, ніж старі розробки.

За допомогою концентрування двох ультразвукових промінь на мішені об'єкт може бути відштовхований до джерела променя, розсіюючи хвилі в протилежному напрямку (об'єкт буде схожий на розбиття на хвилі). Незважаючи на те, що вчені ще не змогли створити найкращу хвилю для своєї техніки, вони продовжують працювати. У майбутньому ця технологія може використовуватися безпосередньо для управління об'єктами та рідинами в організмі людини. Для медицини може бути незамінним. На жаль, звук не пропагувати в космічному вакуумі, тому технологія навряд чи може бути застосована до керування космічних апаратів.

Тактильні голограми



Наука також працює над створенням Старого Трека, Голосеком. Хоча технологія голограми нічого нового, в даний момент ми не доступні як винахідливі прояви, як показано наукою фантастики фільми. Тим не менш, найбільш важливі функції, що відокремлюють фантастичні голограми від реальних, залишаються тактильні відчуття. Ми залишимося, щоб бути точним. Інженери з Університету Брістоль розробили технологію, що називається UltraHaptics, яка здатна передавати тактильні відчуття.

Спочатку технологія була розроблена для продовження сили на шкірі, щоб полегшити контроль жестів певних пристроїв. Механічна механіка з брудними руками, наприклад, може перевернутися через ручну роботу. Технологія повинна дати сенсорні екрани відчуття фізичної сторінки.

Оскільки ця технологія використовує звук, щоб виробляти вібрації, які відтворюють відчуття дотику, рівень чутливості можна змінити. Вібрацій 4-герц, як великогабаритні, так і вібрацій 125-герц, нагадують пінопласт. Єдиний недолік в тому, що ці частоти можна почути собаками, але дизайнери кажуть, що це виправити.

Тепер вони переробляють пристрій для створення віртуальних форм, таких як сфери та піраміди. Це не дуже віртуальні форми. У серці їх роботи є датчики, які слідують рукою і відповідно утворюють звукові хвилі. В даний час ці об'єкти відсутні деталі і деякі точності, але дизайнери кажуть, що один день технологія буде сумісна з видимою голограмою, і мозок людини зможе скласти їх в одну картину.



Джерело: hi-news.ru