XCOD.INFO

Превращение расшифровки генетического кода в простую и доступную процедуру и, как следствие, почти всеобщая осведомленность о персональных генетических особенностях приведет к перевороту в системе здравоохранения, сказала журналу “В мире науки” Линда Авей (Linda Avey), один из директоров интернет-компании 23andMe, предоставляющей услуги по “дистанционной” генетике.

Интервью с ней появится в февральском номере журнала, который выйдет из печати в понедельник, 1 февраля.

Проект 23andMe, созданный в США, представляет собой принципиально новую - “генетическую” - социальную сеть, в которую, в частности, инвестировал около 4 миллионов долларов интернет-гигант Google. Любой желающий может отправить в компанию образцы слюны, а затем получить данные о своих генетических особенностях, в частности, о склонностях к болезням. Этой информацией он по своему желанию сможет делиться с другими участниками социальной сети, врачами и родственниками.

“Что касается влияния персональной геномики на систему здравоохранения, то мы верим, что это просто фантастически улучшит всю индустрию, так как и врачи, и сами пациенты будут повсеместно использовать генетическую информацию для разработки правильного превентивного подхода к образу жизни, более точного диагностирования и лечения болезней на основе персонализированной медицины, где все компоненты лекарств, их дозировки, а также сам курс лечения будут подбираться индивидуально, на основе вашей генетической карты”, - сказала Авей.

Она отметила, что хотя в геноме человека все еще много “белых пятен”, уже сегодня компания может сказать клиентам, несут ли они в своих генах мутации, связанные с такими опасными болезни, как муковисцидоз или серповидно-клеточная анемия, предупредить их о риске рака простаты, венозного тромбоэмболизма или возрастной дегенерации сетчатки.

“Если пользователи нашего сервиса обнаружат, что их предрасположенность к определенному заболеванию выше среднего, то они могут принять определенные меры, чтобы предотвратить его появление или по крайней мере отсрочить начало”, - пояснила Авей.

Она добавила, что исследователи генома продолжают делать открытия, и база данных о роли тех или иных генетических особенностях постоянно обновляется “вне зависимости от того, касается ли данная информация определенных болезней или других наследуемых признаков, таких, как лактозная интолерантность, алкогольная реакция покраснения лица и тела, или восприятие вкуса горечи”.

В статье отмечается, что распространение персональной генетической информации вызывает у многих опасения в связи с возможным появлением биомедицинского терроризма или дискриминации. Так в мае 2008 года президент США Джордж Буш подписал закон, запрещающий любую дискриминацию на основании генетической информации, а также передачу ее третьим лицам, работодателям и страховым компаниям.

Авей заверяет, что генетическая информация, размещенная в интернете на сайте компании находится под надежной защитой. “Тем не менее мы даем возможность нашим пользователям обмениваться генетической информацией друг с другом, если они сами решают это делать, и они охотно делятся данными, особенно с членами своих семей”, - добавила она.

Однако в настоящее время жители России не могут получить данные о своих генах.

“Мы не можем предложить свои услуги в России из-за российского законодательства, запрещающего гражданам отсылать какой-либо биологический материал для проведения генетического анализа за пределами страны без специального разрешения министерства здравоохранения России. Конечно, у нас есть заинтересованность в том, чтобы наладить здесь наш сервис; и мы это сделаем, как только российские законы это позволят”, - сказала Авей.

Профессор Рене Росси (Rene Rossi), один из создателей новинки, говорит, что этот робот неплохо имитирует “транспорт” влаги и нагрев человеческого тела (кадр Reuters).

Новый робот, созданный в университете Цюриха (Universität Zürich), не умеет ничего, кроме как ходить на месте и интенсивно потеть. Но его изобретателям большего и не нужно.

Этот необычный аппарат называется SAM (Sweating Agile Mannequin, потеющий подвижный манекен). Его полимерная кожа на голове и туловище оборудована 125 миниатюрными соплами, через которые с переменной скоростью может подаваться вода.

Чтобы потение ещё больше походило на натуральное, поверхность робота нагревается вплоть до 44 градусов по Цельсию.

И пусть идея потеющего манекена не нова (мы рассказывали о таком ещё в 2002-м), SAM, возможно, самый приближенный к человеческим параметрам образец. Разумеется, только в плане потоотделения.

Ходить SAM может только внутри специальной подвижной рамы. Зато, в отличие от предшественников, у манекена движутся и ноги, и руки – для большей достоверности испытаний тканей (кадры Reuters).

Важно, что подача влаги тут может быть очень сильной. Дело в том, что швейцарцы создали “Сэма” не для тестирования имеющейся одежды, а для разработки новых типов тканей для спортивных костюмов. Причём костюмов, предназначенных для низких температур (ниже нуля по Цельсию).

Потеющий манекен, как объясняют швейцарские учёные, помогает им разрабатывать новые волокна, способные менять интенсивность воздухо— и водообмена одежды по мере того, как меняется температура поверхности тела человека.

“Идея создания функциональной одежды для зимних видов спорта заключается в том, чтобы люди не остывали слишком сильно. Потому после активной деятельности одежда должна высыхать очень быстро, — заявил профессор Росси. — Мы используем синтетические материалы, которые не поглощают влагу, но сохраняют её между волокнами, а потом позволяют ей быстро испариться”.

Читайте также про потеющего робота-каплю.

В тесте участвовали подкрашенные красным клетки. Захват тут находится в закрытом положении (кадр Leong et al.).

Новый микрозахват размером с пылинку способен удерживать и переносить микроскопические объекты внутри живого организма без использования батарей, проводков или механической привязи. Устройство, потенциально способное открыть новую главу в хирургии, построили Дэвид Грасиас (David Gracias) и его коллеги из университета Джона Хопкинса (Johns Hopkins University).

В опыте группы Грасиаса микроскопическое устройство захватило скопление клеток, находившееся на конце трубки-капилляра, а затем перенесло в другое место.

В отдалённой перспективе такая способность новинки может привести к прорыву в хирургии: через миниатюрный надрез медики смогут отправить в сердце или мозг пациента подобные “пылинки” с тем, чтобы провести операцию на самых мелких сосудах изнутри.

Серия кадров из опыта с захватом и переносом небольшого (менее миллиметра) скопления клеток. Внизу: захват “тренируется” на микроскопических цветных бусинках (фотографии Leong et al.).

Манипулятор, форма которого была навеяна крабами (он составлен из шести пальцев, по три сочленения в каждом), может перемещаться внутри кровотока при помощи внешнего магнита, хотя пока учёные испытывали устройство только в пробирках.

Сочленения этого микрозахвата активируются изменением температуры, но также он может приводиться в действие присутствием в жидкости определённых соединений, вырабатываемых организмом, и даже сочетанием нужного вещества и правильной температуры.

В любом случае захват объекта будет происходить под действием каких-либо факторов внутри тела — биохимических сигналов или повышенной температуры у больного. Как в данном опыте, где манипулятор производил захват при нагреве до 40 градусов по Цельсию. Кстати, “пылинка” сделана из металла и полимера. Последний и меняет своё состояние при нагреве и охлаждении, выступая в роли мускулов этого устройства.

Учёные показали в частности, как легко провести этот микроманипулятор через трубку сложной формы. Даже самый тонкий инструмент, за которым тянется управляющая привязь (тросики, трубки), на такое не способен (фото Leong et al.).

Данный опыт — лишь ранние шаги на пути к клиническому применению этой технологии. Специалисты осторожно оценивают, что необходимо ещё лет десять работ, чтобы получились чудо-инструменты, необходимые хирургам.

В частности, пока микрозахват может сработать лишь один раз — ему невозможно “приказать” отпустить захваченную клетку и взять другую. Также Дэвид и его коллеги мечтают добиться самостоятельного перемещения манипулятора-пылинки в нужное место — без использования внешнего магнитного поля.

Зато в перспективе – минимально травматические и необычайно “тонкие” операции в местах, куда обычными инструментами не добраться. Авторы этого устройства особо подчёркивают, что оно может быть серийным и очень недорогим.

Подробности работы можно найти в статье в журнале PNAS.

Читайте о другом прототипе хирургического микроманипулятора.

Золото, типичный драгоценный металл, в руках учёных приобретает совершенно необычные свойства (фото с сайта plasmaquest.co.uk).

Золото при очень быстром нагреве ведёт себя нестандартно. Изучив его характеристики, физики из университета Торонто выяснили, что нагрев не всегда сопровождается размягчением и/или плавлением материала.

Жизненный опыт человека подсказывает, что при нагреве любой материал размягчается, другое дело – до какой степени его нужно нагреть, чтобы началось постепенное плавление. Но команда физиков под руководством профессора Дуэйна Миллера (Dwayne Miller) продемонстрировала обратное.

“Как ни странно, золото действительно становится более твёрдым”, — говорит Миллер. Впрочем, тут же уточняет, что нагрев производился с невероятно гигантской скоростью – гораздо быстрее, чем миллион миллиардов градусов в секунду (однако учёные не побили рекорд скорости нагрева).

Сделано это было не просто так. Физикам необходимо было добиться ситуации, когда нагрев происходил настолько быстро, что электроны, поглощающие световую энергию, не успевали сталкиваться с соседними атомами и рассеивать энергию. Из-за этого “разогретые” электроны находились на большем расстоянии от ядра, положительный заряд ядра меньше экранировался и связи между атомами укреплялись.

Изменения в строении решётки, происходящие вследствие действия короткого лазерного импульса (иллюстрация University of Toronto).

“Кристалл золота состоит из ионов золота и слабосвязанных электронов, которые компенсируют отталкивание ионов друг от друга”, — поясняет Ральф Эрнсторфер (Ralph Ernstorfer), бывший сотрудник университета Торонто.

Во время ультракороткого нагрева материала лазерным импульсом ионы начинают притягиваться друг к другу сильнее. В результате физики наблюдают более прочную кристаллическую решётку и более высокую температуру плавления “нагретого” золота.

“Эффект усиления связей между ионами золота был предсказан теоретиками, однако нам впервые удалось воспроизвести его в реальности”, — говорит Ральф.

Так учёные получали данные о строении кристаллической решётки (иллюстрация University of Toronto).

Чтобы сделать все эти выводы, учёным понадобилось проследить за движением ионов на атомном уровне. Съёмка в реальном времени производилась при помощи метода фемтосекундной электронной дифракции (femtosecond electron diffraction — FED).

Физики посылали короткий лазерный импульс на тонкий кристалл золота, затем измеряли скорость нагревания и амплитуду движения атомов. Все эти данные позволили судить об изменениях различных параметров кристаллической решётки.

“Наблюдение за этим редким состоянием вещества, называемым “тёплое плотное вещество” (warm dense matter), позволяет нам соотнести “жидкую” структуру с увеличением стабильности решётки”, — добавляет Миллер.

Подробности вы найдёте в пресс-релизе университета и в статье авторов открытия, вышедшей в журнале Science.

Данное наблюдение – отнюдь не первый случай, когда, казалось бы, привычные вещи становятся с ног на голову. Постоянные читатели “Мембраны” знают ещё об одном составе, который твердеет при нагревании и плавится при охлаждении, о металлической резине и почти кристаллическом стекле. А ещё существуют золотой алюминий и синее серебро.

robuRIDE³⁰ был представлен на встрече специалистов по автоматизированным транспортным системам, прошедшей во Франции (фото Robosoft).

Компания Robosoft представила на днях небольшой автобус-робот robuRIDE³⁰, предназначенный для переправки пассажиров между несколькими пунктами в более-менее спокойной дорожной обстановке, то есть на выставках или в парках.

Аппарат обходится без водителя и ездит по самому обычному асфальту. Набор датчиков и компьютерные “мозги” позволяют ему придерживаться заданного пути и не сбивать прохожих. Фактически перед нами очередная версия систем, неоднократно появлявшихся в мире в том или ином обличье, будь то автоматизированный внутризаводской транспорт для перевозки деталей, беспилотные контейнеровозы в порту или роботы-игрушки, самостоятельно прокладывающие себе путь по комнатам.

У японцев, помнится, беспилотные автобусы получались куда футуристичнее на вид, но распространёнными за несколько лет так и не стали. Зато есть надежда на серийное и не слишком дорогое производство французских “коробочек”.

robuRIDE³⁰ — не первая машина такого типа от Robosoft. Ранняя её модификация в нескольких экземплярах уже нашла своё применение в паре французских парков. Но новая модель отличается рядом улучшений.

Её модульная конструкция позволяет создавать варианты, подходящие под требования конкретного заказчика. Стали больше размеры и вместимость (более 30 пассажиров), выросла и максималка (25 км/ч против 10 ранее). Правда, в видеоролике этот автобус-робот перемещается со скоростью пешехода.

Данное достижение нельзя назвать прорывом, ведь даже разнообразные вариации рельсовых такси-роботов, которым не нужно самостоятельно выбирать направление движения, насчитывают едва не полувековую историю бумажных проектов, опытов, проб и ошибок. Но очередной пример таких “пассажирских роботов” — шаг к чему-то большему.

Несколько robuRIDE³⁰ вскоре отправятся в Италию. Они будут возить посетителей выставочного центра Fiera di Roma. И эта демонстрация возможностей роботизированного транспорта проводится как часть европейского проекта CityMobil, призванного поддержать ряд субпроектов, таких как robuRIDE. Конечная цель: внедрение автоматических транспортных систем в крупных городах.

В частности, в рамках всё той же европейской программы CityMobil многолетний и многострадальный британский проект ULTra добрался-таки до реализации в аэропорту Хитроу (как полномасштабная натурная демонстрация в реальных условиях, а не на полигоне).

Трасса длиной почти 4 км, строительство которой завершается в настоящее время, свяжет автомобильную парковку и новейший терминал № 5, и без того получивший ряд высокотехнологических “украшений”. По ней будут бегать четырёхместные капсулы-роботы.

Система ULTra в Heathrow. Эти небольшие аппараты не являются рельсовым транспортом в буквальном смысле, а движутся свободно по ровному бетону (но по специально построенным дорожкам), ведомые электроникой и набором сенсоров. Тем не менее большая часть линии ULTra проходит над землёй, по путям, которые можно было бы назвать монорельсовыми (фотографии и иллюстрация ULTra).

Работа нейронов повышает приток крови к определённым участкам мозга (один из них показан на фото тёмным пятном в центре). Однако при неизменной активности клеток ток крови может варьироваться достаточно сильно (фото Yevgeniy Sirotin и Aniruddha Das).

Оспорить правильность результатов самых разных исследований, опубликованных в десятках крупнейших научных журналов, решились в университете Колумбии (Columbia University). К этому учёных привели последние опыты по изучению активности головного мозга.

Изучая человеческий мозг, учёные часто используют метод функциональной магнитно-резонансной томографии (fMRI). Он позволяет судить об активности нейронов, протекающей в том или ином участке мозга, по количеству кислорода в крови.

Вроде бы вполне логичное объяснение: чем активнее работают клетки, тем больше кислорода им необходимо. Однако Евгений Сиротин (Yevgeniy Sirotin) и Анируддха Дас (Aniruddha Das) не согласны с данным высказыванием.

Эти нейробиологи обучили двух обезьян отслеживать движение светящейся точки в тёмной комнате. С определёнными временными интервалами цвет объекта менялся на красный. Если обезьяна в это время могла зафиксировать взгляд на источнике света в течение нескольких секунд, она получала награду в виде сока.

В первичную зрительную кору животных были вживлены микроэлектроды, позволяющие отследить работу мозга животных в течение этого эксперимента. Выяснилось, что активность нейронов совсем незначительная (слабый свет почти не возбуждает зрительную кору). В то же время оптическое исследование наполнения сосудов головного мозга кровью и насыщения её кислородом показало совсем другой результат.

Оба параметра возрастали за несколько секунд до того, как обезьяне необходимо было зафиксировать взгляд на точке, а затем показатели снова снижались. Получается, что приток крови к определённым зонам головного мозга не совпадает с увеличением в них активности нейронов. Более того, возможно прямо противоположное явление: когда происходит та самая фиксация взгляда, количество проходящей крови уже уменьшается.

В своей статье, опубликованной в журнале Nature, учёные делают вывод – нет никакой прямой связи между работой нейронов и гемодинамикой.

Это значит, что необходимо пересмотреть все результаты проведённых ранее исследований, построенных на предположении, будто самыми активными являются те отделы мозга, которые в момент выполнения определённого действия наиболее насыщены кровью и кислородом.

Читайте также об исследовании, выявившем, что приток крови сам способен влиять на активность нейронов.

Образцам можно придать любую форму (фото и иллюстрация Kathryn Logan/Virginia Tech).

Во многих проектах по освоению Луны и Марса говорится о том, что на планетах будут построены здания (а то и целые комплексы), но никто особо не уточняет, а из чего будут сделаны стены? Ведь привезти с Земли все стройматериалы не получится. Специалисты из политехнического института Виржинии (Virginia Tech) нашли ответ на этот вопрос.

Идейным вдохновителем этого проекта стала профессор Кэтрин Логан (Kathryn Logan), которая разрабатывала новую танковую броню.

Логан смешивала алюминиевую пудру и керамические материалы, которые в ходе реакции в специально созданной форме сплавлялись в цельный слиток. “Позже я предположила, что подобный опыт можно использовать для создания конструкционных материалов для Луны”, — рассказывает Кэтрин в пресс-релизе института.

Первоначальный поджиг смеси осуществляется пропусканием тока через пару алюминиевых проводков, идущих к образцу. В ходе дальнейшей, самостоятельно протекающей реакции образуется кирпич. При длительном нагреве он увеличивается в объёме и трескается (вероятно, из-за выделения летучих соединений). Внизу: лунное жилище может быть построено по тому же принципу, что и средневековые арки (фото и иллюстрации Kathryn Logan/Virginia Tech).

Конечно же, реголита (лунного грунта) у научной группы под руководством Эрика Файерсона (Eric Faierson) не было, поэтому в качестве замены учёные использовали вулканический пепел, перемешанный с различными минералами и базальтом.

В ходе эксперимента искусственный реголит и алюминиевая пудра были смешаны и помещены в тигель. Нагревание смеси до 1500 °С привело к началу экзотермической реакции самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС). В результате получились монолитные блоки (13 x 6,5 x 2,5 сантиметра, весом 57 граммов), необходимые для строительства жилища по типу иглу. Отдельные его составляющие не надо скреплять цементом или гвоздями.

“Лунные кирпичи” студенты исследовали на твёрдость и выяснили, что по стойкости к внешнему воздействию образцы почти не отличаются от бетона (один квадратный сантиметр поверхности выдерживает нагрузку в тысячу килограммов).

Кирпич, сделанный специально для “лунного иглу” (фотографии Kathryn Logan/Virginia Tech).

Получается, что по данному параметру материал должен выдержать влияние среды, в которой гравитация значительно ниже, чем на Земле. В ближайшее время учёные планируют исследовать кирпичи на стойкость к солнечной радиации и изучить возможность использования их в качестве строительных материалов на Луне.

“Теоретически возможно создавать и более крупные образцы, но тогда увеличивается вероятность образования трещин”, — говорит Фэйерсон. Что, однако, не отменяет возможности использования таких крупногабаритных блоков для создания посадочных площадок, дорог и защитных сооружений.

Группа Эрика пока ещё не пыталась построить из созданных кирпичей полноценное здание (впрочем, и лунные роботы пока не смогли накопать достаточно реголита для будущих кирпичей).

Конкретный проект поселения на Луне тоже не существует, но будет ли это деревня роботов или полноценное людское поселение — неважно. Главное, что технология создания кирпичей уже есть.

Кстати, кроме непосредственного применения полученных блоков в качестве строительного материала новую технологию можно использовать как источник энергии, так как во время реакции СВС выделяется много тепла, которое можно переводить в электричество.

Проект по созданию “лунных кирпичей” завоевал приз от исследовательского центра PISCES (Pacific International Space Center for Exploration Systems). Однако эта разработка не единственная в своём роде.

Но если именно она понравится космическим агентствам, то в будущем космонавты, прилунившись, на месте смогут создавать блоки, используя лунный грунт, привезённый алюминий и электричество от солнечных батарей. Кирпичи сплавляются в считанные минуты, что значительно сократит затраты времени на строительство.

Подробнее о разработке читайте в этом PDF-документе (1,3 мегабайта).

Узнайте также о том, как на лунном грунте предлагают выращивать растения.

Новый гигантский полимер будет формироваться прямо в оптическом диске при воздействии записывающего луча (иллюстрация Craig Hawker et.al.).

Новое достижение химиков из США делает более пригодным для массового внедрения ультраёмкие оптические диски, способные посрамить даже не успевший стать обыденным Blu-Ray (напомним, двухслойный Blu-Ray вмещает 50 гигабайт).

Речь идёт о так называемых голографических дисках (и соответствующих приводах Holographic drive), способных вместить до 1,6 терабайта данных, а в отдалённой перспективе — и до 100 терабайт.

Про эту технологию, разработанную компанией InPhase Technologies, мы детально рассказывали ещё в 2005 году. Ныне выпускаются “архивные” диски такого типа, рассчитанные на 300 гигабайт, а 1,6-терабайтные, уже для массового покупателя, — на подходе. И несколько компаний строят соответствующие приводы. Но всё равно это, мягко говоря, экзотика.

Ранние образцы голографического диска на 300 гигабайт и проигрывателя для него, построенные InPhase (фотографии с сайта thefutureofthings.com).

Также существует альтернативная технология голографических дисков, сходная в общих чертах, но отличная в способе записи рабочего слоя, контроля за положением диска и чтения.

Это так называемая коллинеарная голография (Collinear Holography) от японской компании OptWare. Данный метод записи лёг в основу стандарта Holographic Versatile Disc (HVD), продвигаемого OptWare и целым рядом её соратников. Массовые диски HVD ожидаются в ближайшем будущем. Их ёмкость должна достигать 3,9 терабайта.

Но есть один момент (помимо высоких цен, как на всё новое), который мешает голографическим дискам отправить на пенсию Blu-Ray, не говоря уже о DVD и CD – это надёжность считывания. Нет, уже показанные диски и приводы работают прекрасно, но уплотнить запись ещё сильнее, на что в теории способна голографическая технология, — не так то просто.

Принцип работы голографического диска максимально упрощённо. Запись ведётся двумя лазерами, причём биты исходного потока записываются не напрямую, а как интерференционная картина (иллюстрация с сайта newscientist.com).

Дело в том, что при создании одного пита, когда светочувствительный полимер в рабочем слое меняет свои свойства под действием лазера, происходит крошечная деформация материала (порядка 0,23%), которая, в силу крошечных размеров питов, способна вызвать сбой при чтении (замену 1 на 0).

Теперь Крейг Хаукер (Craig Hawker) и его коллеги из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре (UCSB) отрапортовали в журнале Chemical Communications о создании необычного полимера, способного решить проблему оптических искажений в голографических дисках.

Это некий древовидный макромономер, молекулы которого гораздо больше, чем у полимера, применяемого в голографических дисках сегодня.

Для создания пита новому соединению требуется сформировать меньше химических связей, так что искажения формы после реакции фотополимеризации составляют всего 0,04%.

Арт Ренсис (Art Rancis), вице-президент InPhase, назвал работу Хаукера перспективной и высказался в том плане, что фирма посмотрит, как Крейгу удастся показать работоспособность нового соединения в реальном оптическом диске.

Читайте также об идее терабайтных дисков с наклонными питами и диске на 200 рабочих слоёв, а ещё — о первом релизе фильма на гибридном диске Blu-Ray/DVD.

Научно-популярный журнал LiveScience в последнем номере опубликует статью о таком недостижимом в наши дни фантастическом феномене, как телепортация. Мгновенное перемещение объектов из одной точки пространства в другую пока недостижимо, по крайней мере в случае с объектами макромира, но в в микромире на уровне молекул и атомов дела обстоят несколько иначе.

Ученые из Объединенного института квантовых исследований при Университете Мэриленда впервые смогли перенести информацию из одного атома в другой, при том что между атомами было расстояние около метра.

По словам одного из участников опыта Кристофера Монро, телепортация - это одна из наиболее захватывающих и загадочных форм перемещения. Квантовая информация, такая как спин (вращение) электронов или поляризация фотонов передается из одной части пространства в другую, минуя расстояние без его физического преодоления.

До сих пор телепортация в самом примитивном понимании этого понятия была доказана на примере с фотонами света, однако фотоны в известном смысле можно рассматривать как один из видов электромагнитной радиации, поэтому отнести фотоны к объектам физического мира можно лишь с долей условности. Кроме того, ранее ученым так и не удалось удаленно передать какую-либо квантовую (световую) информацию на расстояние.

Теперь передача квантовых данных на расстоянии стала возможна. Хоть в макромире расстояние в 1 метр совсем невелико, для объектов, соразмерных атомам, 1 метр - это целая Вселенная. В публикации LiveScience отмечается, что группам ученых из Университетов Мэриленда и Мичигана удалось телепортировать квантовое состояние напрямую от одного атома другому. Специалисты говорят, что их достижение было необходимым условием для работы будущих квантовых компьютеров, потому что там будет требоваться удаленная передача световых данных, причем приемные узлы в квантовых системах будут работать одновременно как на примем, так и на отправку данных.

Специалисты говорят, что используя их разработку атомной передачи информации можно гарантировать успех телепортации данных с вероятностью 90%. Однако этот показатель вполне можно улучшить. “Наша система позволяет реализовать устройства, которые можно будет назвать большими “квантовыми репитерами”. Такие устройства смогут передавать данные по квантовым сетям на большие дистанции. Более того, наши методы можно использовать в тандеме с операциями над квантовыми битами - ключевыми компонентами для работы квантовых компьютеров”, - рассказывает Монро.

Напомним, что сейчас физики разных стран разрабатывают практические реализации квантовых вычислительных систем, которые по своей вычислительной мощности в миллионы раз превзойдут современные компьютеры.

Что касается телепортации, то она работает из-за такого квантового явления как “возбужденность”, происходящего только на атомном или субатомном уровне. Когда два объекта микромира переходят в возбужденное состояние, то их свойства уже неразрывно повторяют друг друга. Однако до сих пор для ученых был загадкой тот факт, что это состояние объекты могут наследовать друг от друга, иными словами один объект способен повторять точные свойства другого вне зависимости от того, какое расстояние их разделяет.

Команда физиков из Объединенного института квантовых исследований смогла увязать состояния двух атомов таким образом, чтобы информация, хранящаяся в одном была в точности воспроизведена или, говоря иначе, телепортирована в другом.

Практические опыты ученые провели на ионах иттербия с тем, чтобы информация, воплощенная в одном ионе, была воспроизведена в другом. Каждый из двух ионов был выделен в отдельную ваккумную ловушку, разделенную от другой электрическим полем. Далее ученые зафиксировали низкоэнергетические состояния обоих ионов, что можно сравнить с выключенным состоянием квантового бита или кубита.

Поясним: в традиционных компьютерах электронные биты всегда имеют лишь одно состояние: 1 или 0, которое реализуется через высокое и низкое напряжение соответственно, однако квантовые биты могут быть в двух состояниях одновременно. Это эффект в научном мире получил название “Суперпозиция”. Именно подобная двойственность состояния и дает квантовым компьютерам их гигантскую вычислительную силу.

На стадии старта эксперимента два иона были переведены в низкое состояние, затем первый из ионов подвергся микроволновому всплеску, что перевело его в состояние суперпозиции. После этого ученые при помощи лазерного луча, период излучения которого не превышал 1 пикосекуны (одной триллионной доли секунды) сообщили второму иону, что первый перешел в суперпозицию. Излучение лазера было настолько мало, что фактически оно было сведено к единичному фотону, просто несущему информацию, однако даже этого было достаточно для получения суперпозиции и во втором случае.

К удивлению специалистов, данный эффект работал и в обратном направлении, когда ион нужно было “выключить”. Более того, физики из Мичигана говорят, что они проводили опыты по передаче при помощи разных типов лазера с разной длиной волны и результат был неизменным - телепортация сохранялась.

Любая борьба внутри организма приводит к необходимому каждому индивиду равновесию. Конечное “преобладание” же того или иного полушария не делает одного человека лучше, а другого хуже (иллюстрация с сайта wired.com).

Большинство животных, и человек в том числе, имеют неравномерное распределение функций между полушариями головного мозга. Часть функций берёт на себя правая, другую часть – левая половина мозга. Но оказывается, не всё так просто, чтобы заполучить ту или иную обязанность полушария устраивают настоящую войну.

По крайней мере, данное высказывание верно для рыбок данио. Именно их в качестве подопытных организмов взяли для своего исследования учёные из университетского колледжа Лондона.

О своём открытии авторы отчитались в журнале Neuron.

В ходе изучения развивающегося мозга эмбрионов рыб биологи выяснили, что, по крайней мере, за часть асимметрии отвечает война за нейроны.

Учёным известно, что в растущем мозге клетки нервной ткани могут кочевать на большие расстояния. Оказалось, что перемещение нейронов между полушариями определяет белок Fgf8. Он, как магнит, перетягивает на свою сторону как можно больше нервных клеток.

В результате нейроны в разных половинах мозга отличаются по типу и соединению. “Хотя абсолютное количество клеток с обеих сторон остаётся примерно одинаковым”, — рассказывает профессор Стивен Уилсон (Stephen Wilson), руководитель данного исследования.

Белок Fgf8 присутствует в обоих полушариях, “притягивая” к себе нейроны определённого типа. “Однако эта война ведётся не совсем честным путём, — рассказывает аспирантка Дженни Реган (Jenny Regan). — В левом полушарии мозга у Fgf8 есть сообщник”.

Ещё один белок под названием Nodal помогает первому белку выиграть битву. Впрочем, бывает так, что по каким-то причинам активность Nodal снижена, и тогда война становится чуть более честной.

Возможно, этим перетягиванием клеток на себя определяется и то, какой рукой будет писать человек. Как известно, левшей на планете примерно 10-12% от всего населения. Если предположить, что в человеческом мозге происходит то же самое, что и у данио, то сам собой напрашивается вывод: так как в левом полушарии присутствуют дополнительные факторы, то чаще всего оно и берёт верх над “письменностью”. Потому на Земле больше правшей (напомним, что за правую половину тела отвечает именно левое полушарие головного мозга).

Если бы не было белка Nodal (а война была бы честной), то левшей и правшей было бы поровну.

Но как бы мы ни стремились к равенству, у природы на всё есть свой ответ, уверены учёные. Асимметрия мозгу необходима, и она имеет вполне логичное объяснение.

От того, какой рукой мы пишем, не зависят все остальные функции нашего организма (одна их часть наследуется определёнными участками мозга, другая приобретается по мере взросления индивида, третья распределяется беспорядочно).

В ходе эволюции мозг поделил функции с вполне определённой целью: чтобы не происходило конфликта из-за выполнения того или иного процесса, чтобы имела место эффективная обработка информации обоими полушариями одновременно.

Уилсон приводит такой пример: если животное наткнулось на хищника, то пусть уж одна половина мозга “думает” о том, как сбежать, а вторая выполняет не менее важную для выживания функцию слежения за хищником.

Данное открытие поможет лучше разобраться в работе мозга не только рыбок данио, но и более сложных существ, и человека, не сомневаются учёные. Ведь некоторые исследователи склонны, например, связывать с недостаточной асимметрией мозга развитие шизофрении.

Читайте также о различиях в асимметрии мозга человека и приматов.