Учёные разработали двигатель «на информации»
Издание Physical Review Letters назвало самой необычной разработкой года так называемый «информационный» двигатель, который может работать исключительно благодаря расчётам и без затрат энергии. Пока он работает только в микромире.
Учёные задействовали в разработке явление теплового шума. Если в обычном состоянии тепловые колебания носят случайный характер, то с помощью обратной связи в виде информации оказалось возможным отсекать «тормозящие» колебания и фиксировать «рабочие». В итоге двигатель может совершать только полезную работу без расхода топлива. По сути, топливом для него выступает информация — система определения совершённой работы и обратная связь, управляющая двигателем.
Схематическое изображение информационного двигателя / PhysRevLett
Физики из Университета Саймона Фрейзера в Бернаби в Британской Колумбии и Института фундаментальных вопросов провела эксперимент с таким двигателем в микромире. В ходе него стеклянная бусинка размером с бактерию перемещалась в заданном направлении с помощью теплового шума и информации о её положении.
Бусинку поместили в воду и поймали в лазерную ловушку. После этого тепловые колебания молекул воды толкали её во всех возможных направлениях, но благодаря измерениям её положения в воде и обратной связи оптическая ловушка перемещалась в пространстве только тогда и удерживала бусинку на заданном уровне, когда движение шло в нужном направлении.
Изначально точность определения положения бусинки в пространстве была невысокая, что минимизирует работу «информационного» двигателя. Однако после включения в алгоритм «байесовской оценки решения» (статистического метода, который во многом прогнозировал новое положение бусинки) «топливом» такого двигателя выступала только информация о примерном положении, полученная с помощью алгоритма расчёта, который уменьшал погрешность измерений, и механизма обратной связи, который фиксировал бусинку на новом уровне.
Теперь учёные намерены экспериментировать с другими источниками шума.
