Новости науки и технологии

[Новичёк]

Ученые РФ создали «химический мозг»

Новое устройство функционирует по аналогии с нейросетями, которые образуют нейроны в мозге человека. В основе работы компьютера лежит колебательная химическая реакция, которая похожа на циклические процессы в клетках живых организмов.


Trashbox.ru

Ученые говорят, что их нейрокомпьютер было бы правильнее назвать химическим мозгом. Поведение этого устройства при внешнем воздействии должно напоминать поведение живых организмов.

Ученые Центра нелинейной химии БФУ им. Канта несколько лет разрабатывали нейрохимический компьютер, в основе работы которого — химическая реакция Белоусова-Жаботинского. Она протекает в колебательном режиме, при этом некоторые параметры химической реакции (цвет, температура и т. д.) периодически изменяются, образуя сложную и неравномерную пространственно-временную структуру. Так, ученые Белоусов и Жаботинский добавляли в стакан с розовой жидкостью прозрачную жидкость из пипетки, и через минуту раствор в стакане становился голубым. Еще через минуту он снова становился розовым — возникали своеобразные «химические часы».

Калининградские исследователи использовали эту реакцию для работы базового элемента нейрокомпьютера — микро-осциллятора (другими словами — ячейки) размером около 0,1 мм.

Также в состав химического нейрокомпьютера входят центральный генератор ритмов, антенна, принимающая внешние сигналы, ридеры, которые определяют текущие ритмы и, наконец, блок Принятия Решений. Эти блоки состоят из ячеек, которые соединяются между собой по аналогии с нейронными связями в мозге человека.

По словам ученых, поведение нейрокомпьютера должно напоминать поведение живых организмов. Компьютер ведет себя разумно в том случае, если считывает данные о внешнем воздействии с антенны и переключается автоматически в тот режим, который оптимален при том или ином типе воздействия. Это называется адаптивным поведением.

«Теперь мы имеем первый в мире химический нейрокомпьютер с адаптивным поведением. Возможно, было бы правильнее назвать это устройство химическим мозгом, а не компьютером. Перспективы использования таких химических нейрокомпьютеров могут быть фантастические, некоторые из которых могут даже пугать. Однако… практическая значимость определяется финансированием и конкретными целями», — говорит Владимир Ванаг, профессор и руководитель Центра нелинейной химии.

Источник: ПМ

[Новичёк]

«Вояджеры» обнаружили более плотный космос вне Солнечной системы

В ноябре 2018 года после 41-летнего путешествия «Вояджер-2» пересек границу, за которой влияние Солнца заканчивается, и вышел в межзвездное пространство. Но миссия маленького зонда еще не завершена — он продолжает делать удивительные открытия


NASA

Возможно, зонды обнаружили некое подобие пробки на границе Солнечной системы. Полет «Вояджеров» продолжается и скоро мы узнаем, что это было.

«Вояджер-2» обнаружил нечто удивительное: по мере удаления от Солнца плотность пространства увеличивается.

Аналогичные показатели на Землю передавал «Вояджер-1», который вышел в межзвездное пространство в 2012 году. Новые данные показали, что увеличение плотности может быть особенностью межзвездной среды.

Солнечная система имеет несколько границ, одна из которых, называемая гелиопаузой, определяется солнечным ветром, а точнее его существенным ослаблением. Пространство внутри гелиопаузы — это гелиосфера, а пространство за ее пределами — это межзвездная среда. Но гелиосфера не круглая. Она больше напоминает овал, в котором Солнечная система находится на переднем крае, а за ней тянется некое подобие хвоста.

Оба «Вояджера» пересекли гелиопаузу на переднем крае, но с разницей в 67 градусов по гелиографической широте и 43 градуса по долготе.

Межзвездное пространство обычно считается вакуумом, но это не совсем так. Плотность материи крайне мала, но она все же существует. В Солнечной системе солнечный ветер имеет среднюю плотность протонов и электронов от 3 до 10 частиц на кубический сантиметр, но она тем ниже, чем дальше от Солнца.

Согласно подсчетам, средняя концентрация электронов в межзвездном пространстве Млечного пути составляет около 0,037 частиц на кубический сантиметр. А плотность плазмы во внешней гелиосфере достигает примерно 0,002 электрона на кубический сантиметр. Когда зонды «Вояджер» пересекли гелиопаузу, их приборы регистрировали электронную плотность плазмы посредством плазменных колебаний.

«Вояджер-1» пересек гелиопаузу 25 августа 2012 года на расстоянии 121,6 астрономических единиц от Земли (это в 121,6 раза превышает расстояние от Земли до Солнца — примерно 18,1 миллиарда км). Когда он впервые измерил плазменные колебания после пересечения гелиопаузы 23 октября 2013 года на расстоянии 122,6 астрономических единиц (18,3 миллиарда км), то обнаружил плотность плазмы на уровне 0,055 электронов на кубический сантиметр.

Пролетев еще 20 астрономических единиц (2,9 миллиарда километров) «Вояджер-1» сообщил об увеличении плотности межзвездного пространства до 0,13 электрона на кубический сантиметр.

«Вояджер-2» пересек гелиопаузу 5 ноября 2018 года на расстоянии 119 астрономических единиц (17,8 миллиарда километров. 30 января 2019 года он измерил плазменные колебания на расстоянии 119,7 астрономических единиц (17,9 миллиарда километров), обнаружив, что плотность плазмы составляет 0,039 электронов на кубический сантиметр.

В июне 2019 года Приборы «Вояджера-2» показали резкое увеличение плотности до примерно 0,12 электронов на кубический сантиметр на расстоянии 124,2 астрономических единиц (18,5 миллиарда километров).

Чем вызвано увеличение плотности пространства? Одна из теорий заключается в том, что силовые линии межзвездного магнитного поля становятся сильнее по мере удаления от гелиопаузы. Это может вызывать электромагнитную ионную циклотронную неустойчивость. «Вояджер-2» действительно обнаружил усиление магнитного поля после пересечения гелиопаузы.

Другая теория гласит, что материал, уносимый межзвездным ветром, должен замедляться в районе гелиопаузы, образуя подобие пробки, о чем свидетельствует обнаруженное зондом «Новые горизонты» в 2018 году слабое ультрафиолетовое свечение, вызванное накоплением нейтрального водорода в гелиопаузе.

Источник: ПМ

[Новичёк]

Самая короткая единица времени: фантастическое открытие

Ученые измерили самую короткую единицу времени: срок, за который легкая частица пересекает молекулу водорода.



Итак, самое короткое в мире явление длится 247 зептосекунд. Зептосекунда — это одна триллионная миллиардной секунды или десятичная точка, за которой следуют 20 нулей и единица!

Раньше исследователи уже погружались в сферу зептосекунд; в 2016 году ученые использовали лазеры для измерения времени с шагом до 850 зептосекунд. Эта точность — огромный скачок по сравнению с работой, получившей Нобелевскую премию 1999 года, в которой время впервые измерялось в фемтосекундах, составляющих миллионные доли миллиардных долей секунды.

Для разрыва и образования химических связей требуются фемтосекунды, но для прохождения света через единственную молекулу водорода (H₂) требуются лишь зептосекунды.

Чтобы измерить это чрезвычайно короткое «путешествие», физик Рейнхард Дёрнер из Университета Гете в Германии и его коллеги сняли рентгеновские лучи из PETRA III на Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY), ускорителе частиц в Гамбурге.

Ученые установили энергию рентгеновских лучей так, чтобы один фотон (частица света) выбил два электрона из молекулы водорода. Напомним, что молекула водорода состоит из двух протонов и двух электронов. В результате фотон оттолкнул от молекулы сначала один, а затем и другой электрон, как камешек, прыгающий по глади пруда.

Эти взаимодействия создали волновое изображение, называемое интерференционной картиной, которую Дёрнер и его коллеги смогли измерить с помощью инструмента, называемого COLTRIMS. По сути, он является очень чувствительным детектором частиц, который может регистрировать чрезвычайно быстрые атомные и молекулярные реакции.

Микроскоп COLTRIMS регистрировал как интерференционную картину, так и положение молекулы водорода на протяжении всего взаимодействия.

«Поскольку мы знали пространственную ориентацию молекулы водорода, то использовали интерференцию двух электронных волн, чтобы точно рассчитать, когда фотон достиг первого и второго атома водорода», — рассказал Свен Грундманн, соавтор исследования из Университета Росток в Германии.

В результате физики получили двести сорок семь зептосекунд, с некоторым пространством для маневра, зависящим от расстояния между атомами водорода внутри молекулы в точный момент, когда фотон пролетел мимо. Измерение, по существу, фиксирует скорость света внутри молекулы.

«Мы впервые увидели, что электронная оболочка в молекуле не реагирует на свет», — сказано в заявлении Дёрнера. «Задержка по времени происходит потому, что информация внутри молекулы распространяется как раз со скоростью света».

Источник: ПМ