Электронные глаза, печать солнечных батарей и гибкие дисплеи — будущее или реальность?

Представьте, что ваш ноутбук весит 150 грамм, в одежду вшиты солнечные батареи, которые позволяют её заряжать, а телефон и вовсе можно свернуть в трубочку. Кажется, что это фантастика? Вот и нет.

Традиционные неорганические материалы, которые используют для изготовления электроники, а именно металлы и полупроводники (кремний, германий), достаточно тяжёлые и хрупкие, к тому же требуют сложных условий обработки. Это и заставило учёных задуматься: а что, если органические материалы могут обладать полупроводниковыми свойствами, например, проводить ток или излучать свет.

Рассмотрим самые популярные разработки:

В отличие от жидкокристаллических экранов, которые пропускают свет сквозь себя, в OLED-дисплеях светится сам экран благодаря явлению электролюминесценции. Там есть органические полупроводники, некоторые из излучают свет под действием электрического тока. Возникает структура, которая отвечает за синий, зеленый, красный свет. Пиксели образуют матрицу и создается изображение.

Из некоторых органических проводников делают имплантаты, которые восстанавливают нервные импульсы. Обычные проводники и полупроводники отторгаются организмом, а органические ближе к биологическим тканям по своей механике, природе и химии. Поэтому организм спокойно их воспринимает.

Особенно масштабно учёные ведут разработки имплантов для глаз. При определенных болезнях пигменты в глазах деградируют и больше не фоточувствительны, но нервные клетки еще живы. Пленочку, либо наночастицу органического полупроводника можно имплантировать или просто инжектировать через шприц на клетки глаза, в таком случае человек начнёт частично видеть.

Сенсорные технологии тоже не стоят на месте: инженеры разрабатывают газовые и жидкостные сенсоры на основе органических полупроводников. Они смогут определять концентрацию токсичных газов, свежесть продуктов или наличие в воздухе вирусов.

В печатной электронике уже есть завершенный проект, благодаря которому можно будет печатать микросхемы для логистики.
А если начать печатать солнечные батареи рулонными технологиями, на принтере, то можно быстро напечатать их столько, что они закроют все потребности человечества в энергетике.

В России данными разработками занимается Институт синтетических полимерных материалов РАН.

Инвестиции в органические полупроводники — это инвестиции в будущее, которое наступит уже совсем скоро! 🌊

Сутура покоряет новые высоты ⚡️

Сутура — один из проектов, который входит в состав в Ventum Nova. Ребята разработали комплекс систем, состоящий из браслета, камеры, виртуальной среды и программного обеспечения, соединяющего все устройства в единый комплекс. С помощью этого решения человек сможет улучшить свои навыки управления электронной техникой, он фактически сможет использовать свою культю как мышку.

Команда Сутуры активно развивает свой проект и недавно приняла участие в IV Конгрессе молодых ученых в Сочи — одном из ключевых событий в рамках Десятилетия науки и технологий

Что было особенно интересного?
⏺Участники обсудили перспективы интеграции научных разработок в экономику и социальную сферу.
⏺Познакомились с коллегами, которые формируют будущее технологического прогресса.
⏺Узнали о последних трендах в области биомедицины, ИИ и материаловедения.

Конгресс стал уникальной площадкой для диалога науки, технологий и реального сектора. Это были три насыщенных дня, где обсуждались самые актуальные вызовы и перспективы развития научных исследований.

В России утверждены новые национальные проекты, направленные на технологическое лидерство

На заседании Совета по стратегическому развитию Михаил Мишустин представил Президенту направления, объединяющие уже ведущуюся работу и новые шаги для ускорения технологического развития страны. Эти инициативы сосредоточены на создании конкурентных преимуществ и преодолении существующих вызовов в ключевых отраслях.

⏺Средства производства и автоматизация
Цель — увеличить уровень роботизации промышленности до международных стандартов, войти в топ-25 стран в этой области и сделать отечественные технологии массовыми.

⏺Новые материалы и химия
Развитие современных производств с акцентом на добычу редкого сырья, критичного для высокотехнологичных отраслей, и поддержку инноваций в химической промышленности.

⏺Транспортная мобильность
Ускоренное развитие авиастроения и автопрома, включая серийное производство высокоскоростных электропоездов.

⏺Технологии сбережения здоровья
Расширение доступа к передовым методам диагностики, профилактики и лечения, чтобы сделать их реальностью для широкой аудитории.

⏺Продовольственная безопасность
Рост доли российской сельхозтехники и стимулирование инновационных подходов в агропромышленном комплексе.

⏺Новые атомные и энергетические технологии
Производство оборудования для отечественного ТЭК и создание решений для будущего энергетики.

⏺Многоспутниковая орбитальная группировка
Увеличение числа отечественных спутников и обеспечение независимости России в космических услугах.

⏺Беспилотные авиационные системы
Организация серийного выпуска дронов и комплектующих для них с целью полного покрытия внутренних потребностей и выхода на экспорт.

⏺Почему это важно?
Хотя многие из этих направлений уже находились в стадии реализации, новые проекты призваны консолидировать усилия, задать более амбициозные цели и ускорить прогресс. В условиях глобальных вызовов и изоляции акцент сделан на независимость технологий, развитие производственной базы и усиление позиций России в ключевых отраслях.

Впереди масштабная работа, которая даст импульс развитию науки, промышленности и инноваций ⚡️

Как российская микроэлектроника дошла до экспортного уровня

Импортозамещение даёт стимул для развития всех отраслей науки. Микроэлектроника не исключение: новые производства развиваются по всей цепочке — от написания софтов до производства электронных устройств, — рассказывает в интервью генеральный директор компании «Нанотроника» Юлия Сухорослова.

Одним из самых приоритетных направлений является кристальное производство чипов на кремниевых пластинах. Сложный процесс освоен всего в нескольких странах мира. Для запуска необходимо много новейшего оборудования, разработкой которого сейчас и занимаются наши инженеры.

До недавнего времени предприятия работали в одну смену, не всё оборудование было загружено. Но потребность в российской компонентной базе растет, упор идёт на всю аналоговую, цифровую, СВЧ- и силовую микроэлектронику.

Стратегическая цель разработчиков — довести отечественное оборудование в этой сфере до серийного промышленного уровня и совместить в едином технологическом цикле. Естественно, качество производимой продукции должно оставаться на том же уровне. Сейчас активно рассматривается возможность экспорта нашего оборудования в страны, которые также хотят иметь независимую микроэлектронику — Ближний Восток, Индия, Латинская Америка.

Надеемся, что в скором времени этот перечень станет ещё больше ❤️

Мини-сервер в космосе: российские инженеры запускают уникальный спутник

Инженеры из компании RuVDS, специализирующейся на облачных технологиях, и ОКБ «Пятое поколение», занимающегося разработкой спутников, объединились, чтобы создать уникальный космический проект ⚡️

Спутник легче 500 граммов выполняет функции полноценного сервера с панелью управления Ispmanager. Миниатюрный аппарат позволит тестировать ПО на орбите, что раньше казалось невозможным.

Задачи для инженеров были серьезными: как уместить системы электропитания, ориентации и радиопередачи в столь малый объём? Это решили через дизайн, напоминающий сложенные треугольником солнечные батареи. Спутник также оснащён микрокомпьютером и камерой, которые добавляют возможность наблюдать за состоянием спутника и записывать данные о его работе.

Такие проекты помогают совершенствовать технологии, которые мы используем каждый день, от интернета до облачных сервисов 🔧

Микросхемы – это мозги всех современных устройств, от телефонов до автомобилей. Они состоят из множества крошечных компонентов, вроде транзисторов и резисторов, которые собраны на одной пластинке из кремния. Но как стать частью этой высокотехнологичной области?

🔧 Для начала важно иметь прочное техническое образование. И не просто диплом, а настоящую базу знаний, которая станет вашим инструментом для решения инженерных задач.

Подумайте, какое направление вас привлекает больше всего. Например:

⏺ Микроэлектроника: создание микросхем и технологий, которые делают технику умнее.
⏺ Электротехника: работа с электричеством и энергосистемами.
⏺ Информатика и вычислительная техника: программирование, алгоритмы и разработка.

😉Здесь на этапе учёбы важно уделять внимание профильным дисциплинам: схемотехника, материаловедение, и языки описания аппаратуры (например, Verilog или VHDL).

Чтобы выделяться среди других специалистов, начните осваивать профессиональные инструменты уже в университете:
⏺ Системы автоматизированного проектирования (EDA), такие как Cadence или Synopsys, для разработки схем.
⏺ Фотолитография и материалы — разберитесь, как производятся кремниевые пластины и как на них формируются компоненты.
⏺ Программирование и анализ данных, чтобы тестировать схемы и оптимизировать их работу.

Работа инженера включает множество этапов, начиная от проектирования схемы и проверки её работы до оптимизации размера и энергопотребления. Это сложный, но увлекательный процесс, который требует креативного подхода, внимания к деталям и постоянного взаимодействия с командой.

Советы начинающим инженерам
⏺ Начните с мелких проектов: создайте простые устройства, чтобы понять основы.
⏺ Постоянно учитесь: микросхемы становятся всё сложнее, поэтому важно быть в курсе новых технологий.
⏺ Вступайте в профессиональные сообщества, участвуйте в конференциях и хакатонах.

Увидели здесь

Как звук превращается в цифру: что стоит за этим чудом?

Теорема Котельникова, или теорема отсчетов, лежит в основе работы аналого-цифровых преобразователей (АЦП). Эта теорема утверждает, что сигнал с ограниченной полосой пропускания можно полностью восстановить, если он был преобразован в цифровую форму с частотой дискретизации, вдвое превышающей максимальную частоту в спектре сигнала.

Посмотрим на примере звукового сигнала:
Когда микрофон улавливает звук, он преобразует колебания воздуха в аналоговый электрический сигнал. Этот сигнал непрерывен, но чтобы записать его в цифровом формате, его необходимо представить в виде последовательности чисел. Здесь вступает в силу теорема Котельникова: АЦП преобразует аналоговый сигнал в дискретный, снимая отсчеты с определенной частотой, которая должна быть как минимум вдвое выше максимальной частоты звука, чтобы сохранить все детали.
Например, для звука с верхней границей спектра в 20 кГц (человеческий слуховой диапазон) частота дискретизации должна быть не менее 40 кГц. На практике используют стандартную частоту 44,1 кГц, чтобы учесть возможные искажения.

В процессе два этапа:

⏺Дискретизация — снятие отсчетов сигнала через равные промежутки времени.

⏺Квантование — округление значений отсчетов до ближайших уровней, которые могут быть закодированы в цифровой форме.

Где еще заметить теорему
Теорема Котельникова — не только о музыке, это универсальный принцип, который помогает инженерам работать с любыми сигналами. А звук — лишь одна из сфер, где теорема задает правила.

Самый вместительный SSD с новым интерфейсом: Micron представил свою разработку

Инженеры компании Micron, крупнейшего отечественного производителя микроэлектроники, разработали первый в мире SSD с интерфейсом PCIe Gen5 и ёмкостью 60 ТБ. Это высокоскоростная шина, которая разгоняет передачу данных до невероятных скоростей ⚡️

Micron уже более 30 лет занимается созданием решений для хранения данных, в том числе для серверов и центров обработки данных (ЦОДов). Ранее компания разработала энергоэффективную память NAND и SSD для высокопроизводительных вычислений.

Вот лишь несколько задач, которые решили инженеры при создании SSD ✔️
На этапе проектирования нужно было объединить рекордную ёмкость, высокую скорость передачи данных и низкое энергопотребление. Ключевым решением стало применение новейшей технологии 3D NAND и оптимизация внутреннего интерфейса SSD для работы в условиях максимальных нагрузок.

Новый накопитель идеален для применения на серверах и в ЦОДах, где требуется обработка огромных объёмов данных с минимальными задержками. Это поможет ускорить анализ медицинских данных, повысить эффективность ИИ-систем или облачных сервисов.

Что это даёт 🔧
Быстрая обработка информации и энергоэффективность снижают расходы и экологическую нагрузку. Компании смогут обрабатывать данные быстрее и экономичнее, а клиенты — получать услуги с минимальными задержками. Например, хранение и анализ медицинских изображений станут более доступными и быстрыми, что может спасти жизни.

Еще один тренд в развитии цифровой инфраструктуры.

Умный дом от Яндекса: как инженеры связывают устройства в единую систему

Интернет вещей (IoT) — это технология, которая превращает привычные устройства в участников единой цифровой экосистемы. Они обмениваются данными и взаимодействуют друг с другом, делая мир более связанным. За этим стоят инженеры-разработчики протоколов связи, алгоритмов обработки данных и архитектуры взаимодействия.

Что делает Яндекс.Станцию центральным узлом умного дома ⭐️
Алиса — самая верхушка айсберга. Главная инженерная задача — объединить устройства, использующие разные протоколы связи, в одну сеть.
Яндекс.Станция работает как центральный шлюз, используя Wi-Fi для подключения к интернету и протокол беспроводной связи Zigbee, разработанный для связи с домашними устройствами. Он потребляет меньше энергии, чем Wi-Fi, и позволяет устройствам передавать сигналы даже на большие расстояния через другие устройства-соседи. Это делает его идеальным для управления лампами, датчиками и другими бытовыми приборами, работающими на батарейках.

Как устройства взаимодействуют друг с другом?
Каждое устройство в умном доме имеет встроенный модуль связи. Например:

⏺Лампы получают команды через Zigbee, где управляющий сигнал активирует определенную цепь в их микроконтроллере.

⏺Датчики движения отправляют сигналы в реальном времени на центральный узел, который интерпретирует их и запускает запрограммированные сценарии.

⏺Камеры наблюдения передают видеопотоки через локальную сеть, сжимая данные для минимизации нагрузки на сеть.
Инженеры создают прошивки для каждого устройства, чтобы они могли обрабатывать команды и взаимодействовать друг с другом через шлюз. Синхронизация происходит благодаря общим стандартам связи и алгоритмам обработки данных, заложенным на этапе разработки.

Какие еще решения скрыты в технологии? 

⏺Обработка данных в реальном времени. Система анализирует запросы пользователя и данные с устройств, синхронизируя их через облачную инфраструктуру. Например, сигнал с датчика движения активирует освещение.
⏺Шлюзы для разных стандартов. Для объединения устройств с различными протоколами связи инженеры используют мультипротокольные шлюзы, встроенные в Яндекс.Станцию. Они преобразуют сигналы из одного формата в другой.
⏺Сценарное управление. Устройства работают в связке. Так, сценарий "утро" может включать свет, поднимать шторы и запускать кофеварку.
От умного дома к умному городу 🔧
Технологии умного дома — лишь первый шаг. IoT-инженеры создают системы, объединяющие  городскую инфраструктуру: датчики на парковках, системы управления уличным освещением, управление транспортными потоками работают по схожим принципам.
Умный дом — это миниатюрная модель будущего, где инженеры связывают между собой миллионы разнородных устройств, создавая единую, гибкую и взаимодействующую экосистему.

Как инженеры сделали прибор, который позволяет управлять компьютером?

Правая рука всех пользователей компьютера — мышка. Сегодня мы расскажем, как она определяет направление движения и помогает нам пользоваться компьютером. 

Самые распространенные мыши — оптические. Они работают благодаря отражению света от поверхности: установленный под небольшим углом светодиод мыши через пластиковую линзу-призму подсвечивает поверхность, по которой двигают манипулятор. Через другую линзу, которая усиливает отраженный от поверхности свет, система получения изображений фотографирует поверхность с частотой более 1 кГц.

Чтобы определить, в какую сторону двинулась мышь, микропроцессор обрабатывает их и находит разницу между прошлым фото и нынешним. Этот алгоритм повторяется более 1000 раз в секунду ⚡️

Оптические мыши бывают светодиодные и лазерные.
В первых светодиод подсвечивает мельчайшие неровности на поверхности стола и регистрирует их. Именно поэтому на идеально гладких поверхностях светодиодные мыши работать не могут, микропроцессор не видит разницы между фотографиями до и после.

Принцип работы лазерных мышей такой же, но вместо светодиода в них стоит лазерный диод, который излучает свет с более высокой длиной волны, что позволяет мыши отслеживать более мелкие неровности и изменения. Поэтому такие мыши эффективнее на гладких и однородных поверхностях.

Когда процессор просчитал изменение расположения мыши, он преобразует данные о движении в координаты относительно экрана компьютера и передает их через интерфейс в систему. Именно благодаря этому курсор мыши и двигается по экрану 🌊