Znajdź zawartość

Jak pisaliśmy jakiś czas temu, Stany Zjednoczone przeżywają nieznaną od dekad inwazję pluskiew. Niestety, te uciążliwe owady są trudne do wytępienia, ponieważ szybo uodparniają się na wszelkie środki chemiczne. Inne podejście proponują więc naukowcy z Ohio State University: połączenie środków higroskopijnych z wykorzystaniem broni biologicznej: typowych dla pluskiew feromonów. Środki higroskopijne, takie jak pył silikonowy, od dawna znane są jako środek przeciw pluskwom. Działają one poprzez wysuszanie ochronnej, woskowej warstwy na skórze owadów, przez co stają się one podatne na odwodnienie i giną. Żel silikonowy ponadto, w przeciwieństwie do pestycydów, jest całkowicie nietoksyczny. Jest tylko jeden mały szkopuł: pluskwy muszą wielokrotnie wejść w kontakt ze środkiem wysuszającym, na przykład przechodząc po nim. Joshua Benoit postanowił pobić pluskwiaki ich własną bronią: feromonami. Związki te, służące wielu gatunkom do komunikacji, są dość dobrze poznane. Oprócz zapachowych śladów seksualnych czy znakujących drogę do źródła pożywienia, istnieją feromony alarmowe, ostrzegające o niebezpieczeństwie. Dwa z nich, wykorzystywane przez pluskwy: (E)-2-heksenal i (E)-2-octenal przetestowano. Pluskwy zostały zamknięte w szalkach Petriego wraz ze środkiem wysuszającym (ziemią okrzemkową lub pyłem z żelu silikonowego), część z nich zawierała również jeden z testowanych feromonów. Okazało się, że czas przeżycia owadów niepokojonych alarmowym zapachem skraca się o niemal dwie trzecie (z trzech dni do jednego w przypadku młodych osobników, z 17 dni do 6,5 dnia w przypadku dorosłych samic). Badanie powtórzone w warunkach naturalnych potwierdziło skuteczność takiego kombinowanego ataku: pluskwy, normalnie kryjące się w szparach i dziurach, już w pięć minut po rozpyleniu alarmowego feromonu wychodziły z kryjówek i niespokojnie biegały „po okolicy", wielokrotnie przechodząc po rozsypanych dehydrantach. Sposób ataku wyklucza łatwe uodpornienie się pluskiew, zaś nietoksyczność i niska cena obu elementów składowych sprawiają, że wydaje się to idealne rozwiązanie, nie tylko w domach, ale także w budynkach gospodarczych, jak kurniki, zwierzęta bowiem również są atakowane przez te szkodniki. Zanim jednak metoda zostanie rozpowszechniona, przeprowadzone będą szerzej zakrojone i długofalowe badania, mające wykluczyć jakiekolwiek negatywne skutki uboczne dla ludzi, zwierząt, czy środowiska naturalnego.

Rozwój nauki i technologii często zadziwia odkryciami. Ale bywa, że jeszcze większe zdumienie budzą odkrycia pojawiające się na skrzyżowaniu różnych dziedzin badań. Takim krzyżowym wynalazkiem jest termospintronika, która pozwoli być może stworzyć komputer napędzany ciepłem, zamiast prądu. Głównym celem badań technologicznych w dziedzinie elektroniki jest zwiększenie szybkości i wydajności mikroprocesorów oraz pojemności pamięci. Głównym problemem i największą zawadą jest wydzielanie się ciepła. Nie ma prądu elektrycznego bez ciepła i trudno spodziewać się „zimnych" układów. Nasze komputery mogłyby działać wielokrotnie szybciej, gdyby nie wydzielanie ciepła. Niestety, szybsza praca - większa temperatura - szybsze przegrzanie i spalenie się układu scalonego. Prace mające na celu ominięcie tego problemu toczyły się w dwóch zasadniczych kierunkach: zmniejszenia emisji ciepła lub jego szybsze odprowadzanie i wykorzystanie (na przykład, dzięki efektowi termoelektrycznemu, do produkcji prądu); bardziej ambitna droga i dalsza perspektywa to układy spintroniczne. Spintronika to nauka o spinie (momencie pędu, właściwości kwantowej) elektronów. Wykorzystanie spinu zamiast ładunku elektrycznego pozwoliłoby na budowę ultraszybkich procesorów i bardzo pojemnych pamięci. Arsenek galu jest znanym półprzewodnikiem, wykorzystywanym obok krzemu, do produkcji układów elektronicznych. Domieszkowanie go manganem tworzy materiał, który służy do eksperymentowania z kontrolą spinu elektronów przy pomocy pola magnetycznego. Naukowcy z Ohio State University: Joseph Heremans, Roberto Myers oraz Christopher Jaworski dokonali niezwykłego odkrycia. Arsenek galowo-manganowy, przygotowany w postaci cienkiej błony z pojedynczej warstwy kryształów poddawany był doświadczeniom. Podczas prac zauważono, że spin nie układa się tak, jak się spodziewano - winne okazało się ciepło. Spin w takim materiale układał się w zależności od temperatury po obu stronach błony, efekt dawał się łatwo i skutecznie kontrolować - po gorącej stronie skierowany był w górę, po zimnej w dół. Jeszcze większym zaskoczeniem był fakt, że efekt ten potrafi przenosić się pomiędzy fragmentami krystalicznej błony nie połączonymi ze sobą. Kiedy płytkę arsenku galowo-manganowego przecięto na pół, nie wpłynęło to na zachowanie całości układu. Dla elektronów przerwa jest barierą, dla ich spinu - nie. Identyczne wyniki uzyskał zespół japońskiego Tōhoku University. Mimo wielu eksperymentów źródło efektu pozostaje nadal niezrozumiałe dla teoretyków. Nie przeszkadza to jednak w przewidywaniu zastosowań dla termospintroniki, jak nazwano nową dziedzinę badań. Niewykluczone, że możliwe stanie się zbudowanie mikroprocesorów, które nagrzewając się podczas intensywnej pracy, uruchamiały będą dodatkowe moce obliczeniowe i pamięć oparte na efekcie spin-Seebecka, a być może układy scalone wykorzystujące jako źródło zasilania nie prąd, lecz ciepło.

Nocne oświetlenie, zakłócające normalny cykl aktywności, uznano już winnym za wiele chorób cywilizacyjnych, wliczając w to nowotwory. Ostatnie badania jednak zaskakują: tzw. „zanieczyszczenie świetlne" prowadzi również do otyłości. Laura Fonken, doktorantka na Ohio State University, przeprowadziła eksperyment na myszach. Standardowe gryzonie podzielono na trzy grupy: pierwsza żyła w warunkach normalnego cyklu dzień-noc: 16 godzin dnia, oświetlenie 150 luksów, 8 godzin nocy, klatki drugiej w nocy oświetlano światłem o natężeniu 5 luksów, trzecia grupa miała maksymalne oświetlenie przez całą dobę. Wszystkie myszy otrzymywały jednakową ilość pożywienia, monitorowano również ich aktywność przy pomocy fotokomórek. Wagę mierzono im co tydzień. Myszy, które miały w nocy oświetlenie - jego intensywność nie miała znaczenia - przybierały na wadze szybciej już po tygodniu. Po ośmiu tygodniach ważyły one o 12 gramów więcej (myszy z normalnym dobowym cyklem o 8 gramów). Przyrost wagi większy o 50% z powodu samego tylko oświetlenia - odkrycie zaskakujące. Oddzielną zagadką pozostał mechanizm tego zjawiska - rozważano wpływ melatoniny i innych hormonów na przemianę materii, ale dzięki monitoringowi zauważono większą aktywność myszy o nietypowych porach, w szczególności jedzenie w porze snu. Dlatego przeprowadzono drugi, uzupełniający eksperyment. Warunki były niemal identyczne, z jednym tylko wyjątkiem - wszystkim myszom limitowano dostęp do pożywienia, mogły się najadać tylko o „prawidłowych" porach doby. I to był strzał w dziesiątkę, okazało się, że różnice w przyroście wagi zniknęły. Warunki z przyćmionym nocnym światłem dość dobrze oddają te, w jakich żyje współczesny człowiek, pracujący do późna w nocy. Ostatecznym potwierdzeniem obecności zjawiska i jego mechanizmu będą doświadczenia z udziałem ludzi, ale już teraz naukowcy śmiało stawiają tezę, że istotnym czynnikiem sprzyjającym otyłości jest jadanie o nieprawidłowych, późnych porach. Sprawdza się niniejszym rada dietetyków, aby nie jeść żadnych posiłków po określonej godzinie. Badanie rzuca nowe światło również na inne, wcześniejsze ustalenia. Otóż wcześniej ustalono, że długa nocna praca przy komputerze, oglądanie telewizji, itp., są również czynnikiem sprzyjającym otyłości. Do tej pory winę zrzucano na karb mniejszej aktywności fizycznej takich osób. Być może jednak część, lub nawet całość rzeczywistej winy ponosi nocne podjadanie, co również trzeba będzie sprawdzić.

Taki wniosek zdaje się wynikać z badań przeprowadzonych przez naukowców z Uniwersytetu Stanowego Ohio. To może zaskakiwać, bo do tej pory powszechnie uważano, że otyłość oznacza zwiększone ryzyko występowania wielu chorób, jak cukrzycy czy nadciśnienia. Celem zbadania powiązania wskaźnika BMI zebrano dane ankietowe od około 18 tysięcy dorosłych osób w trzech okresach: 1988-1994, 2003-2004 oraz 2005-2006. Odnotowywano BMI, wiek, płeć oraz dane na temat zażywanych leków. To właśnie zestaw zażywanych leków posłużył za określenie stanu zdrowia badanych. Ankietowanych podzielono na trzy grupy wiekowe: 25-39 lat, 40-54 oraz 55-70 lat. Uwzględniono tylko osoby z BMI powyżej 19,5. W badaniu skategoryzowano i uwzględniono steki leków i medykamentów ordynowanych przez lekarzy przy typowych chorobach. Chcieliśmy zobaczyć, od którego momentu nadwaga staje się realnym stresorem fizjologicznym, a nie tylko psychologicznym - tłumaczy założenia studium Brant Jarret, główny autor. - Większość badań nad BMI skupia się na czynniku ryzyka, więc chcieliśmy sprawdzić, czy wyższy wskaźnik masy ciała jest rzeczywiście powiązany ze zdrowiem fizycznym. Według wyników badań, u osób do 40 lat wskaźnik BMI 30 lub wyższy, czyli oznaczający już otyłość, nie przekłada się wcale na rzeczywistą zwiększoną zachorowalność. Ponadto, biorąc pod uwagę wynika dla wszystkich grup wiekowych, różnica w stanie zdrowia między osobami z wagą normalną a nadwagą - oceniana na podstawie zażywanych leków - była niewielka. Jak zauważają autorzy, wiele osób przywiązuje dużą, czy wręcz nadmierną wagę do wskaźnika BMI. Młodzi dorośli są bardziej obciążeni psychologicznie, niż fizjologicznie ze względu na presję społeczną; a uporczywe stosowanie diet i głodówek może wyrządzić więcej zdrowotnych szkód niż kilka kilogramów ponad normę. BMI, zdaniem autorów badania, jest wygodny, ale ma wiele wad: nie uwzględnia różnych typów budowy ciała, płci, stosunku masy mięśniowej do tkanki tłuszczowej. Wiązanie otyłości z zapadalnością na przewlekłe choroby powinno się opierać raczej na pomiarach procentowej ilości tkanki tłuszczowej w organizmie, która jest bardziej wiarygodnym wskaźnikiem. BMI (body mass index, czyli wskaźnik masy ciała) jest popularnym wskaźnikiem opisującym wagę w stosunku do wzrostu. Według powszechnej skali wartość od 18,5 do 24,9 oznacza normalną wagę, BMI od 25 do 29,9 sygnalizuje nadwagę, zaś powyżej 30 oznacza otyłość.

Ciekawymi badaniami czytelnictwa zajmują się Silvia Knobloch-Westerwick profesor komunikacji na amerykańskim Ohio State University oraz Matthias Hastall z niemieckiego Zeppelin University Friedrichshafen. Interesują ich źródła naszych czytelniczych wyborów, czyli dlaczego wybieramy najchętniej takie a nie inne czasopisma lub artykuły. Ostatnie ich eksperymenty zajmowały się wpływem wieku na wybór czytanych tekstów. Poprzedni eksperyment zdawał się sugerować, że czytamy najchętniej o ludziach z podobnej grupy wiekowej, ale wyniki były niejednoznaczne i nie do końca oczekiwane - nie pasowały tu preferencje osób starszych, które sięgały również reportaże o młodszej grupie wiekowej. Dlatego badanie powtórzono, osiągając ciekawe rezultaty. W eksperymencie wzięło udział 178 młodszych osób (w wieku od 18 lat do 30) oraz 98 starszych (od 50 do 65 lat). Sądzili oni, że uczestniczą w teście nowego magazynu internetowego, jeszcze nie udostępnionego publiczności. W rzeczywistości rzekomy magazyn zawierał odpowiednio spreparowane artykuły w różnych wersjach. Przedstawiane historie opisywano raz w wersji pozytywnej (przedstawiającej bohatera w korzystnym świetle lub jako człowieka sukcesu), raz w negatywnej. Perspektywę podkreślały odpowiednio dobrane tytuły i nagłówki (raz pisano na przykład o udanym przedsięwzięciu, w innej wersji że się nie udało). Zmanipulowane były również wyświetlane na stronie tytułowej zdjęcia przedstawiające bohatera reportażu - niezależnie od wersji tekstu raz zamieszczano zdjęcie osoby młodej, innym razem osoby w wieku podeszłym. Badani nie mieli dość czasu na czytanie wszystkiego, musieli więc wybrać tylko najbardziej interesujące artykuły. Komputer śledził wybierane tytuły i czas poświęcony na ich lekturę. Badanie potwierdziło, że nasze wybory zależą od naszego wieku, również to, że związane są z naszą identyfikacją oraz poczuciem wartości. Ale w trochę nieoczekiwany sposób. Ludzie młodzi czytali głównie reportaże o życiu równolatków, wybierając jednak najczęściej te z wydźwiękiem pozytywnym. Ignorowali najczęściej te, poświęcone osobom starszym i nie miał zaś znaczenia pozytywny lub negatywny kontekst pisania o bohaterze. Inaczej wybierały tytuły osoby z grupy starszej. Czytając reportaże o osobach z własnej grupy wiekowej nie zwracali uwagi na ich kontekst. Natomiast czytając artykuły o młodszych, zdecydowanie wybierali te o wydźwięku negatywnym. Młodsi, jako osoby mniej pewne co do swojej tożsamości, interesują się życiem sobie podobnych, chcą wiedzieć, jak radzą sobie w życiu ludzie w ich wieku, potrzebują większego utożsamienia się z grupą - tak tłumaczą wyniki badań autorzy studium. Inne przesłanki kierują osobami starszymi. Nie potrzebują one już identyfikacji z grupą wiekową, natomiast żyjąc w świecie zdominowanym przez kult młodości, czują się „gorsi" i mniej pewni swojej wartości. Czytanie historii niekorzystnie pokazujących osoby młody pozwala im poczuć się pewniej. Taką interpretację potwierdzają badania pewności siebie, przeprowadzane przed i po lekturze spreparowanego „magazynu". U osób z młodszej grupy nie zmieniało się ono, osoby ze starszej grupy wiekowej czuły się tym bardziej dowartościowane, im więcej przeczytały artykułów źle piszących o młodzieży.

Uczeni z Ohio State University (OSU) zaprezentowali pierwszy układ spintronicznej pamięci z tworzyw sztucznych. Plastik może zatem w przyszłości stać się alternatywą dla półprzewodników. W najnowszym numerze Nature Materials Arthur J. Epstein, profesor fizyki i chemii opisuje jak wraz z kolegami stworzyli protytypową plastikową pamięć spintroniczną, używając do tego celu technik wykorzystywanych standardowo przez przemysł półprzewodnikowy. Epstein opisuje nowy materiał jako hybrydę organicznego półprzewodnika i magnetycznego półprzewodnika polimerowego. Spintronika to, obok mechaniki kwantowej, jedna z potencjalnych dróg, którymi rozwiną się komputery przyszłości. Wykorzystanie spinu elektronów w miejsce ich obecności bądź braku, ma liczne zalety. Od możliwości przechowania i przesłania dwukrotnie większej ilości danych na każdy elektron, poprzez energooszczędność i związane z tym znacznie mniejsze wydzielanie ciepła oraz możliwość gęstszego upakowania poszczególnych elementów układów scalonych. Jeśli zaś moglibyśmy produkować spintroniczne tworzywa sztuczne, będziemy mieli do czynienia z lekką i elastyczną elektroniką. Kamieniem milowym na drodze do plastikowej spintroniki stał się tetracyjanoetanol wanadu, pierwszy organiczny magnes, pracujący w temperaturze powyżej temperatury pokojowej. Jego twórcami są Epstein oraz Joel S. Miller z University of Utah. Naszym głównym osiągnięciem jest użycie tego polimerowego magnetycznego półprzewodnika jednocześnie jako polaryzatora spinu, co oznacza, że możemy zapisywać dane używając słabego pola magnetycznego, oraz wykrywacza spinu, co pozwala nam odczytywać dane - mówi doktor Jung-Woo Yoo, który współpracował z oboma uczonymi. Jesteśmy bliżej opracowania podobnego, całkowicie już organicznego, urządzenia - dodał. Na obecnym stadium prototyp wygląda jak cienki pasek tworzywa sztucznego umieszczony pomiędzy dwoma warstwami metalicznego ferromagnetyku. W prototypowej pamięci elektrony są umieszczane w polimerze, a magnes nadaje kierunek ich spinowi. Elektrony mogą następnie przejść do konwencjonalnej warstwy magnetycznej, ale tylko wówczas, gdy ich spin jest jednakowy. W przeciwnym razie zbyt duża rezystancja uniemożliwia przejście. Odczyt danych polega na pomiarze wartości oporu. Podczas testów materiał został poddany działaniu pola magnetycznego, którego siła z czasem ulegała zmianie. Naukowcy, by sprawdzić, czy udało się uzyskać w elektronach dokładnie takie dane, jakie chcieli, przepuścili prąd przez obie warstwy magnetyczne. Badania wykazały, że w zapisie nie było błędów. Każda fabryka, która obecnie produkuje układy scalone, jest w stanie wykonać takie urządzenia. Dodatkowo do jego wytworzenia wykorzystaliśmy temperatury pokojowe, cały proces jest zatem bardzo przyjazny środowisku - powiedział Yoo.

Przypadkowe odkrycie dokonane na Oregon State University (OSU) rozwiązało problem, z którym ludzkość nie potrafiła poradzić sobie od tysięcy lat. Zarówno starożytni Egipcjanie, jak i Chińczycy czy Majowie szukali sposobu na wyprodukowanie trwałego, bezpiecznego niebieskiego barwnika. Jednak wszystko co wynaleziono, miało poważne wady. Błękit kobaltowy ma działanie rakotwórcze, błękit pruski uwalnia trujący cyjanek, a inne barwniki szybko niszczeją, gdy są wystawione na działanie wysokich temperatur lub kwasów. Teraz udało się znaleźć błękit, który wytrzymuje niezwykle wysokie temperatury i nie blaknie po tygodniowej kąpieli w kwasie. To było przypadkowe odkrycie - mówi profesor Mas Subramanian z Wydziału Chemii OSU. Badaliśmy tlenki manganu, gdyż interesowały nas ich pewne właściwości. Mogą być one bowiem jednocześnie ferromagnetykami i ferroelektrykami. Nasze prace nie miały nic wspólnego z badaniem pigmentów. Pewnego dnia jeden ze studentów wyjął z gorącego pieca próbki. Akurat obok przechodziłem i zobaczyłem, że mają piękny błękitny kolor. Od razu zdałem sobie sprawę z tego, że stało się coś zadziwiającego. Dalsze badania wykazały, że podgrzanie tlenków manganu do temperatury 1200 stopni Celsjusza pozwala na uzyskanie trwałego, bezpiecznego dla człowieka i środowiska, błękitnego barwnika, który jest tani, wytrzymuje wysokie temperatury i oddziaływanie kwasów. Wskutek niezwykle wysokiej temperatury jony manganu zorganizowały się w kształty, które dały błękitny kolor. Nowy pigment może być używany dosłownie wszędzie. Od atramentów dla drukarek, poprzez lakiery samochodowe po farby używane w domach.

Naukowcy z Ohio State University opracowali metodę powstrzymywania robaków komputerowych przed infekowaniem kolejnych maszyn. Robaki, które samodzielnie wyszukują i zarażają kolejne komputery, stanowią poważny problem. Przyczyniają się do wyłączeń komputerów i przestojów całych sieci. W 2001 roku robak Code Red w ciągu 14 godzin zainfekował 350 000 komputerów. Specjaliści szacują, że na całym świecie straty w produktywności spowodowane działaniem Code Red wyniosły 2,6 miliarda dolarów. Ness Shroff i jego koledzy postanowili znaleźć sposób na wczesne zatrzymanie tego typu infekcji. Kluczowym czynnikiem jest monitorowanie aktywności poszczególnych komputerów w Internecie. Gdy któryś z nich zaczyna nagle skanować wiele innych maszyn, jest to najczęściej wynik działalności robaka, który szuka kolejnych ofiar. Oczywiście każdy użytkownik wielokrotnie w ciągu dnia poleca swojemu komputerowi by wykonał skan, czyli, innymi słowy, odnalazł potrzebny mu adres IP. Robaki także sprawdzają adresy IP, ale czynią to ze znacznie większą częstotliwością i na znacznie większej grupie przypadkowych adresów. Głównym problemem było więc odróżnienie tych dwóch sytuacji: skanowania dokonywanego przez komputer na polecenie użytkownika oraz poszukiwania kolejnych ofiar przez zainfekowaną maszynę. W 2006 roku, gdy Shroff pracował na Purdue University, doktorantka Sarah Sellka zasugerowała mu stworzenie matematycznego modelu rozprzestrzeniania się robaków komputerowych we wczesnych stadiach infekcji. Po stworzeniu modelu i przeprowadzeniu symulacji naukowcy stwierdzili, że właściwą liczbą skanów, po której należy zablokować komputer jest 10 000. To znacznie więcej połączeń z adresami IP, niż przeciętna maszyna wykonuje w ciągu miesiąca. Z drugiej strony zainfekowany komputer bardzo szybko wykona więcej niż 10 000 skanów. Robak musi rozprzestrzeniać się tak szybko, gdyż inaczej nie przetrwa - wyjaśnia Shroff. Stworzone przez naukowców oprogramowanie zatrzymało testową infekcję robakiem Code Red. Podczas eksperymentów w 95% przypadków szkodliwy program nie był w stanie zarazić więcej, niż 150 komputerów. Akademicy użyli też Code Red II, robaka, który znacznie szybciej i efektywniej zaraża komputery. W 77% przypadków robakowi nie udało się wydostać poza sieć lokalną, w której rozpoczęła się infekcja. W 10-20 procentach przypadków przedostał się do jeszcze jednej sieci, ale nie był w stanie się z niej wydostać, a w 3 do 13% - zainfekował więcej niż jedną sieć, ale jego postępy zostały znacznie spowolnione. W każdym momencie obserwowano olbrzymi spadek aktywności robaka już w ciągu pierwszej godziny. Oprogramowanie powstrzymujące robaka powinno być zainstalowane w sieci, która ma być chroniona. Jej administratorzy muszą wziąć pod uwagę też fakt, że w przypadku infekcji, automatycznie odłączy ono zarażone komputery od Internetu. Oczywiście po usunięciu szkodliwego kodu możliwe będzie ponowne włączenie maszyny do sieci. Zdaniem Shroffa, dla większych firm nie będzie stanowiło to problemu. Może jednak przeszkadzać w pracy niewielkim przedsiębiorstwom.