|
|
Пишет ivanov_petrov (![[info]](http://lj.rossia.org/img/userinfo.gif){kind=small} ivanov_petrov)@ 2010-11-26 12:21:00 |
 |
|
 |
|
|
|
|
|
|
 |
|
 |
Такие п-пироги
http://www.nature.com/news/2010/101
Demonic device converts information to energy
Masaki Sano, a physicist at the University of Tokyo, and his colleagues have demonstrated that a bead can be coaxed up a 'spiral staircase' without any energy being directly transferred to the bead to push it upwards. Instead, it is persuaded along its route by a series of judiciously timed decisions to change the height of the 'steps' around it, based on information about the bead's position. In this sense, "information is being converted to energy", says Sano. The work is published by Nature Physics today1.
The experiment does not actually violate the second law of thermodynamics, because in the system as a whole, energy must be consumed by the equipment — and the experimenters — to monitor the bead and switch the voltage as needed. But it does show that information can be used as a medium to transfer energy, says Sano. The bead is driven as a mini-rotor, with a information-to-energy conversion efficiency of 28%.
"This is a beautiful experimental demonstration that information has a thermodynamic content," says Christopher Jarzynski, a statistical chemist at the University of Maryland in College Park. In 1997, Jarzynski formulated an equation to define the amount of energy that could theoretically be converted from a unit of information2; the work by Sano and his team has now confirmed this equation. "This tells us something new about how the laws of thermodynamics work on the microscopic scale," says Jarzynski.
Vlatko Vedral, a quantum physicist at the University of Oxford, UK, says that it will be interesting to see whether the technique can be used to drive nanomotors and artificial molecular machines. "I would also be excited to see whether something like this is already at work in nature," he says. "After all, you could say that all living systems are 'Maxwell's demons', trying to defy the tendency for order to turn back into randomness.
Toyabe, S., Sagawa, T., Ueda, M., Muneyuki, E. & Sano, M. Nature Physics doi:10.1038/NPHYS1821 (2010).
http://www.nature.com/nphys/journal/vao
Experimental demonstration of information-to-energy conversion and validation of the generalized Jarzynski equality
Shoichi Toyabe, Takahiro Sagawa, Masahito Ueda, Eiro Muneyuki & Masaki Sano
Figure 4: Verification of the generalized Jarzynski equality.
Information content.
For an event k with a probability of occurrence p(k), the Shannon information content associated with this event is defined as −lnp(k). This definition leads to well-defined properties that the information content should satisfy22. The average Shannon information content becomes . Measurements are usually accompanied by errors, which reduce the amount of information that can be used. Although I denotes the amount of the information embedded in the system, the mutual information content, I′, denotes the amount of information that is obtained by the measurement7, 18: , where p(m|k) is the conditional probability that the outcome of the measurement is the mth event when the kth event occurs actually. If the measurement is free from error, p(m|k)=δk,m (δk,m=1 if k=m, and otherwise 0). In such a case, I′=I. In the present experiment, we distinguished two events: the particle is observed in region S or not with negligible measurement errors. Then, the (average) Shannon information content per cycle becomes the so-called binary entropy function: I=−plnp−(1−p)ln(1−p), where p is the probability that the particle is observed in region S.
Generalized Jarzynski equality and feedback efficacy.
Let us consider the situations in which we make measurements without error and divide the phase-space of the particle into several regions. Then, in each region, a more detailed expression of the Jarzynski equality holds28: left fencee(ΔF−W)/kBTright fenceA=P†(A)/P(A), where left fence⋯right fenceA is the ensemble average over trajectories under the condition that the particle is observed in region A (A=S or outside S in our set-up) with probability P(A), and P†(A) is the probability that the particle is observed in A under the time-reversed control protocol. Without feedback control, this detailed equality reproduces the Jarzynski equality as . In contrast, with feedback control, P†(A)A is no longer a single probability distribution in terms of A, because the control protocols depend on A. Therefore, is not necessarily equal to unity. In such cases, the Jarzynski equality needs to be generalized to (2), where .
We measured the feedback efficacy, γ, as follows (see Supplementary Fig. S8). In the forward feedback cycle, we measured the particle’s angular position at t=0 and (1) switched or (2) did not switch the potential at t=ε depending on the angular position. Corresponding time-reversed trajectories are that the particle is observed in the region (1) S at t=τ after the switching at t=τ−ε or (2) outside S without switching. Let the occurrence probabilities of time-reversed trajectories under timer-reversed protocols be psw and pns, respectively. Then, γ is γ=psw+pns. From its definition, if there are m states to be distinguished (m=2 in our experiment: whether the particle is in region S or not), 0≤γ≤m. We repeated time-reversed cycles with/without switchings to obtain γ with a period of 220 ms, which is sufficiently long to ensure that the initial state of the cycle is relaxed to equilibrium.
***
http://www.msnbc.msn.com/id/4019609
http://news.oneindia.in/2010/11/15/demo
и по-русски:
http://www.rosbalt.ru/2010/11/19/79
Ученые научились преобразовывать информацию в энергию
Существует множество теоретических реализаций использования демона Максвелла, суть которых заключается в получении энергии из информации. Японским ученым под руководством Масаки Сано (Masaki Sano) из Токийского университета (University of Tokyo) удалось провести эксперимент Максвелла на практике. Исследователи создали миниатюрную модель винтовой лестницы, по которой бы перемещались молекулы.
В качестве ступенек такой лестницы выступало электрическое поле, блокирующее перемещение молекул «вниз» по лестнице, и не препятствующее их подъему и соответствующему накоплению потенциальной энергии. Ученые использовали высокоскоростную камеру, отслеживая движение молекул вверх и блокируя их движение вниз. В итоге исследователям удалось поднять потенциальную энергию молекул используя лишь информацию об их движении, и не прикладывая дополнительной энергии.
Кроме того, авторам эксперимента удалось измерить величину конвертации информации в энергию. Переведя получаемую видеоинформацию в биты, исследователи заявили, что в их эксперименте один бит конвертировался в 3х10-21 Джоуля энергии.
рядом идет:
http://gazeta.ru/science/2010/11/24_a_3
В соответствии с общепринятой теорией рождения и развития Вселенной (теорией инфляции), анизотропия (неоднородность) температуры реликтового излучения содержит информацию об образовании Вселенной и о её текущем состоянии. Пенроуз и Гурзадян же обнаружили на карте реликтового излучения неба концентрические круги совершенно других энергий, которые не могут быть объяснены теорией инфляции.
Ученые связывают найденные ими круги с результатами столкновений сверхмассивных черных дыр в конце существования той Вселенной, которая была до Большого взрыва.
Таким образом, полагают ученые, все мы живем в циклической Вселенной, в которой конец одной эпохи (эона) совпадает с началом другой. И этот процесс проходит бесконечно.
http://arxiv.org/abs/1011.3706
-------------------
То есть что? Изобрели, значит, моторчик, который будет вращаться усилием мысли? И тут же открыли, что наша вселенная - это розочка на остатках других вселенных.
На этом фоне пугает только это http://www.newsland.ru/News/Detail/id/5
В остальном - все прекрасно.
Ладно, пусть кто хочет лечится глистами, а насчет информации в энергию - кто может, поясните, что это означает и насколько достоверно.
http://www.nature.com/news/2010/101
Demonic device converts information to energy
Masaki Sano, a physicist at the University of Tokyo, and his colleagues have demonstrated that a bead can be coaxed up a 'spiral staircase' without any energy being directly transferred to the bead to push it upwards. Instead, it is persuaded along its route by a series of judiciously timed decisions to change the height of the 'steps' around it, based on information about the bead's position. In this sense, "information is being converted to energy", says Sano. The work is published by Nature Physics today1.
The experiment does not actually violate the second law of thermodynamics, because in the system as a whole, energy must be consumed by the equipment — and the experimenters — to monitor the bead and switch the voltage as needed. But it does show that information can be used as a medium to transfer energy, says Sano. The bead is driven as a mini-rotor, with a information-to-energy conversion efficiency of 28%.
"This is a beautiful experimental demonstration that information has a thermodynamic content," says Christopher Jarzynski, a statistical chemist at the University of Maryland in College Park. In 1997, Jarzynski formulated an equation to define the amount of energy that could theoretically be converted from a unit of information2; the work by Sano and his team has now confirmed this equation. "This tells us something new about how the laws of thermodynamics work on the microscopic scale," says Jarzynski.
Vlatko Vedral, a quantum physicist at the University of Oxford, UK, says that it will be interesting to see whether the technique can be used to drive nanomotors and artificial molecular machines. "I would also be excited to see whether something like this is already at work in nature," he says. "After all, you could say that all living systems are 'Maxwell's demons', trying to defy the tendency for order to turn back into randomness.
Toyabe, S., Sagawa, T., Ueda, M., Muneyuki, E. & Sano, M. Nature Physics doi:10.1038/NPHYS1821 (2010).
http://www.nature.com/nphys/journal/vao
Experimental demonstration of information-to-energy conversion and validation of the generalized Jarzynski equality
Shoichi Toyabe, Takahiro Sagawa, Masahito Ueda, Eiro Muneyuki & Masaki Sano
Figure 4: Verification of the generalized Jarzynski equality.
Information content.
For an event k with a probability of occurrence p(k), the Shannon information content associated with this event is defined as −lnp(k). This definition leads to well-defined properties that the information content should satisfy22. The average Shannon information content becomes . Measurements are usually accompanied by errors, which reduce the amount of information that can be used. Although I denotes the amount of the information embedded in the system, the mutual information content, I′, denotes the amount of information that is obtained by the measurement7, 18: , where p(m|k) is the conditional probability that the outcome of the measurement is the mth event when the kth event occurs actually. If the measurement is free from error, p(m|k)=δk,m (δk,m=1 if k=m, and otherwise 0). In such a case, I′=I. In the present experiment, we distinguished two events: the particle is observed in region S or not with negligible measurement errors. Then, the (average) Shannon information content per cycle becomes the so-called binary entropy function: I=−plnp−(1−p)ln(1−p), where p is the probability that the particle is observed in region S.
Generalized Jarzynski equality and feedback efficacy.
Let us consider the situations in which we make measurements without error and divide the phase-space of the particle into several regions. Then, in each region, a more detailed expression of the Jarzynski equality holds28: left fencee(ΔF−W)/kBTright fenceA=P†(A)/P(A), where left fence⋯right fenceA is the ensemble average over trajectories under the condition that the particle is observed in region A (A=S or outside S in our set-up) with probability P(A), and P†(A) is the probability that the particle is observed in A under the time-reversed control protocol. Without feedback control, this detailed equality reproduces the Jarzynski equality as . In contrast, with feedback control, P†(A)A is no longer a single probability distribution in terms of A, because the control protocols depend on A. Therefore, is not necessarily equal to unity. In such cases, the Jarzynski equality needs to be generalized to (2), where .
We measured the feedback efficacy, γ, as follows (see Supplementary Fig. S8). In the forward feedback cycle, we measured the particle’s angular position at t=0 and (1) switched or (2) did not switch the potential at t=ε depending on the angular position. Corresponding time-reversed trajectories are that the particle is observed in the region (1) S at t=τ after the switching at t=τ−ε or (2) outside S without switching. Let the occurrence probabilities of time-reversed trajectories under timer-reversed protocols be psw and pns, respectively. Then, γ is γ=psw+pns. From its definition, if there are m states to be distinguished (m=2 in our experiment: whether the particle is in region S or not), 0≤γ≤m. We repeated time-reversed cycles with/without switchings to obtain γ with a period of 220 ms, which is sufficiently long to ensure that the initial state of the cycle is relaxed to equilibrium.
***
http://www.msnbc.msn.com/id/4019609
http://news.oneindia.in/2010/11/15/demo
и по-русски:
http://www.rosbalt.ru/2010/11/19/79
Ученые научились преобразовывать информацию в энергию
Существует множество теоретических реализаций использования демона Максвелла, суть которых заключается в получении энергии из информации. Японским ученым под руководством Масаки Сано (Masaki Sano) из Токийского университета (University of Tokyo) удалось провести эксперимент Максвелла на практике. Исследователи создали миниатюрную модель винтовой лестницы, по которой бы перемещались молекулы.
В качестве ступенек такой лестницы выступало электрическое поле, блокирующее перемещение молекул «вниз» по лестнице, и не препятствующее их подъему и соответствующему накоплению потенциальной энергии. Ученые использовали высокоскоростную камеру, отслеживая движение молекул вверх и блокируя их движение вниз. В итоге исследователям удалось поднять потенциальную энергию молекул используя лишь информацию об их движении, и не прикладывая дополнительной энергии.
Кроме того, авторам эксперимента удалось измерить величину конвертации информации в энергию. Переведя получаемую видеоинформацию в биты, исследователи заявили, что в их эксперименте один бит конвертировался в 3х10-21 Джоуля энергии.
рядом идет:
http://gazeta.ru/science/2010/11/24_a_3
В соответствии с общепринятой теорией рождения и развития Вселенной (теорией инфляции), анизотропия (неоднородность) температуры реликтового излучения содержит информацию об образовании Вселенной и о её текущем состоянии. Пенроуз и Гурзадян же обнаружили на карте реликтового излучения неба концентрические круги совершенно других энергий, которые не могут быть объяснены теорией инфляции.
Ученые связывают найденные ими круги с результатами столкновений сверхмассивных черных дыр в конце существования той Вселенной, которая была до Большого взрыва.
Таким образом, полагают ученые, все мы живем в циклической Вселенной, в которой конец одной эпохи (эона) совпадает с началом другой. И этот процесс проходит бесконечно.
http://arxiv.org/abs/1011.3706
-------------------
То есть что? Изобрели, значит, моторчик, который будет вращаться усилием мысли? И тут же открыли, что наша вселенная - это розочка на остатках других вселенных.
На этом фоне пугает только это http://www.newsland.ru/News/Detail/id/5
В остальном - все прекрасно.
Ладно, пусть кто хочет лечится глистами, а насчет информации в энергию - кто может, поясните, что это означает и насколько достоверно.
