Разработан первый «живой» компьютер из белков

Вычислительное устройство, совсем непохожее на привычные нам кремниевые микросхемы, может стать основой для суперкомпьютера размером с обычный планшет. И почти «живого»: работать он будет благодаря белкам и энергии АТФ – как все живые организмы.

ещё одна статья о квантовом процессоре. Здесь есть небольшой фильм, где показан принцип действия.

Разработана технология создания квантового процессора на основе кремния

Ведущий автор работы Менно Велдхорст (слева) и руководитель проекта Эндрю Дзурак в лаборатории Университета Нового Южного Уэльса
(фото University of New South Wales).

Австралийские исследователи впервые изготовили один из ключевых элементов квантового компьютера из кремния. Они также показали, что два кремниевых транзистора, действующие в роли квантовых битов (или кубитов), могут выполнять сверхбыстрые расчёты.Читать далее

Физик-теоретик из Московского государственного университета (МГУ) и Московского государственного университета информационных технологий, радиотехники и электроники (МИРЭА) Михаил Трибельский вместе с коллегами из Франции и Испании создали миниатюрную диэлектрическую сферу с высоким показателем преломления и низким коэффициентом затухания излучения. Разработка ученых может найти применение в качестве конструктивного элемента в компьютерах будущего, основанных не на электронных, а на фотонных технологиях. Результаты своих исследований физики опубликовали в журнале Scientific Report.

Разработка ученых представляет собой кремниевый шарик диаметром два сантиметра, который имеет узкие резонансные линии, связанные с возбуждением колебаний его поляризации. Каждая линия соответствует возбуждению определенного типа колебаний и имеет строго определенную зависимость интенсивности отраженного излучения от угла падающего луча. Волны в результирующем излучении интерферируют друг с другом, а управлять этим процессом можно при помощи возбуждения отдельных волн падающего излучения. Это позволяет перераспределять излучение в требуемом направлении.

Создана первая искусственная магнитная червоточина

Ученые с помощью Большого адронного коллайдера открыли пентакварки, существование которых обосновали российские ученые

вт, 2015-07-14 14:29 — admin

Спустя несколько месяцев после перезапуска Большого адронного коллайдера (БАК или LHC) ученые из Европейского Центра ядерных исследований (ЦЕРН) доказали существование новой элементарной частицы под названием пентакварк, сообщается в пресс-релизе ЦЕРН.

Статья, рассказывающая об этой работе, отправлена в научный журнал Physical Review Letters, также ее выложили на сайт препринтов arXiv.org. Ученые заявляют, что открыли не просто новую субчастицу, из которых состоят протоны и нейтроны, а принципиально новый механизм объединения кварков.

"Относительно нашего эксперимента мы считаем, что он имеет все критерии открытия. У нас нет другого объяснения тому, что мы видели. Но научный метод таков, что сначала следует опубликовать результаты в журнале, которые уже обсудит сообщество", - заявил ученый Гай Уилкинсон Reuters.

"Изучение новой частицы может помочь узнать больше об обычной материи, из которой мы все состоим", - добавил он.

Новая комбинация складывается из двух u-кварков, d-кварка и очарованных кварка и антикварка. Более ранние эксперименты по поиску пентакварков заканчивались неудачей. Пока частица не исследована, отмечает портал "Наука и технологии России". Ученый Лимин Чжан отмечает: "Кварки могут быть связаны прочно, или напротив, могут напоминать что-то вроде мезонно-барионной молекулы, где частицы связаны остаточными сильными взаимодействиями, как протоны и нейтроны в атомном ядре".Читать далее

---

Физики смогли управлять скоростью и направлением распространения света с помощью звука

Физики выяснили, что звуковые волны действительно способны воздействовать на свет, и работа исследователей может оказаться очень полезной для развития технологий оптоволоконной передачи данных. Читать далее

Арина: тест Тьюринга...машина Тьюринга, которую мы рассматривали, когда искали связь ДНК и Природного компьютера. http://www.liveinternet.ru/users/5146949/post259499770 Вот такие вот мыслящие машины) А вот и человек приблизился к пониманию алгоритма человеческой полосы мышления, раз программа смогла сымитировать мышление мальчика...Вообщем интересное достижение) Может оно приблизит нас к связи с Природным компьютером П?

Российская компьютерная программа впервые в истории прошла тест Тьюринга

У генетического кода ДНК есть второе значение

Арина: я бы сказала, что это подтверждение того, что сначала был звук, а потом уже образ.

Ученые показали, что зрительная кора мозга может видеть звуки Сегодня, 19:24 | Экстремальные условия » Человек. Здоровье. Выживание | разместил: Редакция ОКО ПЛАНЕТЫ | комментариев: (3) | просмотров: (58)

На звуки, которые мы слышим, реагирует не только слуховая кора, но и зрительная, показали нейрофизиологи. Результаты их эксперимента опубликованы в журнале Current Biology. Добровольцам с завязанными глазами демонстрировали различные звуки – пение птиц, шум уличного трафика, разговоры в толпе. Их мозг в это время сканировали в магнитно-резонансном томографе. Звуки вызывали активность в слуховой коре испытуемых. В то же время ученые зафиксировали и некоторую активацию первичной зрительной коры в ответ на предъявляемые звуковые стимулы. Даже когда испытуемые не слышали звуки, а только представляли их в голове, зрительная кора реагировала. Это означает, что звуки вызывают в мозге зрительные образы. Открытие будет полезно для понимания и лечения заболеваний мозга, таких как шизофрения, аутизм и другие. «Газета.Ru»

Японские ученые вместе с коллегами из Украины, США и Кореи обнаружили у света новые необычные свойства. В ходе исследования специалисты провели анализ динамических характеристик эванесцентной волны. Они выяснили, что ее импульс и спин имеют поперечные компоненты, которые ориентированы под прямым углом к направлению распространения.

Также они установили, что поперечная компонента спина не зависит от поляризации и спиральности. Как подчеркивают ученые, свойства исследованных волн в некотором смысле противоположны свойствам обычных волн.

Спин – собственный момент импульса элементарных частиц, имеющий квантовую природу и не связанный с перемещением частицы как целого. Спином называют также собственный момент импульса атомного ядра или атома; в этом случае спин определяется как векторная сумма (вычисленная по правилам сложения моментов в квантовой механике) спинов элементарных частиц, образующих систему, и орбитальных моментов этих частиц, обусловленных их движением внутри системы. Измеряется в целых (для бозонов) и полуцелых (для фермионов) постоянных Планка (с чертой).

Эванесцентная волна распространяется у границы раздела двух сред с разными свойствами (показателями преломления и диэлектрическими проницаемостями). При удалении от этой границы ее интенсивность экспоненциально убывает.

Световые кванты в обычном случае переносят импульс в направлении своего движения. Частица имеет спиральность: она определяется проекцией спина на направление движения и принимает два значения: плюс (правоспиральная частица) и минус (левоспиральная) единица.

Использовать эванесцентные волны можно, к примеру, в сверхточных микроскопах. Также технологии на основе таких волн привлекают внимание военных, которых интересует снижение видимости техники и объектов радарами. Новые свойства позволят исследовать ранее недоступные наблюдению физические особенности.

Арина: мне это открытие чем-то программатор природный напомнило http://www.liveinternet.ru/users/5146949/post259499770

Специалисты Калифорнийского университета и Института радиотехники и электроники РАН представили память, способную считывать и записывать информацию намного быстрее, а хранить — куда плотнее, чем в нынешних винчестерах.

Группа российских и американских учёных под общим руководством Александра Хитуна из Калифорнийского университета в Риверсайде (США) представила новый вид запоминающего устройства, работа которого основана на интерференции спиновых волн. Информация в них хранится в виде магнитных битов, но, в отличие от НЖМД, считывается одновременно как голографические изображения.

Первый прототип магнонной голографической памяти (фото UC Riverside).

Поскольку длина спиновых волн много короче длины волн видимого света, плотность хранения в такой памяти потенциально значительно выше, чем в системах, основанных на оптических голограммах, ранее рассматривавшихся той же IBM в качестве возможной памяти завтрашнего дня.

Обычная голография разбивает используемый ею лазерный луч на две части, объектную и опорную. Объектная облучает интересующий нас объект, и отражённый свет посылается к детектору (или фотоплёнке), где воссоединяется с опорным лучом. Детектор записывает интерференцию между двумя лучами, и именно эта информация затем используется для создания 3D-образа объекта.

Но плотность хранения информации для оптических голограмм ограничена тем, что длина волны видимого света составляет примерно 500 нм. Объединённая научная группа, представляющая специалистов Калифорнийского университета в Риверсайде и Института радиотехники и электроники РАН им. В. А. Котельникова, создала голографическую память на базе спиновых волн, длина которых может быть уменьшена до нанометровых масштабов, что сулит нам плотность записи информации в терабит на квадратный сантиметр.

Первый прототип такой магнонной голографической памяти, созданный учёными, включает два магнита шириной в 360 мкм каждый, соединённых магнитной проволокой. Данные хранятся на устройстве в виде ориентации магнитных моментов магнита. Состояние «00», например, соответствует ориентации обоих магнитов вдоль оси X, а «01» — ориентации первого магнита по оси X, а второго — вдоль оси Y.

Ввод и вывод спиновых волн осуществляется по ещё трём магнитным проволокам, соединённым с каждым из микромагнитов. Сами волны создаются приложением электрического тока к крохотным антеннам, соединённым с проволочками, и те же антенны используются как детекторы спиновых волн.

Может показаться, что устройство, по сути, основанное на паре магнитных битов, для 2014 года — не такой уж и прорыв. Однако голографическая природа записи означает, что так можно считывать и записывать одновременно огромное количество данных — если использовать большие наборы таких магнитных битов. Это решительно отличает технологию от сегодняшних винчестеров, где данные считываются последовательно, сначала с одного магнитного бита, потом со следующего, и так далее. Применённые спиновые волны имеют длину 10 нм, то есть в принципе плотность записи может значительно превзойти параметры современных жёстких дисков.

Схема (а) внутреннего устройства прототипа магнонной памяти и (b) элементов генерации спиновых волн (иллюстрация A. Khitun et al.).

После первого довольно громоздкого прототипа группа г-на Хитуна создала второй, магниты которого в 30 раз меньше — по 12 мкм каждый. Моделирование показало, что размер устройства можно уменьшить до 10 нм. Сейчас учёные заняты разработкой устройства записи и хранения информации, основанного на матрице из 16 магнитных битов.

Препринт исследования можно полистать сами знаете где.

Подготовлено по материалам Physicsworld.Com.

Источник: computerra.ru.

Вид Природного программатора

Исследователи впервые в мире добились квантовой телепортации «по желанию»

Квантовая телепортация сделала ещё один шаг вперёд благодаря двум взаимнодополняющим экспериментам, один из которых был проведён в Цюрихе, а второй – в Университете Токио. Исследовали продемонстрировали самую надёжную на сегодняшний день версию квантовой телепортации – которую журнал «Nature» «телепортацией по желанию».

Вот краткое объяснение этого процесса, данное в статье «Nature»:

Обобщённо, протокол телепортации состоит из трёх шагов:

генерируется пара квантовых систем в спутанном состоянии и рассылается адресатам – одна уходит к отправителю (Алиса), а другая — к получателю (Боб);

Алиса измеряет состояние своей половины спутанной пары и некоторое неизвестное состояние, в которое она хочет её телепортировать, и отправляет результаты своих измерений Бобу;

Боб же использует полученные от Алисы результаты, чтобы определённым образом манипулировать своей квантовой системой. После такой манипуляции система Боба оказывается в неизвестном состоянии, которое телепортировалось от Алисы к Бобу, при том, что единственной прямой коммуникацией между ними было обычное сообщение – результаты измерений Алисы.Читать далее

Ученые обнаружили особую область мозга, управляющую процессом старения

Читаю сейчас книжку взятую у детей из цикла "Бессмертная возлюбленная" Кейт Тирнан там главная героиня сравнивает магические песни как рост  древа исходящего из Земли, а про вращение с намерением говорит "мы словно образовали сильный, массивный ствол дерево, уходящий мощными корнями глубоко в землю"

Рак - геномное злокачественное перерождение

Участки ДНК, состоящие из четырёх цепей, обнаружены в хромосомах раковых клеток, что даёт повод считать такие структуры признаком злокачественного перерождения.

Abstract

Ученые из Университета Генуи в Италии разработали технологию электронной микроскопии, которая позволила впервые рассмотреть витки на ДНК. Работа опубликована в журнале Nanoletters, а ее краткое содержание приводит New Scientist.

Для получения изображения ученым пришлось создать совершенно новую подложку, на которой фиксировалась нуклеиновая кислота. На ней имелись микроскопические опоры, между которыми была натянута нить ДНК, при этом под молекулой в подложке проделывалось отверстие для электронных лучей.

В результате, ученым удалось получить изображение, на котором четко видны бороздки A-формы ДНК.

Толщина молекулы на изображении не соответствует действительности. Возможно, это связано с тем, что в работе использованы не одиночные молекулы, а тяжи из шести нуклеиновых кислот. Невозможность работать с одиночной ДНК авторы объясняют недостаточной чувствительностью матриц, которые фотографируют электроны. Из-за этого за время нужной экспозиции изображения одиночные молекулы успевают разрушиться под воздействием бомбардировки электронами.

Новая технология позволит изучать ДНК-белковые взаимодействия (например, места посадки транскрипционных факторов) непосредственно на индивидуальных молекулах нуклеиновых кислот.

Ранее другая группа ученых научилась с помощью атомно-силовой микроскопии определять в ДНК последовательность нуклеотидов.

Подложка с натянутой молекулой ДНК и полученное изображение. Микрофотографии Gentile, F., Nanoletters, 2012

Источник: arhivarrus.com.

http://earth-chronicles.ru/news/2012-12-11-35910

Ученые получили «фотографию» ДНК

Энзо Ди Фабрицио совместно с коллегами разработал уникальную методику нанесения образца. Ученые использовали кремниевую подложку. Дело в том, что наноразмерные столбики кремния обладают водоотталкивающим свойством, благодаря чему при нанесении на них раствора с ДНК влага очень быстро испаряется, и остаются только растянутые молекулы, готовые к съемке. Кроме того, исследователи сделали в подложке множество отверстий, через которые пропустили пучки электронов. Так им удалось повысить разрешение изображения.

В результате ученые запечатлели на фотографии «канат», образованный двойными спиралями ДНК, который внешне похож на штопор с плотными витками. Пока ученые смогли сфотографировать только нити из шести молекул, которые закручены вокруг седьмой. Проблема получения одиночной спирали заключается в том, что она мгновенно разрушается потоком электронов с большой энергией, которые используются в просвечивающем микроскопе.

Исследователи собираются в будущем изучить, как молекулы ДНК взаимодействуют с другими активными молекулами, к примеру, РНК и белками. Сейчас же они пытаются улучшить технологию подготовки образцов и найти более чувствительные детекторы с более «спокойными» электронами, чтобы получить фотографию не «компашки» молекул, а единичной двойной спирали ДНК.

Арина: это к разговору вот здесь: http://www.liveinternet.ru/users/5146949/post256843881/page1.html#BlCom630686202         «Где же эти чертежи?», или Как белки-ремонтники находят шаблоны для починки ДНК

Для починки ДНК белки-ремонтники ищут в остальной ДНК неповреждённую копию нужного участка. При этом они не перебирают по одному все участки здоровой ДНК, а анализируют сразу несколько фрагментов на предмет их сходства с нарушенной последовательностью.

Dr Mark J. Winter)." >Схема BRCA1, одного из белков, обслуживающих репарацию ДНК у человека (рисунок Dr Mark J. Winter).

Когда с ДНК случается что-нибудь нехорошее (например, разрыв или замена правильного нуклеотида на неправильный), в дело вступают системы репарации. Их существует несколько видов. Одна из самых сложных и загадочных разновидностей репарации состоит в том, что повреждённый участок молекулы ДНК расплетается так, чтобы освободить одну нить молекулы, после чего начинается поиск шаблона, по которому будет происходить восстановление. Повреждённый участок сравнивается со здоровой копией (хроматидой у человека или синтезируемой копией хромосомы у бактерии), и, когда соответствующий здоровый участок найден, по его образцу заделывается брешь в повреждённой молекуле.

Но даже небольшой геном состоит из миллионов и миллионов «букв» — азотистых нуклеотидов. И среди этого огромного массива белкам, обслуживающим репарацию, нужно найти соответствие между повреждённой и неповреждённой копиями ДНК. В этом и состоит загадка репарации. Бактериальные и эукариотические белки, которые её осуществляют, были открыты давно, все функции их описаны, но единой картины не получалось: не было понятно, как организована работа ремонтной системы, как ведётся поиск нужного участка ДНК в огромной библиотеке генома.

И вот в журнале Nature появилась статья, авторы которой претендуют на разрешение этой молекулярной загадки.

Есть две модели, описывающие работу репарационного комплекса на примере бактерий. По одной из них несколько молекул белка RecA, одного из ключевых белков репарации и рекомбинации, усаживаются на повреждённую цепь ДНК и начинает скользить вместе с ней по хромосоме, ища соответствие между повреждённой и неповрежденной ДНК. Вторая модель принимает во внимание то, что ДНК в клетке представляет собой чрезвычайно компактный и довольно запутанный клубок. И белок RecA вместе с «больным» фрагментом ДНК может одновременно контактировать сразу со многими последовательностями. Он никуда не едет и не скользит: находясь в гуще переплетённой ДНК, он может одновременно проверять на сходство участки из самых разных мест генома.

Выбрать между моделями можно было, только увидев своими глазами работу этого молекулярного комплекса. И это оказалось возможным только сейчас. Исследователи из Калифорнийского университета в Дэвисе (США) использовали метод, который разрабатывался с 1991 года; первые результаты он принёс в 2001-м, когда учёные смогли в реальном времени наблюдать за работой фермента, расплетающего спираль ДНК.

Суть метода в том, что молекула ДНК растягивается к двум наношарикам, один из которых можно перемещать с помощью лазера. К такой ДНК «подсаживают» какой-нибудь молекулярный комплекс и наблюдают, как всё это между собой взаимодействует. На этот раз учёные добавили к ДНК на шариках белок RecA, удерживавший другой кусок ДНК, который ему нужно было сличать. Меняя форму ДНК, делая её то вытянутой в струну, то свёрнутой, учёные показали, что ремонтные белки никуда не скользят, а одновременно сравнивают с повреждённой последовательностью разные участки здоровой ДНК.

Можно сказать, что система просматривает сразу несколько чертежей, выбирая нужный. За счёт этого, полагают исследователи, репарация идёт гораздо быстрее, чем это было бы в случае постепенного перебирания и сравнивания последовательностей. В дальнейшем учёные собираются также увидеть процесс репарации, в котором участвуют белки человека. Считается, что неполадки в репарации ДНК служат причиной многих видов рака, так что для борьбы с ними всякая информация об этом молекулярном процессе может прийтись очень кстати.

Двое учёных из Калифорнийского технологического института создали сложную логическую схему на основе ДНК.

По своему устройству она напоминает традиционную полупроводниковую цепь, собранную с использованием унифицированных логических вентилей. «Это и делает наше исследование уникальным, — замечает один из его авторов Эрик Уинфри (Erik Winfree). — Мы нашли такую методику, которая подходит для разработки биохимических схем самых разных размеров и уровня сложности».

Самый крупный «компьютер», сконструированный г-ном Уинфри и его коллегой Лулу Цянь (Lulu Qian), состоит из 130 нитей ДНК и решает одну конкретную задачу — извлекает квадратный корень из любого натурального числа, не превышающего пятнадцати, и округляет результат в меньшую сторону. «Извлечение корня должно стать хорошей демонстрацией, — поясняет Эрик Уинфри. — Мы показали, что биохимические методы подходят для решения отвлечённой математической проблемы, а это изменит отношение к ним».

Работу схемы обеспечивают одно- и двухцепочечные синтетические фрагменты ДНК, причём последние сохраняют небольшой однонитевый участок на конце, а одноцепочечные молекулы играют роль входных и выходных сигналов. «Молекулы свободно перемещаются в растворе, время от времени встречаясь друг с другом, — рассказывает г-н Уинфри. — Когда одноцепочечной ДНК попадается двухцепочечная с комплементарной последовательностью на концевом участке, они «сцепляются», а одна из тех нитей, которые изначально принадлежали двухцепочечной молекуле, попадает в раствор и влияет на другие элементы схемы. Поскольку последовательности ДНК мы задаём сами, взаимодействия молекул полностью контролируются». Вычисление, таким образом, начинается с подготовки четырёх одноцепочечных отрезков, соответствующих четырём разрядам в двоичной записи числа, а двухбитный результат авторы считывали флуоресцентным способом, используя для кодирования четыре разных цвета.

		http://mestechko.info/science/9210-sozdan-kletochnyj-kalkulyator.html
Учёные воссоздали внутри живой клетки логическую схему, выполняющую сложение. Andrew Lambert Photography)." > Наглядное представление логических схем с некоторыми основными логическими операторами (фото Andrew Lambert Photography). В лаборатории Мартина Фуссенегера из Высшей технической школы Цюриха (Швейцария) создан клеточный калькулятор — устройство, состоящее из одной-единственной клетки млекопитающего, которое может выполнять логические операции. Учёным удалось сконструировать генетическую сеть, которая может обрабатывать входящие данные в соответствии с логическим оператором и в зависимости от полученного результата запускать некий метаболический процесс. Основной проблемой было найти такие элементы, которые могли бы соединяться друг с другом в различных сочетаниях, в зависимости от исходных данных. В итоге исследователи создали молекулярно-генетические логические вентили, которые в качестве входного сигнала использовали антибиотик эритромицин и растительный полифенол флоретин. Таких логических структур было создано несколько; одна из них, к примеру, выполняла работу оператора AND. В этом случае и эритромицин, и флоретин должны были присутствовать вместе, чтобы логический вентиль их просуммировал. Когда оба компонента приходили к логическому вентилю, он переключал генетическую сеть на производство флюоресцентного белка, и клетка начинала светиться. Как пишут исследователи в журнале Nature, комбинируя разные логические вентили, им удалось создать живые аналоги полусумматора и полувычитателя — основных логических схем, которые можно найти в любом калькуляторе. Такая клеточная система может работать со многими метаболическими продуктами одновременно, что отличает её от обычной вычислительной машины, имеющей дело только с электронами. Ранее уже сообщалось о логических операциях, которые могут выполнять коммутационные схемы из дрожжей или бактерий. Но на этот раз вся логическая схема оказалась упакована в одну клетку. Клетки млекопитающих, ввиду их большей сложности, лучше подходят для этого, чем дрожжи или бактерии. Помимо огромного фундаментального значения, клеточный калькулятор может стать прорыво 7c76 м в медицине: стоит только представить, как такая логическая схема следит, например, за уровнем глюкозы в крови у диабетиков и в нужное время увеличивает синтез инсулина. Впрочем, пока что это остаётся областью научной фантастики — хотя и куда более научной, чем прежде.

Физики разработали фотонный квантовый компьютер