Контактное лицо для СМИ: Нил Сингер, 505-845-7078, [email protected]
8 наград Sandia в номинации "R&D 100" – лучшая работа
АЛЬБУКЕРК, Нью-Мексико - Исследователи из Sandia National Laboratories выиграли восемь наград в этом году на конкурсе R&D 100 - это наибольшее количество наград, которое Sandia получила с момента начала участия в соревнованиях в конце 1970-х годов.
Победители Sandia предложили устройства - новые или почти используемые - в различных областях, от медицины до компьютеров, от производства до разведки ресурсов и предотвращения широко распространенных сбоев в подаче электроэнергии.
Победители:
Система контроля качества электроэнергии PQ2000. Один из этих ужасных скачков напряжения проходит по вашей линии электропередач, направляясь к вашему жесткому диску. Если вы были умны, вы купили сетевой фильтр, который разомкнет вашу цепь, тем самым (надеюсь) предотвратив перегорание вашего компьютера. Но вы потеряли информацию, которую еще не сохранили.
У крупных опытных пользователей проблемы еще хуже. По данным Исследовательского института электроэнергетики в Пало-Альто, штат Калифорния, производственные потери составляют десятки миллиардов долларов ежегодно из-за провалов мощности и мгновенных 100-процентных потерь мощности, которые приводят к отключению систем с микропроцессорным управлением. (Мы замечаем это в наших домах, когда мерцает свет и нужно перепрограммировать видеомагнитофон.)
PQ 2000 - это аккумуляторная система хранения и доставки энергии, предназначенная для смягчения последствий перебоев в электроснабжении на чувствительном электронном и электрическом оборудовании в масштабах всего предприятия, - говорит руководитель проекта Sandia Гарт Кори. Это также может смягчить последствия скачков напряжения, провалов или перебоев в энергосистеме. (Поздний бюллетень: первая система будет официально установлена 10 июля 1997 года в одном из южных штатов.)
Вместо того, чтобы действовать как автоматический выключатель и отключать линию электроснабжения, PQ2000 контролирует линию на наличие провалов напряжения, скачков напряжения или кратковременных прерываний. Почуяв неладное, PQ2000 за одну четырехсотую секунды переводит линию на запасенную энергию аккумулятора. Он действует как источник напряжения высокой мощности на срок до 10 секунд, после чего оборудование возвращается к нормальному питанию, как только исчезает мгновенная помеха.
Система обладает потенциалом для обеспечения поддержки напряжения сети на больших территориях и для снижения мгновенных пиков спроса на электроэнергию, которые иногда требуют строительства совершенно новых электростанций для их размещения.
Работа была выполнена совместно Sandia, AC Battery Corporation (Восточная Троя, Висконсин), Исследовательским институтом электроэнергетики (Пало-Альто, Калифорния.), Oglethorpe Power Corporation (Такер, Джорджия) и Pacific Gas and Electric Company (Сан-Рамон, Калифорния). DOE был одним из первых спонсоров проекта с Sandia.
Биологический микрорезонаторный лазер. Портативное устройство, которое анализирует образцы крови за считанные минуты (в настоящее время лабораториям может потребоваться от нескольких часов до нескольких недель, чтобы вернуть проанализированный образец), было совместно запатентовано исследователями Sandia и Национального института здравоохранения, говорит главный исследователь и руководитель проекта Sandia Пол Гурли.
Проверочное устройство, которое использует множество крошечных пальцев лазерного света для изображения клеток в капле крови, помещенной в маленькую камеру, может быть миниатюризировано до размера микрочипа и может быть перенесено в полевых условиях. Устройство избавляет от необходимости «окрашивать» клетки крови для лучшей видимости или отправлять их в удаленную лабораторию для анализа, тем самым исключая транспортные расходы и задержки, а также вероятность дополнительных ошибок.
Используя устройство, «можно взять образец крови, содержащий миллионы клеток, и извлечь информацию о каждой клетке в течение нескольких минут», - сказал Гурли. «Метод определяет вариации характеристик клеток, которые могут свидетельствовать о заболевании».
Устройство должно оказаться полезным в боевых ситуациях или террористических атаках, когда доставка образца крови в удаленное место нецелесообразна, и для спасения жизней необходимо быстро провести правильное определение посторонних газообразных или биологических компонентов в крови.
Энергонезависимое устройство на полевых транзисторах, новый класс технологий памяти, более известный как протонный чип, сохраняет рассудок пользователя компьютера, когда питание неожиданно отключается. Чип использует неуклюжие протоны, которые поддерживают экранную память, оставаясь на месте, а не пугливые электроны, которые исчезают в ночи, унося с собой ваши последние записи. Устройство недорогое, маломощное и простое в изготовлении, говорит Билл Уоррен, ведущий исследователь проекта Sandia.
Чтобы создать чип с памятью, ключевым этапом изготовления является погружение горячего микрочипа в газообразный водород. Газ, пронизывающий чип, распадается на отдельные ионы - протоны - на дефектах диоксида кремния.(Дефекты возникли из-за высокой температуры производственного процесса.) Протоны могут перемещаться только внутри центрального слоя диоксида кремния чипа, где они улавливаются двумя слоями кремния, расположенными между диоксидом кремния.
Положительное низкое напряжение, приложенное к одной стороне кремния, отталкивает протоны к дальней стороне диоксида кремния. Отрицательное низкое напряжение, приложенное к кремнию, притягивает протоны к ближней стороне диоксида кремния.
Если питание отключено, протоны остаются на месте, сохраняя информацию до тех пор, пока машина не будет перезапущена.
Оптический зонд Filmetrics F-30. Изменение концепции в середине задачи может означать, что вы являетесь Майклом Джорданом в своей области, адаптируемым и высоко результативным. До появления Filmetrics F-30 у производителей тонких пленок материалов (важных компонентов современной микроэлектроники) не было простого и недорогого способа изменить рецепт осаждения пленки по мере ее выращивания. Вместо этого производственный цикл будет повторять то, что только что было выращено, или ограничиваться неудобной процедурой изменения физических или химических условий перед началом и последующей оценкой результатов после окончания.
С помощью зонда F-30 «Сбой в процессе выращивания обнаруживается немедленно, - пишет исследователь Sandia и руководитель проекта Билл Брейланд, - и источник сбоя быстро определяется путем изучения в реальном времени на месте». история роста». Рецепт может быть изменен по ходу прохождения. Датчик F-30 - примерно 1/5 стоимости сопоставимых датчиков - также может использоваться в качестве инструмента калибровки перед выращиванием: процедуры в Sandia, которые раньше занимали недели, теперь могут быть выполнены в течение одного часового цикла выращивания, Breiland. говорит.
Устройство работает, отражая видимый или ближний инфракрасный свет от пленок для измерения скорости их роста. Этот метод основан на том принципе, что пленка разной толщины и из разных материалов вызывает разные картины отраженного света. Чувствительный зонд может оценивать почти в 10 раз больше длин волн, чем его ближайший конкурент. Чувствительность важна для различения материалов, преломляющих свет на разных длинах волн.
Иерархическая высокопроизводительная система хранения данных (HPSS). Все знают - да, многие знают, - что объем данных, хранимых в современном настольном компьютере, превышает объем данных всего Североамериканского стратегического авиационного командования в начале 1960-х годов. Теперь, в эпоху Интернета, наступила арендная плата - как в Интернете мы можем продолжать хранить и использовать правительственные, корпоративные, фонды, университеты, коммерческие и частные данные, когда, по крайней мере, одно исследование предполагает, что объем таких данных увеличивается примерно на 100 процентов ежегодно?
Проект HPSS в Sandia National Labs является частью исследовательского сотрудничества между промышленностью, университетскими исследовательскими центрами и национальными лабораториями по разработке программного обеспечения для систем хранения данных. Система повышает производительность и увеличивает объем хранилища, просто добавляя дополнительные устройства. Основная цель HPSS - хранить большие объемы данных и быстро перемещать их между высокопроизводительными компьютерами, кластерами рабочих станций и библиотеками хранения. «Быстро» в данном случае означает скорость в 100 и более раз выше, чем у современных программных систем хранения данных.
"У нас есть 13 сайтов, которые уже используют наше программное обеспечение в национальных лабораториях, университетах и промышленности на платформах типа IBM по всей стране", - сказала руководитель проекта Sandia Рена Хейнс.
Система хранения передает файлы со скоростью миллиарды байт в секунду и может содержать миллионы гигабайт данных.
Являясь одной из пяти основных площадок разработки, исследователи Sandia - как в Альбукерке, так и в Ливерморе, Калифорния - помогли разработать алгоритмы, позволяющие сделать системы хранения большой емкости безопасными и высокопроизводительными в массивной вычислительной среде. (Другие основные центры находятся в национальных лабораториях Лоуренса Ливермора, Ок-Риджа и Лос-Аламоса, а также в IBM.)
Ацтек. Те, кто помнит свои отчаянные попытки в старшей школе решить группы уравнений с двумя, тремя или даже четырьмя «неизвестными», могут быть впечатлены тем, что сегодня ученые иногда решают задачи с несколькими сотнями миллионов неизвестных. Но не легко.
Разочарование физика или инженера, который должен копаться в трясине уравнений, чтобы решить интересную проблему, может быть уменьшено Aztec. Aztec - это библиотека решателей уравнений, разработанная в Sandia для очень быстрых суперкомпьютеров. Группа решателей означает, что ученые освобождаются от основной вычислительной нагрузки и могут более полно сосредоточиться на фундаментальных вопросах своих проблем.
"Компания Aztec позволила Sandia решать задачи научных вычислений, ранее не решаемые никакими другими средствами, - проблемы, важные для Министерства энергетики и промышленности США", – говорит Рэй Туминаро, руководитель проекта Sandia.
Подход Aztec является итеративным, что означает, что он аппроксимирует решение, неоднократно корректируя первоначальную «догадку». Этот метод быстрее, чем сокращение уравнения большой системы за уравнением, что может быть трудоемким.
Компания Aztec помогла сделать массивно-параллельные вычисления практической платформой для крупномасштабных симуляций и проектных кодов.
Система инициирования наземной сейсморазведки в мини-скважинах GEOSEIS. Земля не идет со знаками, указывающими вниз, говорящими: «Этот путь к нефти» или к любому другому природному ресурсу. Итак, как только компании нацеливаются на общую область, как они точно узнают, где бурить?
«Один из способов - положить в землю множество маленьких детонаторов и взрывчатых веществ, поджечь их, и когда эхо вернется, вы сможете нанести на карту местонахождение нефти», - говорит исследователь Sandia Боб Бикес, один из изобретателей полупроводниковый мост (ППМ). SCB намного точнее предыдущих методов инициирования взрывов, помогающих сейсморазведке: чем точнее синхронизация взрывов, тем острее и мощнее сейсмическая волна и тем лучше данные, собранные по отраженным эхосигналам.
Детонатор SCB поджигает энергетический материал, прижатый к мосту, за несколько микросекунд - ранее недостижимая точность для низкоэнергетических инициаторов.
Детонатор SCB, используемый в системе GEOSEIS (торговая марка), разработан, изготовлен и продается компанией Ensign Bickford Company в Симсбери, штат Коннектикут. Чип SCB разработан и изготовлен компанией SCB Technologies Inc. в Альбукерке, обладателем эксклюзивной лицензии. для коммерциализации технологии SCB. Патент на полупроводниковый мост был первым патентом, полностью принадлежащим Sandia (1987 г.).
CLIP-C, или индукционный контроллер процесса с обратной связью. Ужас «превращения» в фильмах - когда плохой парень превращается из человека в вампира или из лужи ртути в плохого полицейского из будущего - заключается в том, что во время процесса невозможно контролировать. Хорошим людям приходится ждать, пока процесс завершится, а плохой человек предстанет целым и невредимым в полную силу.
Такой же период ожидания, можно сказать, имеет место и в машиностроении, когда закаливаемая деталь начинает менять свои физические характеристики, иногда в худшую сторону, по мере термообработки. В этот период ничего не поделаешь; процесс нагрева идет тупо, пока деталь принимает форму. Результат может быть плохим.
Использование сигналов от термообработанной детали для управления процессом индукции было недостижимой целью в течение пяти десятилетий. Но в рамках партнерства между Sandia и Delphi Saginaw Steering Systems (дочерняя компания General Motors) система была разработана и доведена до производственных цехов менее чем за три года, говорит главный исследователь Sandia Фил Кале.
Новая технология CLIP-C отслеживает материал по мере изменения его физических характеристик. Он имеет в пять раз меньшую устойчивость к ошибкам, чем предыдущие методы. Петля обратной связи предписывает изменения в рабочих условиях учитывать изменения в материалах.
До внедрения запатентованной технологии, которая в настоящее время используется для упрочнения полуосей автомобилей Saturn, а теперь устанавливается на заводах Ford и Chrysler, обратная связь в большинстве систем была только после завершения процесса. Инспекторы проверяли готовую деталь, а затем оставляли ее себе или выбрасывали на свалку. С помощью CLIP-C можно вносить коррективы в процесс в режиме реального времени, поэтому потери брака практически исключены, а качественные детали производятся более точно.
Информация о награде
Победители получат плакетки на официальном ужине в Чикагском музее науки и промышленности 25 сентября. Все проекты-победители будут выставлены в музее в течение месяца после награждения, сказал Вик Камелло, старший редактор R&D Magazine, технического журнала в Дес-Плейнс, штат Иллинойс, который спонсирует ежегодное мероприятие
Журнал объявит своего «Исследователя года» в это время.
Награды присуждаются изобретателям 100 самых значительных технологических инноваций 1996 года по мнению группы экспертов, отобранных журналом. Изобретения должны быть уже применены или близки к этому, а не «макеты» - хорошие идеи, над которыми еще многое предстоит проработать.
Сандия была второй по общему количеству наград после Национальной лаборатории Ок-Ридж, которая выиграла девять. Лос-Аламос, национальная лаборатория, также расположенная в Нью-Мексико, выиграла шесть.
Большая часть заявок, число которых «исчисляется сотнями», исходит от промышленности, на которую приходится львиная доля от общего числа, сказал Камелло.
Каждая работа оценивается «минимум шестью судьями из 51 волонтерского пула из национальных лабораторий и промышленности», - сказал Камелло. Если судьи достигают консенсуса по продукту, редакторы R&D Magazine «обычно не берут на себя отмену их решений». Но когда есть раздельные решения, «редакторы принимают во внимание комментарии, сделанные судьями, особенно если кто-то имеет особенно глубокое представление о продукте».
Sandia - многопрофильная лаборатория Министерства энергетики, управляемая дочерней компанией Lockheed Martin Corp. Основные объекты расположены в Альбукерке, штат Нью-Мексико, и Ливерморе, Калифорния., Sandia несет основную ответственность за исследования и разработки в области национальной безопасности, энергетики и экологических технологий, а также экономической конкурентоспособности.
визуальные эффекты: доступны фотографии победителей.