【情報熱力学】ＮＴＴ、「マクスウェルの悪魔」を使った発電に成功

1 ：野良ハムスター ★＠＼(^o^)／：2017/05/18(木) 09:25:00.03 ID:CAP_USER.net

実験に使用した単電子デバイスの構造
http://pc.watch.impress.co.jp/img/pcw/docs/1060/103/01.gif

NTTは、トランジスタ内でランダムな方向に動く電子(熱ノイズ)を観測し、一方向に動く電子のみを選り分けて電流を流して電力を発生させる“マクスウェルの悪魔”の実験に成功したと発表した。

マクスウェルの悪魔は、物理学者のジェームズ・クラーク・マクスウェルが思考実験として提案したもので、「個々の電子の動きを観測して、一定の方向に動く電子のみを選び出すことができれば電流を生成できる」とした理論。

通常は、外部電源などを用いずに無秩序な熱ノイズから、電流という秩序性を持った動きを生み出すことは熱力学第二法則から不可能とされており、150年以上議論が続けられてきた。

ただ現在では、マクスウェルの悪魔が電子の動きを観測して、その情報を得るさいにエネルギーが必要であり、これが電流を流す電源としての役割を果たし、熱力学第二法則を満たすということがわかってきた。

これは1bitの情報を得るためには一定の量のエネルギーが必要であり、逆に1bitの情報を持っていることによって最大でその量のエネルギーを生み出せることを意味しており、情報とエネルギーを結びつけた情報熱力学へと発展している。

今回NTTは、ナノスケールのシリコントランジスタからなり、電子1個の精度で操作や検出が行なえる「単電子デバイス」を用いて、熱ノイズから電流を生成することに成功。生成された電流で別のデバイスが駆動することが可能であり、マクスウェルの悪魔の原理を利用した発電が実現できたとしている。

NTTによれば、マクスウェルの悪魔を実現するためには、電子1個の正確な観測が行なえる検出器と、電子を閉じ込めておく箱を正確に開閉できる扉が必要だとしており、同社は電子1つ1つを観測・制御する技術を長年研究してきたという。これらの機能を1つのシリコン単電子デバイスにまとめあげることで、熱運動する電子を選り分けるマクスウェルの悪魔を証明できたとする。

今回得られた知見は、電子デバイスの消費電力の下限や、分子モーターなどの生体中の微少な熱機関におけるエネルギー変換効率と深く関係しているという。分子モーターはマクスウェルの悪魔が活躍しており、熱ノイズのランダムな運動を利用しながら適切なタイミングで動作し、高いエネルギー変換効率を実現していると考えられているという。

今後は電子デバイスにおいても、生体の仕組みを利用した高効率な動作の実現を目指すとしている。

http://pc.watch.impress.co.jp/img/pcw/docs/1060/103/02.gif
http://pc.watch.impress.co.jp/img/pcw/docs/1060/103/03.gif
http://pc.watch.impress.co.jp/docs/news/yajiuma/1060103.html

335 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2017/05/25(木) 20:34:51.16 ID:RLU+Qv8T.net

>>334
的はずれ過ぎて萎える
ちゃんとレス追ったか？

336 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2017/05/26(金) 00:58:29.27 ID:HBAvGyOq.net

>>243
記事曰く：
・情報を得るさいにエネルギーが必要で、これが電流を流す電源としての役割を果たす
・1bitの情報を持っていることによって最大でその量のエネルギーを生み出せる
確かに第二法則に反してはいないが、これってエネルギーを前借しているだけだよね。
このままだとどこかでkT ln 2のエネルギーを返済しなきゃいけなくなる。
エントロピーの増減だとしても同義だね。
その解決策として分子モーターによるブラウン・ラチェットが提示されていて、
これは要するに勾配そのものだと言って差し支えないと思うんだけど、電子1個を
監視しているにせよ、系に勾配が出来るのは確率だし不均衡になるが、記事にあるように
適切なタイミングで動作するには結局外部からエネルギーを加えた方が安くつきそうな気が
凄くする。
分子モーターやイオンポンプを利用するとしても、熱力学的に有利であるという保証はなく
一般的にはむしろ非効率ではないのかなあ。
なので無から電流を生み出すかのような表記には、俺も違和感を感じた。

337 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2017/05/26(金) 09:30:26.35 ID:pJJKFTXI.net

なぜエネルギーはゼロになろうとするの？

338 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2017/05/26(金) 09:58:06.42 ID:4kb8lw/S.net

は？

339 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2017/05/26(金) 12:38:49.35 ID:W8XM42Ey.net

>>336
> なので無から電流を生み出すかのような表記には、俺も違和感を感じた。
そんなこと思ってる奴は相当レベルが低い
ブラウン運動するにもエネルギーが必要だよ

340 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2017/05/26(金) 13:55:54.23 ID:YnqtRTnr.net

>>339
そのエネルギーは消費されるものじゃないだろ。アホ丸出し。

341 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2017/05/26(金) 14:22:33.07 ID:HRHWWNCb.net

悪魔を降臨させたのか

342 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2017/05/26(金) 19:35:20.46 ID:e8iwKkol.net

>>340
お前は何を言ってるんだよ w

343 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2017/05/28(日) 08:58:45.79 ID:z39RzRRd.net

>>12
これは訴え続けないとな。

344 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2017/05/28(日) 09:50:54.44 ID:PRCm/nwW.net

エネルギー保存の法則をわかってないやつが多すぎる

345 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2017/05/28(日) 23:50:53.81 ID:+3UJDxcI.net

ようするに電池を使わずに蓄電できるってことなのか？

346 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2017/05/29(月) 00:50:42.65 ID:cb11KPQK.net

ついにタービンから卒業か？

347 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2017/05/29(月) 18:41:50.47 ID:XTKyFWvT.net

>>1

まあ、発電は確かに可能であろうが、

ただ、投入された電力とのプラスマイナスはどうなの？　やはり若干マイナスか？

348 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2017/05/29(月) 19:34:12.21 ID:s3lQqHf9.net

ラプラスの悪魔とこのマクスウェルの悪魔を読んだとき
厨二の元祖っぽいな。と思った

349 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2017/05/29(月) 20:11:36.49 ID:WClijVeF.net

マクスウェルの悪魔か。懐かしいな。　　　　　で、マクスウェルの悪魔って何？

350 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2017/05/29(月) 22:16:02.31 ID:bepjg7kw.net

>>349
1を読め

351 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2017/05/30(火) 00:52:43.63 ID:YbNkDsRY.net

小保方捏造実験と同じレベルだろこれ。

こんなもん、観測するときに電子にエネルギー与えているか
閉じ込めるデバイスから扉の開閉という名目で電子にエネルギー与えているかで
逆電位を遡上させてるだけだろ。

マクスウェルの悪魔自体は仮想話なので否定する類のものではないが、
現実には電子を数個単位で制御するなんて不可能。

要は観測と制御を通じて
電子にエネルギーを与えてしまってんだよこれ。そのエネルギーで逆電位を遡上してるだけ。

それをあたかも熱振動をうまいタイミングで
一方向に扉を開閉してだんだんと逆電位を遡上させることができたと
大いなる勘違いしてるか、知ってて言ってるかだな。

こんなもん誰が信じるのか笑える。

352 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2017/05/30(火) 00:54:15.88 ID:O63poi47.net

ナノロボット技術への派生期待出来る…のかな

353 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2017/05/30(火) 01:18:56.05 ID:mG0EQfvF.net

よくわからんがラジコンとかのアンテナから飛ぶ電波を選りすぐって
電池に貯めて発電できたってことか？ただ酷く非効率ではあるけれど

発電のほうはさておき電子を選別するっていうのはいつか役に立ちそう

354 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2017/05/30(火) 13:40:54.85 ID:vbF6aZU6.net

これにより電源不要の熱ノイズから電気エネルギーを取り出す事が可能だというのがわかるが、そのために容器と開閉扉がいるのか

情報を持っていればそこからエネルギー生成というのがわからない
エネルギーを取り出して1ビット情報を入手したとしてそれがエネルギーに再変換できる、という事か

ふ〜ん

355 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2017/05/30(火) 13:49:37.95 ID:vbF6aZU6.net

つまりはだな

「 電子 」＝ ・・・・・・・ ↑容器 ↑開閉扉 ↑ 電流


・・・・・・「識別記憶域」
↑電流 ↑情報保存

「識別記憶域」・・・
↑再エネルギー化

これにより、容器と開閉扉をソーラーシステムで運営すれば情報を再エネルギー化させる事によりエネルギーループが可能となる

大容量情報を再エネルギー化によりエネルギーとする事ができる

356 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2017/05/30(火) 13:51:00.32 ID:vbF6aZU6.net

AAにできなかったわ
電子の部分が容器＝が開閉扉・・が電流

357 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2017/05/30(火) 14:23:07.23 ID:PrhnEp76.net

悪魔をも過労死させる日本の技術。

358 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2017/05/30(火) 18:55:37.79 ID:hk4eQPOa.net

有線の充電器も不要で、スリープ中の携帯端末が勝手に充電されていく様な事ができるようになる？

359 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2017/05/30(火) 19:01:21.92 ID:8qikwkxL.net

あくまでトランジスタなんだから電流を流さないことには整流出来ないぞ
のび太がジャイアンを殴ったら、ジャイアンが大きな拳で殴り返してきた、みたいなもんで、小さな電流で大きな電流を導いてるのかトランジスタ
小さな電流を大きくしてるわけじゃない

360 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2017/05/30(火) 19:58:29.00 ID:vbF6aZU6.net

トランジスタにソーラー電池をあてるだけで電流を生み出す事ができるんだよな
エネルギーループも示唆してる
ここわかってない人が多い

361 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2017/05/30(火) 23:54:07.67 ID:YbNkDsRY.net

＞これにより電源不要の熱ノイズから電気エネルギーを取り出す事が可能だというのがわかるが、

だから小保方レベルの詐欺だってーの。
電子を観測するときに移動させたい方向へ運動エネルギーを与えてしまっているか、
扉を開閉するときに移動させたい方向へ運動エネルギーを与えてしまっているか、
あるいはその両方だろ。

電子の観測（電子の選択）も扉の開閉も外部エネルギーは必要なんだから
それに由来するエネルギーを電子がもらって一方向へ運動させているだけのものを
ランダムに熱振動する電子を扉の開閉だけで一方向へ移動させたと言い張ってるだけだな。

まともなヤツはまったく信用せんわこんな発表。

362 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2017/05/31(水) 11:11:45.75 ID:iasrfx+C.net

差別やらを無くしたかったら
約70年前の、日本の非情な邪悪で残虐な所業を
謝罪してから考えろよｗｗ
旧日本軍による「慰安婦強制凌辱」とか「うん千万規模の南京大量殺害」とかは
代表の平成天皇なりの公開全裸土下座謝罪無しの現状は
同じ日本人として恥ずかしいし、中韓の被害者達に申し訳なく思うわ

やっぱ、俺達日本人は醜悪で邪悪だと思うね。
俺達日本人に比べたら、ユダヤやISISなんかは
日本民族と比べたら邪悪でも何でもないわ

その血が俺にも混じってると思ったら 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
掻きむしって邪悪な血を全部出してやりたいわｗ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
ネトウヨはそう思わないのか？？　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

363 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2017/06/01(木) 00:08:57.33 ID:UQAEh/00.net

>>361
お前は、、、そういう話は居酒屋でやれよな

364 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2017/06/01(木) 00:21:14.53 ID:8PK2EQn2.net

電子を1個とか数個とか
個数単位で制御できたって
そんなヨタ話信じるヤツがいたら心から笑えるわ。

365 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2017/06/01(木) 00:29:31.88 ID:tTus5eVk.net

なんで？
どこがヨタなの？

366 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2017/06/01(木) 00:43:14.34 ID:y53HJK35.net

ニュートリノを数個単位で操作するとか言い出したら与太だが、
電子を1個操作なんて楽勝なんですが。

367 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2017/06/01(木) 07:21:48.34 ID:ov55NdkO.net

364の言ってるのはこう言う事ができてもスレタイのようなのを
真に受けんなよって事だろ

読解力なさすぎ

368 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2017/06/01(木) 08:28:38.23 ID:Vd3J/GHm.net

>>367
>>364 にスレタイの話なんて出てきてないが w

369 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2017/06/01(木) 09:10:37.00 ID:uVsrAgzE.net

これがリアルアスペか…

370 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2017/06/01(木) 18:49:15.38 ID:5MqVWhid.net

>>361
研究室レベルなら出来なくないだろ
今どきのCPUだって電子10個くらいの制御
君は何時の時代から来たのかねw

371 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2017/06/01(木) 19:22:22.25 ID:jYKEYTOx.net

>>370
> 今どきのCPUだって電子10個くらいの制御

これはいくらなんでもホラの吹きすぎｗ
現行のCPUで本当に１ビットを表す電荷量が電子10個程度ならば
量子力学的な効果が顕著に現れてくるが、現実の半導体回路では
最も集積度の高い（つまり細くて電荷量が少ない）ものでもそこまで達していない

現実の半導体回路で見られる量子力学的な効果としては
回路が微細になり絶縁体の壁が薄くなることによってトンネル効果による
電荷の漏洩が無視できなくなるだけで、ビットを表すのに使用する
電荷量は十分にマクロな量

372 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2017/06/02(金) 01:44:09.80 ID:XdTJAx8N.net

ID:y53HJK35電子を1個操作なんて楽勝なんですが。
ID:y53HJK35電子を1個操作なんて楽勝なんですが。
ID:y53HJK35電子を1個操作なんて楽勝なんですが。
ID:y53HJK35電子を1個操作なんて楽勝なんですが。
ID:y53HJK35電子を1個操作なんて楽勝なんですが。

373 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2017/06/02(金) 01:47:31.79 ID:XdTJAx8N.net

＞今どきのCPUだって電子10個くらいの制御

どのオーダーで微細加工してるのかも知らんのかド素人が

374 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2017/06/02(金) 02:09:47.29 ID:XdTJAx8N.net

しかしいいよなあ。
こんな誰も後追いしないようなキワモノ研究で
好き勝手に言えるからなあ。

×　電子の観測とデバイスの電気的開閉制御だけにより、熱振動する電子をエネルギー的に高いほうへ移動させることができた。
〇　移動させたい方向へ電子にエネルギーを与えた（与えてしまっている）だけ。

論文だけなら何とでも書けることは言うまでもないしな。
まあ、これからも頑張ってくれたまえ。

どんな妄想が流行ってるのか
こっちはアタマの体操になるからいいわ。

375 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2017/06/02(金) 02:19:39.92 ID:XdTJAx8N.net

＞現実の半導体回路で見られる量子力学的な効果としては
＞回路が微細になり絶縁体の壁が薄くなることによってトンネル効果による

量子論に騙されてるバカ乙。
各電子のエネルギーは時々刻々と変わってんだから
ある瞬間に大きなエネルギーを持てば薄い絶縁領域を超えることも当たり前に起こる。

それを量子効果というのが詐欺なんだが、
アホばっかで半笑いするしかない。

376 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2017/06/02(金) 03:12:38.59 ID:k8RoVovJ.net

>>375
横からすまんが
君なら絶縁層を越える方法に二種類考えられることは容易だろう
電子にエネルギーを与え原子を構成する電子軌道に電子をねじ込み別の電子を押し出し同じことを繰り返す
所謂ところてん方式

そして量子効果によるトンネル効果


ところでこの二つの現象は排他的であろうか
電子が十分大量存在する実在の電子機器を想定していただきたい
片方の現象が起こり得るときもう片方は絶対に起こらないという保証があるのであろうか
この二つの現象は直接的には全く独立した現象であり影響しないのは自明
ならば両方起こり得ると考えるのが妥当
事実両方起こっているわけだが
両方同時に起こり得る事象に対して「AだからBでない」という証明は成り立たない

> ある瞬間に大きなエネルギーを持てば薄い絶縁領域を超えることも当たり前に起こる。

これがトンネル効果を起きていないことを証明するには不十分であることは理解していただけるのではないかな

377 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2017/06/02(金) 03:27:12.80 ID:zYzGuGTw.net

>>373
現代のCPUが１ビットを電子10個ほどで表せてるなら必要な電流はずっと小さくて済むことになる
お前は単純な掛け算もできないで技術者のつもりか

378 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2017/06/02(金) 06:45:30.61 ID:U12cLlnd.net

顔真っ赤にして4連投する基地外ID:XdTJAx8Nに触るなんて暇な奴だな。

379 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2017/06/02(金) 09:29:24.68 ID:poLppz/L.net

創価学会は犯罪集団
ドトールコーヒーは学会員だ
赤羽は創価集団ストーカー の街
いつくしみ深き 友なるイエスは
罪とが憂いを とり去りたもう
　　こころの嘆きを 包まず述べて
　　などかは下ろさぬ 負える重荷を
いつくしみ深き 友なるイエスは
われらの弱きを 知りて憐れむ
　　悩みかなしみに 沈めるときも
　　祈りにこたえて 慰めたもう

380 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2017/06/10(土) 18:03:01.62 ID:kEosfByt.net

「情報」という言葉を使う奴は二元論者だ、と言う研究者が居る。
霊魂や神の奇跡のような、物理的な実在なく物理的な作用を及ぼす何かしらの超常現象を前提においていると考えられると言う。

電子1個が持つ「情報」が本当に物理的な存在であるなら、「情報」という言葉ではなく普通に何かの物理量で表されるハズなのだが…
少なくとも世間一般では改変と欺瞞でロクでもない使われ方をする予想しか出来ない…

381 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2017/06/10(土) 18:11:21.24 ID:woS/DnZj.net

どうでもいいけどさ

居る、此の、其の、で在る
こういう言葉の入った文章って胡散臭くなるよね

どうでもいいけど

382 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2017/06/14(水) 01:23:36.10 ID:62EXcEXa.net

常温の水をエネルギー０で冷たい水と熱い水に分離できる
エネルギー問題の解決
宇宙船で何千年も航行できる

383 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2017/06/14(水) 07:50:48.10 ID:WXn300dj.net

宇宙船の航行はエネルギー問題とは無関係

384 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2017/06/21(水) 20:54:04.65 ID:yvV9/8Bd.net

>>381
「けど」加えるといいけど？