Свяжитесь с нами

Наука

Искусственные нейроны смогли продемонстрировать условный рефлекс

Искусственные нейроны смогли продемонстрировать условный рефлекс

Опубликовано

Искусственные нейроны смогли продемонстрировать условный рефлекс

Разработчики надеются, что подобные устройства можно будет применять в сложных нейросетях

ТАСС, 30 апреля. Физики создали новый тип искусственных нейронов, которые по принципу работы похожи на синапсы нервных клеток мозга. Они смогли продемонстрировать нечто вроде условного рефлекса. Статью с описанием работы опубликовал научный журнал Nature Communications.

“Благодаря синапсам мозг параллельно обрабатывает огромные массивы информации без ошибок и с минимальным расходом энергии. Наш пластиковый транзистор обладает всеми ключевыми особенностями синапсов", – рассказал один из разработчиков, доцент Северо-Западного университета в Эванстоне (США) Джонатан Ривнэй.

В основе работы современных компьютеров лежит дискретная логика – биты могут воспринимать и обрабатывать только нули и единицы. Если и тех, и других достаточно много, это предоставляет практически неограниченные возможности для математических вычислений.

Мозг работает принципиально иначе. В отличие от полупроводниковых вычислительных машин, наши нейроны могут и хранить информацию, и обрабатывать ее, воспринимая множество разнородных аналоговых сигналов. Нервные клетки могут сложным образом суммировать их, а также менять свою чувствительность к отдельным наборам подобных импульсов, по-разному реагируя на те или другие стимулы.

Воспроизвести подобные свойства нейронов физики пытаются с помощью так называемых мемристоров. Сопротивление такого прибора зависит от того, как ток проходил через него до этого. То есть у мемристора есть "память" и способность менять записанные в нем данные. Эти свойства сближают его с нервными окончаниями.

У мемристоров есть множество недостатков: например, они потребляют много энергии и мало совместимы с живыми тканями. Ривнэй и его коллеги на основе органических электрохимических транзисторов создали рукотворный аналог мемристоров без подобных минусов. По словам разработчиков, по своим свойствам это полный искусственный аналог синапсов – места контакта между двумя нервными клетками.

Ключевая особенность синаптических транзисторов заключается в том, что они не теряют записанной информации при отключении электричества. Это происходит благодаря особому полимерному слою, который может запасать в себе ионы. В результате их энергопотребление становится гораздо меньше. Их долговременную память можно использовать для создания сложных цепочек нейронов и их обучения.

Ривнэй и его коллеги успешно использовали набор из подобных транзисторов, чтобы провести своеобразный аналог экспериментов по выработке условных рефлексов, которые в 1897 году проводил основоположник нейрофизиологии Иван Павлов.

Физики подключили к цепочке из нейронов датчики давления и света и следили, смогут ли те “осознать”, что вспышки света всегда сопровождались ударами по датчику давления – подобно тому, как собаки в опытах Павлова начали ассоциировать включение лампочки с появлением новой порции еды.

Разработка достаточно быстро справились с этой задачей. Ученые надеются, что это открывает дорогу для использования синаптических транзисторов в более сложных нейросетях. Ученые предполагают, что подобные наборы транзисторов можно будет использовать не только для создания электроники, которая работает аналогично человеческому мозгу, но и для интеграции подобных систем в живые организмы.

Наука

Нидерландские физики раскрыли секрет создания первых микроскопов

Нидерландские физики раскрыли секрет создания первых микроскопов

Опубликовано

Основоположник микроскопии Антони ван Левенгук использовал относительно простые методы изготовления линз, сообщила пресс-служба Технологического университета Делфта

ТАСС, 14 мая. Нидерландские физики выяснили, что основоположник микроскопии Антони ван Левенгук использовал относительно простые методы изготовления линз для создания первых микроскопов, что не соответствует его собственным рассказам об их сложности. Об этом в пятницу сообщила пресс-служба Технологического университета Делфта со ссылкой на статью в журнале Science Advances.

"Мы просветили одну из самых мощных линз из микроскопов Левенгука при помощи нейтронного томографа и выяснили, что основоположник микроскопии использовал популярную в то время методику изготовления линз, которую изобрел в 1665 году его британский конкурент Роберт Гук. Это крайне ироничное открытие, так как Гук всю жизнь безуспешно пытался раскрыть секрет работы микроскопа Левенгука", — пишут исследователи.

Историки науки традиционно считают, что первые полноценные микроскопы были созданы нидерландским естествоиспытателем и изобретателем Антони ван Левенгуком в 1674 году, однако более простые увеличительные приборы появились почти за сто лет до этого, а сам термин микроскоп предположительно появился еще в 1625 году.

С другой стороны, Левенгук первым начал использовать подобные увеличительные приборы для проведения полноценных биологических исследований, а также добился более чем стократного увеличения изображения. Это позволило ему впервые увидеть одноклеточные организмы, клетки крови, изучить строение глаз насекомых и сделать массу других открытий.

В общей сложности за свою жизнь Левенгук создал свыше пяти сотен линз и две дюжины микроскопов, часть из которых дожила до наших дней. История их создания остается предметом споров по сей день, так как нидерландский естествоиспытатель, по словам его современников, отличался замкнутым характером и не оставил никаких указаний на то, как он изготовлял эти приборы.

Группа нидерландских физиков под руководством Ламберта ван Эйка, научного сотрудника Технологического университета Делфта, раскрыла секреты устройства самых мощных микроскопов Левенгука, что стало возможным благодаря современным методам физики и мощным ускорителям частиц.

Секрет успехов ван Левенгука

Позаимствовав из музея города Утрехта два микроскопа и несколько линз, изготовленных их соотечественником более трех веков назад, ученые просветили их при помощи пучка нейтронов, который был получен при помощи исследовательского реактора FISH, установленного на территории Технологического университета Делфта.

Это позволило физикам детально изучить структуру поверхности линз и понять, как Левенгук изготовлял и шлифовал их. Как оказалось, нидерландский естествоиспытатель вводил современников в заблуждение, утверждая, что он использовал сложные методики полировки и отливки асферических линз, которые он "разрабатывал на протяжении десятилетий".

На самом деле через несколько лет после создания первого микроскопа Левенгук начал использовать очень простую методику изготовления линз, которую он позаимствовал у другого основоположника микробиологии, англичанина Роберта Гука. В 1665 году Гук обнаружил, что линзы высокого качества можно получить, поместив стеклянный прут в огонь и заставив стекло частично расплавиться.

В результате этого на конце прута появлялась своеобразная "капля" из стекла, которая обладала идеальной кривизной поверхности и могла усиливать свет. Левенгук развил и усовершенствовал эту методику, научившись использовать ее для изготовления крайне миниатюрных сферических линз диаметром в 1,3 мм.

Как отмечают ван Эйк и его коллеги, это открытие стало большой неожиданностью для них, так как их знаменитый соотечественник постоянно подчеркивал, что он использует только асферические линзы для создания микроскопов, а также утверждал, что сферические линзы нельзя в принципе установить в его увеличительные приборы.

По этой причине физики предполагают, что отсутствие каких-либо упоминаний о технологии производства микроскопов было связано не с замкнутым характером Левенгука, а с тем, что он хотел скрыть секрет их производства от Гука и других ученых. С одной стороны, это принесло ему немалую славу и деньги, а с другой — заставило многих естествоиспытателей сомневаться в результатах его наблюдений и замедлило развитие науки, подытожили ван Эйк и его коллеги.

Читать далее

Наука

Ростовская, Волгоградская области и Краснодарский край создадут НОЦ юга России

Ростовская, Волгоградская области и Краснодарский край создадут НОЦ юга России

Опубликовано

Он займется формированием новой глобальной устойчивой продовольственной системы по принципам ESG

ТАСС, 14 мая. Межрегиональный научно-образовательный центр юга России будет создан путем объединения Южного НОЦ и НОЦ Краснодарского края, сообщили в пятницу в пресс-службе Донского государственного технического университета (ДГТУ), на базе которого действует Центр управления проектами Южного НОЦ Ростовской области. Новый НОЦ создается по инициативе глав трех регионов.

"Деятельность НОЦ юга России позволит аккумулировать усилия лучших профессионалов регионов для выхода на мировой уровень наукоемкого бизнеса, исследований и разработок в сфере продовольственной безопасности. Поэтому объединение усилий Ростовской и Волгоградской областей, Краснодарского края на решение этой задачи наиболее целесообразно, так как на юге России сосредоточены аграрный сектор и высокотехнологичный индустриально-производственный комплекс, крупный IT-кластер", — приводит пресс-служба слова ректора ДГТУ Бесариона Месхи.

Межрегиональный научно-образовательный центр Юга России займется формированием новой глобальной устойчивой продовольственной системы по принципам ESG (экология, социальное развитие, корпоративное управление), установленным ООН. Ключевым направлением Центра станет создание прорывных технологий для устойчивой продовольственной системы на основе формирования рациональной и низкоуглеродной модели производства, хранения, транспортировки и потребления здоровьесберегающих продуктов питания, а также трансфер этих решений на мировой рынок.

Новый НОЦ сфокусируется на двух междисциплинарных направлениях — AgroTech и FoodDesign. В рамках первого Центр займется созданием энергосберегающей техники для АПК, разработкой технологий управления плодородием почв и снижения негативного техногенного воздействия на окружающую среду, рационального обращения с отходами. Направление FoodDesign предполагает развитие инжиниринга здоровых продуктов питания.

Научно-образовательный центр Юга России примет участие в конкурсном отборе Министерства науки и высшего образования РФ на предоставление грантов на оказание государственной поддержки из федерального бюджета в рамках национального проекта "Наука и университеты".

Читать далее

Наука

Стало известно, как наночастицы углерода справляются с причиной болезни Альцгеймера

Стало известно, как наночастицы углерода справляются с причиной болезни Альцгеймера

Опубликовано

Амилоидозы — главная причина смерти после сердечно-сосудистых и раковых заболеваний

МОСКВА, 14 мая. /ТАСС/. Сотрудники Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) с коллегами раскрыли механизм, с помощью которого углеродные наночастицы разрушают амилоидные фибриллы — белковые нитевидные структуры, которые являются причиной таких нейродегенеративных заболеваний как болезнь Альцгеймера, сообщила ТАСС в пятницу пресс-служба института.

Амилоидозы — главная причина смерти после сердечно-сосудистых и раковых заболеваний. Однако механизм амилоидогенеза до конца не выяснен. Так, по неизвестным причинам в организме нарушается сворачивание белков и пептидов, и в органах и тканях организма накапливаются нитевидные структуры — амилоидные фибриллы. Образующиеся агрегаты оказывают токсическое действие на клетки и вызывают ряд заболеваний. Сегодня насчитывают более 50 таких заболеваний: болезнь Альцгеймера, Паркинсона, диабет и многие другие.

"Наша работа показывает, насколько важную роль играют методы малоуглового рассеяния при исследовании разрастания амилоидных скоплений и разрушения фибрилл. Данные экспериментов представляют ценные сведения о молекулярном механизме, с помощью которого фуллерены разрушают нежелательные амилоидные скопления. Поэтому они могут быть использованы при создании наноразмерных материалов со значительным антиамилоидным эффектом", — отметил представитель Института экспериментальной физики Словацкой академии наук (ИЭФ САН), профессор Андрей Мусатов, слова которого приводятся в сообщении.

Особые свойства фуллеренов

При выборе перспективной стратегии для лечения амилоидозов исследователи в последние годы все чаще обращают внимание на нейропротекторные свойства наночастиц и их антиамилоидную активность. В частности, на фуллерены — углеродные наночастицы. При этом полное описание механизма разрушения амилоида еще не получено. Недостаточно и экспериментальных доказательств способности фуллеренов разрушать амилоидные скопления и влиять на различные белковые агрегаты.

"Наша работа преследовала две цели: мы хотели оценить антиамилоидную активность водных раствора фуллеренов C60 и C70 на основе N-метилпирролидона (NMP, стабилизирует молекулы фуллерена) и проанализировать механизм разборки амилоида. Это важные моменты для дальнейшего успешного использования фуллеренов и других наночастиц в лечении заболеваний, связанных с образованием амилоидных фибрилл", — сказал сотрудник Лаборатории нейтронной физики ОИЯИ Михаил Авдеев, слова которого приводятся в сообщении.

Для исследований ученые выбрали два белка: человеческий инсулин и лизоцим (из яичного белка курицы). Во время наблюдений ученые сделали два важных вывода. Во-первых, выбранные фуллерены способны разбирать предварительно образованные амилоидные фибриллы белка при низких (микрограммы) концентрациях и низком соотношении белка к фуллерену. Во-вторых, значения концентраций фуллеренов, при которых происходит распад амилоидов, для обоих белков близки.

Авторы исследования считают, что выбранные растворы фуллеренов C60 и C70 на основе N-метилпирролидона, которые обладают как гидрофобными, так и гидрофильными свойствами, содержат уникальные и перспективные наночастицы для разрушения амилоидов.

Читать далее
Advertisement

Последние новости

Кабмин утвердил схемы развития газовой и нефтяной отраслей Кабмин утвердил схемы развития газовой и нефтяной отраслей
Экономика33 минуты назад

Кабмин утвердил схемы развития газовой и нефтяной отраслей

Правительство утвердило генеральные схемы развития газовой и нефтяной отраслей до 2035 года. Разработчик схем — Минэнерго. "Целью разработки генеральной схемы...

Экономика2 часа назад

Московскому метро исполнилось 86 лет

Столичному метрополитену 15 мая исполнилось 86 лет. В этот день в 1935 году была открыта ветка от «Сокольников» до «Охотного...

В мире2 часа назад

Тральщик «Иван Антонов» покинул состав эскадры РФ в Средиземном море

Москва. 15 мая. INTERFAX.RU — Корабль противоминной обороны «Иван Антонов» завершил выполнения задач в составе российской эскадры в Средиземном море,...

Общество2 часа назад

За сутки в России подтверждено 8790 случаев COVID-19 в 84 регионах

За сутки в России подтверждено 8790 случаев COVID-19 в 84 регионах. Об этом сообщает оперативный штаб по контролю и мониторингу...

Петербургский праздник выпускников "Алые паруса" пройдет офлайн Петербургский праздник выпускников "Алые паруса" пройдет офлайн
Общество2 часа назад

Петербургский праздник выпускников «Алые паруса» пройдет офлайн

Праздник выпускников школ "Алые паруса", который стал одной из визитных карточек Северной столицы, в этом году планируется провести в очном...

Рогозин поздравил Китай с успешной посадкой зонда на Марс Рогозин поздравил Китай с успешной посадкой зонда на Марс
Общество3 часа назад

Рогозин поздравил Китай с успешной посадкой зонда на Марс

Китайская автоматическая межпланетная станция "Тяньвэнь-1" в субботу совершила успешную посадку на поверхность Марса. Это первая посадка на Красную планету китайского...

В мире3 часа назад

Около 200 ракет выпущены по Израилю из сектора Газа с вечера пятницы

Москва. 15 мая. INTERFAX.RU — Порядка 200 ракет были выпущены боевиками из сектора Газа в сторону Израиля с вечера пятницы...

Ученые объяснили, в каких семьях появляются близнецы Ученые объяснили, в каких семьях появляются близнецы
Общество3 часа назад

Ученые объяснили, в каких семьях появляются близнецы

Примерно 2-3 процента населения нашей Земли — близнецы. Либо полные генетические копии друг друга, либо, как говорят в России, двойняшки....

Ученые объяснили, в каких семьях появляются близнецы Ученые объяснили, в каких семьях появляются близнецы
Общество3 часа назад

Ученые объяснили, в каких семьях появляются близнецы

Примерно 2-3 процента населения нашей Земли — близнецы. Либо полные генетические копии друг друга, либо, как говорят в России, двойняшки....

В мире3 часа назад

Рок-музыкант Элис Купер выставит на торги найденное на складе полотно Уорхола

Москва. 15 мая. INTERFAX.RU — Американский рок-музыкант Элис Купер объявил, что выставит на аукцион картину Энди Уорхола «Маленький электрический стул»,...

Advertisement

Популярное