UA RU EN
Фізико-технічний інститут
Кафедра Прикладної фізики
<Головна Кафедра Навчання Наука Форум Download Новини Мапа>

Курс «Фізико-хімічна інформатика»

   Всі речовини й матеріали, що нас оточують акумулюють (записують) і несуть інформацію щодо зовнішнього впливу на них. Цю інформацію за допомогою курсу можна навчитись зчитувати і розшифровувати. Тобто, теоретично можна розшифрувати люби дії, що відбувались в присутності багатьох предметів, які подібно «чорному ящику» у літаку все можуть розкрити за допомогою комплексних фізико-хімічних досліджень та системного аналізу результатів. У всьому світі в най секретних лабораторіях проводять відповідні дослідження. Прикладом впровадження наукової продукції з такими властивостями є використання під час американсько-в'єтнамської війни мін і вибухівок, що відповідно реагували під час приближення своїх вояків вони не реагували і вибухали у разі приближення в'єтнамців. Багато згинуло дослідників під час розкриття цього секрету, який мав конструкцію мініатюрного спектрометра, що розпізнавав на рівні вторинної електронної емісії «букет» запахів на відстані до 5 м і у разі подібності (рис.1) замикав електричний ланцюг.

Рис.1. Збіг спектрів свідчить про подібність об'єкту. Рис.2. Носій технологічної інформації.
Фахівці в галузі нанотехнологій все частіше звертають увагу на молекули і кластери, які можуть працювати як звичайні комп'ютери, записуючи інформацію на полікристалах (рис.2) у вигляді змін парагенезису, фазового складу, рекристалізації, або міграції атомних кластерів на гранях полікомпонентних кристалів. Розкриття кінетики згаданих перетворень та їх систематизація дають можливість розкривати невідомі технології, прогнозувати кінцевий результат під час синтезу нових матеріалів, або дешифрувати об’єкти на відстані.

Будь який окремо вбудований кластер або кристалографічний дефект, виконує логічні операції і обробляє інформацію в просторі розміром в декілька нанометрів (одна мільярдна частка метра). Сьогодні учені Великобританії вже використовують молекули для виконання логічних операцій і обробки інформації в нанопросторі.

Проте, при однакової атомної решітці поліморфізм змінюється внаслідок зовнішньої фізико-хімічної дії, що видно із синтезованих і природних полікарбонатів на фото. Тобто, молекули обробляли інформацію ще тоді, коли життя тільки зароджувалося на нашій планеті. Дослідження показали можливість систематизації зовнішніх дій на закономірні фазові зміни, кластерів на гранях кристалів, що ростуть/розчиняються, які фактично є мікрокомп'ютерними обробниками інформації, розташованими в нанопросторі. Такі субстанції можуть акумулювати данні про внутрішній та зовнішній вплив на полікристалічні системи, а також послідовно записувати фізико-хімічні та біологічні процеси, обробляти ці данні й передавати далі відповідну інформацію.

Такі висновки викладачі-учені кафедри прикладної фізики зробили ще у 1978 році, але курс «Фізико-хімічна інформатика» вперше створено в Національному технічному університеті «Київський політехнічний інститут». Такій курс лекцій створено поки що лише в цьому навчальному закладі держав колишнього СРСР та Європи, тому на запрошення Оксфордського університету серію лекцій з цього напрямку викладали працівники кафедри прикладної фізики Фізико-технічного інституту НТУУ «КПІ».

Сам процес проведення комплексних фізико-хімічних якісних та кількісних аналізів окремих речовин та матеріалів і їх систематизація в залежності від впливу зовнішніх факторів в широкому діапазоні їх дії, це дуже кропітка й рутинна дослідницька робота.

Але після накопичення відповідної інформації подібно бази даних УФ-та ІЧ-спектрів, рентгеноспектральної картотеки ASTM, або визначника Михєєва, дозволяє поділяти по фазовому складу сполуки одного хімічного складу (наприклад, СаСО3 має понад 48 кристалографічних модифікацій, тобто фазовий склад у кожного кристала свій, якій відрізняється від інших побратимів умовами його синтезу).

За наявності відповідного хімічного «входу» (наприклад, іони натрію, калію, кальцію, магнію, алюмінію, кремнію тощо) деякого проміння спектру світла (ультрафіолетових, голубих, зелених або червоних), згадані субстанції, у тому числі синтезовані штучно, починають випромінювати та випускати світло. Іонні, молекулярні і кластерні мікрокомп'ютерні обробники реагують на ці різні за природою і характеристикам хімічні входи та різні кольори спектру світла. Така інформація в свою чергу розкриває можливості отримувати нові матеріали і ефекти у різних областях науки і виробництва, створювати нові рішення на стику наук. Тобто, накопичення систематизованих даних щодо синтезу, умов і таке інше для всіх елементів таблиці Д.І.Менделєєва дає можливість дешифрувати любу інформацію. Проте, велика кількість фізико-хімічних даних неможлива без використання сучасної комп’ютерної техніки, або моделювання. Тому створено ряд математичних моделей, що дозволяють прогнозувати заздалегідь властивості, створювати теоретичні технології і т.п.

Цей курс дозволяє по новому дивитися на природні матеріали і речовини, а також на ті, що синтезуються в реальному виробництві (рис.2), які можуть служити фізико-хімічними шаблонами для управління складними та комбінованими процесами в автоматичному режимі, виконуючи багатомільйонні обчислення в нанопросторі за мільйонні частки секунди, де чинники змінюються не послідовно і не стаціонарно в широкому діапазоні.

За допомогою отриманих знань в даній сфері, можна проектувати і створювати виробництва, які не мають аналогів, без участі людини в його управлінні. Такий завод-робот може випускати унікальні прилади, наприклад, дешифрувальники, які дозволяють уловлювати когерентні хвилі не тільки галактики, але й сітківки ока людини (іншої біосистеми), «розуміючи» їх без слів, і виконуючи їх безсловесні команди на відстані.

Сьогодні над аналогічними розробками працюють ведучі дослідницькі центри Великобританії, США, Японії, Франції, Німеччини, куди постійно запрошуються фахівці й учені цього напрямку зі всього світу, у тому числі з України.

Переклад
Статус:виконан
Перевірка:виконана
Останнє оновлення
18.01.2009 : 12.03
Версія 1 β