donmigel_62: (кот - учёный)

Создана система, визуализирующая деятельность головного мозга в трехмерном виде и в режиме реального времени



В настоящее время все больше и больше внимания уделяется исследованиям, направленным на разгадку тайн функционирования самого мощного и эффективного биологического "компьютера", которым является головной мозг человека. И в рамках этого направления исследователи из Калифорнийского университета создала систему, способную в режиме реального времени и в трехмерном виде продемонстрировать мыслительные процессы, протекающие в головном мозге человека во время выполнения им различных действий.



В основе этой системы лежит детализированная до достаточно подробного уровня трехмерная модель головного мозга, в которой присутствуют все основные магистрали нервных тканей, соединяющих между собой основные функциональные части мозга. Эта трехмерная модель совмещена с математической моделью, которая при помощи 64 электроэнцефалографических датчиков получает данные о картине мозговой деятельности, определяет типы и характеристики мозговых волн, и "наполняет" этими данными, оживляя статичную трехмерную модель, о которой упоминалось немного выше.

Установка визуализации мозговой деятельности


В качестве устройства для визуализации получающейся картинки служит планшетный компьютер iPad, на котором выполнятся специализированное приложение, черпающее данные из результатов расчетов вышеупомянутых математических моделей.

Каждый из цветов на изображении соответствует определенному диапазону частот мозговых волн (тета-, альфа-, бета- и гамма-волн), естественно интенсивность свечения цвета напрямую зависит от амплитуды волн соответствующего типа. Золотистым свечением демонстрируются "пути" из нервных тканей, активных синапсов, через которые в данный момент осуществляется передача мозговых волн, выглядящих наподобие импульсов света, несущих информацию от одних нейронов к другим.
donmigel_62: (кот - учёный)
Оригинал взят у [livejournal.com profile] kiri2ll в Полет сквозь вселенную
Точные размеры Вселенной никому не известны. Та же часть, что доступна наблюдениям с Земли, имеет диаметр в 93 миллиарда световых лет. По некоторым оценкам, в этой видимой части находится порядка 350 миллиардов крупных и 7 триллионов карликовых галактик, в которых содержится до 300 секстилионов (3 на 1023) звезд. Впрочем, по тем же оценкам это число может быть занижено на 90%.
На представленном ролике показано путешествие через галактики из каталога GAMA (Galaxy And Mass Assembly Survey). Масштаб расстояний соблюден, но видимые размеры галактик увеличены для удобства представления.

К настоящему моменту, GAMA является самой подробной 3D картой Вселенной - в нем содержатся данные о 300 000 галактиках. Да, учитывая приведенные выше цифры, 300 000 это меньше чем капля в море. И все же, эта анимация позволяет в какой-то степени оценить о каких мастштабах идет речь.

Скорость полёта на этой визуализации - фантастическая, приблизительно в 20 триллионов раз быстрее скорости света.

donmigel_62: (кот - учёный)

The Human Brain Project: откуда мы знаем, как устроен мозг?


В самом начале 2013 года было объявлено о старте европейского мега-проекта по изучению человеческого мозга с бюджетом более миллиарда евро, рассчитанного на 10 лет. В конце же минувшего года проект был официально запущен, и выделены первые средства, но до сих пор не было написано ни единого слова о том, какой научный базис лежит в основе предстоящего титанического труда, сравнимого по значимости и масштабу с расшифровкой генома человека и пилотируемой миссией на Марс.



habrahabr-human-brain-project-1.jpg

Вместо предисловия

Итак, весь мега-проект разбит на 12 подпроектов, которые, вроде бы, и реализуются отдельно – как тут скрестить high-load computing с биологией, например – но тесно связаны и переплетены между собой. Не буду утомлять долгими и нудными рассказами о каждом из проектов. Для этого существуют краткие видео-ролики на официальном Youtube-канале The Human Brain Project (HBP, дополнительную информацию можно почерпнуть на официальном сайте проекта ). Общие цели и задачи проекта обозначены в данном видео:

На мой взгляд, одним из базовых, фундаментальных и поэтому важнейшим субпроектом является непосредственное изучение строения нейронов, их контактов и расположения – нейронной сети – в головном мозге (Subproject 1 — The Mouse Brain Subproject), а также визуализация таких сетей для последующего построения моделей и, собственно, претворения этого знания уже в железе, в вычислениях.

Начнём с минутки истории. Точной даты открытия нервных клеток, нейронов , как таковых, пожалуй, привести нельзя. Можно лишь с уверенностью сказать, что к концу 19 века был накоплен достаточный багаж знаний о функционировании нервной ткани, чтобы в 1906 году господа Гольджи и Рамон-и-Кахаль разделили Нобелевскую премию по медицине за работы по структуре нервной системы и классификации нервных клеток.

За последние сто лет мы поняли базовые принципы функционирования нервной ткани, научились даже на относительно примитивном уровне вмешиваться в процессы в ней протекающие (например, обезболивание или операции, затрагивающие непосредственно нервную ткань), но до сего момента большим пятном оставалось то, как конкретно мозг хранит информацию, как она конкретно нейронами обрабатывается, преобразовывается.

Как узнать, откуда и куда идут сигналы в нервной ткани?

Опуская подробности того, что нервные клетки бывают разные, что они по-разному связаны между собой в нервной ткани, выполняют различные функции, можно, однако, выделить общие особенности в строении нейронов:

habrahabr-human-brain-project-2.png
Модель нейрона. Источник

Основой передачи сигналов служат аксоны, которые как электрические кабели тянутся от одного нейрона к другому и необходимы для передачи импульсов. Теоретически они могут достигать огромной длины – до метра. Прикрепляются же аксоны к другому нейрону с помощью синапса, при этом на конце каждого аксона имеются синаптические пузырьки с нейромедиаторами:

habrahabr-human-brain-project-3.jpg
Передача импульсов между двумя нейронами. Источник

Таким образом, перво-наперво нас интересует две вещи: сам аксон и место крепления аксона к следующей нервной клетке, которое может быть определено по синаптическим пузырькам с нейромедиаторами. Для этого нам доступны только два метода, по большому счёту: флуоресцентная оптическая микроскопия и электронная микроскопия.

Предвидя логичный вопрос, а почему я не рассматриваю МРТ (магнитно-резонансную томографию) и функциональную МРТ, то эти методы используются больше для того, чтобы локализовать области, ответственные за те или иные функции (слух, зрение и прочее), но не увидеть отдельные нейроны и их сети.

Далее я буду вести речь о первом субпроекте – изучении мозга мыши, но не человека (к сожалению, этические причины берут верх над разумом). Второй субпроект как раз посвящён использованию МРТ. Таким образом, исследование мозга бедных мышек даёт нам информацию о тонкой структуре мозга, которую затем учёные пытаюсь связать с данными МРТ.

Но вернёмся. В первом случае – случае флуоресцентной микроскопии – необходимо покрасить нейроны с помощью флуоресцентного красителя, а затем получить снимок образца при возбуждении красителя светом определённой длины волны (часто УФ), однако разрешение данного метода позволит увидеть лишь сами аксоны, например, или только дендриты, так как они будут окрашены в разные цвета, но в целом мы с большим трудом сможем определить, как взаимодействуют нейроны.

Несколько примеров:

habrahabr-human-brain-project-4.jpg
Новая веха — флуоресцентная 3D-микроскопия. Подробнее на русском

Видео на английском о том, как работает флуоресцентная микроскопия в случае с нервными клетками, можно посмотреть тут . К сожалению, нет встраиваемого плеера, поэтому переходите по ссылке, пожалуйста…

Другой метод – это электронная микроскопия, разрешение которой составляет единицы нанометров в случае сканирующей и доли нанометра в случае просвечивающей. Однако эти методы годятся либо для анализа поверхности (сканирующая) или тонких образцов – до 100 нм (просвечивающая). Кажется, что мы попали в тупик, не так ли?!

Загвоздка усугубляется ещё и тем, что вся ткань (мозговая или какая-либо другая) по большей части состоит из трёх основных элементов: углерода, азота и кислорода, то есть лёгких элементов. Контраста между лёгкими элементами – да ещё и перемешанными и равномерно распределёнными – не даст даже самый продвинутый в мире электронный микроскоп. Это физически не возможно.

Долго ли, коротко ли… но учёные нашли выход из этой западни. Какую информацию мы хотим извлечь? Фактически нам необходимо знать расположение мембран клеток внутри ткани, а дальше мы могли бы «восстановить» расположение самих клеток и их «внутренностей». И выход был найден в использовании солей тяжёлых металлов для «подкрашивания» мембран. Например, оказалось, что соединение осмия – OsO4 – очень хорошо осаждается на мембранах клеток или, как это принято называть, концентрируется.

Собственно, дело за малым – визуализировать. Долгое время использовалась только просвечивающая электронная микроскопия, требующая очень тонких образцов, что подвигло инженеров на разработку ультра-крио-микротома, способного отрезать от ткани слой до 30–50 нм. Просвечивающая микроскопия позволяла многим поколениям учёных изучать срезы мозга, дала нам знание о внутреннем строение клеток, применялась для изучения био-толерантности имплантатов, но сегодня данный метод сменила другая, сканирующая электронная микроскопия с 3D реконструкцией.

habrahabr-human-brain-project-5.jpg
TEM-микрофотография нейропиля – скопление отростков нервных клеток (увеличение 11 000 крат). Источник

3D микроскопия: новые возможности

Хорошо. Тем или иным способом мы смогли в этом хаосе нервных клеток (а это действительно хаос, ведь по мимо самих нейронов в ткани множество вспомогательных клеток) опознать точки сочленения отдельных нейронов, однако с точки зрения построения нейронных сетей, это фактически бесполезная информация, так как нет возможности увидеть расположение клеток в трёхмерном пространстве, то есть информация о трёхмерной организации скрыта от нас. И тут был найден, я бы сказал, уникальный метод – трёхмерная микроскопия, которая стала возможна лишь в последние несколько лет, благодаря развитию вычислительной мощности компьютеров и обрабатывающей электроники микроскопов.

В центре электронной микроскопии EPFL был успешно применён подход совмещающий в себе полный цикл пробоподготовки мозговой ткани и её анализа с последующей 3D реконструкцией. Данное видео представляет основные этапы эксперимента:

habrahabr-human-brain-project-6.jpg
Результаты фиксации образца и замещения воды специальной смолой (1:30 на видео): a. Срез мышиного мозга толщиной 80 микрон, b-c. Вырез и фиксация интересующего участка 3×3 мм, d-f. Финальная обработка с помощью микротома.

habrahabr-human-brain-project-7.jpg
Принцип работы сканирующей электронной микроскопии с сфокусированным ионным пучком FIB/SEM (4:00 на видео): a-b. Схематическое расположение FIB-пучка, срезающего часть ткани и электронного пучка, дающего изображение, c-d. SEM-микрофотографии обрабатываемой ткани.

habrahabr-human-brain-project-8.jpg
a. Визуализация с помощью FIB/SEM (5:55 на видео) и b-c. Конечный результат (8:00 на видео)

Основное достоинство метода – «срезание» всего лишь 5 нм слоя мозговой ткани сфокусированным ионным пучком (FIB) и последующее сканирование для получения изображения электронным пучком (SEM). Таким образом, мы имеем возможность предельно точно изучить строение нервной ткани, но что более важно – теперь процесс обработки таких стеков (до 2000 изображений) может быть выполнен фактически в автоматическом режиме без участия человека, благодаря использованию специальных алгоритмов анализа изображения, дающих точность реконструкции зачастую не ниже, чем профессионалы-микроскописты.

Группа Марко Кантони (Marco Cantoni) использовала free-ware программу специально разрабатываемую для подобного рода анализа – ilastik. Проект имеет своё представительство на github , поэтому, если кому-то из уважаемых читателей Хабра будет интересно поучаствовать в проекте или предложить свои новые идеи, то не думаю, что разработчики откажут.

В конечном счёте, мы имеем 3D карту кусочка мозга в форме кубика с ребром всего лишь несколько десятков микрон (да, мало, но Москва тоже не сразу строилась), однако не стоит отчаиваться и опускать руки. Мы получили практически то, что хотели – достаточно прецизионно визуализировали в 3D не всю нейронную сеть, конечно, но отдельные нейроны, и на один шажочек приблизились к главной цели. Это по замыслу авторов грандиозного проекта позволит лучше понять принципы организации и работы мозга.

habrahabr-human-brain-project-9.jpgSEM-микрофотографии и 3D реконструкция синоптического контакта и всех мембран внутри нейрона головного мозга мыши. Шкала A – 1 микрон, вставка на изображении А – 5 микрон.

PS: Оглядываясь назад и понимая, какой рывок сделала электронная микроскопия за последнее десятилетие, я хотел бы отметить, что автоматизированные системы, в том числе разработанные в рамках данного проекта, позволят через 5–7 лет обрабатывать гораздо большие массивы данных, и тогда, дело останется за малым – лишь создать 3D карту нашего мозга или «устройства, благодаря которому мы думаем, что мы думаем» (Амброз Бирс).

При подготовки были использованы материалы открытых источников:

http://habrahabr.ru/post/168087/
donmigel_62: (кот - учёный)

Разработано устройство, позволяющее хирургу видеть раковые клетки во время операции

device

Когда хирурги проводят операцию по удалению раковых образований, им каждый раз приходится сталкиваться с очень сложной задачей: отделением раковых клеток от здоровых. Чтобы облегчить врачам их работу и при этом повысить эффективность подобных хирургических операций, исследователи из Вашингтонской университетской школы медицины в Сент-Луисе разработали доступное и портативное решение.


Команда ученых создала устройство в форме очков, которые позволяют хирургу видеть подсвеченные синим цветом раковые клетки. Тестовые испытания устройства показали, что устройство делает видимыми бластомы (опухоли) диаметром от 1 миллиметра. Для того, чтобы клетки этих пораженных участков подсвечивались синим цветом, исследователи предлагают применять одобренный Управлением по контролю за продуктами и лекарствами США специальный краситель, который вводится внутрь пораженной области.

Компактная система работает на базе батареек, имеет беспроводную связь, ее легко носить, и, что самое главное, она не занимает руки хирурга. Построены очки на базе системы ночного видения. Они были переоборудованы таким образом, чтобы работать одновременно с ближним инфракрасным светом и при условиях освещения видимым светом. Визуальные данные, получаемые в ближней ИК-области спектра, транслируются прямиком в специальный настраиваемый окуляр.

Беспроводные возможности, позаимствованные у работающего на батарейках радиочастотного видеопередатчика, позволяют системе передавать в режиме реального времени видеокартинку на удаленный компьютер, на экране которого будет отображаться все то, что видит перед собой хирург. Это позволяет другим экспертам оценить то, что происходит во время операции, при необходимости дать анализ показанной картинки и поделиться своей консультационной помощью.

Используемый в этой системе новый окуляр является улучшенной версией устройства, применяемого при методах интраоперационной визуализации. Подобные системы, как правило, очень дорогие, сложные, времязатратные и иногда опасные, особенно в тех случаях, когда требуется применение радиоактивных индикаторов (красителей). Они воздействуют ионизирующим (радиоактивным) излучением не только на пациента, но и на хирурга. Синие красители, используемые для визуализации и восприятия человеческим глазом сигнальных лимфатических узлов, тоже могут иметь побочные действия.

Удаленный пораженный раком лимфатический узел

Описываемое в этой статье устройство было разработано командой ученых под руководством Самуэля Акильфу, доктора рентгенологии и биоинженерии в Вашингтонской университетской школе медицины в Сент-Луисе. В начале февраля торакальный хирург (хирургия органов грудной клетки) и доцент университета Джулия Маргенталер провела операцию с использованием этих очков.

eyepiece

Джулия Маргенталер проводит операцию по удалению раковой опухоли молочной железы



«Только представьте, что такие очки могут избавить от необходимости в проведении дополнительной хирургической операции и избавить пациента от связанных с ней боли, неудобства и волнения», — поделилась она в своем официальном заявлении.


В настоящее время, при проведении операций по удалению опухолей, хирурги практически всегда захватывают и полностью здоровые соседние клетки, не пораженные раком. При этом проводится повторный анализ удаленных здоровых клеток и если они имеют признаки поражения, то требуется проведение второй операции по удалению дополнительных тканей. В свою очередь они тоже требуют проведения анализа. При раке молочной железы примерно 20-25 процентам людей требуется проведение повторной операции. Очки, позволяющие видеть все пораженные клетки, могут избавить пациентов от этой необходимости, так как больные клетки будут полностью удаляться во время первой операции.

Детальная информация о технологии работы этого устройства была недавно опубликована в научном журнале Journal of Biomedical Optics
donmigel_62: (кот - учёный)

Лучшая научная визуализация-2013

Современная наука сложна, и вопрос передачи знаний обществу стоит как никогда остро. Поэтому тех, кто составляет наглядный материал, надо носить на руках.
Журнал Science и Национальный научный фонд США только что назвали победителей конкурса научно-технической визуализации 2013 International Science and Engineering Visualization Challenge.



В рубрике «Иллюстрация» победили Грег Данн и Ко. Их работа называется «Кора головного мозга в тонах металлической пастели» (Cortex in Metallic Pastels). Аксоны, дендриты и другие приличествующие случаю вещи напоминают берёзовую рощу в сумерках. Задача точного изображения среза коры головного мозга не ставилась, ибо в таком случае возникла бы полная неразбериха. Вместо этого г-н Данн позволил себе «проредить» лес клеток, дабы была видна структура каждого нейрона.
Нейроны создаются напылением краски на холст, после чего некоторые из них оттеняются сусальным золотом и палладием. В будущем г-н Данн хотел бы создать лабораторию, в которой учёные и художники совместно разрабатывали бы различные методы визуализации. Сейчас он применяет, например, технику литографии, с тем чтобы каждый нейрон имел свой угол отражения: по мере того как зритель проходит мимо картины, одни нейроны появляются, другие исчезают.




Похвального отзыва заслужила работа Лорри Фейт Крэнор из Университета Карнеги — Мэллона (США) под названием «Гарантия безопасности» (Security Blanket). Это красочное «словесное облако», состоящее из тысячи паролей, которые чаще всего встречаются в базе, украденной в 2009 году с игрового сайта RockYou. Размер сочетания символов соответствует его популярности, а цвет — тематике.
Самый распространённый пароль — «123456» — встречается втрое чаще своего ближайшего преследователя, поэтому он выполняет роль фона. Интересно также заметить, что среди паролей на съедобную тематику наиболее популярен «шоколад», а в категории живых существ — «обезьяна». Кроме того, пароли на тему любви и нежности попадаются куда чаще матерных. Люди мыслят одинаково...
Г-жа Крэнор сшила себе платье такого же типа и начала производить одеяла.


Приз зрительских симпатий ушёл к Лидии-Марье Жубер из Стэнфордского университета (США), которая сфотографировала полутораметровую руку работы британского скульптора Фрэнсиса Хьюлетта и наложила на изображение микрофотографии колоний бактерии Pseudomonas. Зелёным цветом обозначены те бактерии, которые оказались устойчивыми в антибиотикам, а красным — уничтоженные. Работа иллюстрирует мысль о том, что человечество проигрывает борьбу с микроорганизмами.


Что касается фотографий, то на первом месте группа сотрудников Массачусетского технологического института (США). Снимок хорош сам по себе, но мы всё-таки его объясним. На первом плане находятся два мадрепоровых коралла Pocillopora damicornis, между которыми 3 мм (их раскрасили розовым). У них есть реснички (цилии), и учёных интересует, каким образом полипы двигают ими, дабы привлечь питательные вещества. Специалисты растворили в воде цветные частички, которые позволили разглядеть путь потока воды: золотым отмечено то, что происходило в первые полтора часа, голубым — впоследствии (реснички, обозначенные фиолетовым, изменили позицию). Около цилий линии становятся прерывистыми: там поток особенно быстрый.
Авторы признаются, что вдохновлялись цветовой гаммой, избранной Энди Уорхолом для своего цикла «Цветы».


Поощрительной премией награждена фотография листа дейции Deutzia scabra, который покрыт волосками, увенчанными звёздочками диаметром в четверть миллиметра. Они придают листу ворсистость, и японские плотники иногда полируют свои изделия с помощью этих листов.
Стив Лаури из Северной Ирландии добился удивительно живых красок с помощью микроскопии в поляризованном свете, а также подчеркнув синий цвет путём фильтрации света через кристалл селенита (сульфата кальция). Между прочим, это метод XIX века.
Микроскопист Ольстерского университета отмечает, что эта полузабытая техника очень полезна для различения более чем двадцати видов дейции, ибо у каждого из них звёздочки имеют свою плотность, размер и форму.


Публика же приветствовала визуализацию микроструктуры самособираемого полимера длиной 2 мм, с помощью которого материаловед из Южно-Флоридского Университета (США) Анна Пяйт собирает биомедицинские «лаборатории на чипе».
Обработка различных комбинаций полимеров при различной температуре и влажности приводит к формированию самых разных структур, от которых зависит, как будут вести себя клетки, попадающие на чип. Говард Каплан из того же вуза научился превращать такие фотографии в трёхмерные изображения, чтобы было проще изучать топографию полимеров. Более того, сильно увеличенные версии (размером с шоколадный батончик) распечатываются на 3D-принтере — вот какое качество у этих фотографий.


Лучшим видеороликом названо творение Центра космических полётов НАСА им. Годдарда. Вместе с солнечным ветром мы летим к Земле, но нам не везёт: у планеты магнитное поле. Тогда мы перевоплощаемся в тепло и оказываем влияние на циркуляцию атмосферы и Мирового океана. По словам рассказчика, Гольфстрим несёт столько энергии, что хватило бы на сто таких цивилизаций, как наша.


Это фрагмент фильма «Динамичная Земля: исследование климатического двигателя планеты» (Dynamic Earth: Exploring Earth's Climate Engine), который показывают в планетариях разных стран. На его создание ушло полтора года, использованы реальные спутниковые данные и показания шести моделей, так что это не только красиво, но и достоверно.


В видео, заслужившем похвальный отзыв, мы перемещаемся в иное измерение — кишечник, и нам рассказывают об иммунной функции его слизистой оболочки. Зритель знакомится с целым рядом действующих лиц: Т-лимфоцитами, макрофагами, нейтрофилами и др. Одни из этих переливчатых бойцов разбрызгивают сигнальные молекулы, тогда как другие пульсируют смертоносной энергией, перед тем как взорваться и уничтожить бактерии. Показывается также, как расстройство в рядах бойцов иммунитета приводит к воспалению кишечника. Авторы: Arkitek Studios (США) и Ко.

Подготовлено по материалам журнала Science.

donmigel_62: (кот - учёный)
Путешествие в глубины мозга.

Джефф Лихтман (Jeff Lichtman), нейробиолог из Гарвардского университета комментирует великолепную визуализацию, которая показывает - как работает мозг мыши на различных уровнях, вплоть до одного микрона.

Видео утащить не удалось. Если после клика по скриншоту, видео не идёт, то ищите по ссылке - http://www.nationalgeographic.com/

Screen Capture #029
donmigel_62: (кот - учёный)
Оригинал взят у [livejournal.com profile] vadim_proskurin в Visual Science
Есть в Москве компания Visual Science, которая рисует красивые изображения и трехмерные модели всяких научных объектов. В конце 2010 года они прославились моделью ВИЧ, попавшей на обложку специального выпуска журнала Nature. А теперь у них на сайте целая куча красивых картинок.

В этом посте все картинки кликабельны, ссылки ведут на трехмерные модели либо картинки большего размера.

Еще три старые работы )

Вирус гриппа:



Утверждается, что на всех картинках и моделях объекты воссозданы с точностью чуть ли не до атома. Только цвета везде, разумеется, неестественные.
donmigel_62: (кот - учёный)

Визуалицаия траекторий полёта птиц

Денис Глинский, профессор школы дизайна Род-Айленда записал видео перемещений птиц в воздушном пространстве. Затем видео было подвергнуто компьютерной обработки. Результат этой обработки представлен ниже.

donmigel_62: (кот - учёный)

На что был бы похож окружающий нас мир, если бы можно было видеть сигналы сотовой связи

Сигналы сотовой связи


Все окружающее нас пространство пронизано тысячами невидимых радиосигналов, сигналами радиовещания, телевидения, сотовой связи, радиосвязи и беспроводных сетей передачи данных. И мир выглядел бы совсем по-другому, если бы мы могли видеть воочию, пусть не все, но хотя бы некоторые из этих радиосигналов. В свое время художник-визуализатор Николай Лэмм (Nickolay Lamm) показал нам, на что может быть похожим окружающий нас мир, покрытый сигналами сети беспроводной передачи информации Wi-Fi. А сейчас он же демонстрирует нам "многогранный красочный свет" сетей сотовой связи и сигналов мобильных телефонов.




Сигналы сотовой связи #2


С первого взгляда представленная визуализация напоминает иллюминацию в самый разгар какого-нибудь праздника. Но на самом деле, это изображение шестигранного сотовидного многоцветного "одеяла", укрывающего собой городскую среду, имеет под собой достаточно серьезное научное обоснование. Как и в прошлый раз, Николай Лэмм создавал свои изображения, консультируясь с учеными, являющиеся специалистами в данной области. На этот раз в роли консультантов выступал Данило Эрриколо (Danilo Erricolo), профессор электротехники и информатики из университета Иллинойса в Чикаго, и Фрэн Харацкиевич (Fran Harackiewicz), профессор электротехники и информатики из университета Иллинойса в Карбондейл.

Вот что рассказывают ученые в отношении этого "психоделического" проекта Николая Лэмма: "На первом изображении мы видим упорядоченную шестигранную сетку базовых станций сотовой связи, покрывающую один из районов Чикаго. Образ радиоволн каждой из базовых станций отличается от образов других станций, ведь к базовым станциям подключено различное количество пользователей, использующих различные радиоканалы. Объединение этих уникальных для каждой станции параметров и дает ее уникальную цветовую комбинацию, которая в реальности очень быстро изменяется со временем. В районах с большим числом находящихся там людей цветовые гаммы каждой базовой станции будут настолько богаты, что их не сможет воспроизвести ни один из самых качественных мониторов или телевизоров".

Сигналы сотовой связи #3


Большие лучи, которые можно заметить на некоторых изображениях являются сигналами мощных станций сотовой связи, покрывающих прилежащие к городу районы. На изображении Чикаго такая станция обеспечивает покрытие сотовой связи на части площади озера Мичиган, на берегу которого и находится этот город. А на третьем, достаточно хорошо узнаваемом изображении видно лучи радиоволн от вышки, которая обеспечивает сотовой связью близлежащие районы Лос-Анджелеса.

Следует заметить, что отсутствие возможности визуального восприятия радиоволн человеком является не недостатком, а, скорее, большим благом для него. Ведь одно дело смотреть на приведенные здесь, пусть и необычайно красивые, статические изображения, а другое дело - это самому находиться в динамичной среде, которая постоянно меняет свою "окраску" с огромной скоростью, миллионы раз в секунду, что просто сведет любого человека с ума за весьма непродолжительное время.
Сигналы сотовой связи #4
donmigel_62: (кот - учёный)

На что был бы похож окружающий нас мир, если бы можно было видеть сигналы Wi-Fi

Сигналы Wi-Fi


Подавляющему большинству людей хорошо известно, что такое Wi-Fi. Это стандарт беспроводной передачи информации с помощью достаточно высокочастотных радиоволн, который используют для подключения к Интернету и другим сетям все современные смартфоны, планшетные компьютеры, ноутбуки и другие электронные устройства. Но что бы произошло, если бы можно было визуально видеть радиосигналы сетей Wi-Fi, как это мог делать один из главных героев популярного научно-фантастического сериала "Люди Альфа"? Вероятно, вся окружающая нас среда была бы буквально затянута "электрическим туманом", а в местах большого скопления людей, к примеру, в центре крупных городов, этот туман превратился бы настоящие подобие очень плотного смога. Более точно обрисовать вышеупомянутую ситуацию попытался художник Николай Лэмм (Nickolay Lamm), которому оказывал помощь в этом деле М. Браунинг Фогель (M. Browning Vogel), бывший сотрудник Исследовательского центра НАСА имени Эймса, а ныне ученый, имеющий степень доктора философии по астробиологии и преподающий в одном из университетов.




Сигналы Wi-Fi #2


Следует заметить, что все, что можно увидеть на представленных снимках, является не просто выдумкой художника. В основу созданных изображений были положены основные физические законы и принципы распространения радиоволн, учитывающие все особенности высокочастотных радиоволн диапазона, в котором работает все оборудование стандарта Wi-Fi. При создании изображений Лэммом и Фогелем были учтены все особенности радиоволн диапазона 2.4 ГГц, их частота, амплитуда и дальность распространения. А разными цветами, красным, желтым, зеленым и синим, на изображениях показаны различные частотные каналы, понятие которых известно всем, кто более-менее знаком с работой оборудования стандарта Wi-Fi.

Сигналы Wi-Fi #3


Любое электронное устройство, имеющее в своем составе Wi-Fi - передатчик, формирует вокруг себя сферическую область, наполненную радиоволнами, сила которых уменьшается по мере удаления от источника сигнала. Размеры этой области могут колебаться от 20 до 100 метров, что напрямую зависит от мощности передающего устройства. Но высокочастотные радиосигналы очень плохо проходят через стены сооружений и даже деревья являются для них серьезным препятствием, значительно снижающим качество этих радиосигналов. Именно поэтому мы не видим на снимках простого нагромождения сфер, картина распространения радиоволн в окружающей среде намного более сложна, а взаимодействие радиоволн от различных источников, интерференция и другие эффекты становятся причиной возникновения пиков, провалов и более сложных образований, настоящих "водоворотов" в общем электромагнитном поле.

Сигналы Wi-Fi #4

Profile

donmigel_62: (Default)
donmigel_62

March 2014

S M T W T F S
       1
2 3 4 5 6 7 8
9 10 11 12 13 14 15
16 17 1819202122
23242526272829
3031     

Syndicate

RSS Atom

Style Credit

Expand Cut Tags

No cut tags