Φωτονικοί υπολογιστές και επεξεργαστές με κρυστάλλους περίθλασης

Ένα ακόμη βήμα προς τους «οπτικούς» ή «φωτονικούς» υπολογιστές, αποτελεί η έρευνα του UCLA στην Καλιφόρνια, η οποία δημοσιεύτηκε στις αρχές Νοέμβρη στο επιστημονικό περιοδικό “eLight”. Οι φωτονικοί υπολογιστές χρησιμοποιούν φως (φωτόνια) αντί για τα ηλεκτρόνια στα κυκλώματα των συμβατικών σημερινών υπολογιστών. Χρησιμοποιώντας φως, το οποίο μεταφέρει τα δεδομένα που χρειάζεται να εισαχθούν στον υπολογιστή ώστε να γίνει ο υπολογισμός, οδηγεί σε σημαντικά ταχύτερους υπολογισμούς (ως και 3 τάξεις μεγέθους ή 1000 φορές) με πολύ μικρότερες ενεργειακές απαιτήσεις (ως και 90% για συγκεκριμένους υπολογισμούς) σε σχέση με τους σημερινούς υπολογιστές.

 

Αυτό διότι ένας φωτονικός υπολογιστής δεν χρειάζεται τα κυκλώματα που χρειάζονται οι σημερινοί υπολογιστές και δεν έχει τις συνεπαγόμενες θερμικές και άλλες απώλειες κατά την υπολογιστική επεξεργασία. Σε έναν φωτονικό υπολογιστή, ο υπολογισμός γίνεται σχεδόν με την ταχύτητα του φωτός, κυριολεκτικά, ενώ τα φωτόνια δεν χρειάζονται καλώδια και αγωγούς για να διαδοθούν. 

 

Το φως έχει χαρακτηριστικά όπως η ένταση, το μήκος κύματος (το χρώμα) και η φάση (η σχετική θέση της «φωτεινής κυματομορφής» στο χώρο). Αυτά μπορούν να χρησιμοποιηθούν, ώστε να κωδικοποιηθούν τα δεδομένα που θέλουμε πάνω στο φως. Το φως περιθλάται* με διαφορετικούς τρόπος μέσα από ειδικά κατασκευασμένα υλικά περίθλασης (π.χ. λεπτοί διαφανείς κρύσταλλοι με μικροσκοπικά ειδικά μοτίβα πάνω τους) και αυτό ακριβώς είναι που εκμεταλλεύεται η φωτονική τεχνολογία που προτείνουν οι ερευνητές στην παρούσα έρευνα. 

 

*Ένα παράδειγμα περίθλασης του φωτός από την καθημερινή μας εμπειρία, είναι οι ιριδισμοί που παράγονται όταν το φως πέφτει πάνω στην επιφάνεια ενός DVD. Οι μικροσκοπικές γραμμώσεις στο DVD έχουν πάχος συγκρίσιμο με το μήκος κύματος του ορατού φωτός, με αποτέλεσμα να οδηγεί τα διάφορα μήκη κύματος (χρώματα) σε ενισχυτική συμβολή σε ελαφρώς διαφορετικές θέσεις ως προς το μάτι μας. Έτσι, προκύπτει αυτό το χρωματιστό αποτέλεσμα.

 

Αυτοί οι «κρύσταλλοι περίθλασης» που μεσολαβούν ανάμεσα στην είσοδο των φωτονικών δεδομένων και στο φωτονικό αποτέλεσμα του υπολογισμού, αλληλεπιδρούν με το φως με τέτοιο τρόπο, ώστε να οδηγούν στο αποτέλεσμα που επιθυμούμε. Για παράδειγμα, αν θέλουμε ένας κρύσταλλος περίθλασης να υπολογίζει την τετραγωνική ρίζα των δεδομένων που εισάγουμε, τότε βλέποντας πως συμπεριφέρεται το φως, κωδικοποιούμε ένα συγκεκριμένο φωτονικό μοτίβο και το χαράζουμε στον κρύσταλλο (π.χ. με laser) ώστε αυτό να δίνει πάντα την «τετραγωνική ρίζα» των δεδομένων εισόδου. Έτσι, μπορούν να υπάρχουν π.χ. 35 (όπως στη συγκεκριμένη έρευνα) συναρτήσεις χαραγμένες σε κρυστάλλους, με αποτέλεσμα να μη χρειάζεται ενέργεια για τον υπολογισμό τους. Απλά το φως διαδίδεται μέσα από αυτούς και προκύπτει το αποτέλεσμα. Αυτοί οι υπολογισμοί διαφόρων μη γραμμικών συναρτήσεων, μπορούν να γίνονται ταυτόχρονα αυξάνοντας έτσι την ταχύτητα.

 

Η συγκεκριμένη τεχνική είναι επεκτάσιμη, ώστε να περιλαμβάνει υπολογιστές με οπτικούς αισθητήρες εκατοντάδων megapixels για τον ταυτόχρονο υπολογισμό εκατοντάδων εκατομμυρίων μη-γραμμικών συναρτήσεων.

 

Δημοσιευμένη Έρευνα: https://elight.springeropen.com/.../s43593-025-00113-w

 

Εικόνα: Καλλιτεχνική απεικόνιση των φωτονικών επεξεργαστών περίθλασης (UCLA Engineering Institute for Technology Advancement)

 

Περισσότερα για τις υπολογιστικές τεχνολογίες του μέλλοντος, όπως και τις ευρύτερες εξελίξεις στην Επιστήμη και την Τεχνολογία τόσο στο άμεσο αλλά και στο βαθύ μέλλον, θα βρείτε στον συναρπαστικό τόμο ΙΙΙ του έργου «Τα φυσικά φαινόμενα» (εκδόσεις «Οσελότος»), τον οποίο μπορείτε να αποκτήσετε από τη σελίδα μας με έκπτωση και μηδενικά έξοδα αποστολής με ένα μήνυμα! Ρωτήστε μας!

 

 

Υποδειγματικό "νέφος-οπή" στην Πολωνία

Σε αυτές τις φωτογραφίες που ελήφθησαν την 1η Νοεμβρίου στην περιοχή Świętokrzyskie της Πολωνίας, παρατηρούμε ίσως από τις πιο όμορφες εκδηλώσεις του φαινομένου του «νέφους – οπή» (skypunch ή hole punch cloud ή fallstreak hole).

 

Αυτό το φαινόμενο παρατηρείται με νέφη που ανήκουν στην κατηγορία των υψισωρειτών/υψιστρωμάτων, όπως εδώ, ή θυσανοσωρειτών (Altocumulus/Altostratus ή Cirrocumulus) και δημιουργείται όταν υπάρξει κάποιο αίτιο (π.χ. πυρήνες συμπύκνωσης από τα αέρια διερχόμενου αεροπλάνου, αλλά και πρόσκαιρες μεταβολές στην πίεση τοπικά, λόγω του αεροδυναμικού σχήματος των πτερυγίων του), που θα οδηγήσει σταδιακά σε μαζική ψύξη τα υπέρψυχρα μικροσταγονίδια των νεφών τα οποία, ως τότε, ελλείψει πυρήνων παγοποίησης θα βρίσκονται ακόμη σε υγρή φάση, παρόλο που η θερμοκρασία σε εκείνο το ύψος είναι κάτω από το σημείο πήξης του νερού.

 

Από την στιγμή που θα παγώσει ένα υπέρψυχρο σταγονίδιο, ακολουθείται μια διαδικασία ντόμινο, από εκείνο και ακτινικά προς τα έξω. Στο εσωτερικό του «δίσκου», διακρίνονται τα σωματίδια που έχουν μετατραπεί σε παγοκρυστάλλους και πλέον κατέρχονται δημιουργώντας μια «κουρτίνα» που, ενίοτε, μπορεί να είναι εντυπωσιακή.

 

Φωτογραφίες: Olga Ostatek, Mariola Musiał / Πηγή: https://x.com/MeteoprognozaPL

 

Στον τόμο Ι του έργου «Τα φυσικά φαινόμενα» (εκδόσεις «Οσελότος»), μπορείτε να δείτε φωτογραφίες με αυτό και άλλα εντυπωσιακά ή και άγνωστα, στο ευρύ κοινό, φυσικά φαινόμενα, από την Ελλάδα και το εξωτερικό, με λεπτομερείς εξηγήσεις και σχήματα για το πώς δημιουργούνται αλλά και πώς να τα αναζητάτε. Αποκτήστε τον από τη σελίδα μας με έκπτωση και μηδενικά έξοδα αποστολής, με ένα μήνυμα! Ρωτήστε μας!

 

 

Μεσοστρόβιλοι στη Melissa

Η συγκεκριμένη δορυφορική φωτογραφία, είναι από το «μάτι» του κυκλώνα “Melissa” στις 28/10 όπου διακρίνονται τουλάχιστον 4 μεσοδίνες ή μεσοστρόβιλοι (mesovortices) γύρω από την κεντρική περιοχή του «ματιού». 

 

Αυτοί οι μεσοστρόβιλοι θυμίζουν τους αντίστοιχους στους σίφωνες ξηράς και αποτελούν περιοχές πολύ έντονου στροβιλισμού, οι οποίες δημιουργούνται εξ αιτίας της διάτμησης του ανέμου σε ένταση και κατεύθυνση. Η ένταση του ανέμου εκεί, μπορεί να είναι ως και 10% μεγαλύτερη σε σχέση με την ένταση στο περιφερειακό «τείχος» του «ματιού».

 

Δημιουργούνται στη φάση ισχυροποίησης ενός τροπικού κυκλώνα, και μπορούν να περιστρέφονται γύρω από την κεντρική περιοχή του «ματιού», όμως κάποιες φορές έχουν καταγραφεί να μένουν και στάσιμοι αλλά και να περνάνε και από την κεντρική περιοχή. Αυτοί οι μεσοστρόβιλοι παίζουν σημαντικό ρόλο στην δημιουργία σιφώνων ξηράς, αφού ο τροπικός κυκλώνας περάσει από τη θάλασσα στην ξηρά και αρχίσει να εξασθενεί.

 

Φωτογραφία: NOAA (GOES-19), CSU / CIRA και NOAA

 

Περισσότερα για όλα τα γνωστά, άγνωστα, εντυπωσιακά καιρικά και ατμοσφαιρικά φαινόμενα, με χάρτες, διαγράμματα, φωτογραφίες (από την Ελλάδα και το εξωτερικό) και απλή επιστημονική εξήγηση, θα βρείτε στον τόμο Ι του έργου «Τα φυσικά φαινόμενα» (εκδόσεις «Οσελότος»), τον οποίο μπορείτε να αποκτήσετε από τη σελίδα μας με έκπτωση και μηδενικά έξοδα αποστολής με ένα μήνυμα! Ρωτήστε μας!

 

 

Μάλλον "βολίδα" αντί για "διαστημικό σκουπίδι" είδαν οι κάτοικοι στη Μόσχα

Στις 27/10, πολλοί κάτοικοι στη Μόσχα κατέγραψαν ένα πολύ φωτεινό μετέωρο στον ουρανό («βολίδα»). Αν και υπάρχουν συγκεκριμένες διαφορές ανάμεσα σε ένα μεγάλο μετέωρο και σε «διαστημικά σκουπίδια», εδώ υπήρξε διχογνωμία σχετικά με το αν πρόκειται για μετέωρο ή «σκουπίδι». Πάντως, είναι πιθανότερο να είναι μετέωρο, καθώς τόσο ο τρόπος εισόδου και διάλυσής του, όπως και η εκτιμώμενη ταχύτητά του (20 km/s) ταιριάζει περισσότερο σε τέτοιο. Τα διαστημικά σκουπίδια είναι πιο αργά και διαρκούν πολύ περισσότερο, ενώ συνήθως συνοδεύονται και από πολλά περισσότερα θραύσματα που λάμπουν. Εκτός αυτού, δεν υπήρξε κάποια, προγραμματισμένη ή άλλη επανείσοδος και καταστροφή δορυφόρου στην ατμόσφαιρα εκείνη τη μέρα.

 

Το συγκεκριμένο μετέωρο φαίνεται πρόσκαιρα να λάμπει όσο ένα γεμάτο φεγγάρι στον νυχτερινό ουρανό, φωτίζοντας και το έδαφος. Σε αυτήν την περίπτωση, λέμε πως το φαινόμενο μέγεθος αυτού του μετεώρου είναι σίγουρα κάτω από -12, επομένως κατατάσσεται ασφαλώς στις «βολίδες» (bolides). Οι ορισμοί μιας «φωτοβολίδας», «βολίδας» και «υπερβολίδας» μπορεί να διαφέρουν ελαφρώς όσο αφορά το φαινόμενο μέγεθος. Αν ένα μετέωρο λάμπει πρόσκαιρα στον ουρανό με φαινόμενο μέγεθος κάτω από -3/-4 ονομάζεται «φωτοβολίδα». Αν είναι κάτω από -9/-10 ονομάζεται «βολίδα», ενώ αν είναι ιδιαίτερα λαμπρό ώστε το φαινόμενο μέγεθός του να είναι κάτω από -14/-17 ονομάζεται «υπερβολίδα».

 

Θυμίζουμε ότι το φαινόμενο μέγεθος είναι ένα μέτρο του πόσο λαμπρό φαίνεται ένα αντικείμενο στον ουρανό μας. Η κλίμακα πάει «ανάποδα», ώστε όσο πιο λαμπρό είναι ένα αντικείμενο, τόσο πιο μικρό, ακόμη και αρνητικό, φαινόμενο μέγεθος έχει. Για σύγκριση, το μάτι μας σε έναν σκοτεινό ουρανό μακριά από φώτα και πόλεις, το πιο αμυδρό αντικείμενο που μπορεί να δει, έχει φαινόμενο μέγεθος ως +6. Ο Σείριος έχει φαινόμενο μέγεθος -1.5, η Αφροδίτη έχει μέγιστο φαινόμενο μέγεθος -4.9, η Πανσέληνος -12.9 και ο λαμπρός Ήλιος στον ουρανό μας -27. Ο μετεωρίτης του Chelyabinsk εκτιμάται ότι πρόσκαιρα άγγιξε το -30.

 

Πηγή βίντεο: https://x.com/WeatherSarov1

 

Μάθετε περισσότερα για τα μετέωρα, τους μετεωρίτες, τις «βολίδες», τους αστεροειδείς, τους κομήτες, τις διαφορές και τα χαρακτηριστικά τους, με χάρτες και φωτογραφίες από την Ελλάδα και το εξωτερικό, στον τόμο ΙΙ του έργου «Τα φυσικά φαινόμενα» (εκδόσεις «Οσελότος»), τον οποίο μπορείτε να αποκτήσετε από τη σελίδα μας με έκπτωση και μηδενικά έξοδα αποστολής, με ένα μήνυμα! Ρωτήστε μας!

Στρεπτικά κύματα Alfvén είναι τα υπεύθυνα για τη θέρμανση της ηλιακής κορώνας

Σε δημοσίευση στις 24/10 στο επιστημονικό περιοδικό “Nature Astronomy”, αναφέρεται μια ιστορική παρατήρηση, η οποία κλείνει έναν κύκλο αναζήτησης που κρατούσε από τη δεκαετία του 1940. Είναι η πρώτη φορά που γίνεται παρατήρηση (και άρα απευθείας απόδειξη της ύπαρξης) των μικρής κλίμακας στρεπτικών* κυμάτων Alfvén στην ηλιακή κορώνα.

 

*Στρεπτικά είναι τα κύματα που, εκτός από τη μεταφορά – διάδοση, περιλαμβάνουν και στροφικές κινήσεις γύρω από έναν άξονα και προς τις δυο κατευθύνσεις (βλέπε και σχήμα). Φανταστείτε, με ένα παράδειγμα από την καθημερινή εμπειρία, πως στύβετε ένα βρεγμένο ρούχο για να στραγγίσει, ταυτόχρονα με τα δυο χέρια. Με το ένα χέρι δεξιόστροφα και με το άλλο αριστερόστροφα και μετά αντίθετα, με το ένα χέρι αριστερόστροφα και με το άλλο δεξιόστροφα. 

 

Τι κάνουν όμως αυτά; Αυτά τα κύματα θερμαίνουν την κορώνα του Ήλιου, μεταφέροντας μαγνητική ενέργεια στο πλάσμα (ιονισμένο αέριο, από το οποίο αποτελείται η ατμόσφαιρα του άστρου μας) μέσω αναταράξεων και διασποράς μεταξύ τους. Καθώς αυτά τα κύματα στροβιλίζονται και ταξιδεύουν κατά μήκος των γραμμών του ηλιακού μαγνητικού πεδίου, αλληλεπιδρούν μεταξύ τους και με το περιβάλλον πλάσμα, μετατρέποντας την κινητική και μαγνητική τους ενέργεια σε θερμότητα. Αυτή ήταν μέχρι σήμερα και η θεωρητική εξήγηση για το γεγονός ότι, ενώ η επιφάνεια του Ήλιου έχει 5800 βαθμούς Κελσίου, η κορώνα του Ήλιου ξεπερνά το 1 εκατομμύριο βαθμούς. 

 

Γιατί είναι σημαντική αυτή η παρατήρηση; Η παραπάνω θεωρητική εξήγηση των μικρής κλίμακας στρεπτικών κυμάτων Alfvén, τα οποία μεταφέρουν ενέργεια στην κορώνα του Ήλιου και την θερμαίνουν, υφίσταται από τη δεκαετία του 1940 (ως μηχανισμός) και του 1970 (ως θεωρητική πρόταση). Όμως, η τωρινή απευθείας παρατήρηση έρχεται ως επιβεβαίωση της θεωρητικής αυτής πρότασης, λύνοντας έτσι οριστικά αυτό το «πρόβλημα».

 

Η ιστορική παρατήρηση έγινε με τη βοήθεια του Cryo-NIRSP, που αποτελεί ένα ιδιαίτερα προηγμένο κρυογενικό φασματοπολωσίμετρο κοντινών υπέρυθρων ακτίνων, του ηλιακού παρατηρητηρίου “Daniel K. Inouye” στην Χαβάη.

 

Δημοσιευμένη Έρευνα: https://www.nature.com/articles/s41550-025-02690-9

 

Σχήμα από την παραπάνω έρευνα.

 

Περισσότερα για όλα τα γνωστά, άγνωστα, εντυπωσιακά καιρικά και ατμοσφαιρικά φαινόμενα, με χάρτες, διαγράμματα, φωτογραφίες (από την Ελλάδα και το εξωτερικό) και απλή επιστημονική εξήγηση, θα βρείτε στον τόμο Ι του έργου «Τα φυσικά φαινόμενα» (εκδόσεις «Οσελότος»), τον οποίο μπορείτε να αποκτήσετε από τη σελίδα μας με έκπτωση και μηδενικά έξοδα αποστολής με ένα μήνυμα! Ρωτήστε μας!

 

 

Η Κάμβρια Έκρηξη και η ποικιλία των ζώων

Η «Κάμβρια Έκρηξη»*, αποτελεί έναν σταθμό στην εξελικτική ιστορία του πλανήτη μας, καθώς τότε εμφανίστηκαν πολλές σημαντικές ομάδες ζώων σε σχετικά πολύ σύντομο χρονικό διάστημα. Αυτές οι εξελικτικές εκρήξεις συνέβησαν παράλληλα με τις χημικές αλλαγές στο θαλασσινό νερό, οι οποίες εκτιμάται ότι αποτελούν συνέπεια των διακυμάνσεων στην ποσότητα οξυγόνου στους ωκεανούς και την ατμόσφαιρα της Γης. Αυτές οι διακυμάνσεις στο οξυγόνο, θα μπορούσαν να καθορίσουν τον ρυθμό της δημιουργίας νέων/διαφορετικών ομάδων ζώων. Ωστόσο, η αιτία αυτών των διακυμάνσεων παρέμενε ασαφής.

 

* Αυτό που ονομάζουμε σήμερα «Κάμβρια Έκρηξη» διήρκεσε περίπου 10 εκατομμύρια έτη και συνέβη πριν περίπου 540 εκατομμύρια έτη.

 

Σε έρευνα που δημοσιεύτηκε στο επιστημονικό περιοδικό “Geophysical Research Letters” στις 22/10, μια ερευνητική ομάδα προσπαθεί να καλύψει αυτό το «κενό» στη γνώση μας. Αναλύοντας δείγματα ανθρακικών αλάτων της πρώιμης Κάμβριας περιόδου από τη νοτιοανατολική Σιβηρία, ανακάλυψαν ότι μεταξύ περίπου 524 και 514 εκατομμυρίων ετών πριν (πρώιμη Κάμβρια περίοδος), η ποικιλομορφία των θαλάσσιων ζώων παρουσίαζε περιοδικές διακυμάνσεις κάθε 2-3 εκατομμύρια χρόνια, γεγονός που ευθυγραμμιζόταν με τις μεταβολές στα ισότοπα άνθρακα και θείου του θαλασσινού νερού.

 

Η ομάδα πρότεινε ότι οι μεταβολές αυτές στην εναπόθεση και ταφή οργανικού άνθρακα και πυρίτη (ορυκτό θειούχου σιδήρου) παγκοσμίως, οδήγησαν σε περιοδικές διακυμάνσεις στα επίπεδα οξυγόνου στην ατμόσφαιρα και στα ρηχά θαλάσσια περιβάλλοντα, διαμορφώνοντας με τη σειρά τους την εξελικτική δυναμική των πρώιμων θαλάσσιων ζώων. Αυτές οι μεταβολές με περίοδο της τάξης του 1 εκατομμυρίου ετών, πιθανότατα προκλήθηκαν από μεταβολές στην τροχιά της Γης. Αυτές οι μεταβολές, άλλαξαν την κατανομή της ηλιακής ακτινοβολίας σε όλα τα γεωγραφικά πλάτη, οδηγώντας σε περιοδικές κλιματικές μεταβολές, με τις προαναφερθείσες συνέπειες.

 

Δημοσιευμένη Έρευνα: https://doi.org/10.1029/2025GL118689

 

Περισσότερα για όλα τα γνωστά, άγνωστα, εντυπωσιακά καιρικά και ατμοσφαιρικά φαινόμενα, με χάρτες, διαγράμματα, φωτογραφίες (από την Ελλάδα και το εξωτερικό) και απλή επιστημονική εξήγηση, θα βρείτε στον τόμο Ι του έργου «Τα φυσικά φαινόμενα» (εκδόσεις «Οσελότος»), τον οποίο μπορείτε να αποκτήσετε από τη σελίδα μας με έκπτωση και μηδενικά έξοδα αποστολής με ένα μήνυμα! Ρωτήστε μας!

 

 

Χρησιμοποιημένος προωθητικός πύραυλος πέφτει στην Κίνα

Αυτό το βίντεο που περιέχει λήψεις από διάφορους κατοίκους στην επαρχία Guinan της Κίνας στις 13/10, δείχνει την απόρριψη και συντριβή προωθητικού πυραύλου, με το χαρακτηριστικό καφέ-κόκκινο νέφος διοξειδίου του αζώτου μετά την έκρηξη κατά την πρόσκρουση. Λίγες ώρες πριν, η Κινεζική διαστημική υπηρεσία είχε βάλει σε τροχιά τον δορυφόρο Shiyan-31. Η εκτόξευση είχε γίνει από τη βάση του Jiuquan στην έρημο Gobi. 

 

Δυστυχώς δεν είναι η πρώτη φορά που συμβαίνει αυτό στην Κίνα και υπάρχουν επικρίσεις προς αυτήν την πρακτική. Οι προωθητικοί πύραυλοι, όπως ο Long March 5 που είχαμε δει σε παλαιότερο ανάλογο βίντεο ή ο Long March 2D που φαίνεται σε αυτό το βίντεο, προσφέρουν την απαραίτητη προώθηση για το ωφέλιμο φορτίο (τους δορυφόρους) μέχρι ένα ύψος και μετά αφήνονται (κατά την Κινεζική πρακτική) να πέσουν στο έδαφος. Η Κίνα από την πλευρά της αναφέρει ότι παρέχει τις απαραίτητες ειδοποιήσεις προς τους κατοίκους των περιοχών που μπορεί να πληγούν από υπολείμματα και συντρίμμια. Το 2019, σε μια ανάλογη περίπτωση, είχε καταστραφεί ένα σπίτι.

 

Η Κίνα εργάζεται προς τη δημιουργία επαναχρησιμοποιούμενων πυραύλων (π.χ. σαν τους Falcon 9 της SpaceX), όμως δεν αναμένεται επιχειρησιακή χρήση πριν το 2026.

 

Πηγή: Andrew Jones -- https://x.com/AJ_FI