Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Układ logiczny z kabli
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Technologia
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Naukowcy opracowali metodę i urządzenie pozwalające na zdalne pobudzanie światłem pojedynczych neuronów nicienia, a w rezultacie na dowolne kierowanie jego zachowaniem, zmieniając go w biorobota.
Caenorhabditis elegans jest milimetrowej długości nicieniem, często wykorzystywanym do badań przez naukowców - z powodu prostej budowy, dokładnie zbadanego systemu nerwowego (składającego się dokładnie z 302 neuronów), przezroczystego ciała i zsekwencjonowanego genomu. Jednak to, co zrobili naukowcy z Harvard University, University of Pennsylvania, oraz University of Massachusetts Medical School może zaskakiwać - zbudowali system sterowania tym nicieniem przy pomocy precyzyjnie skupionych impulsów niebieskiego i zielonego światła.
Pierwszym krokiem było zmodyfikowanie genomu C. elegans, wprowadzając do neuronów białka halorodopsynę oraz kanałową rodopsynę-2. To uwrażliwiło neurony na niebieskie i zielone bodźce świetlne, pozwalając dowolnie wzbudzać je i hamować.
Jako system sterujący skonstruowali urządzenie o nazwie CoLBeRT (Controlling Locomotion and Behavior in Real Time), które używając skupionych wiązek światła aktywuje (w czym pomaga przezroczyste ciało tego nicienia) pojedyncze neurony i pojedyncze komórki mięśniowe. Ponieważ nicień porusza się dość szybko, a jest przy tym mały (1 milimetr długości), imponująca jest precyzja urządzenia złożonego z mikroskopu, systemu mikroluster oraz komputera przetwarzającego obraz i celującego impulsami świetlnymi. Prędkość skanowania obrazu to 50 klatek na sekundę, precyzja systemu luster osiąga zaś 30 mikrometrów.
Niebieski impuls działa pobudzająco na neuron, co pobudzenie nicień odczuwa jako dotknięcie, jeśli następuje ono w przedniej części ciała, C. elegans się zatrzymuje, jeśli w tylnej - rusza do przodu. Podobnie można wymuszać zmianę kierunku poruszania się, sterując nicieniem zarówno na lądzie, jak i w wodzie. Naukowcom udaje się nawet wywoływać składanie jaj „na komendę".
Bezprecedensowy eksperyment stanowi przełom zarówno w dziedzinie badania zachowania i funkcji układu nerwowego, jak i w bioinżynierii i biorobotyce. Studium Aravinthana D.T. Samuela i Andrew M. Leifera ukazało się w Nature Methods.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Naukowcy z Harvard University i specjaliści z Google'a ogłosili powstanie nowej dziedziny wiedzy - kulturomiki. Ma ona badać "genom ludzkiej kultury", a powstała dzięki zeskanowaniu przez Google'a milionów książek.
Dotychczas w ramach projektu Google Books przełożono do postaci cyfrowej około 5,2 miliona tytułów. To mniej więcej 4% pisemnego dorobku ludzkości. Dzieła te zawierają w sumie ponad 500 miliardów wyrazów. Około 72% z nich jest w języku angielskim, reszta to książki rosyjsko-, francusko-, hiszpańsko- i chińskojęzyczne.
W ten sposób powstała największa w historii baza danych ludzkiej działalności literackiej. Teraz, gdy znacząca część dzieł literackich została zdigitalizowana, możemy przeprowadzać komputerowe analizy, które ujawnią nam trendy w historii, kulturze, języku czy myśli - mówi Jon Orwant, inżynier z Google'a.
Kulturowa genomika znakomicie ułatwi np. sprawdzenie, kto w jakim okresie był popularny, jakie słowa z jaką częstotliwością się pojawiały czy też pozwoli na zbadanie, jak były cenzurowane poszczególne dzieła w różnych krajach i okresach historycznych.
Od lat 50. ubiegłego wieku naukowcy interesują się wykorzystaniem technik obliczeniowych w naukach humanistycznych i społecznych. Jednak dotychczas wprowadzenie metod ilościowych do badań nad kulturą było bardzo trudne ze względu na brak odpowiednich danych. Teraz mamy olbrzymią bazę danych, która jest dostępna bezpłatnie za pomocą łatwego w obsłudze interfejsu - mówi Jean-Baptise Michel z Wydziału Psychologii Uniwersytetu Harvarda.
Dzięki Google Books uczeni już zauważyli, że co roku język angielski wzbogaca się średnio o 8500 nowych słów. W latach 1950-2000 zasób leksykalny języka angielskiego zwiększył się o 70%, jednak większość z nowych wyrazów nie została opisana w słownikach. Oceniamy, że 52% angielskiej leksyki - a więc większość wyrazów używanych w anglojęzycznych książkach - stanowi leksykalną "ciemną materię", gdyż nie są one uwzględniane w słownikach - napisali uczeni.
Zauważono też, że ludzkość coraz szybciej zapomina o przeszłości. Uczeni zbadali jak często każdy rok z okresu 1875-1975 jest wspominany w piśmiennictwie lat następnych. Okazało się, że np. liczba odniesień do roku 1880 zmniejszyła się o 50% dopiero w roku 1912. Potrzeba zatem było 32 lat. Tymczasem liczba odniesień do roku 1973 spadła o połowę już w roku 1983, czyli w ciągu 10 lat.
Dowiadujemy się również, że wynalazki rozprzestrzeniają się coraz szybciej. Te, które opracowano pod koniec XIX wieku popularyzowały się dwukrotnie szybciej niż wynalazki z początku XIX wieku.
Uczeni zainteresowali się również celebrytami. Ludzie stają się obecnie bardziej sławni niż wcześniej, ale są też szybciej zapominani - piszą. Ponadto obecnie celebryci stają się nimi w młodszym wieku. Znane osoby, urodzone w 1950 roku zdobyły sławę średnio w wieku 29 lat. Tymczasem sławni urodzeni w roku 1800 zdobywali sławę przeciętnie w wieku 43 lat.
Ciekawy trend zauważono też w odniesieniu do rodzaju wykonywanego zawodu przynoszącego sławę. Aktorzy stają się znani wcześniej, bo średnio w wieku 30 lat, niż pisarze (około 40. roku życia) czy politycy, którzy na sławę muszą czekać, aż skończą 50 lat. Jednak ta cierpliwość popłaca, gdyż najbardziej znani politycy są bardziej znani, niż najbardziej znani aktorzy.
Kulturomika jest też przydatna w badaniu cenzury. Okazało się np. że Marc Chagall, artysta żydowskiego pochodzenia, został w literaturze niemieckiej z lat 1936-1944 wspomniany tylko raz. Podobnie stało się z Lwem Trockim w ZSRR, z Placem Tienanamen w Chinach oraz z "Holywoodzką Dziesiątką" - grupą pracowników Hollywood podejrzanych o prokomunistyczne sympatie, którzy w 1947 roku trafili na "czarną listę" - w USA.
Okazuje się również, że w naszej kulturze znacznie mocniej zakorzeniony jest Freud, do którego znajdziemy więcej odniesień niż do Galileusza, Einsteina czy Darwina.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Na Harvard University opracowano nieinwazyjną technikę obrazowania na poziomie molekularnym. Działa ona na tyle szybko, że możliwe jest obserwowanie czerwonych krwinek poruszających się w naczyniach włosowatych myszy. Sunney Xie, profesor biochemii mówi, że nowa technika mogłaby stać się bezbolesną alternatywą dla biopsji. Aby zidentyfikować guza musimy wyciąć tkankę, pociąć ją na plasterki, zastosować barwnik i przyjrzeć się jej pod mikroskopem - cały ten proces zajmuje 15-20 minut. Tutaj nie potrzebujemy biopsji, możemy uzyskać niemal identyczny obraz bez konieczności cięcia tkanki - stwierdził uczony.
Obecnie podobne obrazowanie jest możliwe za pomocą rezonansu magnetycznego (MRI) i tomografii pozytronowej (PET). Obie techniki wymagają jednak podania pacjentowi, odpowiednio, kontrastu albo materiału radioaktywnego. Jednak substancje te zakłócają normalne procesy zachodzące w komórkach.
W technice opracowanej przez Xie można obejść się bez kontrastu. Uczony wykorzystał spektroskopię Ramana, a więc fakt, iż wiązania molekularne wibrują przy specyficznych częstotliwościach światła. Xie wykorzystał dwa lasery o różnych częstotliwościach oraz detektor wyłapujący odpowiedź molekuł na pobudzenie laserami i przekładający ich drgania na obraz.
Jednak w spektroskopii Ramana sygnał jest bardzo słaby, szczególnie w żywych tkankach, składających się z wielu różnych molekuł. Aby go wzmocnić użyto dwóch laserów w miejsce jednego, czyli stymulowaną spektroskopię Ramana.
Dzięki znajomości częstotliwości wibracji konkretnych białek w czerwonych ciałkach krwi zespół naukowców mógł ustawić jeden laser na wyższą, a drugi na niższą częstotliwość tak, że różnica pomiędzy nimi była równa częstotliwości wibracji białek. Za pomocą systemu luster oba promienie skierowano przez nieciwlki otwór na ciało badanej myszy. Kombinacja taka wywołała zsynchronizowane wibracje we wszystkich wybranych proteinach na badanym obszarze. Xie porównuje to do grupy wahadeł. Wyobraźmy sobie, że mamy wiele wahadeł, z których każde porusza się z tą samą częstotliwością, ale faza każdego z nich jest przypadkowa. Z takim zjawiskiem mamy do czynienia w standardowej spektroskopii Ramana. Ale tutaj zmusiliśmy wszystkie wahadła, by wychylały się w lewo i w prawo w tym samym momencie, a więc uzyskaliśmy silniejszy sygnał. Uzyskany w ten sposób sygnał jest tysiące razy silniejszy niż w standardowej spektroskopii Ramana i pozwala na zajrzenie na 100 mikrometrów w głąb tkanki. To otwiera nowe możliwości badania zmian chemicznych i śledzenia transportu leków. Technika ta jest znacznie bardziej czuła i ma lepszą rozdzielczość, jednak wciąż jest ograniczona przez niewielką głębokość, na którą można spenetrować tkankę - powiedział Shuming Nie, profesor inżynierii biomedycznej z Emory University.
Pomimo tych ograniczeń technika taka będzie przydatna nie tylko do rozpoznawania nowotworów powstających na powierzchni skóry. Xiu i jego zespół rozpoczęli już wpółpracę z inżynierem Ericem Seibelem z University of Washington. Chcą wspólnie stworzyć endoskop zawierający dwa lasery, który pozwoli na zajrzenie w głąb ciała pacjentów.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Dzięki współpracy Lawrence Berkeley National Laboratory oraz University of California, Berkeley, powstała nowa klasa materiałów zmiennofazowych. Tego typu materiały, dzięki możliwości zmiany faz pomiędzy stanem krystalicznym a amorficznym, świetnie nadają się do produkcji tanich, nieulotnych, energooszczędnych układów pamięci.
Uczeni z Berkeley stworzyli nanokryształy ze stopów metalu i półprzewodnika. Nowy materiał nazwano BEAN od binary eutectic-alloy nanostructure (binarne nanostruktury eutektyczno-stopowe).
Zmiana faz w BEAN, przełączanie ich pomiędzy stanami krystalicznym i amorficznym trwa nanosekundy i może być dokonana za pomocą prądu elektrycznego, lasera lub kombinacji obu tych metod. Nasze pierwsze BEAN stworzyliśmy ze stopu germanu i cyny. Byliśmy w stanie ustabilizować fazę krystaliczną i amorficzną oraz precyzyjnie dostroić kinetykę przełączania za pomocą prostej zmiany składu stopu - mówi Daryl Chrzan, jeden z twórców BEAN.
Stop germanu i cyny został wybrany dlatego, że w temperaturze pokojowej może istnieć w dwóch stabilnych stanach - krystalicznym bądź amorficznym. Chrzan i współpracujący z nim Joel Ager oraz Eugene Haller wykazali, że nanokryształy stopu germanu i cyny umieszczone na amorficznym ditlenku krzemu tworzą nanostruktury, które są w połowie krystalicznym metalem i w połowie krystalicznym półprzewodnikiem. Szybkie schładzanie następujące po rozpuszczeniu stopu impulem lasera prowadzi do powstania metastabilnej, amorficznej fazy w temperaturze pokojowej. Natomiast umiarkowane rozgrzanie materiału i jego powolne stygnięcie oznaczało powrót do krystalicznej podwójnej struktury - informuje Chrzan. Ditlenek krzemu działa jak inteligentna i bardzo czysta próbówka, która więzi w sobie nanostruktury tak, że interfejs BEAN/ditlenek krzemu powoduje powstanie wyjątkowych właściwości zmiennofazowych - dodaje.
Naukowcy nie zbadali jeszcze, jak odbywa się transport elektronów w materiale BEAN. Spodziewamy się, że w stanie amorficznym BEAN będzie wykazywało normalne, charakterystyczne dla metali przewodnictwo. W stanie podwójnym, BEAN będzie zawierał jedną lub więcej barier Schottky'ego, które mogą działać jak diody. Na potrzeby przechowywania danych, przewodzący stan metaliczny może oznaczać zero, a bariera Schottky'ego - jeden - wyjaśnia Chrzan.
Teraz naukowiec i jego koledzy badają, czy BEAN może wytrzymać wielokrotne przełączanie pomiędzy stanami oraz czy może zostać zaimplementowany w układzie scalonym. Chcą też utworzyć model przepływu energii w systemie i na jego podstawie opracować optymalną metodę wysyłania impulsów elektrycznych i/lub świetlnych, w celu jak najlepszego wykorzystania właściwości zmiennofazowych.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Naukowcy z Uniwersytetu Harvarda i University of Leeds skonstruowali półprzewodnikowy laser terahercowy o rozbieżności (dywergencji) znacznie mniejszej niż w dotychczasowych laserach. Dzięki temu nowe będzie można w pełni wykorzystać możliwości, jakie daje laser terahercowy.
Fale terahercowe z łatwością przechodzą przez wiele różnych materiałów, dzięki czemu mogą być stosowane zarówno w systemach bezpieczeństwa do wykrywania ukrytej broni czy materiałów biologicznych, w medycynie do obrazowania guzów nowotworowych czy w inżynierii do wykrywania uszkodzeń w materiałach.
Niestety obecnie wykorzystywane lasery terahercowe w wielu przypadkach nie mogą być wykorzystane, ponieważ ich promień jest bardzo rozproszony - mówi Federico Capasso z Harvard University. Dzięki umieszczeniu na fasecie lasera specjalnej struktury optycznej byliśmy w stanie uzyskać wysoce skolimowany promień i wysoką koncentrację mocy bez konieczności stosowania konwencjonalnych drogich i nieporęcznych soczewek - dodaje.
Co ciekawe, we wspomnianej strukturze wykorzystano metamateriały, o których od paru lat głośno jest w nauce.
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.