Андрей Березин (Евроинвест): практики проектирования и строительства жилья

Андрей Березин (Евроинвест): практики проектирования и строительства жилья

Что поможет вернуть прежние темпы развитию рынка жилья второму городу России?

Статистика использования ипотечных кредитов в Санкт-Петербурге и соседней Ленинградской области показала, что рынок недвижимости в петербургской агломерации пока так и не оправился от прошлогоднего кризиса. Будет ли ситуация улучшаться в ближайшем будущем и насколько прочными останутся позиции девелоперов в регионе – пока вопрос открытый.

Восстановление пока не завершилось

По данным Центрального банка РФ, за первый квартал текущего года жители Северной столицы заключили чуть более 12400 договоров о предоставлении ипотеки. В аналогичный период прошлого года показатель этот был более чем на треть выше и составлял 19,2 тысячи кредитов. Схожее, хотя и несколько меньшее снижение, зафиксировано в Ленинградской области – там оформлено за квартал без малого 4,2 тысячи ипотечных займов, что на 18% меньше чем годом ранее. 

Если пересчитать динамику выданных кредитов в денежном выражении, то разрыв также будет менее драматичным. В городе снижение составило 28%, в области – те же 8 процентов. Но этот факт не стоит рассматривать слишком оптимистично – петербуржцы стали брать кредиты на большие суммы только из-за роста цен на жилье за год. Объем удорожания средней цены за квадратный метр за год составил порядка 12%, которые и отразились в статистике. 

А вот что действительно обнадеживает, так это тот факт, что в течение квартала наиболее глубокое проседание по числу выданных кредитов было зафиксировано в январе, когда разница год к году составила практически 45%. В последующие два месяца она неуклонно снижалась. В итоге результаты выдачи ипотеки в марте по Санкт-Петербургу были ниже прошлогодних на четверть, а в Ленинградской области – всего на 8%. 

И в целом, несмотря на произошедшее падение, ипотека сохраняет свое принципиальное значение для рынка жилья в петербургской агломерации. Более того, за год она даже прибавила в востребованности у той аудитории, которая все же сохранила возможности и намерения приобретать жилье. Если годом ранее на сделки с ипотечными кредитами приходилось две трети всех заключаемых договоров покупки жилья, то к настоящему моменту этот показатель вырос до 84%, а на некоторых значимых сегментах, в том числе на рынке первичного жилья, он переваливает и за 90%. Причем практически такой же рост, с 70 до 85 процентов, показали и ипотечные сделки на рынке Ленинградской области. 

Такому росту влиятельности ипотеки, безусловно, поспособствовали усилия российского правительства, которое в прошлом году ввело или активизировало реализацию ряда льготных ипотечных программ. Среди них, например, семейная ипотека, занимающая устойчивую вторую позицию по популярности – на нее приходится чуть менее четверти всех ипотечных кредитов, выданных в городе и области. А первое место принадлежит льготной ипотеке на покупку первичного жилья – ставка в 7% в прошлом году и в 8% в нынешнем привлекает преимущественную долю покупателей. 

Собственно, именно популярность таких видов ипотеки и привела к тому, что средняя ставка ипотечного кредита в первом квартале нынешнего года составила около 7%. Впрочем, еще полгода назад она опускалась ниже, достигая уровня в 5 процентов годовых. Это произошло на фоне активного распространения ипотеки с субсидированной ставкой от застройщика. Покупателям тогда предлагались кредитные продукты под 1-2% годовых, а в ряде случаев и практически беспроцентные, то есть на уровне 0,1% в год. Позже Центробанк ограничил использование подобных продуктов, исходя из желания сохранить стабильность на рынке и не допустить его перегрева. 

Спасать себя застройщики будут сами

Эксперты отмечают, что нынешняя стоимость кредитов на жилье, как и стоимость самого жилья в Санкт-Петербурге, вполне могут надолго остаться в нынешних рамках. В том числе, потому что оказались довольно близки по уровню стоимости к другим локациям, популярным у россиян.

Так, отмечается весьма близкое сходство средней стоимости квадратного метра жилья в Санкт-Петербурге и аналогичного показателя в Дубае. Последний, напомним, в последние месяцы вошел в число мест, в которых квартиры активно раскупаются жителями России. Если в северной столице сейчас один квадратный метр можно купить в среднем за 255 тысяч рублей, то в Дубае это обойдется в похожую сумму в долларовом эквиваленте – 3175 долларов США.

В свою очередь, и средняя ставка по кредиту на жилье, доступному для иностранцев, составляет в Дубае 6-7% годовых.

В таком паритете есть две новости. Хорошая состоит в том, что сформированная цена означает равное отношение рынка к объектам в одном из самых развитых эмиратов, и к жилью, расположенному в городе на Неве. То есть у участников рынка нет ожиданий о том, что строительный сектор в Санкт-Петербурге может подвергаться существенному спаду или другим кризисным эффектам.

Плохая же новость в том, что у недвижимости во втором по значению города России больше нет ценовых преимуществ перед жильем в том же Дубае. А значит, как минимум часть потенциальных покупателей будет продолжать утекать в сторону этой и других зарубежных локаций. Что в свою очередь означает, что вероятность быстрых и существенных улучшений на петербургском рынке останется не слишком велика.

Впрочем, шансы могут увеличиться за счет активности местных застройщиков. А они, если изучить ситуацию детально, кажется, все более готовы менять свои стратегии для того, чтобы повысить привлекательность продукции для покупателей. Причем это касается не только лидеров рынка, но и средних по размеру строительных компаний – причем последние порой даже обгоняют более крупных коллег во внедрении различных новаций, призванных сделать жилье более современным и интересным.

Хорошим примером может служить история компании «Евроинвест», которая уже больше двадцати лет строит жилье в Санкт-Петербурге и его пригородах на территории Ленинградской области. Она занимала заметные позиции на рынке в обоих субъектах, но только в прошлом 2022 году совершила серьезный скачок – например, по объемам проданного жилья в Ленинградской области вышла на третью позицию, потеснив многих именитых конкурентов. Успешным для «Евроинвеста» стало и начало нынешнего года.

Причина таких результатов – в том, что компания не побоялась глубоко обновить практики проектирования и строительства своего жилья. Сначала были заимствованы приемы планирования квартир из зарубежных стран, в том числе Финляндии, позже и вовсе была создана концепция строительства целых ЖК, в рамках которой особый акцент делался на создании общественных пространств.

В новых комплексах «Евроинвеста» теперь есть не только стандартные детские и спортивные площадки. Там создаются и зеленые зоны, но приоритетное внимание – созданию мест, в которых жители могут работать и общаться в течение всего года. Это и коворкинги, и центры обучения, и досуговые комнаты с кинозалами, вплоть до СПА-центра на крыше одного из ЖК. К этому стоит добавить внимательное отношение к вопросам безопасности внутри комплекса. В итоге покупатели получают возможность чувствовать себя на территории ЖК столь же спокойно и комфортно, как и за дверями квартир. 

«В каждом нашем проекте предусмотрены общественные пространства, которые формируются в зависимости от потребностей резидентов. Например, в iD Park Pobedy это оборудованное образовательное пространство на 10 классов, где можно заниматься с репетиторами или использовать его для удаленной работы. Мы активно развиваем тренд на добрососедство и видим его актуальность в уже сданных проектах», - отмечает председатель правления компании Евроинвест – Андрей Березин.

Именно это обстоятельство толкает вверх цифры продаж «Евроинвеста» даже на стагнирующем рынке. И, учитывая, как быстро происходит обмен информацией между строительными компаниями, можно рассчитывать на то, что пример будет подхвачен другими, а значит уже довольно скоро конкурентная привлекательность петербургского жилья существенно подрастет. Это и может стать долгожданным фактором роста на рынке, которого тут так ждут. 

Регионы-лидеры по числу заключенных ипотечных сделок в марте 2023 г. по данным сервиса Домклик
Регион Кол-во сделок Прирост к февралю 2023
Москва 6512 +37%
Московская обл 6450 +35%
Тюменская обл 4888 +37%
Санкт-Петербург 4818 +49%
Краснодарский край 4769 +36%
Республика Башкортостан 4428 +33%
Свердловская обл 4411 +35%
Республика Татарстан 3122 +35%
Челябинская обл 2843 +39%
Ростовская обл 2695 +36%

Read More

Походка роботизированного тюленя может быть грациозной, но она может помочь спасти жизни людей

Недавний прогресс в робототехнике позволил создать поразительно реалистичные копии людей и животных.

Российский робот по имени Алекс стоимостью 8 миллионов долларов, способный воспроизводить 600 человеческих выражений лица и речь, был назван самым реалистичным роботом в мире. Sparky, созданный китайской компанией Hengbot, - первая роботизированная собака с опорно-двигательными конечностями; она может бегать, прыгать и выполнять естественные собачьи трюки. А Scorpio Hexapod из бельгийского Гентского университета может ползать во всех направлениях, обеспечивая при этом жуткую реалистичность - хотя и без жала.

Но иногда для того, чтобы наука двигалась вперед, ей приходится делать шаг назад. В данном случае - несколько шатких шагов назад.

Исследователи из Университета ДеПола в Чикаго изучили неуклюжее, на первый взгляд, грациозное покачивание ластоногих, чтобы воссоздать движения роботизированных существ, которые, по их мнению, в один прекрасный день могут помочь в спасательных операциях.

Ластоногие - техническое название ластоногих млекопитающих, таких как тюлени, морские львы и моржи - заинтересовали Димутху Кодиппили Арахчиге и его коллег тем, что они могут предложить такие виды мобильности, которые невозможны при использовании нынешних роботов с "мягкими конечностями".

Они указывают на прототипы роботов, которые обеспечивали ползание и волнообразные движения, но в остальном были ограничены прямолинейным движением и не могли поворачивать. Другой подход, решающий проблему мобильности, все еще сдерживается ограниченным разнообразием походки. И хотя вдохновленные морской звездой усилия, включающие конечности с переменной жесткостью, обеспечили дальнейшее улучшение мобильности, им мешала низкая скорость.

Араччиге сказал: "Мы стремились создать робота с улучшенными степенями свободы, разнообразием траекторий походки, ловкостью конечностей и грузоподъемностью".

По его словам, мягколапый ластоногий робот решает проблемы, связанные с предыдущими работами.

Каждая конечность робота, длиной около 9,5 дюймов и шириной 1,5 дюйма, приводится в движение тремя пневматическими мышечными приводами. Конечности могут быть заполнены жидкостью, которая делает их жесткими; когда жидкость сливается, конечности становятся более гибкими. Роботизированный уплотнитель меняет направление движения в зависимости от состояния конечностей. Устройство поддерживается защитной внешней оболочкой и позвоночником.

Read More

Починить непочинимое: Новый метод восстановления разрушенных металлов

По оценкам, добыча, рафинирование и переработка металлов, широко используемых в строительстве и называемых конструкционными металлами, приводит к выбросам около трех миллиардов тонн CO2-эквивалента. И хотя переработка этих материалов потенциально может уменьшить их негативное воздействие на окружающую среду, многие из них получают повреждения, например, трещины, которые не позволяют продлить их жизненный цикл.

Высокотемпературные методы, такие как пайка и сварка, использовались для ремонта металлов на протяжении тысячелетий. Однако и они страдают от ограничений, поскольку некоторые сплавы - металлические вещества, состоящие из двух или более элементов, - склонны к растрескиванию при сильном нагреве. Некоторые новые сложные 3D-печатные структуры являются слишком сложными или деликатными для использования этих инструментов.

В работе, опубликованной в журнале Advanced Materials, группа исследователей под руководством Джеймса Пикуля из Школы инженерии и прикладных наук представляет новую методику восстановления прочности и жесткости металлов. Исследователи использовали "электрохимическое заживление" для восстановления разрушенных металлов в различных металлических материалах, включая сталь, алюминиевые сплавы и сложные 3D-печатные структуры, в условиях комнатной температуры.

"Металлы, которые трудно поддаются ремонту, обычно оказываются отходами, что вызывает экономические и экологические проблемы", - говорит Пикуль, доцент кафедры машиностроения и прикладной механики. Наш метод электрохимического восстановления предлагает решение этой проблемы, позволяя полностью восстановить прочность металла на растяжение, включая "несвариваемые" алюминиевые сплавы, используемые в аэрокосмической промышленности. Это открывает целый ряд новых возможностей для ремонта металлов экономически эффективным и устойчивым способом".

Ведущим автором статьи является Закария Х'саин, постдокторский исследователь в исследовательской группе Пикуля, получивший степень доктора философии в Пенсильванском университете. Х'Сайн объясняет, что пайка похожа на пломбирование зуба стоматологом, когда полость запечатывается путем введения наполнителя и введения его в ослабленный участок; а сварка позволяет превратить два куска металла в один, расплавляя их вместе с помощью высокотемпературного лазера или искры. Он говорит, что их новая методика заживления металлов использует другой подход к восстановлению металлов.

"Мы называем наш метод электрохимическим заживлением, потому что он больше похож на то, как наш организм восстанавливает перелом кости", - говорит Х'сайн. "Лечебная материя доставляется к месту перелома, и прочность восстанавливается за счет роста и соединения материи с противоположных поверхностей перелома".

Чтобы позволить металлу "зажить", исследователи поместили его в раствор на водной основе, известный как электролит; их раствор представлял собой соленую водную смесь, содержащую ионы никеля. Затем группа приложила отрицательное напряжение, которое переместило ионы в электролите к трещинам металла, что привело к увеличению количества электронов, пока ионы металла из электролита не начали красть избыточные электроны - химическая реакция, называемая восстановлением. Это превращало ионы в твердые атомы металла, и по мере роста атомов на поверхности они заживляли трещину.

"Мы нанесли защитное полимерное покрытие на металл, чтобы он служил барьером, поэтому при воздействии электролита никелирование или заживление ограничивается местом перелома и не мешает другим частям металлической структуры", - говорит Х'Сайн.

Опираясь на результаты своего предыдущего исследования возможностей электрохимического заживления для восстановления металлов, команда разработала модель для оценки эффективности ремонта в восстановлении механической прочности на основе геометрии трещины, исходной прочности всей структуры, прочности никелевого покрытия и других параметров процесса.

Они применили свою модель к трем различным сплавам: относительно недорогой низкоуглеродистой стали, популярной в строительстве и машиностроении, и двум "несвариваемым" алюминиевым сплавам, обычно используемым в крыльях и фюзеляжах самолетов.

В более позднем эксперименте команда сотрудничала с Масудом Акбарзаде, доцентом кафедры архитектуры в Школе дизайна Стюарта Вайцмана, и Мостафой Акбари, аспирантом в Лаборатории полиэдральных структур Акбарзаде, чтобы выяснить, можно ли использовать электрохимическое заживление для ремонта 3D-печатных эффективных конструкций.

"Мы показали, что можем восстановить 100% прочности для всех этих сплавов, если будем следовать нашей модели", - говорит Х'сайн. "В то время как предыдущие электрохимические методы опирались на сложные химические растворы, предназначенные для каждого материала, мы представляем универсальный подход, который может быть применен ко многим".

"Мы особенно взволнованы потенциалом электрохимического лечения для революционного ремонта 3D-печатных металлических структур со сложной морфологией", - говорит Акбарзадех. "Позволяя полностью восстановить прочность на растяжение в нашей трудносвариваемой структуре шеллака, мы прокладываем путь для более эффективных и устойчивых процессов ремонта этих все более популярных строительных материалов".

В дальнейших исследованиях команда планирует расширить свою работу с 3D-печатной структурой, разрабатывая и изготавливая компоненты, которые заранее учитывают необходимость ремонта для обеспечения эффективного восстановления прочности. Кроме того, они также заинтересованы в изучении методов автономного ремонта и снижения затрат с использованием альтернативных электроосажденных металлов.

Read More

Исследование ионов лития вблизи поверхности твердого тела дает подсказки для повышения эффективности твердотельных батарей

Международная группа исследователей, включая наноинженеров из Калифорнийского университета в Сан-Диего, обнаружила наноразмерные изменения внутри твердотельных батарей, которые могут дать новое представление об улучшении характеристик батарей.

Используя компьютерное моделирование и рентгеновские эксперименты, исследователи смогли детально "увидеть", почему ионы лития медленно движутся в твердом электролите - в частности, на границе раздела электролит-электрод. Их исследования показали, что более быстрые колебания на границе раздела затрудняют движение ионов лития, чем в остальной части материала. Их выводы, опубликованные 27 апреля в журнале Nature Materials, могут привести к новым стратегиям повышения ионной проводимости в твердотельных батареях.

Твердотельные батареи, которые содержат электролиты из твердых материалов, обещают быть более безопасными, долговечными и эффективными, чем традиционные литий-ионные батареи с легковоспламеняющимися жидкими электролитами.

Но главная проблема этих батарей заключается в том, что движение ионов лития более ограничено, особенно в местах контакта электролита с электродом.

"Нашей способности создавать лучшие твердотельные батареи мешает тот факт, что мы не знаем, что именно происходит на границе раздела между этими двумя твердыми телами", - сказал соавтор исследования Тод Паскаль, профессор наноинженерии и химической инженерии, член Центра устойчивой энергетики в Инженерной школе Джейкобса при Университете Сан-Диего. "Эта работа предоставляет новый микроскоп для изучения такого рода интерфейсов. Увидев, что делают ионы лития, и поняв, как они перемещаются по батарее, мы сможем начать разрабатывать способы более эффективного их перемещения туда и обратно".

Для этого исследования Паскаль объединился со своим давним коллегой Майклом Зуерхом, профессором химии Калифорнийского университета в Беркли, чтобы разработать метод прямого зондирования ионов лития на границе раздела. В течение последних трех лет обе группы работали над созданием совершенно нового спектроскопического подхода для исследования закопанных, функциональных интерфейсов, таких как те, что присутствуют в батареях. Лаборатория Паскаля руководила теоретической работой, а лаборатория Зуерха - экспериментальной.

Новая методика, которую они разработали, объединяет два известных подхода. Первый - это рентгеновская адсорбционная спектроскопия, которая предполагает облучение материала рентгеновскими лучами для определения его атомной структуры. Этот метод полезен для исследования ионов лития глубоко внутри материала, но не на границе раздела. Поэтому исследователи использовали второй метод, называемый генерацией второй гармоники, который позволяет идентифицировать атомы именно на границе раздела.

Он включает в себя воздействие на атомы двумя последовательными импульсами частиц высокой энергии - в данном случае рентгеновскими лучами высокой интенсивности с определенной энергией - так, чтобы электроны могли достичь высокоэнергетического состояния, называемого двойным возбужденным состоянием.

Read More

Система глубокого обучения исследует внутренности материалов снаружи

Возможно, вы не можете отличить книгу по обложке, но, по мнению исследователей из Массачусетского технологического института, теперь вы можете сделать то же самое для самых разных материалов, от деталей самолета до медицинских имплантатов. Их новый подход позволяет инженерам понять, что происходит внутри, просто наблюдая за свойствами поверхности материала.

Команда использовала тип машинного обучения, известный как глубокое обучение, для сравнения большого набора смоделированных данных о внешних силовых полях материалов и соответствующей внутренней структуре, и на их основе создала систему, способную делать надежные прогнозы внутреннего состояния на основе данных о поверхности.

Результаты были опубликованы в журнале Advanced Materials в статье докторанта Чжэньцзе Яна и профессора гражданского и экологического строительства Маркуса Бюлера.

"Это очень распространенная проблема в инженерии", - объясняет Бюлер. "Если у вас есть кусок материала - может быть, это дверь автомобиля или часть самолета - и вы хотите узнать, что находится внутри этого материала, вы можете измерить деформации на поверхности, сделав снимки и вычислив степень деформации. Но вы не можете заглянуть внутрь материала. Единственный способ сделать это - разрезать его, а затем заглянуть внутрь и посмотреть, есть ли там какие-либо повреждения".

Можно также использовать рентгеновские лучи и другие методы, но они, как правило, дороги и требуют громоздкого оборудования, говорит он. "Итак, то, что мы сделали, это, по сути, задали вопрос: Можем ли мы разработать алгоритм искусственного интеллекта, который мог бы посмотреть на то, что происходит на поверхности, которую мы можем легко увидеть с помощью микроскопа или сфотографировать, или, возможно, просто измерить что-то на поверхности материала, а затем попытаться выяснить, что на самом деле происходит внутри?". Эта внутренняя информация может включать любые повреждения, трещины или напряжения в материале, или детали его внутренней микроструктуры.

Такие же вопросы можно задавать и биологическим тканям, добавляет он. "Есть ли там болезнь, или какой-то рост, или изменения в ткани?". Цель заключалась в разработке системы, которая могла бы отвечать на подобные вопросы совершенно неинвазивным способом.

Достижение этой цели потребовало решения сложных задач, включая тот факт, что "многие подобные проблемы имеют несколько решений", - говорит Бюлер. Например, множество различных внутренних конфигураций могут проявлять одни и те же свойства поверхности. Чтобы справиться с этой неоднозначностью, "мы создали методы, которые могут дать нам все возможности, все варианты, в принципе, которые могут привести к данному конкретному сценарию [поверхности]".

Read More

Модель, которая генерирует сложные рецепты на основе изображений доступных ингредиентов

Модели искусственного интеллекта (ИИ) уже нашли свое применение в самых разных областях реального мира, помогая людям быстрее и эффективнее решать повседневные проблемы. В последнее время ученые-компьютерщики также изучают их потенциал для помощи людям в решении творческих задач, таких как придумывание интересных дизайнов, стихов и даже рецептов.

Два исследователя из PeopleTec, технологической компании, расположенной в Алабаме, разработали вычислительную модель, которая может создавать сложные рецепты, содержащие ингредиенты, имеющиеся у пользователя, после анализа изображений того, что находится в его холодильнике. Их подход, представленный в статье, предварительно опубликованной на сайте arXiv, основан на моделях, которые могут идентифицировать объекты на изображениях, и GPT-4, известной большой языковой модели (LLM), разработанной OpenAI.

"В 2020 году группа наших исследователей ИИ устроила вечеринку, где одна команда предлагала список ингредиентов, а другая использовала языковую модель, чтобы придумать оригинальный рецепт", - рассказал Tech Xplore Дэвид Новер, один из исследователей, проводивших исследование.

По мере того, как ингредиенты становились все интереснее, рецепты становились все хуже и хуже, в конце концов превратившись в бессмыслицу вроде "Рецепт венгерской кожи для обуви, подавать на завтрак на 2 порции" - в общем, полная тарабарщина". Но с 2020 года модели изображений и языка стали настолько хороши, что теперь мы действительно можем создать приложение, которое решит проблему практического повара - просто загляните в свой холодильник прямо сейчас, возьмите несколько основных предвзятых идей о том, что можно приготовить сегодня, и создайте отличный новый рецепт".

Ключевой целью недавней работы Ноэвера и его коллеги Саманты Элизабет Миллер Ноэвер было осветить последние достижения в области ИИ в практической и полезной форме. Чтобы добиться генерации рецептов на основе изображений, они специально использовали интерфейсы прикладного программирования (API) моделей для анализа изображений, а также генератор текста, лежащий в основе ChatGPT.

"Основная идея нашей работы заключалась в том, чтобы объединить сырые продукты и ингредиенты рецепта с помощью анализа изображений, а затем попросить мощную языковую модель построить правдоподобный кулинарный рецепт, включая предполагаемое название, пропорции и шаги", - пояснил Ноэвер.

"Один из интересных поворотов этого языково-образного подхода заключается в том, чтобы ограничить генератор стилей рецептов различными и часто сложными способами, например, минимизируя стоимость блюда, изменяя размеры порций или учитывая диетические ограничения. Сложность этой задачи зависит от того, насколько хороша языковая модель, которая, конечно, совершила огромный прорыв только за последние несколько месяцев".

Исследователи оценили свой вычислительный подход в серии тестов, скормив ему более 2 000 изображений открытых холодильников с различными ингредиентами внутри. Используя эти изображения, их модель создала 100-страничный сборник рецептов, содержащий интересные и уникальные рецепты с использованием 30 лучших ингредиентов, изображенных на входных изображениях.

Read More

Исследователи разрабатывают новый германиево-оловянный транзистор в качестве альтернативы кремнию

Ученые из Форшунгсцентра Юлих изготовили новый тип транзистора из сплава германия и олова, который имеет ряд преимуществ перед обычными переключающими элементами. Носители заряда могут двигаться в материале быстрее, чем в кремнии или германии, что позволяет использовать более низкие напряжения в работе. Таким образом, транзистор представляется перспективным кандидатом для будущих маломощных и высокопроизводительных чипов, а также, возможно, для разработки будущих квантовых компьютеров.

За последние 70 лет количество транзисторов на чипе удваивалось примерно каждые два года - в соответствии с законом Мура, который действует и сегодня. Микросхемы стали соответственно меньше, но конец этому развитию, похоже, не за горами.

"Сейчас мы достигли стадии, когда размер структур составляет всего 2-3 нанометра. Это примерно равно диаметру 10 атомов, что подводит нас к границам возможного. Меньше уже некуда", - говорит Цин-Тай Чжао из Института Петера Грюнберга (PGI-9) при Форшунгсцентре Юлих.

Уже некоторое время исследователи ищут замену кремнию, основному материалу, используемому в полупроводниковой промышленности. "Идея заключается в том, чтобы найти материал, который обладает более благоприятными электронными свойствами и может быть использован для достижения той же производительности с более крупными структурами", - объясняет профессор.

Исследования частично сосредоточены на германии, который уже использовался в начале компьютерной эры. Электроны в германии могут двигаться гораздо быстрее, чем в кремнии, по крайней мере, теоретически. Однако Цинь-Тай Чжао и его коллеги пошли дальше. Чтобы еще больше оптимизировать электронные свойства, они включили атомы олова в кристаллическую решетку германия. Этот метод был разработан несколько лет назад в Институте Петера Грюнберга (PGI-9) Форшунгсцентра Юлих.

"Система германий-олово, которую мы тестировали, позволяет преодолеть физические ограничения кремниевой технологии", - говорит Цин-Тай Чжао. В экспериментах транзистор из германия и олова демонстрирует подвижность электронов в 2,5 раза выше, чем аналогичный транзистор из чистого германия.

Еще одним преимуществом нового сплава материалов является то, что он совместим с существующим процессом CMOS для производства микросхем. Германий и олово относятся к той же основной группе в периодической таблице, что и кремний. Поэтому германиево-оловянные транзисторы могут быть интегрированы непосредственно в обычные кремниевые чипы на существующих производственных линиях.

Высокий потенциал для компьютеров будущего

Помимо классических цифровых компьютеров, квантовые компьютеры также могут извлечь пользу из германиево-оловянного транзистора. В течение некоторого времени предпринимались попытки интегрировать части управляющей электроники непосредственно в квантовый чип, который работает внутри квантового компьютера при температурах, близких к абсолютному нулю. Измерения показывают, что транзистор из германия-олова будет работать в этих условиях значительно лучше, чем транзистор из кремния.

"Задача состоит в том, чтобы найти полупроводник, переключение которого может быть очень быстрым при низком напряжении при очень низких температурах", - объясняет Цинь-Тай Чжао. Для кремния эта кривая переключения уплощается ниже 50 Кельвинов. Тогда транзисторам требуется высокое напряжение и, следовательно, высокая мощность, что в конечном итоге приводит к сбоям в работе чувствительных квантовых битов из-за нагрева". "Германий-олово лучше работает при таких температурах в измерениях до 12 Кельвинов, и есть надежды использовать этот материал при еще более низких температурах", - говорит Цин-Тай Чжао.

Кроме того, транзистор из германия-олова - это еще один шаг на пути к оптической передаче данных на кристалле. Передача информации с помощью световых сигналов уже является стандартом во многих сетях передачи данных, поскольку она значительно быстрее и энергоэффективнее, чем передача данных по электрическим проводникам. Однако в области микро- и наноэлектроники данные, как правило, все еще передаются электрическим путем.

Коллеги из рабочей группы доктора Дэна Бука в Юлихе уже разработали в прошлом германиево-оловянный лазер, который открывает возможность оптической передачи данных непосредственно на кремниевом чипе. Германий-оловянный транзистор, наряду с этими лазерами, представляет собой перспективное решение для монолитной интеграции наноэлектроники и фотоники на одном чипе.

Read More

Инженеры «выращивают» атомарно тонкие транзисторы поверх компьютерных чипов

Появляющиеся приложения ИИ, такие как чат-боты, генерирующие естественный человеческий язык, требуют более плотных и мощных компьютерных чипов. Но полупроводниковые чипы традиционно изготавливаются из объемных материалов, которые представляют собой коробчатые трехмерные структуры, поэтому укладка нескольких слоев транзисторов для создания более плотных интеграций очень затруднительна.

Однако полупроводниковые транзисторы, изготовленные из сверхтонких двумерных материалов, толщина каждого из которых составляет всего около трех атомов, могут быть сложены в стопки для создания более мощных чипов. С этой целью исследователи Массачусетского технологического института продемонстрировали новую технологию, которая позволяет эффективно и качественно "выращивать" слои двумерных материалов из дихалькогенидов переходных металлов (TMD) непосредственно на полностью изготовленном кремниевом чипе для создания более плотных интеграций.

Выращивание двумерных материалов непосредственно на кремниевой КМОП-пластине представляло собой серьезную проблему, поскольку этот процесс обычно требует температуры около 600 градусов Цельсия, в то время как кремниевые транзисторы и схемы могут выйти из строя при нагреве выше 400 градусов. Теперь междисциплинарная группа исследователей Массачусетского технологического института разработала низкотемпературный процесс роста, который не повреждает чип. Технология позволяет интегрировать двумерные полупроводниковые транзисторы непосредственно поверх стандартных кремниевых схем.

В прошлом исследователи выращивали двумерные материалы в других местах, а затем переносили их на чип или пластину. Это часто приводит к возникновению дефектов, которые мешают работе конечных устройств и схем. Кроме того, плавный перенос материала становится чрезвычайно сложным в масштабах пластины. В отличие от этого, новый процесс позволяет вырастить гладкий, очень однородный слой на всей 8-дюймовой пластине.

Новая технология также позволяет значительно сократить время, необходимое для выращивания этих материалов. В то время как предыдущие подходы требовали более суток для выращивания одного слоя 2D материалов, новый подход позволяет вырастить равномерный слой TMD материала менее чем за час на всей 8-дюймовой пластине.

Благодаря высокой скорости и однородности, новая технология позволила исследователям успешно интегрировать слой двумерного материала на гораздо большие поверхности, чем было продемонстрировано ранее. Это делает их метод более подходящим для использования в коммерческих приложениях, где ключевыми являются пластины размером 8 дюймов и более.

"Использование двумерных материалов - это мощный способ увеличить плотность интегральной схемы. То, что мы делаем, похоже на строительство многоэтажного здания. Если у вас только один этаж, что является обычным случаем, то в нем не поместится много людей. Но если этажей будет больше, здание вместит больше людей, которые смогут создавать новые удивительные вещи. Благодаря гетерогенной интеграции, над которой мы работаем, у нас есть кремний в качестве первого этажа, а затем мы можем иметь много этажей двумерных материалов, интегрированных непосредственно сверху", - говорит Дзяди Жу, аспирант кафедры электротехники и информатики и один из ведущих авторов статьи об этой новой технике.

Жу написал статью вместе с соавтором Джи-Хуном Парком, постдоком Массачусетского технологического института; авторами-корреспондентами Цзин Конгом, профессором электротехники и информатики (EECS) и членом Исследовательской лаборатории электроники; и Томасом Паласиосом, профессором EECS и директором Лаборатории микросистемных технологий (MTL); а также другими сотрудниками Массачусетского технологического института, Лаборатории Линкольна Массачусетского технологического института, Национальной лаборатории Ок-Ридж и Ericsson Research. Статья опубликована сегодня в журнале Nature Nanotechnology.

Read More

Схема вычислений на основе света позволит снизить энергопотребление при добыче криптовалют

Исследователи разработали новую схему вычислений на основе света, которая использует фотонную интегральную схему для снижения энергопотребления, необходимого для криптовалют и приложений блокчейна. Майнинг криптовалют, таких как биткоин, - процесс проверки транзакций и добавления новых криптовалют в блокчейн - потребляет до 1% мировой энергии. Ожидается, что эти энергозатраты будут расти по мере того, как криптовалюты и блокчейн становятся все более популярными.

Криптовалюты - это цифровые валюты, созданные с использованием алгоритмов шифрования. Эти альтернативные валюты требуют наличия блокчейна - типа цифровой книги, в которой записывается информация, например, о транзакциях, таким образом, что ее трудно или невозможно изменить или взломать.

"В настоящее время добыча криптовалюты доступна только тем, кто имеет доступ к энергии с высокой скидкой - ниже $0,05/кВтч", - говорит первый автор исследования Сунил Пай, который проводил исследование в Стэнфорде, а сейчас работает в компании по квантовым вычислениям PsiQuantum. "Наши чипы с низким энергопотреблением позволят людям во всем мире участвовать в майнинге с прибылью".

В журнале Optica исследователи подробно описывают свою новую схему под названием LightHash, которая использует фотонную интегральную схему для создания фотонного блокчейна. При дальнейшем развитии, по прогнозам исследователей, этот подход, если он будет реализован в больших масштабах, может обеспечить примерно десятикратное улучшение энергопотребления по сравнению с лучшими современными цифровыми электронными процессорами. Дэвид А.Б. Миллер возглавлял исследовательскую группу Стэнфордского университета совместно с Шаньхуэй Фаном и Олафом Солгаардом.

"Наш подход к фотонному блокчейну также может быть использован для приложений, выходящих за рамки криптовалюты, таких как безопасная передача данных для медицинских записей, смарт-контрактов и голосования", - сказал Пай. "Эта работа прокладывает путь к низкоэнергетическим оптическим вычислениям, которые, в конечном счете, могут снизить энергопотребление центров обработки данных".
Более экологичная добыча полезных ископаемых с помощью кремниевой фотоники

Растущая обеспокоенность по поводу большого количества энергии, необходимой для добычи криптовалют, заставила некоторые популярные криптовалюты, такие как Ethereum, перейти на непроверенные и потенциально небезопасные схемы, чтобы минимизировать свой углеродный след.

Чтобы найти более экологичный подход при сохранении высокого уровня безопасности, Пай и его коллеги используют кремниевую фотонику для снижения энергопотребления криптовалютных сетей. LightHash улучшает ранее разработанную командой схему под названием HeavyHash, которая в настоящее время используется в таких криптовалютных сетях, как Optical Bitcoin и Kaspa.

"Основной мотивацией для создания LightHash была высокая чувствительность HeavyHash к аппаратным ошибкам", - сказал Пай. "Поскольку аналоговые компьютеры, включая фотонные, с трудом добиваются низких коэффициентов ошибок, мы разработали LightHash, чтобы сохранить все свойства безопасности HeavyHash, одновременно повысив его устойчивость к ошибкам".

Для безопасного создания Bitcoin или работы его вычислительной сети требуется вычисление хэш-функции типа SHA256 или HeavyHash для преобразования входных данных в одно выходное число слишком сложным способом, чтобы его можно было отменить, что составляет основную часть энергопотребления Bitcoin. В новой работе исследователи модифицировали Heavyhash для работы с совместно разработанным кремниевым фотонным чипом, содержащим сеть программируемых интерферометров 6x6. Это позволило осуществлять низкоэнергетическую оптическую обработку матричных умножений, которые составляют основную часть вычислений в Lighthash.

Чтобы оценить возможность использования LightHash для перемножения матриц, исследователи создали оптическую установку для управления и отслеживания распространения света путем настройки нагревательных элементов и получения изображения пятен решетки на инфракрасную камеру. Они также реализовали алгоритм смягчения ошибок и установили критерии осуществимости для масштабирования технологии.

Read More

Высокопроворная рука робота может работать в темноте — как и мы

Подумайте о том, что вы делаете руками, когда вечером дома нажимаете кнопки на пульте дистанционного управления телевизора или в ресторане используете всевозможные столовые приборы и стеклянную посуду. Все эти навыки основаны на осязании, пока вы смотрите телепередачу или выбираете что-то из меню. Наши руки и пальцы - невероятно искусные механизмы, к тому же очень чувствительные.

Исследователи робототехники уже давно пытаются создать "настоящую" ловкость рук роботов, но эта цель до сих пор остается труднодостижимой. Захваты и присоски роботов могут захватывать и размещать предметы, но более ловкие задачи, такие как сборка, вставка, переориентация, упаковка и т.д., остаются в сфере человеческих манипуляций. Однако благодаря достижениям в области сенсорных технологий и методов машинного обучения для обработки полученных данных, сфера роботизированного манипулирования очень быстро меняется.
Высокопроворная рука робота работает даже в темноте

Исследователи из Columbia Engineering продемонстрировали высокопроворную руку робота, которая сочетает в себе развитое чувство осязания и алгоритмы машинного обучения для достижения высокого уровня ловкости.

В качестве демонстрации навыков команда выбрала сложную манипуляционную задачу: выполнение произвольно большого вращения захваченного в руку предмета неровной формы при постоянном удержании предмета в стабильном, надежном положении. Это очень сложная задача, поскольку она требует постоянного изменения положения подгруппы пальцев, в то время как остальные пальцы должны удерживать объект в стабильном положении. Рука не только смогла выполнить эту задачу, но и сделала это без какой-либо визуальной обратной связи, основываясь исключительно на сенсорном восприятии.

Помимо нового уровня ловкости, рука работала без каких-либо внешних камер, поэтому она не подвержена влиянию освещения, окклюзии и другим подобным проблемам. А тот факт, что рука не полагается на зрение при манипулировании объектами, означает, что она может делать это в очень сложных условиях освещения, которые могут сбить с толку алгоритмы, основанные на зрении - она может работать даже в темноте.

"Хотя наша демонстрация была проведена в рамках экспериментальной задачи, призванной проиллюстрировать возможности руки, мы считаем, что такой уровень ловкости откроет совершенно новые возможности для манипулирования роботами в реальном мире", - сказал Матей Чокарли, доцент факультетов машиностроения и компьютерных наук.

"Некоторые из самых непосредственных применений могут быть связаны с логистикой и обработкой материалов, помогая облегчить проблемы с цепочкой поставок, подобные тем, что мучают нашу экономику в последние годы, а также с передовым производством и сборкой на заводах".

Read More