Feb. 14th, 2014

donmigel_62: (кот - учёный)

На математику и искусство мозг реагирует одинаково

Красивые и некрасивые формулы мозг математиков воспринимает так же, как произведения искусства.

Красоту можно видеть в разных вещах — в чужом лице, в пейзаже (реальном или на картине), в симфонической музыке, в еде. Или, например, в математике. Многие наверняка слышали о красивых формулах или красивых научных работах. Однако мы привыкли разделять эстетическое переживание в традиционном смысле, получаемое от разного рода искусств, и интеллектуальные красоты, хотя и пользуемся для выражения того и другого одним языком.

Но, как оказалось, наш язык знает о красоте больше, чем эстетические концепции. Исследователи из Университетского колледжа Лондона (Великобритания) обнаружили, что математическая красота возбуждает в мозге те же зоны, что и красота обычная.

А вы способны оценить красоту математики? (Фото Anna Peisl.)

В эксперименте участвовали 15 математиков, которым показывали 60 разных математических выражений. Сами математики перед этим оценили эти формулы как красивые, некрасивые или никакие, пользуясь 10-балльной шкалой, в которой «–5» соответствовало самому некрасивому примеру, а «+5» — самому красивому. В качестве примеров использовались уравнения таких титанов, как Эйлер, Риман и др.


Через две недели исследователи опять пригласили математиков в лабораторию и с помощью фМРТ проследили за активностью их средней орбитофронтальной коры, пока испытуемые снова разглядывали формулы. Эта зона мозга считается ответственной за красоту, она активируется, когда мы наслаждаемся музыкой или картиной.

В журнале Frontiers in Human Neuroscience авторы пишут, что на красивые формулы мозг отзывался так же, как он реагирует на искусство в широком смысле этого слова: например, реакция на эйлеровское уравнение оказалась сродни восприятию известного монолога Гамлета. (Дифференциальному уравнению Римана, напротив, не повезло — оно было признано одним из самых безобразных.)

Конечно, из этих данных вовсе не следует, что красота искусства и красота математики имеют одну и ту же природу или воспринимаются совершенно одинаково. Осторожней будет сказать, что некоторые характеристики того и другого (например, те, что относятся к простоте, симметрии, элегантности объекта созерцания) действуют на нас схожим образом.

Впрочем, древние греки, например, восприняли бы эти результаты (за вычетом фМРТ, принципов работы мозга и прочего) как само собой разумеющиеся — в конце концов, для многих из них математические абстракции именно что выражали высшую форму красоты.

Подготовлено по материалам Medical Xpress

donmigel_62: (кот - учёный)

Журнал TIME поместил на обложку квантовый компьютер


Журнал TIME поместил на обложку февральского номера квантовый компьютер D-wave. В таком виде журнал выйдет в США, Азии и Океании. В остальных частях света обложка журнала двойная: помимо квантового компьютера на нее попал Франсуа Олланд.

Надпись на обложке гласит:



«Он обещает решить некоторые самые сложные проблемы человечества. Его поддерживают Джефф Безос, NASA и ЦРУ. Каждый стоит по 10 миллионов долларов и работает при температуре 273 градуса ниже нуля (в американской версии написано «459 градусов ниже нуля», поскольку речь идет про градусы Фаренгейта). При этом никто не знает, как он работает.»





Квантовые компьютеры отличаются тем, что используют в работе принципиальные отличия квантовомеханического описания мира от классического: квантовую запутанность, суперпозицию и многое другое. В настоящий момент полноценных квантовых компьютеров пока не создано, однако эксперименты в этом направлении ведутся по всему миру. Считается, что квантовые компьютеры способны решать многие задачи на порядки быстрее классических.

Компьютер, который попал на обложку, был произведен компанией D-wave и работает на принципе так называемого квантового отжига.

Квантовым отжигом называется метод поиска состояния с наименьшей энергией (глобального минимума) для потенциалов с большим количеством локальных минимумов.

Насколько такой компьютер может считаться полноценным квантовым компьютером – предмет споров в научной среде.

Например, некоторые критики говорят, что классическая эмуляция вычислительной системы D-wave может работать не сильно медленнее квантового варианта, требующего наличия системы охлаждения и экранирования от внешних электрических и магнитных полей. Кроме этого критики сомневаются в том, что в системе действительно реализованы кубиты, то есть биты, находящиеся в суперпозиции двух состояний.


D-wave прошлом году время заключило контракт с Lockheed Martin на решение сложных вычислительных задач
.

Также NASA объявило о создании лаборатории квантового искусственного интеллекта, совместно с Google.

Для работы в лаборатории используется D-wave с 512 кубитами.

http://content.time.com/time/magazine/article/0,9171,2164806,00.html

donmigel_62: (кот - учёный)

9 лучших домашних 3D-принтеров на любой кошелёк


3D-принтеры, то есть устройства для «печати» пластикового физического объекта на основе цифровой модели, уже давно из экзотики превратились во вполне обычное оборудование конструкторских и дизайнерских бюро, а также различных мелкосерийных производств. Однако до сих пор бытует мнение, что такие аппараты безумно дороги и доступны только крупным компаниям и состоятельным энтузиастом.

Между тем приобрести бытовой 3D-принтер высокого класса сегодня уже можно за две–три тысячи долларов, а для покупки моделей начального уровня хватит и полусотни. Познакомимся с девятью моделями домашних 3D-принтеров, которые можно условно разделить на три категории: бюджетные, или сверхдоступные, средний класс, или «рабочие лошадки», и просьюмерские, или модели для требовательных пользователей.

Сверхдоступные

1. Printrbot Simple ($300)

Абсолютный рекорд по доступности уже несколько месяцев удерживает модель начального уровня компании Printrbot с простым названием Simple (прошу извинить за каламбур). Как и подавляющее большинство аппаратов категории «до $1 000», Simple поставляется в виде набора деталей, а сборка собственно 3D-принтера возложена на покупателя.

9-best-3d-printers-01

У Simple отсутствует нагреваемая подставка, и он работает только с биоразлагаемым пластиком PLA. Максимальные габариты создаваемого объекта также минимальны — всего 4 кубических дюйма, то есть около 10,16 см в кубе. Для подключения к компьютеру используется интерфейс USB. Помимо базовой модели, за $350 предлагается модификация 2014 Simple KIT, в комплект которой входят также алюминиевая пластина-основание и алюминиевый экструдер. Чтобы получить уже собранный и откалиброванный принтер, нужно добавить ещё $100.



9-best-3d-printers-02

Как и в подавляющем большинстве потребительских 3D-принтеров, в Printrbot Simple реализована технология печати методом послойного наплавления FFF. Она представляет собой практически полный аналог запатентованной технологии Stratasys FDM, используемой в настольных аппаратах, которые примерно в три раза дороже этой модели.

В силу простоты конструкции Printrbot Simple не обеспечивает идеального качества и точности 3D-печати и не даёт возможности создавать высококачественные прототипы. Это скорее игрушка, которая позволит вам изучить принципы работы таких аппаратов и понять, нужен ли вам вообще подобный принтер.

2. Kinpo XYZprinting da Vinci 1.0 ($500)

Принтер XYZprinting da Vinci 1.0 тайваньской компании Kinpo был представлен в декабре 2013 года и пока не поступил в широкую продажу, но уже понятно, что это будет куда более интересное устройство, чем Printrbot Simple.

9-best-3d-printers-03

В da Vinci также реализована технология печати методом послойного наплавления FFF. В качестве расходников используется пластик ABS, максимальные габариты создаваемого объекта — 7,8 куб. дюйма, или 20 см в кубе; заявленный уровень точности, в зависимости от скорости печати, — от 0,4 до 0,1 мм.

XYZprinting da Vinci 1.0 выглядит как весьма привлекательное предложение начального уровня, к тому же его «кофеварочный» дизайн уже вполне вписывается в интерьер домашнего офиса.

3. RepRap Open-Source Line ($470–620)

Это устройство уникально по сравнению вообще со всеми современными 3D-принтерами. В отличие от остальных, конструкция и программное обеспечение принтера RepRap, разработанного в Университете Бата в Великобритании, доступны на условиях открытого исходного кода и бесплатно предлагаются всем желающим. Более того, части для сборки этих принтеров можно распечатать на них самих!

В линейку входят несколько моделей, каждую из которых можно изготовить самостоятельно, при этом на сайте Mixshop продаются комплекты для сборки разных типов 3D-принтеров. В частности, набор для сборки модификации Prusa Mendel, способной печатать объекты с максимальными габаритами 19,5×19,5×14 см из пластиков ABS и PLA, обойдётся в $479.

9-best-3d-printers-04

Разумеется, RepRap — далеко не единственный проект, разрабатывающий конструкции 3D-принтеров, которые предназначены для самостоятельной сборки. К примеру, здесь можно ознакомиться с внушительным списком подобных устройств и сравнить цены.

Важно отметить, что подавляющее большинство 3D-принтеров работает под управлением своего собственного уникального программного обеспечения, в некоторых случаях бесплатного (неполный список см. здесь). К тому же большое значение имеет правильная настройка собранного агрегата и его своевременное обслуживание, в том числе настройка по уровню плиты-основы и прочистка экструдера. Поэтому самостоятельная сборка и обеспечение работоспособности 3D-принтера может оказаться нетривиальной задачей даже для конструктивно простых моделей.

Рабочие лошадки

К среднему классу относятся 3D-принтеры, обеспечивающие оптимальный баланс между простотой в использовании, функциональностью и, конечно, ценой. Подавляющее большинство из них снабжено подогреваемым основанием и способно работать с пластиком ABS.

4. Cubify Cube ($1 300)

3D-принтер Cubify Cube считается у этого производителя моделью начального уровня, и это подтверждают его характеристики. Тем не менее, он имеет яркий запоминающийся дизайн качественного бытового прибора и выглядит уже не как плод размышлений сумасшедшего учёного, а как хорошее серийное устройство.

9-best-3d-printers-05

Аппарат способен создавать объекты объёмом 5,5 куб. дюйма, или 14 см в кубе, из пластиков PLA и ABS с толщиной слоя до 0,2 мм. Принтер может подключаться к компьютеру не только через проводной интерфейс USB, но и через Wi-Fi, поддерживается считывание файлов с USB-накопителя. Цена одного PLA- или ABS-картриджа, которого должно хватать на 13–14 объектов средних размеров, составляет $49.

9-best-3d-printers-06

Cubify Cube — весьма удачное устройство, пригодное для эксплуатации в руках неквалифицированных пользователей. На сайте производителя выложено множество 3D-моделей, которые можно распечатать на трёхмерных принтерах, однако далеко не все они подходят для этой конкретной модели, а понять это не так уж просто. К тому же бесплатные модели из репозиториев вроде MakerBot Thingiverse далеко не всегда распечатываются корректно.

5. Afinia H-Series H479 ($1 560)

Принтер Afinia H-Series H479 выглядит не таким домашним, как Cubify Cube, он похож скорее на какой-то настольный станок. Забавно, что кожух экструдера на Afinia сам напечатан на 3D-принтере.

9-best-3d-printers-07

У принтера нет собственных органов управления, и он не умеет считывать файлы с USB-накопителей, при этом благодаря встроенной памяти его можно отключать от компьютера в процессе печати.

Зато он обеспечивает более высокое разрешение (0,15 мм по сравнению с 0,2 мм). Печать осуществляется из пластиков PLA и ABS, а максимальные размеры создаваемого объекта составляют 5 куб. дюймов, или 12 см в кубе.

В целом Afinia H-Series H479 получил благоприятные отзывы (см., например, здесь или здесь), в том числе и благодаря удобному программному обеспечению.

Модели для особенно требовательных

Если вам нужен универсальный агрегат с действительно высочайшим качеством работы, то за него придётся выложить не менее двух тысяч долларов. Вы получите отличную детальность и плавность форм, но ради этого будьте готовы пожертвовать скоростью.

6. Lulzbot TAZ 3 ($2 200)

3D-принтер LulzBot TAZ 3 американской компании Aleph Object отличается от конкурентов прежде всего возможностью печати практически любыми используемыми в таких устройствах материалами: помимо пластиков ABS, PLA, HIPS и PVA, он способен формировать трёхмерные объекты даже из дерева!

9-best-3d-printers-08

Точнее, речь идёт о специальной «древесной нити», состоящей из смеси мелких древесных волокон и связующего полимера. При этом изделия выглядят и пахнут как деревянные, а свойства этого «дерева» близки к пластику PLA. Изменяя температуру, можно менять цвет материала и даже создавать фальшивые «годичные кольца».

9-best-3d-printers-09

Lulzbot TAZ 3 обеспечивает толщину слоя от 0,075 до 0,35 мм, максимальная скорость печати — 200 мм в секунду, размеры формируемого объекта — 11,7×10,8×9,8 дюйма, или 29,8×27,5×25 см.
Управление устройством может осуществляться через встроенный контроллер с цветным ЖК-монитором, причём возможна печать вообще без участия компьютера — с флеш-карт формата SD.

7. Makerbot Replicator 2 ($2 200)

Хорошо известный 3D-принтер Makerbot Replicator 2 удостоен множеством призов и неоднократно назывался лучшим в своём классе. Характерно, что он выпускается с осени 2012 года, но не только не снимается с производства, но даже нисколько не теряет в цене! За это время лишь появилась двухцветная модификация с двумя печатающими головками Replicator 2X, которая обойдётся в $2 800.

9-best-3d-printers-10

9-best-3d-printers-11

Аппарат способен печатать с разрешением до 0,1 мм на слой, что до сих пор очень неплохой показатель, а на момент его появления вообще был рекордным. Единственное ограничение заключается в том, что эта точность достигается только при работе с биоразлагаемым пластиком PLA, который менее практичен, чем, например, ABS. Максимальные габариты объектов — 11,2×6×6,1 дюйма, или 28,5×15,3×15,5 см (объём — 67 куб. см). Цена расходных материалов самая обычная — $48 за катушку.

Makerbot Replicator 2 — очень распространённый 3D-принтер, и для него существует огромное количество готовых 3D-моделей на MakerBot Thingiverse. Собственное ПО для моделирования MakerWare заслужило массу положительных отзывов и удобно в использовании.

8. Cubify CubeX, ($2 800)

3D-принтер CubeX относится к моделям среднего класса под маркой Cubify и способен создавать объекты ещё больших габаритов, чем Makerbot Replicator 2, при таком же качестве. Разрешение печати, по разным данным, составляет от 0,125 до 0,1 мм на слой, а максимальные размеры объекта — 10,75×10,75×9,5 дюйма, или 27,3×27,3×24,1 см; как утверждает реклама, он может напечатать баскетбольный мяч.

9-best-3d-printers-12

Дизайн CubeX типичен для бренда Cubify: он похож на какое-то среднестатистическое кухонное устройство вроде микроволновой печки или настольной посудомойки. При этом у базовой модели есть две значительно более дорогие модификации: Duo, способная печатать двумя цветами, обойдётся в $3 300, а Trio с тремя печатающими головками — уже в $4 400.

9-best-3d-printers-13

9. Formlabs Form 1 ($3 300)

Formlabs Form 1 — это своеобразный «хай-энд» потребительских принтеров, который работает уже по вполне промышленной технологии стереолитографии SL, но при этом помещается на столе.

9-best-3d-printers-14

Вместо накладывания один за другим тонких слоёв пластика в ходе стереолитографии светочувствительный жидкий полимер на основе метакрилата слой за слоем засвечивается лучом лазера через фотошаблон и после этого затвердевает. Этот процесс носит название фотополимеризации. К сожалению, у такого материала есть недостаток: как и PLA, он не любит длительного пребывания на свету, который отрицательно сказывается на его долговечности.

Благодаря технологии стереолитографии минимальная толщина слоя составляет рекордные 25 микрон, или 0,025 мм, при этом размеры объекта могут достигать 4,9×4,9×6,5 дюйма, или 125×125×165 мм. Детальность изготовления модели составляет 300 микрон, или 0,3 мм, но сама печать занимает несколько часов. Литр жидкого полимера бесцветного, серого или белого цвета обойдётся в $149, причём этого объёма хватит примерно на 76 шахматных фигур.

Олег Нечай

donmigel_62: (кот - учёный)

Молочная кислота усиливает продукцию норадреналина



Клетки головного мозга (нейроны — жёлтые, астроциты — оранжевые)
В рамках очередного исследования, посвящённого проблеме физиологии головного мозга, был выявлен ранее неизвестный механизм регуляции норадреналина — гормона, который принципиально важен для мотивации, стрессовых ответов, контроля кровяного давления, боли и аппетита. Данные, полученные в результате исследования, могут быть использованы в будущем для создания новых лекарственных средств, способных решить проблемы со здоровьем, связанные с нарушением работы норадреналина.

Учёные из Бристольского университета и университетского колледжа Лондона обнаружили, что лактат (молочная кислота) заставляет клетки головного мозга вырабатывать больше норадреналина (в американском варианте английского языка норэпинефрина) — нейротрансмиттера, принципиально важного для нормальной работы головного мозга.


Стимулировать выработку лактата можно путём физической нагрузки, укрепляя связь между физическими упражнениями и психическим благополучием.

Лактат впервые был обнаружен шведским химиком Карлом Вильгельмом Шеелем в 1780 году в простокваше. В норме молочная кислота вырабатывается самим организмом. В головном мозге лактат является источником энергии, который может доставляться в нейроны в качестве энергетического ресурса для поддержания их стабильной работы в периоды увеличения мозговой активности.

Результаты исследования, опубликованные 11 февраля в журнале Nature Communications, называют ещё одну функцию лактата — обеспечение передачи сигналов между нейронами (сигнальную функцию). Это значит, что в головном мозге существует до сих пор неизвестный рецептор для лактата, который должен присутствовать на клетках, продуцирующих норадреналин, делая их чувствительными к молочной кислоте.

«Полученные нами результаты подтверждают, что лактат выполняет более одной функции — помимо источника энергии он является так же и сигналом к выработке нейронами большего количества норадреналина» — говорит профессор Сергей Каспаров (сотрудник факультета физиологии и фармакологии Бристольского университета).

«Следующая серьёзная задача — определение рецептора, который опосредует данный эффект, так как это поможет создать лекарственные средства, способные блокировать или стимулировать этот ответ. Если мы сможем регулировать выработку норадреналина, что является абсолютно необходимым условием для работы головного мозга, то это могло бы иметь важное значение для устранения основных проблем со здоровьем, таких как стресс, давление, боль и депрессия» — говорит доктор Аня Тишемахер (Anja Teschemacher, сотрудница Бристольского университета).

Астроциты — небольшие клетки головного и спинного мозга звёздчатой формы, не являющиеся нейронами, рассматриваемые в качестве важного источника лактата для головного мозга. Обнаружение того, что астроциты напрямую взаимодействуют с нейронами, открывает новую, практически неисследованную область фармакологии.
donmigel_62: (кот - учёный)

«Вы можете делать что-то сложное без руководителя»

Ученые создали роботов, которые без руководителя способны строить здания, работая в команде




Инженеры создали роботов, которые не общаются друг с другом, но работают в команде. На их создание ученых вдохновили африканские термиты.


Наблюдение за работой термитов вдохновило американских ученых на создание разумных роботов, способных объединяться в команду для возведения сложных трехмерных конструкций. Создание этих роботов, ставшее результатом четырехлетней работы, удостоилось публикации статьи в авторитетном научном журнале Science.

Миллионы термитов, обитающих на равнинах Намибии, знамениты строительством земляных башен высотой до 3 метров, которые служат своеобразными легкими их подземных колоний.

В течение года строительства башни рождаются и умирают тысячи термитов, постройку разрушают ветра и дожди, однако строительство столь важной для колонии конструкции не прекращается ни на минуту. Вдохновленные выносливостью и коллективным разумом термитов, ученые из Гарвардской школы машиностроения и прикладных наук создали команду автономных роботов-строителей, получивших название TERMES.

Этим рабочим не нужны надсмотрщик и даже связь друг с другом: для постройки необходимо любое число роботов, которые сотрудничают друг с другом, преобразуя окружающую их среду.

Роботы TERMES на практике доказали утверждение, что системы, состоящие из сложных коллективов роботов, могут строить сложные трехмерные структуры без участия руководителя и без предварительного распределения ролей. Роботы продемонстрировали способность строить башни, замки и пирамиды из выполненных на основе промышленной пены специальных кирпичей, возводить перед собой лестницы, чтобы подниматься выше и выше, и устанавливать новые блоки там, где это необходимо.

«Главное, чем вдохновили нас термиты, — это идея того, что вы можете делать что-то действительно сложное в составе группы, без руководителя. Второе — вы можете это делать без того, чтобы каждый рабочий детально обсуждал, что происходит, а просто изменял окружающее пространство», — пояснила главный создатель роботов Радхика Нагпал.

Сегодня большинство возводимых людьми конструкций строятся профессиональными натренированными строителями, у которых есть иерархическая организация, поясняет соавтор работы Джастин Верфель. «Обычно в самом начале у вас есть проект и детальный план того, что надо делать, и бригадир руководит своей командой, наблюдая за ней, — говорит он. — В колониях насекомых не бывает, чтобы королева давала всем индивидуальные инструкции.

Ни один термит не знает, что делают другие и в каком состоянии сейчас вся башня».

Вместо этого термиты пользуются стратегией, называемой стигмергией, — скрытой формой коммуникации: насекомые наблюдают за тем, какие изменения вокруг производят их коллеги, и принимают соответствующие решения.

Это поведение и воплотили в роботах их создатели, продемонстрировав впечатляющие результаты. Каждый робот занимается строительством параллельно с другими, однако не зная, кто в данный момент занимается тем же. Если один из роботов выбывает из процесса, то это не затрагивает работу других. Это означает, что одни и те же инструкции могут выполняться одновременно хоть пятью роботами, хоть пятью сотнями роботов.

«Когда вместе собираются много исполнителей, будь то термиты, пчелы или роботы, они часто демонстрируют высокоорганизованное поведение, которое нельзя предсказать, наблюдая за отдельными компонентами», — пояснил Вефель.

В отличие от роботов TERMES, многие аналогичные роботизированные системы требуют некого центрального управления. Часто они полагаются на некий «глаз в небе», который наблюдает за всем процессом и подсказывает различные действия. Это помогает увеличить эффективность группы, но, когда масштабы строительства и число роботов растут, ими становится трудно управлять. В удаленных от оператора или опасных условиях центральное управление может оказаться ахиллесовой пятой всей системы.

В будущем отряды роботов, подобных TERMES, смогут возводить без участия человека дамбы из мешков с песком, чтобы предотвращать наводнения, или несложные конструкции на Марсе.



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     

Style Credit

Expand Cut Tags

No cut tags