Дайджест научных новостей - JeDi

В этом выпуске: “парадокс планктона” объяснен, поставили новый рекорд квантовой запутанности, кротовые норы можно искать по их тени, уникальный бактериофаг способен лечить сразу от всего, паучий токсин может лечить от паралича, и в Техасе из вольера сбежали сообразительные павианты.

И напоследок музыкальный научно-фантастический клип из архивных видео НАСА от Найджела Стэнфорда.

Поехали!

“Парадокс планктона” объяснен!

Ученые Сергей Маслов и Акшин Гоял создали математическую модель, адекватно описывающую динамичность микробных экосистем.

Парадокс планктона (планктонный парадокс) — описание такой ситуации в экосистеме, при которой ограниченный круг ресурсов поддерживает неожиданно широкий спектр видов планктона, по-видимому, нарушая принцип конкурентного исключения.

Объяснение таится в дополнительных факторах — часть видов питается вторичными продуктами, то есть отходами жизнедеятельности. Именно это учли в новой модели — ресурсы тут уходят не только на рост биомассы, но и на обрахование побочных продуктов и отходов.

Исследователи отметили, что со временем «спектр» вымирающих видов растет, экосистема производит устойчивые разветвленные питательные цепочки. Графическое изображение пищевых зависимостей приобретает древовидную структуру. В начале эволюции экосистемы случаются массовые вымирания видов, смена доминирования по количеству, но постепенно все приходит в стабильное состояние.

Модель планируют дорабатывать: микроорганизмы могут использовать сразу много ресурсов параллельно или последовательно, могут “торговаться” друг с другом…

Новый рекорд квантовой запутанности

Команде физиков из Института экспериментальной физики в Инсбрукском университете в Австрии удалось собрать систему из 20 кубитов, сохранив индивидуальный доступ к каждому из них.

В эксперименте использовали 20 заряженных атомов кальция, или ионов, которые исследователям удалось связать с двумя, тремя, а порой и четырьмя другими ионами кальция в системе.

В процессе работы им пришлось также придумать способ определять такую многочастичную запутанность. Теоретики из Ульма и Вены разработали два разных подхода. Команда из Вены создала метод, в котором используется минимальное количество измерений, а результаты легко оценить. Этот метод использовался для того, чтобы выявить в регистре запутанности до трех частиц. Команда из Ульма выбрала более сложный, но продуктивный численный подход. Им удалось определить запутанности до пяти частиц. Используя эти два способа, они доказали, что все 20 кубитов запутаны.

(IQOQI Innsbruck/Harald Ritsch)

А также:

Космос

НАСА умудрилось почти пропустить огромный астероид, ненавязчиво пролетевший в эти выходные рядом с Землей. Заметили его меньше чем за сутки, а ведь размером он не уступал футбольному полю.
Физик из Института фундаментальных исследований Тата (Индия) предложил искать кротовые норы по их тени — темным областям, окружающим вход в червоточину. Черточины, в отличие от черных дыр, сугубо гипотетичны, и тень — тоже лишь теория. Но ученый назвал форму тени, рассчитав траектории света с учетом топологии горловины червоточины. По его мнению, при нахождении стороннего источника света только у одного конца кротовины часть света будет рассеиваться, а часть — уходить в туннель, и так и можно обнаружить.

Упавший в октябре 2008 года в пустыне Судана метеорит относился к углеродным астероидам редкого типа урейлитов. Он состоял из графита с включениями алмазных кристаллов. О его происхождении долго спорили, и вот результаты нового анализа: алмазы 2008 TC3 сформировались в недрах планеты, погибшей еще в первые миллионы лет существования Солнечной системы.

Вот, можете поразглядывать алмазы на одном из фрагментов 2008 TC3 — (NASA)

Нейросети и ИИ

Google Research запустила мини-игры Talk to Books и Semantris (оба на английском). Первая на любой ваш запрос выдает цитаты из книг, а вот вторая — это игра в ассоциации. В базу сервисов лег искусственный интеллект, занимающийся обработкой естественного языка. Мы в Аркаде набрали 3930, а в Блоках — 6500, побьете рекоорд?

Ученые из Института исскуственного интеллекта Аллена и Иллинойского университета создали нейросеть CRAFT, которая способна по текстовому сценарию создать анимированную картинку. Тренировали на “Флинтстоунах”.

Медицина

Ростех разработал первый в мире универсальный бактериофаг, позволяющий проводить профилактику и лечение болезней, вызываемых бактериями рода стафилококков, протеев, клебсиеллой, кишечной и даже синегнойной палочками.
Google объединили световой микроскоп и компьютерный блок в один интерактивный прибор, который с помощью нейронной сети анализирует наличие признаков раковых изменений клеток. Работает в реальном времени. Умный микроскоп Google обрабатывает изображение в поле зрения при помощи глубокой сверточной нейросети архитектуры Inception v.3, которая уже сейчас успешно выявляет меланомы и карциномы. Компьютер выделяет подозрительные области линией (на рисунке — светло-зеленой), можно просматривать непосредственно карту риска.

На рисунке показан лимфоузел. — (Google)

С помощью трансплантации фекальной микробиоты ученым удалось восстановить когнитивные навыки у пациентов с печеночной энцефалопатией. Метод используют, чтобы восстановить нормальный баланс кишечной микрофлоры. Спустя год после трансплантации, когнитивные функции 10 пациентов-добровольцев оказались лучше, чем у 10-ти людей из контрольной группы. В планах ученых более масштабное исследование.

Кажется, был такой сюжет в Докторе Хаусе?

Сопоставив данные о здоровье 29 226 людей, переживших инфаркт миокарды, ученые пришли к выводу: у тех, кто был разведен, риск повторного инфаркта оказался выше, чем у женатых и замужних. Другими важными факторами оказались уровень дохода и образования.
Токсин одного из пауков-бокоходов помогает правильно работать ионным каналам мышечных клеток, — именно эти каналы позволяют мышцам ловить нейронные сигналы. Бывает, что из-за генетических повреждений ионные поры начинают “подтекать” и мышца не сокращается — паралич. Ученые обнаружили, что в некоторых таких случаях помогает яд. Они надеются на основе этого паучего токсина разработать лекарства для лечения параличей.

Паук-бокоход Heriaeus melloteei. (Фото: Heriaeus melloteei)

Животные

В Техасе из института биомедицинских исследований сбежала четверка павианов — они догадались поставить около ограды загона бочку, которая служила им игрушкой. Точнее, один из них, другие просто последовали за ним. Одна из них сразу вернулась сама, остальную троицу вскоре задержали.

Вот такая вот сообразительная убегающая попа. :)

Экология

Томские ученые предложили очищать воду, “взрывая” ее. Для очистки загрязненной воды ее преобразуют в эмульсии и суспензии, которые нагревают до 300–500 градусов. Перепад давления приводит к взрывному разрушению межфазных границ, процесс идет в виде цепных реакций. Таким образом, удается быстро разделить примеси и воду.
Правительство штата Гуджарат в Индии выдало разрешение на строительство крупнейшего в мире солнечного парка — 5 ГВт. Стоимость проекта превысит $4 млрд. Там же, в Индии, уже строится крупнейший в мире солнечный парк, мощность которого составит 2 ГВт. Его конкурент — Benban Solar Park в Египте. Тоже на 2 ГВт.

Benban Solar Park

На основе обнаруженных в 2016-м году “пластикоядных” бактерий, ученые из Японии создали фермент, способный уничтожать пластик (полиэтилентерефталат) за несколько дней. Планов много: научить перерабатывать другие виды пластика, и пересадить фермент бактериям-экстремофилам, которые выдержат температуру плавления ПЭТ, а в плавленном состоянии он разлагается еще быстрее.