Неврологи продемонстрировали обучение в стиле «Матрицы»
Функциональная магнитно-резонансная томография (fMRI) позволяет отслеживать рисунок активности нейронов в разных районах мозга благодаря измерению кровотока через эти участки. На снимке — аппарат, фиксирующий эту картину (кадр Boston University).
До впитывания навыков пилотирования вертолёта за пять секунд ещё очень далеко, но учёные сделали крохотный шажок к будущему, показанному в известном фильме. Они испытали оригинальную технологию неосознанного обучения мозга.
Группа исследователей из Бостонского университета (BU) и лаборатории вычислительной неврологии в Киото (ATR CNL) решила выяснить, может ли быстро перестраиваться зрительная кора в мозге взрослого человека, чтобы участвовать в так называемом обучении восприятию (perceptual learning).
Последнее понятие относится и к зрению, и слуху, вкусу и обонянию, осязанию… Человек после ряда тренировок быстрее и точнее распознаёт заданный стимул в потоке других. Это может быть (в самом примитивном случае) вертикальная черта на фоне горизонтальных, или красный круг в череде синих. Или японская речь на фоне английской. Аналогично работает обучение чтению, когда человек начинает узнавать на письме буквы и целые слова.
Отправлено: 23.12.11 04:43. Заголовок: Учёные создали камер..
Учёные создали камеру с частотой 580 миллиардов кадров в секунду
Самая быстрая видеокамера в мире способна разглядеть продвижение ультракороткого импульса света через однолитровую бутылку, подобно тому как обычные скоростные камеры в деталях снимают пролёт пули сквозь яблоко.
Уникальную систему построили Рамеш Раскар (Ramesh Raskar) из Массачусетского технологического института и сотрудники его лаборатории Camera Culture при участии группы Бавенди (Bawendi Group).
Раскар известен нам по целому ряду впечатляющих опытов. Достаточно вспомнить камеру, снимающую за углом. Она, кстати, является близкой родственницей новинки – у них есть общие элементы и схожи приёмы работы со светом.
Для начала, впрочем, полюбуемся, как сферический волновой фронт от импульсного лазера прокатывается по выставленному физиками натюрморту. Каждое такое колечко пересекает сцену со скоростью света, но в замедленном ролике оно просто ползёт.
Бутылка, снятая обычным фотоаппаратом и она же, увиденная камерой Trillion FPS. Прокатывающийся короткий импульс расцвечен компьютером (фото MIT Media Lab, Camera Culture).
Отправлено: 26.12.11 19:49. Заголовок: В попытке сотворить ..
В попытке сотворить наноскальпель, который можно использовать, чтобы заглянуть внутрь клетки, учёный из британского университета Бата создал крошечный элемент, похожий на человеческую руку.
Автором любопытной наноструктуры неожиданно для себя стал наш бывший соотечественник Сергей Гордеев. По данным Mail Online, длина «руки» составила 350 нанометров.
– Нанонаука сейчас прогрессирует очень быстро, так что, быть может, «рука» пытается привлечь людей и спонсоров к этой области. Нам необходимо больше студентов, исследователей и финансирования, чтобы двигаться вперёд".
Подводя итоги научного 2011-го, журналисты обнаружили, что одновременно обозначили для себя главные темы-2012. Последний старт последнего шаттла. «Атлантис» взлетел 8 июля и должен был сесть 20 июля, но по-пижонски приземлился только следующим утром.
1] Нейтрино — та ещё зараза. Сначала их изобрели просто для энергетического баланса. Потом долго не могли обнаружить. Затем не могли обнаружить в предсказанных количествах. Выяснилось, что в действительности нейтрино имеет несколько, гм, природ и примеряет на себя то одну, то другую. Это означает, что у нейтрино есть масса — мало кто ожидал такого выверта. В этом году они снова заставили говорить о себе, прилетев на итальянский детектор из CERN быстрее света. Теперь весь мир пытается понять, что итальянцы сделали не так.
Архив препринтов кряхтит от наплыва статей, пытающихся объяснить зарегистрированный эффект. Коллаборация OPERA потихоньку отвечает на вопросы о возможных источниках ошибки в эксперименте. Ломают копья теоретики: одни обосновывают невозможность результатов, другие вписывают их в рамки принятых моделей. Совершенно очевидно, что история далека от завершения. В 2012 году в дискуссию обязательно включатся рецензируемые журналы, вот тогда и начнётся самое интересное.
2] Поразительных успехов добились астрономы, работающие с данными американского космического телескопа «Кеплер». В одном только декабре они объявили о трёх крупных открытиях, которые полностью изменили наше представление о планетных системах. Прояснилась ситуация с небесными телами, напоминающими дорогую Землю. Любителей научной фантастики порадовали сведения о планетах, которые выжили, будучи проглочены красным гигантом. Кроме того, благодаря «Кеплеру» мы знаем о том, что объекты больше Земли, но меньше Нептуна широко распространены. Не многовато ли для одного-единственного научного инструмента? Впрочем, ради этого «Кеплер» и создавался.
Разумеется, это только начало. Подтверждены только 33 экзопланеты, обнаруженные телескопом; своей очереди ожидают ещё 2 300 кандидатов. Сколько среди них таких, что готовы поразить наше воображение? Как много там планет, способных приютить живые существа? Скольких ещё кандидатов отыщет «Кеплер»?
3] Проект Berkeley Earth Surface Temperature подтвердил: поверхность Земли действительно нагрелась. Это, конечно, трудно назвать сенсацией. Суть в том, что трёх организаций, независимо друг от друга пришедших практически к одинаковым выводам, оказалось недостаточно. Не обращая внимания на тающие ледники, скептики продолжали обвинять климатологов в подтасовке данных и коррупции. И вот на сцену вышла ещё одна организация с новым методом анализа и более обширным набором данных — и показала то же самое.
Давно понятно, что скептики умолкать не собираются. Остаются люди, полагающие, что на показания метеорологических станций влияет урбанизация: она, мол, подогревает результаты. Разговорам на эту тему, скорее всего, будет посвящён и грядущий год. Berkeley Earth добавит в свою базу данных температуру поверхности океана (уж там-то никаких городов нет), а также показатели Арктики, которая, говорят, нагревается сильнее остальной планеты. Потом выбившиеся из сил учёные снова докажут очевидное, скептики снова их раскритикуют, и политики опять поверят последним, ибо дешевле.
4] Завершилась тридцатилетняя эпоха космических челноков. Одряхлели не только корабли и технологии, устарел сам подход к космонавтике. В США решили: государство может оставить за собой наукоёмкие проекты вроде покорения дальнего космоса или разработку сверхтяжёлой ракеты-носителя, но на низкую орбиту астронавтов и автоматические станции пусть отправляют частники. Целый ряд компаний стремится занять освободившуюся нишу. В 2012-м, дорогой Санта-Мороз, мы ждём новых испытательных полётов.
5] 2010 год стал знаковым для палеоантропологии: удалось завершить расшифровку генома неандертальцев и денисовцев и описать новый вид Australopithecus sediba, который очень удачно заполняет провал между австралопитеками и людьми. Но только в уходящем году мы начали понимать истинное значение тех открытий. Стало проясняться, какими генами и зачем нас наградили предки, скрещивавшиеся с родственными видами, а A. sediba получил более детальное описание и более точную датировку, что только упрочило его позиции в качестве пресловутого потерянного звена.
В 2012-м нас, скорее всего, ожидают новые данные о генетическом обмене; они будут становиться всё более исчерпывающими. Кроме того, по мере увеличения охвата человеческой популяции анализом ДНК, вероятно, удастся обнаружить свидетельства о других архаических видах, которые внесли свой генетический вклад в формирование Homo sapiens.
6] Поиск бозона Хиггса близится к концу. Если этот последний элемент Стандартной модели действительно существует в предсказанном диапазоне масс, данные Большого адронного коллайдера обязательно позволят его обнаружить. Честно сказать, всё, что мы видели до этого года, было лишь настройкой машинерии. Ранние анализы опирались на весьма незначительные объёмы данных. 2011 год более чем удвоил их количество и существенно сузил тот интервал, в котором прячется бозон Х. Неохваченной осталась сравнительно небольшая область 120–125 ГэВ.
В будущем году сеанс начнётся с тех энергий, которые были достигнуты непосредственно перед недавней остановкой коллайдера. Надо только дождаться результатов.
P.S. И последнее. Давным-давно закончился срок эксплуатации двух «Вояджеров», прокладывающих курс в межзвёздное пространство, и марсохода, одиноко ползущего по какому-то кратеру. Но мы всё равно ждём от них вестей.
Отправлено: 02.01.12 21:35. Заголовок: Самые-самые научные ..
Самые-самые научные новости-2011 по мнению читателей «Компьюленты»
Среднестатистический «КЛ»-читатель модели «2011» получился на славу, настоящий возрожденец: пытливый, как какой-нибудь Микель Анджело, не по-коперниковски геоцентричный, словно Макиавелли, конспирологичный. Вот, если алфавитным галопом, что вас интересовало больше всего (на свете?): «Вояджер», Skylon, американцы на Луне, БАК, бозон Хиггса, гениталии, гоминиды, датские королёвы, инопланетяне, капитал (тот самый, его препохабие), космонавт Комаров, Луна, 2012, мамонты (вернее, их возрождение), мантийные алмазы, Меркурий (но только с его орбиты), мускулолёт (рекордный!), НАСА (во всех его начинаниях), нейтрино (плевать хотевшие на скорость света), планария (что это, друг читатель?), противовирус (от всего), Солнце (как... спутник Земли), соски (не путать с сóсками!) и, конечно, экотопливо (потому что бензин нынче дорог, но всё также вонюч).
По обратной шкале (в порядке накала страстей) перечисленное проще всего представить в виде ваших вопросов, которые и заставили вас обратить внимание на.
Двенадцать атомов железа на один бит – самое маленькое магнитное устройство хранения информации на данный момент (показана съёмка поляризованных спинов при помощи сканирующего туннельного микроскопа) (иллюстрация Sebastian Loth/CFEL).
Исследователи сумели сохранить один байт всего на 96 атомах, в то время как современные жёсткие диски тратят на каждый байт по полмиллиарда атомов. Специалистам из IBM и германского научного центра CFEL впервые удалось использовать особую форму магнетизма – антиферромагнетизм для хранения данных.
В отличие от обычных накопителей на базе ферромагнитных материалов, в антиферромагнетике спины соседних атомов направлены в противоположные стороны, так что весь материал в целом получается магнитно нейтральным.
Благодаря этому ряды атомов, создаваемые для записи отдельных битов, можно размещать вплотную друг к другу (на расстоянии одного нанометра) без перекрёстных магнитных помех, способных влиять на соседние биты, объясняет PhysOrg.com.
Авторы этой работы решили проверить, насколько сильно можно сократить компоненты магнитного запоминающего устройства. Но вместо постепенного уменьшения размера ячейки они выбрали противоположный подход – начали с одного атома на подложке и постепенно наращивали их число, чтобы «попасть в область классической физики».
Для создания системы атомов и измерения их параметров использовался сканирующий туннельный микроскоп исследовательского центра IBM в Сан-Хосе.
Атомарно точная сборка антиферромагнетика при помощи наконечника сканирующего туннельного микроскопа. Атомы железа (зелёный цвет) размещаются на подложке из нитрида меди и связываются двумя атомами азота (синие стержни) в регулярном порядке, разделённые одним атомом меди (жёлтый цвет) (иллюстрация Sebastian Loth/CFEL).
Выяснилось, что всего 12 атомов достаточно для надёжной записи одного бита, а 96 атомов, соответственно, для одного байта. При меньшем размере ячейки квантовые эффекты ещё влияют на хранимую информацию, говорят учёные.
Один бит экспериментаторы составили из пары рядов по шесть атомов железа каждый. Байт был получен совмещением восьми таких блоков. Причём он занял площадку 4 на 16 нанометров, что соответствовало плотности хранения данных, в сто раз большей, чем в жёстких дисках.
Запись информации производилась при помощи электрического импульса, подаваемого на наконечник микроскопа. Импульс переворачивал магнитную конфигурацию каждых 12 атомов (у такой группы имеется два возможных состояния, соответствующие 0 и 1). Более же слабый импульс позволял считывать эти данные.
Закодированное в ASCII слово think («думать»), представленное пятью снимками одного 96-атомного байта, находящегося в разных состояниях (фото IBM).
Созданная система показала, что способна хранить данные в течение нескольких часов, правда, только при температуре 5 кельвинов. Но авторы работы полагают, что аналогичные комплексы из 200 атомов будут стабильными при комнатной температуре.
И хотя ещё потребуется время, чтобы от подобных опытов можно было перейти к созданию практически пригодных атомарных запоминающих устройств, исследователи считают, что их работа выходит далеко за рамки существующих технологий хранения данных.
Кроме того, эксперимент с необычной системой атомов является своего рода испытательным стендом для отслеживания эффектов на условной границе применимости обычной и квантовой физики. Учёные говорят, что научились контролировать квантовые эффекты в такой системе, подбирая размер и форму рядов атомов. А это поможет лучше понять, чем отличается квантовый магнит от классического.
Международная исследовательская группа получила наноразмерные спирали продукты самоорганизации органических соединений, взятых в соотношении 2:1.
Меламин и бисимид, взаимодействуя, будучи взятыми в соотношении 2:1 дают спиралmyst супрамолекулярные структуры. (Рисунок из Org. Biomol. Chem., 2009, DOI: 10.1039/b912809c)
Ранее уже были проделаны многократные попытки дизайна пар фотоактивных молекул, способных к самопроизвольной самоорганизации с образованием наноструктур, целостность которых обеспечивается водородными связями. Наноструктуры, содержащие меламин и имид особенно интересны, так как их фоточувствительность может применяться в миниатюрных оптоэлектронных устройствах. Обычно эти соединения самоорганизуются в соотношении 1:1 благодаря комплементарным центрам, способным к образованию водородных связей.
Однако, когда Сики Ягаи (Shiki Yagai) из Университета Чиба и Франк Вюртнер (Frank Würthner) из Университета Вюрцбурга смешали азобензол-функционализированный меламин и бисимид перилена в соотношении 1:1, они получили не ожидаемый линейные супрамолекулярные структуры, а продукты самоорганизации с трудноопределяемой морфологией.
К удивлению исследователей, дополнительные порции азобензолового производного способствовали образованию плотноскрученных спиральных наноструктур, в состав которых исходные соединения входили в соотношении 2:1 ratio. Предполагается, что дополнительные молекулы меланина уменьшают число водородных связей, придавая надмолекулярным структурам дополнительную гибкость и возможность закручиваться. В конечном итоге молекулы бисимида могут оказаться в соседних витках спирали, где π-стекинговые взаимодействия между ними придают дополнительную стабильность всей системе.
До недавнего времени, квантовомеханические феномены ученые могли наблюдать только при движении микрообъектов, таких как одиночные атомы. А при переходе к объектам на макроуровне (состоящим из большого количества атомов) возникает так называемая квантовая декогерентность – на физическое тело начинала влиять окружающая его среда и квантовые эффекты исчезают.
Теперь исследователям удалось показать, что используя свет можно контролировать на квантовом уровне вибрационные движения достаточно крупного объекта, состоящего из сотен триллионов атомов.
Ученые изготовили стеклянный "пончик" диаметром 30 микронов и поместили его на микрочип. Затем физики облучили лазером тонкую оптическую пленку. Ее, в свою очередь, расположили вплотную с "пончиком", позволив свету перепрыгивать на стеклянный объект и циркулировать по его окружности. Небольшая сила, развиваемая кружащими в стеклянном торе фотонами, заставляет его колебаться с четко определенной частотой.
По словам физиков, такое объединение механических колебаний с квантовыми системами иной природы, такими как электрический ток, может быть реализовано так же хорошо, как и со светом. Это позволит передавать квантовую информацию и даст возможность продвинуться на пути к созданию действующего квантового компьютера.
Напомним, что другая группа физиков уже предлагала прототип переключателя для квантового компьютера, в котором световые импульсы использовались для вибрации кремниевого моста. Однако реализация механического колебания за счет квантовых эффектов предложена впервые.
Группа физиков из Массачусетского технологического института под руководством Андрея Токмакова научилась количественно определять элементы вторичной структуры белка на основе спектров, полученных с помощью скоростного лазера за 10-12 секунды. Работа опубликована в журнале Analyst, с пересказом можно ознакомится на сайте института.
Исследователи облучали образцы белков в растворе импульсами инфракрасного света длительностью менее 1 пикосекунды и проводили сложный анализ происходящего поглощения. Свет поглощался основной полипептидной цепью, которая может быть в трех основных состояниях: уложенной в альфа-спираль, сложенной в Z-образный бета-слой или неструктурированной. Поскольку в трех этих структурах атомы углерода и кислорода взаимодействовали по-разному, то менялся и спектр поглощения белков, содержащих разное количество того или иного структурного элемента. На основе анализа получившегося спектра ученые делали вывод о содержании в белке разных элементов структуры.Чтобы проверить корректность нового метода, исследователи сравнивали результаты, полученные для 16 тестовых белков с известной структурой.
Следует отметить, что метод позволяет определить только долю тех или иных элементов в структуре (спиралей, слоев или неструктурированных участков), не их последовательность, и, тем более, не положение всех атомов белка, как позволяет это делать метод рентгеновской кристаллографии. Однако разработанный метод обладает комплиментарными рентгеноструктурному анализу достоинствами. Он позволяет определять структуру белков в растворе, а не в кристалле (успешная кристаллизация - самое узкое место рентгеноструктурного метода). Кроме того, он позволяет увидеть процесс изменения структуры во время денатурации, ренатурации, и в случае взаимодействия с другими белками.
Ученые уже давно используют инфракрасную спектроскопию для изучения белков. Новую информацию из инфракрасных спектров удалось получить благодаря усовершенствованию лазеров, способных генерировать сверхкороткие вспышки света. Использование облучения последовательными сверхкороткими вспышками позволяет получить двумерные спектры поглощения, анализируя которые авторы смогли установить вторичную структуру.
Изображение ДНК полученное атомно-силовым микроскопом. Фото NanoDynamics Systems Lab
Ученые из Нью-Йоркского и Калифорнийского университетов объявили, что разработали метод определения последовательности ДНК, анализируя ее изображения, полученные атомно-силовым микроскопом. Работа исследователей должна быть опубликована в журнале Journal of the Royal Society Interface, на момент написания заметки пресс релиз, предоставленный Нью Йоркским университетом публикует сайт PhysOrg.com. http://www.physorg.com/news/2012-03-molecular-braille-dna-molecules.html
Для определения последовательности к молекулам ДНК присоединяются наночастицы, затем молекулу наносят на подложку и сканируют скоростным атомно-силовым микроскопом. Подробности обработки ДНК и характер специфичного присоединения наночастиц в зависимости от последовательности ДНК в пресс-релизе не приводятся. Полученные изображения обрабатывают на компьютере для установления последовательности нуклеотидов в молекуле. Свой метод авторы назвали "прямым распознаванием молекул".
В качестве теста метода ученые использовали определение последовательности ДНК-копий матричных РНК (кДНК), синтезируемых в клетке. Метод секвенирования кДНК в последнее время используется биологами для массового определения активности тех или иных генов в разных тканях или клетках в качестве альтернативы технике ДНК-микрочипов. http://en.wikipedia.org/wiki/DNA_microarray
Если этот способ действительно работает так, как утверждают авторы, то он будет иметь два существенных преимущества. Во-первых, он будет способен, в отличие от бурно развивающихся методов пиросеквенирования, определять последовательности длинных участков ДНК. Это преимущество дает возможность секвенировать участки со множественными повторами последовательности, недоступные для пиросеквенирования и часто встречающиеся в геноме человека.
Во-вторых, метод позволит определять последовательность индивидуальной молекулы ДНК, например, полученной из единичной клетки. На сегодняшний день на это способны два принципиальных метода - метод с использованием нанопор и группа методов с использованием фиксированных на подложке индивидуальных молекул ферментов. В случае более известного метода нанопор индивидуальная одноцепочечная молекула ДНК протаскивается через пору диаметром несколько нанометров, находящуюся в непроницаемой для ионов мембране. При прохождении сквозь пору разных нуклеотидов разность потенциалов на мембране изменяется неодинаково и на основе этого определяется последовательность протаскиваемой ДНК.
В последнее десятилетие наблюдается бурный рост количества технологий секвенирования ДНК. Скорость и доступность процесса резко повышается. Технологии, разработанные всего несколько лет назад и казавшиеся революционными, очень быстро сменяются новыми. Компании, конкурирующие в этой области, пытаются найти технологию, которая позволит им сделать доступным для большинства населения полное секвенирование генома.
Все даты в формате GMT
3 час. Хитов сегодня: 5
Права: смайлы да, картинки да, шрифты да, голосования нет
аватары да, автозамена ссылок вкл, премодерация откл, правка нет
vesti.ru novostinauki.ru elementy.ru zerx.ru compulenta.ru my.mail.ru torrentino.com earth-chronicles.ru ria.ru
- участник сейчас на форуме
- участник вне форума
