Олимпиада "Наноэлектроника"
Неофициальный сайт

[ Новые сообщения · Участники · Правила форума · Поиск · RSS ]
Страница 1 из 11
Форум » Олимпиада школьников "Наноэлектроника" в НИЯУ МИФИ » 3-я олимпиада Наноэлектроника (2011 г.) » ТЗ олимпиады "Химические реакции, наноэлектроника и мозг"
ТЗ олимпиады "Химические реакции, наноэлектроника и мозг"
VALДата: Суббота, 29.01.2011, 11:18 | Сообщение # 1
Наноэлектронщик
Группа: Администраторы
Сообщений: 95
Награды: 0
Репутация: 0
Статус: Offline
Творческое задание олимпиады "Химические реакции, наноэлектроника и мозг"
полность официальный список тем ТЗ заочного этапа олимпиады "Наноэлектроника" здесь:
http://nano-e.ucoz.ru/forum/30-73-1
http://www.valinfo.ru/forum/index.php?showtopic=2893

Комментарий к теме
Нужно признать, что та часть науки, которая создается умом и руками человека (в том числе наноэлектроника), составляет лишь незначительную часть из того, что еще необходимо изучить и понять из созданного природой. Мир, в котором мы живем, пока еще во многом не познан.

В работе [1] говорится:
«Подавляющее число реакций (прим. автора: например, химических), реализованных руками человека, относится к «неорганизованным» реакциям, в которых частицы (молекулы, ионы, радикалы атомы) реагируют при случайных встречах (во времени и пространстве). В тоже время «природная» химия является высокоорганизованной, т.е. почти все химические превращения осуществляются в системах с молекулярным и надмолекулярном порядком. Целые каскады биохимических реакций организованы в пространстве и во времени. Так при фоторецепции каждый поглощенный сечтаткой глаза световой квант запускает огромный каскад реакций, приводящий на финише к циклическому гуанозинмонофостфату (квантовый выход 10 в 4 степени), который создает на мембране электрический потенциал…, который далее регистрируется как сигнал восприятия света».

Ученые Европы, используя современные технологии промышленного производства интегральных микросхем создали чип, который имитирует человеческий мозг. На кристалле расположено 384 нейрона и 100 тысяч синапсов. Более поздняя версия такого чипа содержит уже 200 тысяч нейронов и 50 миллионов синапсов [2].

В общем, наш мир – это сложная и многогранная совокупность макро-, микро- и нанореактров. В частности, к простейшим микрореакторам относят ванн-дер-ваальсовы молекулы, двойные электрические слои, мономолекулярные слои типа Лэнгмюра-Блоджетт, межфазные границы, мембраны…[1].

Мозг – макрореактор колоссальной сложности. В нем осуществляется огромное количество реакций, ответственных за синтез запоминающих молекулярных структур, формирующих память и всю систему управления живым организмом. Мозг – реактор ключевого значения во всей науке живого,, в котором осуществляются преобразования: химической энергии в электрическую энергию; коммуникации между нейронами мозга и т.д. [1].

В настоящее время уже существуют «умные кристаллы» и технологии наноэлектронных запоминающих устройств (ЗУ), которые приблизились к тому, что число элементов памяти в таких ЗУ приближается к числу нейронов в мозге человека [3].

Участнику олимпиады предлагается ответить на следующие вопросы:
1. Назвать технологические процессы современной микро- и наноэлектроники, в которых ум и руки человека пытаются соревноваться с природой, организую каскады химических реакций, позволяющих реализовать организованное взаимодействие молекул, атомов, ионов и радикалов в пространстве и времени и, одновременно, создавать наноэлектронные приборы и интегральные микро- и наносхемы (ИМС и ИНС) (3 балла);
2. Назвать типы создаваемых человеком приборов и ИМС/ИНС (3 балла);
3. Пояснить, что понимается под «квантовым выходом»? (1 балл);
4. Какова амплитуда сигнала восприятия света в мозгу человека, например в Вольтах? (2 балла)
5. Каково соотношение между амплитудами сигналов, например, восприятия света в мозгу человека и тех, сигналов, которые используются в наноэлектронных приборах, ИМС и ИНС? (3 балла)
6. Дайте названия макро-, микро- и нанореакторов (технологического оборудования микро- и наноэлектроники), которые используются сегодня при изготовлении наноэлектронных приборов и ИМС/ИНС (3 балла).
7. Каково сегодня соотношение между размерами/площадью элементов памяти, которые создаются человеком в ИМС/ИНС и запоминающими молекулярными структурами, формирующими память и всю систему управления живыми организмами, например, организмом человека? (2 балла).
8. Приведите примеры современных революционных нанотехнологий ЗУ (3 балла).

Список источников информации
1. http://chem/msu.su/rus/Buchachenko/buch3.html – Химия на рубеже веков: свершения и прогноз академика РАН А.Л. Бучаченко (статья опубликована в журнале «Успехи химии» и представляет собой расширенный вариант доклада автора на Общем собрании Отделения общей и технической химии РАН)
2. http://www.technologyreview.com/computing/22339/ – Duncan Graham-Rowe, Building a Brain on a Silicon Chip («Конструируя человеческий мозг на кремниевом кристалле»)
3. www.valinfo.ru – В.А. Лапшинский «Творческие задания для олимпиады «Наноэлектроника-2011» в Национальном исследовательском ядерном университете «МИФИ»

А еще имеет смысл заглянуть сюда:
http://nano-e.ucoz.ru/forum/12-79-1

Прикрепления: 7080315.jpg(37Kb)
 
Форум » Олимпиада школьников "Наноэлектроника" в НИЯУ МИФИ » 3-я олимпиада Наноэлектроника (2011 г.) » ТЗ олимпиады "Химические реакции, наноэлектроника и мозг"
Страница 1 из 11
Поиск: