Отправлено: 13.02.11 05:42. Заголовок: Новости науки 2

Смотри телеканал Discovery Science онлайн

http://itvonline.ru/ch/discovery-science


Полнотекстовые БАЗЫ ДАННЫХ по научной тематике
http://www.aonb.ru/doc/bases/baz.html

 Отправлено: 18.05.12 12:08. Заголовок: Возникновение новых ..

Возникновение новых генетических отклонений и повышение частоты редких мутаций не обязательно требует зашкаливающего радиационного фона вокруг — достаточно лишь резко увеличить численность популяции.
Чем круче рост численности населения, тем больше мутаций проявляется в генофонде человечества.

Причина, по которой в современном мире всё чаще встречаются генетические заболевания, кроется не только в загрязнённой окружающей среде, кишащей мутагенами. Как сообщают в журнале Science учёные из Корнеллского университета (США), новые, прежде невиданные мутации начали проявляться лишь потому, что нас стало больше.

Частоту той или иной мутации можно предсказать с помощью методов популяционной генетики, которая совмещает инструментарий классической генетики с положениями эволюционной теории. Основные параметры, которые при этом берутся в расчёт, — это величина популяции, её динамика, уровень мутагенеза, характер интересующей нас мутации.
Это позволяет предсказать будущее генетического отклонения — закрепится ли эта мутация в популяции или же исчезнет, и как скоро это произойдёт. Однако, как утверждают авторы статьи, обычные математические модели не приспособлены к ускоренному росту численности вида.

А именно это и произошло с человечеством: за последние десять тысяч лет численность людей подскочила с нескольких миллионов до 7 миллиардов, причём наибольшее ускорение случилось за последние две тысячи лет, или за последние сто поколений. Разумеется, даже внутри последнего отрезка времени рост этот был нерегулярным, какое-то время численность человечества росла постепенно, пока общий прогресс не сделал существование человека более комфортным и безопасным. Чтобы оценить генетическую динамику популяции, исследователи обычно моделируют её рост из какого-то начального числа особей. В данном случае было показано, что генетическую динамику в человеческих популяциях лучше оценивать в выборке в 10 тысяч индивидуумов — против нескольких десятков, которые использовались в предыдущих моделях. Старые модели, исходившие из линейного, а не экспоненциального роста популяции, в предсказаниях частот мутаций давали пятисотпроцентную ошибку. Следует подчеркнуть, что тут в первую очередь важен характер роста: постепенный, линейный рост популяции даёт время редким мутациям уйти из генофонда.

Взрыв численности населения привёл к тому, что многие редкие варианты генов встречаются намного чаще, чем ожидалось. Таким образом, естественный мутагенез имеет огромное поле для работы, и в будущем человечество ждут новые мутации, вызванные из небытия перекосом в популяционной динамике. Возможно, фантастические «Люди Х» станут банальной реальностью — и не выйдут из секретных лабораторий, а образуются естественным эволюционно-генетическим путём.

Вряд ли будет большим преувеличением сказать, что уже сейчас почти каждый из нас хоть в чём-то, но мутант.
Но в первую очередь, конечно, полученные результаты позволят по-новому оценить, насколько большую опасность представляют генетические заболевания, от самых простых до сложных вроде аутизма, который может развиться из-за десятков и сотен различных мутаций.

http://science.compulenta.ru/678626




Подтверждено увеличение числа редких мутаций у человека



http://science.compulenta.ru/678626

 Отправлено: 18.05.12 12:28. Заголовок: Специалисты Универси..

Специалисты Университета Райса (США) совместно с коллегами из Швейцарии и Сингапура создали прототип микрочипа, обладающего значительно более высокой энергетической эффективностью по сравнению с традиционными изделиями.




Экспериментальный «неточный» процессор (здесь и ниже изображения Университета Райса).

Учёные предлагают улучшить характеристики процессоров путём «отсечения» редко использующихся элементов интегральных схем. В основу опытной разработки положена идея «неточных» вычислений: микрочип работает более эффективно, но допускает определённый процент ошибок.

Расчёты показывают, что процессор с «усечёнными» электронными цепями обеспечит двукратный выигрыш в быстродействии, энергопотреблении и займёт вдвое меньше места по сравнению с традиционными решениями.

Исследователи поясняют, что, тщательно рассчитав вероятность ошибок и ограничив типы операций, при выполнении которых они допустимы, можно одновременно снизить потребление энергии и поднять производительность. Теоретически можно добиться 15-кратного выигрыша в показателях энергоэффективности.

По мнению учёных, процессоры нового типа подойдут для использования в тех областях, в которых допускается определённая неточность в вычислениях. В качестве примера приводится один и тот же кадр, обработанный экспериментальным чипом с погрешностью в 0,54 и 7,5%. В первом случае изображение практически идентично оригиналу, полученному при помощи обычного процессора. Во втором — заметны искажения, но рассмотреть картинку всё равно можно.

http://science.compulenta.ru/680152

цитата:

Такие решения могут использоваться в смартфонах и различных многопроцессорных системах, причем в них можно будет большую часть ошибок отсекать ещё на уровне конвейера и стеков ( транспьютерная дизъюнкция ). То есть под редкие операции можно отводить дополнительные чипы с особой топологией.

 Отправлено: 02.06.12 08:39. Заголовок: Генри Маркрам (Henry..

Генри Маркрам (Henry Markram) планирует с нуля воссоздать человеческий мозг. Невролог из Швейцарского технологического института полагает, что единственный способ по-настоящему понять, как работает человеческий мозг, и почему он часто отказывается работать, это воссоздать его, а затем провести на нем ряд экспериментов.

Маркрам основал "Проект Мозга Человека" для того, чтобы сделать именно это. Усилия направлены на интеграцию сотен тысяч единиц мозговой головоломки, которые были обнаружены нейробиологами в течение последних нескольких десятилетий, начиная от структуры и механизмов работы ионных каналов, до моделей сознательного принятия решений. Затем объединить все это в единую модель суперкомпьютера, виртуального мозга.

Если план сработает, то в результате будет получен образец, который сможет учиться и постепенно развивать комплекс познавательных способностей, так же, как и живой человек. Более того, его запрограммированная структура, мозговой код, который создастся в результате проекта, станет доступной всем неврологам мира, которые смогут проводить с ним любые эксперименты, будь то виртуальные рентгеновские исследования, тестирование новых препаратов, при этом процессы функционирования "мозга" на любом уровне воздействия не будут нарушаться, а ученые будут только наблюдать за результатом.

Проект вызвал очень много споров. Некоторые ученые говорят о том, что он просто не будет работать, другие утверждают, что виртуальный мозг будет таким же таинственным и "трудно работающим", как настоящий. Тем не менее, "Проект Мозга Человека" был выбран в качестве финалиста конкурса Европейского Союза по флагманским инициативам, на его развитие может быть выделено 1 миллиард евро. Если все же команда Маркрама выиграет конкурс, то что они на самом деле будут делать? Как можно построить человеческий мозг?

"У нас уже есть прототип системы, мы готовы расширять, совершенствовать и активно работать над ней", - говорит Маркрам, который разбивает процесс работы на семь основных шагов.

Мозговая механика

Сначала ученые должны решить, в каком объеме необходима ткань головного мозга для строения, затем они должны создать математические модели нейронов для этого объема в соответствии с экспериментальными данными, полученными от реального человеческого мозга.

Далее, они будут подключать модели нейронов друг к другу через виртуальные синапсы. Что касается скорости сигнала, то даже суперкомпьютер, который может выполнять 1000000000 миллиардов вычислений в секунду, будет лишен возможности одновременной обработки информации таким образом, как это происходит в человеческом мозгу, поэтому модель виртуального мозга будет всегда выполнять задачи и генерировать мысли в замедленном темпе по отношению к человеку.

На четвертом этапе строения мозга необходимо будет запустить систему. Ученые с помощью компьютерного программирования функционализируют модели нейронов и синапсов, а также глиальные клетки и кровоток. Чтобы заставить эти части работать максимально приближенно к реальности, специалисты обрабатывают все существующие данные в литературе и в базах данных, соотносят результаты и применяют их для создания биологически точной модели.

Если функция определенной части мозга еще не известна науке, то команда ученых или будет сотрудничать с другими неврологами для поиска ответа на вопрос, или же вставит специальный "заполнитель" в свою программу, который будет там до тех пор, пока ответ не будет найден.

Далее команда проведет серию экспериментов, чтобы убедиться, что клетки и синапсы работают соответствующим образом. "Модель служит для регулярной интеграции биологических данных, поэтому со временем, виртуальный мозг будет становиться все более точным", - говорит Маркрам.

Виртуальная реальность

Шестым шагом реализации проекта человеческого мозга является подключение его к виртуальной среде, то есть создание условий для того, чтобы у мозга развивались познавательные способности. "При построении подобной модели, ее необходимо "научить" мыслить, принимать решения и действовать. Это медленный процесс, поэтому для его реализации необходимы очень мощные суперкомпьютеры".

Однако, даже, несмотря на то, что ученые будут строить мозг взрослого человека, и, следовательно, им не нужно будет воссоздавать процесс строительства нейронов и синапсов, который происходит в детстве, им все равно придется "учить" мозг воспринимать реальность, для того, чтобы он смог генерировать разумные мысли. Мозг будет познавать виртуальный мир при помощи взаимодействия с виртуальными агентами.

И, наконец, ученые будут разрабатывать и проводить эксперименты на созданной модели, в надежде исследовать все, начиная от истоков человеческого поведения, до воздействия новых препаратов на головной мозг, а также изучение действия 560 болезней, калечащих человеческий разум.

http://www.infoniac.ru/news/Kak-postroit-chelovecheskii-mozg.html
http://vestinauki.ru/1675-uchenie-sobiraiutsya-postroit-mozg
http://www.sunhome.ru/journal/18542



Даже в более-менее изученных первичных сенсорных зонах существующие компьютерные модели пока ничего не объяснили и не предсказали. В лучшем случае они просто воспроизводят известные экспериментальные результаты (а обычно один из десяти).

Учёные до сих пор не могут ответить хотя бы на следующие простейшие вопросы о мозге: "Важна ли корреляция между нервыми импульсами испускаемыми нейроном, или важна только их частота?", "Сообщаются ли нейроны через электрические поля возникающие в мозге при активации нейрона, или лишь посредством нервных импульсов передавемых от нейрона к нейрону через синапсы?". О каком глобальном моделировании тогда может идти речь? Даже взаимодействие двух нейронов не знают как описать.

http://www.snob.ru/selected/entry/12799

 Отправлено: 02.06.12 08:40. Заголовок: Японские научные раб..

Японские научные работники пытаются превзойти самих себя. Высоких технологий и постоянного усовершенствования всяких гаджетов им уже недостаточно. Итак, ученые из Японии взялись расшифровать деятельность человеческого мозга.

Этот игрушечный поезд движется исключительно силой мысли. Человеку на голову одевают специальную аппаратуру, которая считывает сигналы мозга и передает их на компьютер. Тот, в свою очередь, расшифровывает сообщение и передает их объекту – в данном случае этому поезду.

В основе технологии считывания мозговых сигналов – оптическая топография. Устройства посылают пучок инфракрасных лучей в мозг человека. Сенсоры измеряют уровень кровяного давления и на основе его перепадов определяют сигналы, которые идут от мозга.

Сначала эту технологию использовали исключительно в медицинских целях – прежде всего, чтобы помочь людям с ограниченными возможностями. Однако сейчас ее стараются коммерциализировать.

Только представьте себе – силой мысли можно будет переключать каналы в телевизоре! Конечно, для этого понадобится специальное считывающее устройство. Сейчас Hitachi – фирма, которая является передовым исследователем в этой области – разработала данный шлем. Первый прототип создали еще пять лет тому назад. Тогда его использовали для общения с парализованными людьми. С помощью световых сигналов пациенты могли отвечать “да” или “нет” на вопросы.

А исследователи концерна Toyota концентрируют внимание не на измерениях кровяного давления в мозге, а на его электрической активности.

“В США, к примеру, для считывания электрической активности мозга нужно ввести электроды непосредственно в мозг. Необходимы сложные операции и прочее, а вот мы придумали технологию, когда все считывающие устройства просто одеваются на голову – обычная электроэнцефалография”, – говорит Анджей Цихоськи из RIKEN Brain Science Institute.

95% команд, которые дает мозг человека, компьютер считывает правильно. В Toyota утверждают – они на три порядка опережают других разработчиков. Впрочем, корпорация не собирается внедрять свои разработки в коммерческие продукты. По крайней мере на данный момент.

http://www.milkywaygalaxy.ru/poznavatelnoe/yaponskie-uchenye-vzyalis-za-rasshifrovku-deyatelnosti-mozga-cheloveka

 Отправлено: 02.06.12 08:46. Заголовок: Андрей Пальянов (Инс..

Андрей Пальянов (Институт систем информатики СО РАН) – инициатор и руководитель проекта по моделированию организма C. elegans, рассказывает, как и зачем учёные создают компьютерные модели живых существ.



http://www.nanonewsnet.ru/articles/2011/iz-ust-spetsialista-ob-iskusstvennoi-zhizni

 Отправлено: 10.06.12 03:25. Заголовок: Физики предложили сх..

Физики предложили схему компактного рентгеновского лазера



Американские физики предложили схему компактного источника мягкого рентгеновского излучения.
В основе работы источника так называемый эффект генерации гармоник высокого порядка.

Суть его заключается в следующем: материал облучается когерентным пучком электромагнитного излучения (лазерным импульсом). Пучок поглощается, после чего материал испускает когерентное излучение с более короткой длиной волны.
В качестве облучаемого материала выступал гелий под высоким давлением. В среднем прибор генерировал один рентгеновский фотон на 5000 инфракрасных ( для работы исследователи использовали инфракрасный лазер ).

http://lenta.ru/news/2012/06/09/xray
http://lenta.ru/news/2011/10/03/xray



Ученые из Мичиганского университета Карл Крушельник (Karl Krushelnick) и Виктор Яновский (Victor Yanovsky) сообщили о создании лазера с рекордной плотностью потока мощности - в 300 раз мощнее электросети США ( мощность импульса достигала 300 тераватт ).

http://lenta.ru/news/2008/02/18/laser

 Отправлено: 13.06.12 00:37. Заголовок: Немцы сняли самый бы..

Немцы сняли самый быстрый фильм в истории

Всего два изображения объекта, но сделаны они с «частотой кадров», которая в 800 миллиардов раз больше, чем в обычном кино (фото Stefan Eisebitt/HZB).

Состоит «кинокартина» всего из двух кадров, так что фильмом может считаться с натяжкой. Но зато промежуток между съёмкой этих двух изображений составил всего 50 фемтосекунд.

Рекорд, попавший в книгу Гиннесса (Guinness World Records), в издание 2012 года, поставлен физиками из немецкого синхротронного исследовательского центра DESY, технического университета Берлина (TU Berlin) и научного центра Гельмгольца (HZB).




Голограмма от модели Брандербургских ворот, попавшей под обстрел рентгеновского лазера (фото Stefan Eisebitt/HZB).

Как сообщает DESY, новая технология рентгеновской съёмки позволит создавать фильмы, в которых будут запечатлены ультрабыстрые молекулярные процессы и химические реакции, полагают исследователи. Тем более что разрешение снимков при таком методе – лучше 100 нанометров.

В роли фотовспышки выступал рентгеновский лазер FLASH, работающий в лаборатории DESY в Гамбурге. Вспышку этого лазера учёные разделили на две, причём один пучок волн направили по обходному пути, отличающемуся по длине от первого всего на 0,015 миллиметра. Далее обе вспышки были направлены на модель Бранденбургских ворот поперечником в несколько тысячных долей миллиметра.

Поскольку никакой детектор не мог бы разделить отблески, разнесённые во времени на 50 фемтосекунд ( фемто – это 10⁻¹⁵ ), немцы записали два наложившихся изображения цели как голограмму.
А из неё уже реконструировали два разных кадра своего суперфильма ( показанных на фото под заголовком ).

http://www.membrana.ru/particle/17484

 Отправлено: 11.07.12 08:57. Заголовок: Физики научились пер..

Физики научились переворачивать молекулы со скоростью света

Американские физики научились при помощи коротких импульсов света переворачивать и "зеркально" отражать фрагменты метаматериала, повторяющего по своим свойствам длинные молекулы - данное свойство может быть использовано для создания высокоскоростных систем связи, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.




http://ru.wikipedia.org/wiki/%CB%E8%EC%EE%ED%E5%ED

В живой и неживой природе существует целый ряд молекул, пространственная структура которых не совпадает с устройством их зеркального отражения. К примеру, летучее вещество лимонен в одной пространственной конфигурации обладает запахом лимона, а в зеркальном отражении приобретает аромат апельсина. Данный феномен называется хиральностью, а обычная и зеркальная форма молекулы - энантиомерами. Как правило, химики и физики отличают их по оптическим свойствам молекулы - зеркальная и обычная формы пропускают свет по разному.

Группа физиков под руководством Антуанетты Тейлор (Antoinette Taylor) из Центра интегрированных нанотехнологий в Лос-Аламосе (США) проводила эксперименты с микроскопическими фрагментами метаматериала, повторявшими по своим свойствам длинные хиральные молекулы.

"Хиральность природных материалов можно тоже поменять, но этот процесс, который предполагает внесение структурных изменений в молекулы, обладает слабой силой и идет очень медленно. Наши искуственные молекулы позволили нам переключать их пространственную конфигурацию со скоростью света", - пояснил один из участников группы Сян Чжан (Xiang Zhang) из университета Калифорнии в Беркли.

Тейлор и ее коллеги разработала особый метаматериал из микроскопических пластинок золота и кремния, способный поглощать энергию света. Они изготовили из них небольшие конструкции - "молекулы", напоминающие по своей форме знак ">" (больше) или "<" (меньше). Данные структуры были прикреплены к пластине из сапфира и кремния.

Отдельные компоненты этих "знаков" обладали различными оптическими и электрическими свойствами. В частности, половина золотых пластинок пропускала свет с правой поляризацией, а другие фрагменты золота - с левой. Кусочки кремния играли роль переключателя - они поглощали свет управляющего лазера, превращали его в электричество и блокировали работу одной из групп пластинок, в зависимости от конструкции молекулы.

Благодаря этому молекула могла исполнять роль своеобразного оптического "выключателя" - при облучении лазером она меняла свои оптические свойства, то есть превращалась в "зеркальный" или обычный энантиомер. При прекращении облучения молекула возвращалась в исходную пространственную конфигурацию.

К примеру, в одном из состояний молекула пропускала поляризованное терагерцовое излучение, тогда как в другом она была непрозрачна для него. Как объясняют ученые, данное свойство может использоваться для создания высокоскоростных систем связи и для других целей - создания высокочувствительных медицинских приборов и систем безопасности определяющих молекулярный состав.





http://www.segodnya.ua/news/14407953.html

 Отправлено: 11.07.12 17:43. Заголовок: Группа британских ис..

Группа британских исследователей под руководством нобелиата Константина Новосёлова зафиксировала процесс самовосстановления графеном — слоем чистого углерода толщиной в один атом — своей предварительно нарушенной физической структуры.

Графен — потенциальное «наше всё» везде и всюду. «КЛ» не раз писала и о транзисторахна его основе, способных работать на полутеррагерцовых частотах, и о замене графеном платины в топливных элементах, и о многом графеновом другом и любом.
http://ru.wikipedia.org/wiki/Графен

Вот только мы до сих пор не умеем получать графен массово и в виде крупных элементов. Почему? При выращивании лист графена спонтанно сворачивается в неплоские структуры (трубки, шарики, что угодно). Если при этом в окружающей его среде есть атомы других веществ, он начинает инкорпорировать их в себя, и его свойства, разумеется, от этого страдают, и ожидаемых характеристик от выращиваемого графена уже не получить.

Учёные под руководством г-на Новосёлова взялись исследовать этот процесс и, похоже, доказали, что в таком поведении графена нет ничего спонтанного. Они проделали в одноатомном слое углерода дыры (пучком электронов), после чего отслеживали их судьбу с помощью электронного микроскопа. Дальнейшее зависло от химического состава среды каждого конкретного образца. Если в ней присутствовали ионы палладия, то они образовывали комплексы с атомами углерода, находившимися на внутренних краях «дырок» (искусственных дефектов в графене). При высоких концентрациях палладия дефекты имели тенденцию расширяться за счёт растущего дестабилизирующего воздействия палладия на края «дырок». При низкой концентрации ионов металлов и доминирования во внешней среде углерода, атомы графена на краях «дырок» формировали новые связи самостоятельно.

«Дырки» затягивались без вмешательства исследователей, и это крайне важное наблюдение, последствия которого пока трудно представить.




Вверху — графен в среде, насыщенной металлами; в центре и внизу — восстановление графена в углеводородной среде. Хорошо видна неидеальная структура восстановленного участка. (Здесь и ниже иллюстрации Recep Zan et al.)



При этом в образцах, где углерод находился в форме углеводородов, «дырки» закрывались преимущественно группами из пяти, шести или семи атомов углерода. И в слой включался углерод, ковалентные связи которого ранее были заняты водородом. А образовавшиеся структуры атомов углерода на месте «дырок» были лишь графеноподобными, но неграфеновыми! Они не были строго шестиугольными, представляя собой различные вариации почти-, или, если угодно, околошестиугольника.

Если же рядом с графеном в момент его самовосстановления был чистый атомарный углерод, то дефекты залечивались идеальными шестичленными циклами, характеризующими собственно графен

Что это означает? Прямой эффект работы в том, что «бракованный» графен, при производстве которого что-то пошло не так, можно «ремонтировать» при комнатной температуре, просто добавляя атомарный углерод в его окружение.

Но это сущие мелочи в сравнении с тем, что из работы следует: при помещении исходной «затравки» графена в «правильную» среду, он при обычной температуре и давлении без каких-либо дополнительных энергозатрат будет расти, устойчиво воспроизводя свойственную ему структуру.

Если дальнейшие опыты подтвердят практическую целесообразность этого метода производства графена, его стоимость может упасть в несколько раз. И тогда обещанные «графеновые революции» в целом ряде областей, наверное, смогут стать явью, то есть перейдут в активную фазу использования, и тогда, где то к 2017 году, можно будет ожидать новых технологических прорывов..

http://science.compulenta.ru/693360

 Отправлено: 10.10.12 04:51. Заголовок: Нобелевскую премию п..

Нобелевскую премию по физике 2012 года дали за экспериментальную квантовую механику. Лауреатами стали французский ученый Серж Арош (Serge Haroche) и американец Дэвид Уайнленд (David J. Wineland). Размер главной научной награды мира в этом году составляет 1,2 миллиона долларов. Церемония вручения премии пройдет 10 декабря 2012 года в Стокгольме.

В сообщении Нобелевского комитета говорится, что Арош и Уайнленд создали прорывные технологии манипулирования квантовыми системами. "Нобелевские лауреаты открыли новую эру в экспериментах по квантовой механике, показав, что можно измерять состояния отдельных частиц, не разрушая их (состояния)", - сообщается в пресс-релизе.

Серж Арош родился 11 сентября 1944 года в Касабланке, Марокко. С 2001 года он работает в Коллеж де Франс заведующим кафедрой квантовой физики. Примечательно, что награда Ароша не стала неожиданностью - он назывался среди прочих кандидатов на получение Нобелевской премии последние несколько лет. Например, он попал в список возможных лауреатов шведской газеты Dagens Nyheter.
Дэвид Уайнленд родился 24 февраля 1944 года. В настоящее время он работает в Национальном институте стандартов и технологий в США. Он является лауреатом большого количества престижных наград по физике.

В 2011 году Нобелевскую премии по физике дали американцу Солу Перлмуттеру, австралийцу Брайану Шмидту и американцу Адаму Рису за открытие ускоренного расширения Вселенной. Эти астрофизики в 90-х годах прошлого века занимались изучением так называемых сверхновых класса Ia.

http://lenta.ru/news/2012/10/09/nobelphysics