Учёные смогли разгадать загадку кодирования памяти |
Несмотря на столетние исследования, память, кодированная в головном мозге остаётся загадкой. Сильные связи нейронных синапсов вовлечены в процесс, но синаптические компоненты недолговечны и сохраняют только последние моменты жизни. Это говорит о том, что синаптическая информация кодируется и проводится на более глубоком, более детальном молекулярном уровне, сообщает «WordScience.org».
В статье опубликованной 8-го марта 2012-го года в выпуске журнала «PLoS Computational Biology», физики Трэвис Крэддок и Джек Тусцунски из Альбертского университета и анестезиолог Стюарт Хэмерофф из Аризонского университета продемонстрировали вероятный механизм того, как закодировать синаптическую память в микротрубочках, основных компонентах структурного цитоскелета в нейронах.
Микротрубочки являются цилиндрическими шестиугольными полимерами белка тубулина, включающие 15 процентов от общего белка головного мозга. Они определяют архитектуру нейронов, регулируют синапсы и обрабатывают информацию с помощью интерактивного тубулина. Но, до недавнего времени, любое подобие общего кода подключения микротрубочек в синаптической активности пропадало без вести.
Стандартная экспериментальная модель нейронной памяти является долгосрочным потенцированием («LTP»), в котором краткая предсинаптическое возбуждение приводит к длительной постсинаптической чувствительности. Важным игроком в долгосрочном петенцировании является шестиугольный фермент кальция / альфа-кальмодулин-зависимая протеинкиназа II («CaMKII»). После пресинаптического возбуждения ионы кальция, входящие в постсинаптические нейроны, вызывают «CaMKII» имеющую форму снежинки, чтобы преобразовать расширение доменов киназы, расположенных выше и ниже центральной области активированного «CaMKII». Активированная «CaMKII» напоминает двусторонних насекомых. Каждый домен киназы может фосфорилировать субстрата и таким образом кодирует один бит синаптической информации. Упорядоченные массивы битов называются байтами и содержат 6 доменов киназы, расположенных на одной стороне каждого «CaMKII», в результате чего они могут фосфорилировать и кодировать установленные кальцием синаптические входы, в виде 6-битных байтов.
Используя молекулярное моделирование, Крэддок и др. показывают идеальную пару среди пространственных измерений, геометрии и электростатического связывания «CaMKII» с шестиугольными решетками белков тубулина в микротрубочках. Они показывают, как домены киназы и «CaMKII» могут коллективно связываться и фосфорилировать 6-битовые байты, приводящие к шестиугольным моделям на основе фосфорилированных образцов тубулина в микротрубочках. Крэддок и др. вычислили огромный потенциал информации при низких затратах энергии, демонстрируя связанные с микротрубочками белки и показывая, как модели фосфорилированного тубулина в микротрубочках могут управлять функциями нейронов, вызывая аксональные взрывы, регулируя синапсы и пересекая масштабы.
Микротрубочки и «CaMKII» встречающиеся в эукариотической биологии, чрезвычайно богаты нейронами головного мозга и способны к подключению мембраны и цитоскелета для обработки информации. Декодирование и стимулирующие микротрубочки могут позволить терапевтическое вмешательство в целом ряде патологических процессов, например болезнь Альцгеймера. Данная болезнь сопровождается разрушением микротрубочек и травмы головного мозга, при которых деятельность микротрубочек может удалить нейроны и синапсы.
Хэмерофф, старший автор исследования, говорит: «Многие заключения неврологических документов утверждают, что их выводы могут помочь понять, как работает головной мозг и помогут вылечить болезнь Альцгеймера, травмы головного мозга и различные неврологические и психические расстройства. Это исследование действительно может помочь в этом. Мы можем взглянуть на мозговой биомолекулярный код предназначенный для памяти».
|
|
Учёные нашли причину искривления скелета динозавров |
Многие останки динозавров были найдены в скрученном состоянии. Учёные уже давно расценили это, как симптом предсмертных судорог. Но, совсем недавно два исследователя из Базеля и Майнца пришли к выводу, что эта странная деформация происходит только при разложении уже умерших динозавров, сообщает «WordScience.org».
Более менее полные и сформулированные скелеты динозавров имеющие длинную шею и хвост, часто демонстрируют положение тела, в котором голова и шея затянуты к спине животного. Аналогичная поза была зафиксирована у Археоптерикса — очень увлекательная находка найденная палеонтологами, более 150 лет назад. Это положение палеонтологи назвали «велосипедной позой».
Последний ссылается на дополнительный симптом столбняка, известный в человеческой и ветеринарной медицине. Как правило, поза «опистотонус» (opisthotonic), является результатом дефицита витаминов, отравления или повреждения мозжечка.
Мозжечок головного мозга в основном управляет движением тонкой мышцы, которая включает в себя антигравитационные мышцы тела, держащие голову и хвост в вертикальном положении. Если мозжечок перестаёт выполнять свои функции, антигравитационные мышцы сжимаются в полную силу, наклоняя голову и хвост назад, при этом сокращая конечности.
Данный синдром — выражение смертельных мук, который был зафиксирован в некоторых окаменелых позвоночных останках и впервые обсуждался около 100 лет назад, но принятие этой интерпретации утихло в течение следующих десятилетий. В 2007-ом году гипотеза об «опистотонусе» вновь была возобновлена ветеринарами и палеонтологами. Данное исследование, получило большое внимание в общественности и научном сообществе.
Теперь, пять лет спустя, двое учёных из Швейцарии и Германии пересмотрели гипотезу «опистотонуса», осмотрев скелет известного двуногого динозавра «Компсогнат» (Compsognathus) из «Solnhofen Archipelago» (Германия). Учёными доказано, что этот проживающий на земле динозавр, возраст которого составляет 145 миллионов лет, был «похоронен в водянистой могиле» тропической лагуны.
«По нашему мнению, наиболее критическая точка в недавнем обсуждении о сохранении позы «опистотонус» в окаменелости земного позвоночного животного, это то, что оно умерло непосредственно в воде и больше не перемещались», — говорит седиментологист Ахим Райсдорф из университета геологии и палеонтологии.
Биомеханики убеждены, что изгиб головы и шеи к задней части тела был произведён не смертельными муками, а посмертными изменениями распадающегося тела. Исследователи совершили эксперименты с куриными шеями погружёнными в воду. Погружённая в воду шея спонтанно выгнулась назад, больше чем для 90 °. Продолжающийся распад в течение нескольких месяцев даже увеличил степень изогнутости. Тестирование показало, что специальная связка, соединяющая позвоночник в верхней части, была ответственна за изгиб куриной шеи. Эта связка, называемая «Лигамент» (Ligamentum elasticum), предварительно подчеркнута, как у живых цыплят, так и у мёртвых.
«Ветеринары часто имеют дело с больными и умирающими животными, у которых во многих случаях они наблюдают «опистотонус». Палеонтологи, хотят сделать вывод о среде, в которой погибли животные и выяснить посмертные процессы и биомеханические ограничения», — говорит палеонтолог Майкл Вуттке из главного управления по сохранению культуры и истории Рейнланд-Пфальц в Майнце (Германия).
«Сильная связка «Ligamentum elasticum» имеет важное значение для всех динозавров имеющих длинные шею и хвост. Данная связка помогала им экономить энергию в наземном образе жизни. После смерти динозавров, если они попадали в воду, она продолжала стягивать позвонки с той же силой, в то время как мышцы гнили и переставали удерживать форму. В результате позвоночник выгибался дугой. После этого учёные пришли к выводу, что позвоночник и шея динозавров изгибаются не из-за предсмертных мук, а благодаря простой биомеханики».
|
|
Археоптерикс: крылатый динозавр мог совершать полёты |
С момента открытия Археоптерикса, учёные ломали голову над тем, является ли крылатый динозавр представителем недостающего звена в эволюции летающих птиц. Большая часть дискуссии была сосредоточена на крыльях знаменитого существа и тайне о том, мог ли на самом деле он летать, сообщает «WordScience.org».
Некоторые секреты были выявлены международной группой исследователей под руководством Брауновского университета (Brown University). С помощью нового аналитического подхода, исследователи установили, что хорошо сохранившееся перо на крыле динозавра было чёрным. Цвет и части клетки, свидетельствуют, что перья были жёсткими и прочными. Это доказывает, что археоптерикс бесспорно мог летать.
Кроме того, группа рассмотрела, что структура перьев археоптерикса является идентичной структуре перьев сегодняшних птицы. Данное открытие показывает, что современные перья на крыльях были развитыми уже 150 миллионов лет назад в юрский период. Это исследование было финансировалось Национальным географическим обществом (National Geographic Society) и «U. S. Air Force Office of Scientific Research».
«Если бы Археоптерикс хлопал или скользил, наличие меланосомы [части клетки производящие пигмент] оказало бы перьям дополнительную структурную поддержку», — говорит Райан Карни, биолог-эволюционист из Брауновского университета и ведущий автор статьи. «Это было бы выгодным во время ранней стадии эволюции полёта динозавров».
Перо Археоптерикса было обнаружено в месторождении известняков в Германии в 1861-ом году, через несколько лет после публикации работы Чарльза Дарвина о происхождении видов. Палеонтологи были в восторге от окаменелостей и других образцов Археоптерикса, думая, что они поставят динозавров в основу эволюционного древа птиц. Учёные заявили, что некоторые черты ставят Археоптерикса в эволюционный промежуток между динозаврами и птицами — совокупность признаков рептилий (зубы, когти пальцев и костный хвост) и птичьи особенности (пернатые крылья и поперечные рычаги).
Отсутствие знаний о структуре и цвете перьев Археоптерикса очень терзал учёных. Карни, с исследователями из Йельского университета (Yale University), Акронского университета (University of Akron) и немецкой лабораторией «Carl Zeiss», проанализировав перо заявил, что оно является неразгаданным, потому что такие перья охватывают первичные и вторичные маховые перья птицы использующиеся в полёте. После двух неудачных попыток изображения меланосом, группа воспользовалась более мощным типом сканирующего электронного микроскопа в «Carl Zeiss», где группа определила участки сотен структур по-прежнему заключённых в окаменевшее перо.
«Третья попытка принесла собой удачу и мы, наконец, нашли ключ к разгадке первоначального цвета пера, спрятанного в скале в течение последних 150 миллионов лет», — сказал Карни, аспирант кафедры экологии и эволюционной биологии.
Меланосома уже давно известна по присутствию в других окаменевших перьях, но была ошибочно распознана, как бактерия. Затем в 2006-ом году соавтор Якоб Винтер, аспирант Йельского университета, обнаружил меланин сохранившийся в чернильном мешке окаменевшего кальмара. «Это заставило меня задуматься, что меланин может оставаться в окаменелостях многих других ископаемых, таких как перья», — сказал Винтерr, в настоящее время постдокторский исследователь из Техаского университета в Остине. «Я понял, что открыл совершенно новую главу, которая поможет понять природу вымерших крылатых динозавров и птиц».
Исследователи измерили длину и ширину меланосомы колбасной формы. Её размеры составили примерно 1 микрон в длину и 250 нанометров в ширину. Для определения цвета меланосомы, исследователи Мэтью Шоки и Лилиана Д’Альба статистически сравнили меланосому Археоптерикса с найденными в 87-ми видах живых птиц, представляющих четыре класса: черный, серый, коричневый и тип, найденный в пингвинах. «Наша находка доказывает, что цвет пера был 95% чёрным», — сказал Карни.
Далее, команда стремилась лучше определить структуру меланосомы. Для этого они изучили окаменелые бородочки — крошечные, подобные ребру придатки, которые пересекаются и соединяются между собой, чтобы придать перу жёсткость и прочность. Карни заявил, что бородочки и выравнивание меланосом в них, идентичны тем, которые содержатся в «современных» птицах.
То, для чего использовался пигмент, остаётся менее ясным. Возможно, чёрный цвет перьев крыла археоптерикса служили для регулирования температуры тела, или использовался в качестве маскировки. Но также возможен тот факт, что каким-то образом он играл определённую роль при полётах.
«Мы не можем заявить, что это доказательство того, что Археоптерикс был прекрасным лётчиком. Но мы можем сказать, что в современных перьев птиц, эти меланосомы обеспечивают дополнительную прочность и устойчивость к трению от полёта», — сказал Карни. «Меланосома, найденная в Археоптериксе, как и в современных птицах, обеспечивает подобными структурными преимуществами, независимо от того, для каких целей развилась первоначальная пигментация».
|
|
Самолёт будущего может повторно использовать электроэнергию |
Самолёт будущего сможет способствовать своим же потребностям в электроэнергии путём использования энергии от вращения колёс своих шасси, сообщает «WordScience.org».
Самолёты могли бы использовать эту технологию при передвижении на территории аэропортов, тем самым снижая необходимость использовать свои реактивные двигатели. Это позволит существенно экономить на авиационном топливе, сократить выбросы и снизить уровень шума в аэропортах.
Эта возможность была подтверждена командой инженеров из университета Линкольна и финансировалась «Engineering and Physical Sciences Research Council» (EPSRC).
В настоящее время, энергия произведённая тормозной системой самолёта при посадке используется впустую. Теперь же тепло от трения тормозного диска самолёта будет захвачено и преобразовано в электричество генераторами, которые будут встроены в шасси. Электроэнергия будет храниться и поставляется из центрального двигателя к колёсам самолёта, когда он будет перемещаться по территории аэропорта.
«Engine-less taxiing» может стать реальностью. «ACARE» — консультативный совет по аэронавтике исследований в Европе, сделал «Engine-less taxiing» одной из ключевых целей, которую должны ввести после 2020-го года для европейской авиационной промышленности.
«Передвижение самолёта по территории аэропорта является весьма неэффективной частью связанной с топливом, при этом выбросы и шум вызванные реактивными двигателями являются огромной проблемой для аэропортов во всём мире», — говорит профессор Пол Стюарт и руководитель исследования.
«Следующее поколение самолётов, которое появится в ближайшие 15 — 20 лет должно быть снабжено такой технологией, которая доставит огромную пользу, как компаниям, так и людям живущим вблизи аэропортов. В настоящее время коммерческие самолёты тратят много времени на территории аэропортов, работая от шумных реактивных двигателей. В будущем эта технология может существенно снизить потребность работы от реактивных двигателей на земле».
Исследование университета Линкольна является частью проекта, который направлен на оценку основных возможностей и способов захвата энергии при посадки самолёта.
«Например, когда приземляется «Airbus 320», сочетание его веса и скорости даёт ему около 3-х мегаватт энергии», — объясняет профессор Стюарт. «Мы изучили разнообразные пути использования этой энергии, такие как производство электроэнергии за счёт взаимодействия между медными катушками, встроенными во взлётно-посадочные полосы и магнитами, которые прикреплены к нижней части самолёта. В результате этого взаимодействия подаётся энергия, производимая в локальной электрической сети».
К сожалению, большинство идей были технически невозможными или просто не были рентабельными. Но данные исследования показали, что захват энергии непосредственно от шасси самолёта и переработка её для собственных нужд на самом деле может работать, особенно если в самолёт интегрированы новые технологии разработанные в текущих исследованиях.
Ряд технических проблем должен быть преодолён. Например, вес является ключевым вопросом, таким образом способ минимизировать количество проводов и электронных преобразователей энергии, используемых в бортовой системе регенерации энергии должны быть идентифицированы.
Проект был осуществлён под эгидой «EPSRC», финансируемой «Airport Energy Technologies Network» (AETN) созданной в 2008-ом году для проведения низкоуглеродных исследований в области авиации и проведён в сотрудничестве с исследователями из университета Лафборо.
|
|
Дешёвое и полностью оптическое решение для сверхбыстрого интернета |
Грандиозно скоростной интернет, очень надёжная связь и большая пропускная способность за небольшую дополнительную плату, даже в сельской местности? Это своего рода фантазия, которой одержимы руководители телекоммуникационных компаний и конечно же интернет-пользователи. Но, совсем недавно компания «ЕС-fundingis» разработала инновационную оптоволоконную технологию, которая сможет обеспечить пользователей сети интернет всеми вышеописанными параметрами, сообщает «WordScience.org».
Консорциум университетов, исследовательских институтов, поставщиков оборудования и одного оператора связи объединили свои усилия в проекте «Sardana» — «Масштабируемое передовое кольцо на основе пассивной плотной архитектуры доступа к сети» по разработке новаторских методов значительно улучшающих масштаб и надёжность оптоволоконных сетей, которые уже обслуживают миллионы европейских пользователей интернета. На финансирование исследований со стороны Европейской комиссии было выделено 2,6 миллионов евро. Данный проект не только продемонстрировал безупречную связь на скорости до 10 Гбит в секунду, что примерно в 2000 раз быстрее, чем может предложить самый скоростной интернет канал на сегодня, но также исследователи показали, что такая скорость может быть достигнута при сравнительно небольших дополнительных затратах с использованием существующей инфраструктуры волокна и используемых компонентов.
Если, находящаяся на данный момент в экспериментальной стадии оптическая технология будет использоваться в коммерческих целях, это будет гигантским скачком вперёд в оптоволоконной производительности, непосредственно касающейся одной из самых больших проблем, с которыми сталкиваются поставщики услуг и потребители.
По некоторым оценкам, в течение ближайших трёх лет ежегодный глобальный интернет-трафик необходимо будет измерять в зеттабайтах (один триллион гигабайт), что в четыре раза больше, чем в настоящее время и эквивалентно всем фильмам, когда-либо проходящим через сети операторов в течение каждых 5-ти минут. По мнениям аналитиков, на потоковое видео с таких сайтов, как «YouTube» и «Netflix» будет приходиться большая часть трафика.
В последние годы европейские сетевые операторы неоднократно предупреждали, что для удовлетворения постоянно растущего спроса на мощные широкополосные каналы они будут вынуждены вкладывать миллиарды в новые инфраструктуры и эти затраты должны удовлетворить запросы конечных пользователей.
Исследователи проекта «Sardana» полагают, что они нашли альтернативу. «Мы предлагаем новую архитектуру сетевого доступа с использованием оптического волокна в каждый дом. Это предоставит новые функциональные возможности и расширенную производительность», — говорит Джозеф Прэт, исследователь «Optical Communications Group» (GCO) из политехнического университета Каталонии (UPC) и научный координатор проекта «Sardana».
Обычные пассивные оптические сети (PON), имеют древовидную структуру позволяющую существенно сократить число волокон в центрах коммутации оптической сети доступа (АТС). «Пассивный» относится к их использованию оптических разветвителей, которые не требуют дополнительного питания. Оттуда главный магистральный кабель разделяется на более мелкие ветви, которые идут в дома и офисы. Обычное дерево «PON» использует «Time Division Multiplexing» (TDM), метод мультиплексирования, при котором сигналы передаются по-видимому, одновременно, в качестве суб-каналов на один канал связи, но на самом деле физически поочерёдно на канал. На практике это означает, что 5 гигабитное соединение в центральном офисе может превратиться в 30 Мбит по достижению чьего-либо дома, а пропускная способность исходящего канала, как правило, является лишь незначительной частью этого соединения.
Исследователи «Sardana» предлагают разные и совершенно новые подходы, позволяющие не только гораздо быстрые соединения, а также большой объём и надёжность. Вместо одного большого древа, они предлагают несколько небольших, ветвящихся для конечных пользователей от основного кольца. Кольцо передаёт двунаправленные сигналы от центрального офиса, используя «Wave Division Multiplexing» (WDM), технология мультиплексирования, которая позволяет различным сигналам осуществляется одновременно на одном оптическом волокне с использованием различных по длине волн лазерного излучения. На удалённых узлах вдоль кольца, сигналы, разветвляются на отдельные волокна, которые поступают в дома и предприятия, использующие технологию «TDM».
Двунаправленный кольцевой подход повышает надёжность сети. Например, если кабель не работает в каком-либо месте на кольце «WDM», сигнал всё равно будет достигать конечных пользователей с другой стороны. Это также приводит к массовому увеличению скорости соединения.
«Использование «WDM» на кольце означает, что мы можем умножить пропускную способность на 40 волн, таким образом пользователи могут наслаждаться 1 Гбит в обоих направлениях», — говорит профессор Прэт. «Таким образом, мы можем открыть двери в совершенно новые приложения, которые на сегодняшний день просто не возможны. Это видеоконференции высокой чёткости».
Лабораторные исследования финского поставщика оборудования «Tellabs» сопровождались полевыми испытаниями возле «France Telecom-Orange» в Британии, Франции и демонстрировались на «Fibre to the Home Council» (FTTH) в Милане. Тесты показали, что при использовании технологии эмуляции в сочетании с реальной инфраструктурой, сеть может обслуживать от 1000 до 4000 пользователей в радиусе 20 км, находящихся от основного кольца с симметричным подключением к интернету со скоростью 300 Мбит. Исследователи также показали, что технология может быть использована для передачи оптических сигналов в радиусе до 100 километров от центрального офиса, обслуживая до 250 домов с асимметричным 2,5 Гбит входящим и 10 Гбит исходящим каналами. Важно отметить, что с коммерческой точки зрения, такое улучшение может быть достигнуто при небольших дополнительных затратах. Данная технология поддерживает прозрачность сети, используя единую инфраструктуру несколькими поставщиками услуг.
«Наш подход использует существующую инфраструктуру и включает в себя изменение компонентов, которые можно модернизировать используя минимальные затраты», — отмечает профессор Прэт. Например, все пользователи должны иметь оптическое сетевое устройство (ONU), которое преобразует лазерное сигналы в электрические. В исследованиях, команда «Sardana» использовала чипы «ONU», разработанные «Alcatel-Thales», которые не требуют дополнительных волн для проведения конверсии — обеспечивая, что вся сеть остаётся полностью оптической. Кроме того, подключение к удалённому узлу между кольцом «WDM» и древом «TDM» является также полностью оптическим, используя дополнительное питание от лазера с накачкой в центральном офисе.
«Архитектура полностью пассивная — она может пролегать под землёй и не требует технического обслуживания», — подчёркивает профессор Прэт. «Большая часть инфраструктуры уже имеется: кольца существуют в различных городах, пригородах и широко используются, хотя в настоящее время они используют разные технологии передач. Наш подход превращает эту инфраструктуру в полностью оптическое пассивное решение.
Партнёры по проекту продолжают разрабатывать технологии, которые уже вызвали интерес со стороны операторов в Европе, Соединённых Штатах и Китае. Они также помогают нескольким комитетам по стандартизации, включая Международный союз электросвязи (ITU) группы «NG-PON2», с целью коммерческого внедрения этой технологии в ближайшем будущем.
Исследование «Sardana», которое получило финансирование в «European Union’s Seventh Framework Programme» (FP7), в прошлом году была удостоена «Global Telecoms Business Innovation Award» в знак признания инноваций, которые будут иметь важное значение для телекоммуникационной отрасли в целом.
|
|
Ученые нашли причину сбоя компьютера на Mars Science Laboratory |
Инженеры нашли причину сброса компьютерных данных, который произошёл два месяца назад на «NASA Mars Science Laboratory» и нашли решение, как его исправить, сообщает «WordScience.org».
Исправление включает в себя изменение местоположения некоторых неиспользованных данных, называемых регистрами, которые формируются в управлении памяти (типа компьютерного чипа), используемой на космических аппаратах. Миллиарды обработок данных на тестовом компьютере с изменённой конфигурации регистра не выдали повторного сброса. Команда произвела изменение программного обеспечения на компьютере корабля на прошлой неделе и подтвердила на этой неделе, что обновление прошло успешно.
Сброс произошёл 29-го ноября 2011-го года, через три дня после запуска, во время использования звёздного сканера. Причина была идентифицирована, как ранее неизвестная особенность дизайна в блоке управления памятью компьютерного процессора «Mars Science Laboratory». В редких обстоятельствах, как эта, ошибки доступа к кэшу могли произойти в результате выполнения не всех инструкций. Это именно то, что и произошло на корабле 29-го ноября.
«При проверке нужно понять и выявить, почему произошёл данный сброс, чтобы предотвратить его повторное возникновение»,- сказал заместитель руководителя проекта «Mars Science Laboratory» Ричард Кук, работающий в лаборатории реактивного движения «NASA» в Пасадене, Калифорния. «Успешное решение этой проблемы было результатом продуктивной совместной работы инженеров на заводе-изготовителе компьютера и лаборатории реактивного движения».
26-го января 2012-го года направляющийся на Марс корабль провёл краткую работу по выравниванию используя звёздный сканер и солнечный датчик. Во время наблюдения выравнивания сканер обнаружил звезду Марс.
«Наша цель попала в поле зрения», — сказал Стив Коллинз, инженер подсистемы управления полётом «Mars Science Laboratory».
На этой неделе космический корабль начал нормально использовать свою станцию слежения и взял правильную астронавигацию, после обновления программного обеспечения.
Миссия «Mars Science Laboratory» будет использовать вездеход размером с легковой автомобиль. Его задача исследовать, обладает ли выбранный регион на Марсе в кратере Гейла экологическими условиями, благоприятными для жизни микробов и подтвердит ли он догадки о том, что на Марсе когда-то существовала жизнь. «Curiosity» приземлится на Марсе 6-го августа 2012-го года по Гринвичу или вечером 5-го августа по Тихоокеанскому летнему времени.
Солнечные батареи космического корабля вырабатывают 704 ватт. Телекоммуникации показатели составляют 1 килобит в секунду для входящего канала и 800 бит в секунду для передачи информации из космоса. Космический корабль вращается со скоростью 1.97 оборотов в минуту.
По состоянию на 10-ое февраля космический аппарат прошёл 127 миллионов миль (205 миллионов километров). Напомним, что «дорога» на Марс имеет протяжённость в 352 миллионов миль, или 567 миллионов километров. Корабль двигается со скоростью примерно в 17800 миль в час (28600 километров в час) по отношению к Земле и около 63700 миль / ч (102500 километров в час) по отношению к солнцу.
|
|
Исследование: квантовый компьютер получает новый толчок |
Новое исследование в соавторстве с исследователем Калифорнийского университета из Санта-Барбары может дать дополнительный толчок магнитно-резонансной томографии («МРТ») на наноуровне и квантовому компьютеру, которые являются одними из достижений продвигающиеся всё ближе к пределам возможного, сообщает «WordScience.org».
Данные результаты недавно появилась в журнале «Science Express», онлайн-версия журнала «Наука».
Аня Блесзынски Яыич, доцент кафедры физики, которая присоединились к «UCSB» факультету в 2010-ом году, провела год в Гарвардском университете работая над экспериментом, который соединил NV-центры в алмазе в наномеханическом резонаторе. Этот проект является основой для нового документа, «Когерентные зондирование механических резонаторов с помощью одного кубита спина».
«Вакансия азота — NV-центр конкретных дефектов в алмазе, который проявляет квантовые магнитные свойства известного, как спин. Один спин в алмазе в сочетании с магнитным механическим резонатором — это устройство, используемое для создания или выбора определённой частоты. Это указывает на растущий потенциал для новой наноразмерной зондирующей техники, которая будет очень важна, как в биологии, так и в изобретении новых технологий», — объяснила Яыич.
Среди возможных будущих применений такой техники является магнитно-резонансная томография в достаточно малых масштабах, при которых можно будет разглядеть структуру белков».
«Те же физики, которые позволили NV-центру обнаружить магнитное поле резонатора, надеются позволить магнитно-резонансную томографию на наноуровне», — поделилась Яыич. «Это может сделать «МРТ» более точной и видеть намного больше. Пример: разница в качестве фотографий, где одно фото сделано при помощи камеры с 8-ью мегапикселями, а второе при помощи камеры 1,2 мегапикселями. Вы не можете увидеть те особенности, которые на самом деле меньше, чем размер пикселя.
«Это идея», — продолжает Яыич. «Мы хотим увидеть то, из чего состоит белок. Прочитав статью мы поняли, что это возможно, несмотря на значительный объём работы, который ещё предстоит проделать».
В будущем на основе подхода, использованного в этой статье, по словам Яфич, есть также большой потенциал для усовершенствования связей и использования их в разработке гибридной квантовой системе, или квантового компьютера.
В данном проекте Яыич сотрудничала с исследователями Шимоном Колковицем, Кюрином Антерреитмайером, Стивеном Беннеттом, Михаилом Лукиным (все из Гарварда) и Питером Рэблом — Институт квантовой оптики и квантовой информации из Австрийской академии наук при Йельском университете. Работа выполнена при финансовой поддержке Национального научного фонда, Центра ультрахолодных атомов и фонда «Packard».
|
|
Геологи изобрели модели прогнозирующие землетрясения |
Исследователи из университета «Stony Brook» разработали числовую модель, чтобы помочь объяснить связь между землетрясениями и мощными силами, которые их вызывают, сообщает «WordScience.org». По мнению исследовательской их работы будут опубликованы в журнале «Science» 17-го февраля. Их результаты содержат долгосрочные прогнозы касающиеся будущих землетрясений.
Уильям Э. Холт, доктор философии, преподаватель на кафедре геофизических исследований в университете «Stony Brook» и Атрей Гош, кандидат наук, разработавший модель, чтобы помочь объяснить акт о тектонических плитах планеты Земля. Он подчёркивает, что нагрузки происходящие в результате землетрясения происходят не только на границах между тектоническими плитами, где происходит большинство землетрясений, но также и на территории самой пластины. К сожалению данные нагрузки раскрыты ещё не полностью. Все результаты учёных описаны в статье: «Движения пластин и нагрузка от глобальных динамических моделей».
«Если обратить внимание на влияние топографии и всех вариаций плотности внутри плиты — земная кора имеет различную толщину в различных областях. Принимая всё это во внимание, вместе с системой конвекции мантии, можно проделать хорошую работу, объясняя, что происходит на поверхности Земли», — сказал доктор Холт.
Их исследования были сосредоточены на системе пластин плавающих в жидкости, такой как мантия Земли, которая действует в качестве конвекции системы по геологической шкале времени, неся континенты расположенные на ней. Эти пластины сталкиваются, разламывают и проходят мимо друг друга или же погружаются под более весомые пластины. Столкновения между континентами дают впечатляющие горные хребты и мощные землетрясения. Но постоянные нагрузки, которыми подвергаются пластины, также приводят к землетрясениям в пределах этих пластин.
«Прогнозирование правильного движения пластин, наряду с напряжениями в пластинах, было большой проблемой для глобальной динамической модели», — пишут исследователи. В результате учёными были сделаны точные предсказания этих важных для понимания сил, ответственных за движение пластин, горообразования, раскалывания континентов и накопления напряжения, которое в последствии вытекает в землетрясение».
Данные для глобальных компьютерных моделей появились благодаря системе глобального позиционирования измерений («GPS»), отслеживающей движение земной коры в пределах деформации границ пластины; измеряющей показатели полей напряжения Земли, взятых непосредственно из землетрясений и сети глобальных сейсмометров, которые обеспечивают картину внутренних изменений плотности Земли. Они сравнили выход из своей модели с измерениями от поверхности Земли.
«Эти наблюдения — «GPS», позволяют проверить полноту модели», — сказал Доктор Холт.
Доктора Гош и Холт обнаружили, что тектоника пластин является интегрированной системой, обусловленной изменениями плотности находящейся между поверхностью Земли и границей ядра мантии. Удивительно было найти изменение влияния между относительно небольшими особенностями (рельефа и изменения толщины коры) и глубокой крупномасштабной модели мантийных течений, которые помогают, а в некоторых случаях создают сопротивление движению пластин. Гош и Холт также обнаружили, что эти крупномасштабные мантийные течения моделей, созданные за долгую историю погружения плит, являются важными факторами для создания напряжения в пределах пластины и её движения.
По-мимо всего прочего исследователи обнаружили, что рельеф также оказывает значительное влияние на тектоническую систему пластин. Этот результат свидетельствует о мощной обратной связи между силами, которые создают рельеф и толчки в системе со стороны топографии.
Пока, разработанная модель учёных (за короткий промежуток времени) на 100% не может предсказать, когда и где будут происходить землетрясения, но она способна помочь в более глубоком понимании и прогнозировании землетрясений за более длительный промежуток времени», — сказал Доктор Холт. В настоящее время ещё никто не может предсказывать, но в конечном счёте исходя из данного исследования, можно разработать более эффективную модель для прогнозов».
|
|
Инженеры-электрики изобрели самые маленькие нанолазеры |
Команда исследователей из университета Калифорнии (Сан-Диего) создала два поразительных устройства. Первым устройством является самый маленький нанолазер, который имеется на сегодняшний день (имеющий комнатную температуру), а второе, более поразительное устройство — это высокоэффективный «беспороговый» лазер, который направляет все свои фотоны в когерентный свет, без каких-либо отходов, сообщает «WordScience.org».
Для работы два новых лазера требуют очень мало энергии и это является очень важным прорывом, так как лазеры как правило, требуют всё больше и больше «прокачки» для генерации по сжиманию до нано размеров. Небольшой размер и очень низкое энергопотребление этих нанолазеров может сделать их очень полезными компонентами для будущих оптических схем внедряемых на крошечные компьютерные микросхемы.
Они полагают, что беспороговый лазер может также помочь учёным по развитию новых метаматериалов и искусственно структурированных материалов для работы с суперлинзами, которые могут быть использованы для обнаружения отдельных вирусов или «маскирующихся» молекул ДНК, которые искривляют свет вокруг объекта, чтобы сделать его невидимым.
«Все лазеры требуют определённой «прокачки» из внешнего источника, который излучает когерентный пучок света или излучает когерентный свет», — объяснил Ешайаху Файнман, профессор кафедры электротехники и вычислительной техники Калифорнийского университета в Сан-Диего и соавтор нового исследования. Лазерный порог — это точка, где последовательная продукция больше, чем спонтанно произведённое излучение.
Чем меньше лазер, тем больше мощности ему необходимо для достижения точки излучения когерентного света. Чтобы преодолеть эту проблему, исследователи из «UC San Diego» разработали конструкцию для нового лазера, который использует квантовые электродинамические эффекты в коаксиальной нанополости, чтобы облегчить пороговое ограничение. Как и коаксиальный кабель подключённый к телевизору (только в гораздо меньших масштабах), резонатор лазера состоит из металлического стержня, окружённого кольцом с металлическим покрытием и квантовым источником из полупроводника. Хэджэвихэн и остальная часть команды построили беспороговый лазер путём изменения геометрии этой полости.
Новая конструкция также позволила им построить самый маленький нанолазер на сегодняшний день, имеющий непрерывное излучение и комнатную температуру. Новый коаксиальный нанолазер на порядок меньше, чем предыдущий, который бил все рекорды опубликованные в «Nature Photonics», два года назад. Размер этого устройства составляет почти половину микрона в диаметре — для сравнения, точка в конце этого предложения имеет размер почти 600 микрон в ширину.
«Эти высокоэффективные лазеры будут полезны в увеличении будущих вычислительных чипов с оптической связью, где лазеры будут использоваться для создания каналов связи между удалёнными точками на чипе. Потребуется только небольшое количество мощности для достижения излучения когерентного света и сокращения общего числа фотонов, необходимых для передачи информации», — сказал Файнман.
«Конструкция нанолазеров оказалась масштабируемой — это означает, что они могут быть уменьшены до ещё меньших размеров — чрезвычайно важная функция, которая позволяет собирать лазерный свет с наименьшей наноразмерной структурой», — отмечают исследователи. Эта функция в итоге может сделать их полезными для создания и анализа структуры метаматериалов с меньшим, чем длина волны света, которую испускают в настоящее время лазеры.
Файнман сказал, что другие приложения для новых лазеров могут включать в себя крошечный биохимический датчик и дисплей с высоким разрешением, но исследователи всё ещё занимаются разработкой теории того, как эти маленькие лазеры будут работать. Также они хотели бы найти путь для прокачки лазера электрическим способом, вместо оптического.
Соавторы «Беспорогового наноразмерного коаксиального лазера» — Мерседех Хэджэвихэн, Александар Симич, Майкл Кац, Джин Хуонг Ли, Борис Слуцкий, Амит Мизрахи, Виталий Ломакин и Ешайаху Файнман из департамента электротехники и вычислительной техники в «UC San Diego Jacobs». Нанолазеры изготавливаются на «NaNO3» средства университета. Исследование финансировалось исследовательским агентством «Defense Advanced Projects Agency», Национальным научным фондом, Центром интегрированных сетей доступа («CIAN»), «Cymer Corporation» и «U. S. Army Research Office».
|
|
Дневник WordScience_org |
|
|
