Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Recommended Posts

Czy topologia mikroobiektów może wpływać na ich ruch w środowisku? Eksperymenty i symulacje numeryczne naukowców z Polski i Szwajcarii opublikowane w czasopiśmie Physical Review Letters pokazują, że sposób opadania łańcuszków w lepkim płynie zależy od tego, jakiego rodzaju węzeł został na nich zapleciony. Opadając, łańcuszki tworzą płaskie toroidalne struktury złożone z kilku oplecionych pętli wirujących względem siebie. Motywacją do prezentowanych badań jest ich potencjalne znaczenie dla zrozumienia dynamiki zawęźlonych nici DNA i poznania związku pomiędzy topologią biomolekuł a ich kształtem i szybkością opadania pod wpływem grawitacji lub w wirówce.

W 1867 roku dwóch szkockich fizyków – Peter Tait i William Thomson (lord Kelvin) – badało ruch kółek z dymu wytwarzanych przez specjalnie skonstruowaną w tym celu maszynę. Uderzyła ich stabilność ruchu kółek – zaraz po powstaniu przybierały one spłaszczoną, toroidalną formę i przesuwały się bez dalszej zmiany kształtu.

Struktury te to w istocie swojej wiry pierścieniowe, w których oś wiru tworzy zamkniętą pętlę. Kelvin pokazał, że w pozbawionej oporów cieczy taki ruch wirowy utrzymywałby się dowolnie długo. W szczególności – jak przekonywał – gdybyśmy oś wiru zawiązali w węzeł, ten nigdy się sam nie rozwiąże. Może więc – myślał Kelvin – takie właśnie zasupłane wiry (tyle że w wypełniającym wszechświat eterze) są atomami, które tworzą pierwiastki? Różne sposoby zasupłania węzłów wirowych odpowiadałyby wtedy różnym atomom.

I chociaż koncepcja ta nie wytrzymała próby czasu, to jednak rozważania Kelvina i Taita stanowiły początki całej gałęzi współczesnej matematyki – teorii węzłów, stosowanej do modelowania obserwowanych w przyrodzie struktur topologicznych. Również i w fizyce węzły, sploty i inne układy o nietrywialnej topologii pojawiają się coraz częściej – m. in. w magnetohydrodynamice opisującej m.in. przepływy plazmy w okolicy Słońca, w schematach korekcji błędów w komputerach kwantowych, w kwantowej teorii pola czy w opisie ciekłych kryształów. Węzły spotykamy też w układach biologicznych, przede wszystkim w nici DNA, która jest tak długa, że często plącze się sama, jak kabel od słuchawek w kieszeni, i dopiero specjalne enzymy – topoizomerazy – potrafią ją rozplątać.

Jedną z metod określenia rodzaju węzła, w jaki zasupłana jest nić DNA, jest poddanie jej działaniu pola elektrycznego lub siły odśrodkowej w wirówce. Okazuje się, że pod działaniem zewnętrznej siły pętle z DNA przesuwają się z różnymi prędkościami w zależności od ich topologii. Skąd bierze się ten nieoczekiwany związek? Badań tego problemu podjął się Piotr Szymczak (z Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego) we współpracy z Magdaleną Gruziel i Marią Ekiel-Jeżewską (z Instytutu Podstawowych Problemów Techniki PAN) oraz Giovannim Dietlerem, Andrzejem Stasiakiem i Krishnanem Thyagarajanem z Lozanny. Aby lepiej zrozumieć ten nieoczekiwany związek pomiędzy topologią a dynamiką DNA zaprojektowali oni eksperyment w skali makro, w którym rolę zawęźlonych nici DNA odgrywały łańcuszki ze stalowych kulek. Jako płynu użyto bardzo lepkiego oleju silikonowego, aby charakter przepływu wokół kilkucentymetrowego łańcuszka był analogiczny do przepływu wokół mikroskopowej pętli DNA w wodzie.

Zachowanie łańcuszków wrzuconych do lepkiej cieczy okazało się zaskakujące. Ich ruch bardzo przypominał zachowanie kółek z dymu Taita i Kelvina. Łańcuszki rozpłaszczały się, tworząc cienki torus w płaszczyźnie prostopadłej do kierunku grawitacji. Torus ten złożony był z jednej lub więcej splecionych ze sobą pętli, nieustannie wirujących wokół siebie. Liczba pętli oraz sposób ich zaplotu były zależne od rodzaju węzła. Dodatkowo, cały torus obracał się dookoła swojej osi, w kierunku określonym przez skrętność węzła – struktury prawoskrętne obracały się w prawo, a ich lustrzane odbicia – w lewo.

Aby wyjaśnić to zaskakujące zachowanie opadających pętli, autorzy pracy z Physical Review Letters stworzyli model teoretyczny elastycznych włókien poruszających się w lepkiej cieczy, a następnie przeprowadzili symulacje numeryczne ich ruchu, które w pełni odtworzyły dynamikę obserwowaną w eksperymencie i powinny także stosować się do opisu dynamiki hydrodynamicznie podobnych obiektów w mikroskali.

Modelowanie matematyczne pozwoliło na ustalenie, że skoordynowany ruch pętli powstaje dzięki tak zwanym oddziaływaniom hydrodynamicznym pomiędzy różnymi częściami łańcucha. Każdy element łańcuszka, przesuwając się, wywołuje przepływ otaczającego płynu, który działa na wszystkie inne elementy łańcucha. Właśnie te oddziaływania przenoszone przez przepływ sprzęgają ze sobą ruch pętli i sprawiają, że zaczynają one wirować względem siebie. Charakterystyki ruchu wirowego łańcuszków zależą od ich długości oraz sztywności. Co ciekawe, można też pokazać, że wiry Kelvina i Taita, jeśli zapleść je w węzeł, wykonywałyby ruch zupełnie analogiczny do obserwowanego w eksperymentach z łańcuszkami. Opadające pętle byłby więc wizualizacją kelvinowskich atomów, gdyby te tylko istniały...

Najistotniejszy wynik tej pracy – pokazanie, że giętkie pętle z węzłami o skomplikowanej topologii opadając w cieczy mogą tworzyć uporządkowane, niemal płaskie toroidalne struktury – jest ważny dla właściwej interpretacji eksperymentów sedymentacji DNA i innych biomolekuł, o których zwykle dotychczas zakładało się, że pod wpływem siły grawitacji opadają w postaci nieuporządkowanego kulistego kłębka.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Przełom na gruncie inżynierii i fizyki ogłosili naukowcy z CUNY ASRC i Georgia Tech. Jako pierwsi w historii zaprezentowali bowiem porządek topologiczny bazujący na modulacjach czasu. Osiągnięcie to pozwala na propagację fal dźwiękowych wzdłuż granic metamateriałów topologicznych bez ryzyka, że fale wrócą czy też zaczną propagować się poprzecznie z powodu niedoskonałości materiału.
      Topologia zajmuje się badaniem właściwości, które nie ulegają zmainie nawet po zdeformowaniu obiektów. W izolatorze topologicznym prąd płynie wzdłuż granic obiektu, a na przepływ ten nie mają wpływu niedoskonałości struktury obiektu. W ostatnich latach dzięki postępom na polu metamateriałów udało się w podobny sposób kontrolować rozprzestrzenianie się światła i dźwięku.
      Andrea Alu z CUNY ASRC i profesor Alexander Khanikaev z City College of New York wykorzystali asymetrie geometryczne do stworzenia porządku topologicznego w metamateriałach akustycznych. Fale dźwiękowe rozprzestrzeniały się wzdłuż ich krawędzi i brzegów. Jednak poważnym problemem był tutaj fakt, że mogły one rozprzestrzeniać się zarówno w przód jak i w tył. To zaś bardzo zaburzało odporność materiału na zakłócenia i ograniczało topologiczny porządek propagacji dźwięku. Zaburzenia w strukturze materiału mogły bowiem prowadzić do odbicia dźwięku.
      Najnowsze badania pozwoliły na przezwyciężenie tych problemów. Ich autorzy wykazali, że do uzyskania porządku topologicznego można wykorzystać złamanie parzystości operacji odwrócenia czasu (parzystość T), a nie tylko asymetrii geometrycznych. Dzięki takiemu podejściu dźwięk rozprzestrzenia się tylko w jednym kierunku i jest bardzo odporny na wszelkie niedoskonałości materiału.
      To przełom na polu fizyki topologicznej. Uzyskaliśmy porządek topologiczny dzięki zmianom w czasie, co jest procesem zupełnie innym i dającym więcej korzyści niż cała topologiczna akustyka opierająca sie na asymetriach geometrycznych, mówi Andrea Alu. Dotychczasowe metody wymagały istnienia kanału, który był wykorzystywany do odbijania dźwięku, co znacząco ograniczało ich właściwości topologiczne. Dzięki modulacjom czasowym możemy uniemożliwić powrót dźwięku i uzyskać silną ochronę topologiczną.
      Przełomy dokonano dzięki stworzeniu urządzenia składającego się z zestawu okrągłych piezoelektrycznych rezonatorów ułożonych w strukturę powtarzających się heksagonów. Całość przypominała plaster miodu. Całość podłączono do zewnętrznego obwodu, który dostarczał sygnał modulujący odpowiedzialny za złamanie parzystości T.
      Co więcej, całość jest programowalna, co oznacza, że fale można wysłać wieloma różnymi drogami. Jak mówi Alu, wynalazek ten posłuży do udoskonalenia sonarów, układów elektronicznych wykorzystujących dźwięk czy urządzeń do obrazowania za pomocą ultradźwięków.
      Ze szczegółami badań można zapoznać się na łamach Science Advances.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Badacze z Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego, ETH w Zurychu i Uniwersytetu w Cambridge zademonstrowali aktywne mikrocząstki poruszające się w płynie pod wpływem zewnętrznego oświetlenia, których kierunek ruchu zależy od długości fali padającego światła. Wyniki badań opublikowano w prestiżowym czasopiśmie naukowym Nature Communications.
      Materia aktywna to układy, których elementy mogą samoistnie poruszać się, czerpiąc energię ze swojego otoczenia i przekształcając ją w energię kinetyczną. Badania nad nimi są obecnie bardzo dynamiczną dziedziną fizyki. Obejmują one wiele skal czasowych i przestrzennych, m.in. zachowania ptaków w stadach (np. szpaków tworzących na wieczornym niebie dynamicznie ewoluujące wzory) czy ryb w ławicach (jako forma ochrony przed drapieżnikami), ale również bakterii w biofilmach i innych pływających mikroorganizmów w środowisku wodnym. Przedmiotem tej dziedziny są zarówno badania indywidualnych elementów składowych i zrozumienie mechanizmów konwersji energii, szczegółów oddziaływania i sprzężenia z otoczeniem, tak ważnych np. dla przeżycia mikroorganizmów, jak i prace nad efektami kolektywnymi i emergencją nowych zjawisk w dużych populacjach. Jedne i drugie mogą być z powodzeniem opisywane na różnych poziomach dokładności, począwszy od minimalistycznych modeli gruboziarnistych, a skończywszy na wyrafinowanych symulacjach numerycznych.
      Bakterie, algi, plemniki, orzęski i inne jednokomórkowe organizmy stanowią ważną grupę tzw. aktywnych pływaków. Zrozumienie fizycznych podstaw ich dynamiki jest często trudne ze względu na różnorodność, złożoność biologiczną i dużą wrażliwość na warunki otoczenia. Wodny mikroświat rządzi się jednak uniwersalnymi prawami fizyki cieczy, które nakładają ograniczenia na wszystkie organizmy. Ze względu na małe rozmiary – rzędu mikrometrów – i prędkości nieprzekraczające typowo kilkudziesięciu rozmiarów komórki na sekundę, przepływ płynu wokół nich jest zdominowany przez efekty lepkościowe. Oznacza to, że strategie pływania, które sprawdzają się dla rekinów czy pływaków olimpijskich, kompletnie zawodzą dla mikroskopijnych zawodników. Pływanie w skali makro opiera się bowiem na efektach bezwładności i poruszaniu się przez gwałtowny odrzut wody w przeciwnym kierunku. W mikroskali efekty te są pomijalne, a woda zachowuje się jak bardzo lepki płyn, np. miód. Spróbujmy wyobrazić sobie pływanie kraulem w basenie pełnym miodu – spodziewamy się, że będzie to bardzo wycieńczające i mało efektywne. Dlatego mikroorganizmy wykształciły inne strategie pływania, oparte na wykorzystaniu lepkości. Bakterie mają często helikalne wici, którymi "wkręcają" się w płyn niczym korkociągi. Okazuje się, że w lepkim świecie strategia ta pozwala na efektywne poruszanie się komórek. Większe mikroorganizmy, takie jak orzęski (wśród nich znany powszechnie ze szkolnej biologii pantofelek), pokryte są tysiącami krótkich rzęsek. Poruszają one nimi w skoordynowany sposób, przypominający meksykańską falę na stadionie. Mechanizm ten pozwala na transport płynu wzdłuż powierzchni komórki, a w efekcie na ruch komórki w przeciwną stronę do kierunku fal rzęsek na powierzchni.
      Zrozumienie tych mechanizmów zainspirowało rozwój syntetycznych mikropływaków. Perspektywa wytwarzania mikrorobotów w laboratorium od dziesięcioleci rozbudza wyobraźnię badaczy ze względu na możliwe zastosowania diagnostyczne, medyczne i przemysłowe, takie jak np. precyzyjny transport leków w ciele pacjenta. Z tego punktu widzenia szczególnie ważna jest nie tylko możliwość produkcji takich pływaków, ale również kontrola kierunku ich ruchu.
      Opisany powyżej mechanizm transportu płynu przez orzęski (stosowany również w organizmach wielokomórkowych, np. ludzkich – przez rzęski w płucach albo w drogach rodnych do transportu śluzu), zainspirował opracowanie całej gamy pływaków opartych na zjawisku dyfuzjoforezy. Wyjaśnimy to na przykładzie doświadczenia z tzw. cząstką Janusa (nazwa nawiązuje do rzymskiego boga o dwóch twarzach) – mikroskopijną kulą o jednej półkuli pokrytej złotem, a drugiej pokrytej platyną. Po umieszczeniu jej w roztworze wody utlenionej (H2O2) platyna katalizuje rozkład płynu do wody i tlenu. W efekcie stężenie produktów reakcji po stronie platynowej półkuli jest większe, a zatem pojawia się przepływ płynu wzdłuż powierzchni, zmierzający do wyrównania stężeń. Podobnie jak w przypadku mikroorganizmów, przepływ względem powierzchni wywołuje ruch samej cząstki w przeciwnym kierunku. Mamy zatem do czynienia z układem, który lokalnie przekształca energię chemiczną otoczenia w energię kinetyczną swojego ruchu. Mechanizm opisany powyżej jest uniwersalny – niezbędnym składnikiem jest niejednorodne stężenie produktów reakcji chemicznej na powierzchni. Co więcej, możemy zastąpić go np. niejednorodnym rozkładem temperatury albo rozkładem potencjału elektrostatycznego. Wszystkie te mechanizmy zostały doświadczalnie potwierdzone w układach mikroskopowych. Warto podkreślić, że rozmiary i prędkości takich pływaków są porównywalne z układami biologicznymi, które stanowiły inspirację. A zatem poprzez badania sztucznej materii aktywnej zyskujemy dodatkowe okno, przez które możemy zajrzeć do pływającego mikroświata.
      W toku rozwoju badań syntetycznej materii aktywnej zaproponowano wiele lokalnych mechanizmów napędowych. Wyzwaniem pozostaje jednak kontrola ruchu pływaka, pozwalająca "zaprogramować" go tak, by dotarł w określone miejsce i np. dostarczył lek do wybranej części ciała pacjenta. Alternatywnie mógłby on być sterowany przez zewnętrznego operatora za pomocą określonych bodźców. Bodźcem takim może być np. promieniowanie elektromagnetyczne, pole magnetyczne, elektryczne, nierównomierny rozkład temperatur albo sygnał akustyczny.
      O jednej z propozycji w tym kierunku traktuje nowa praca badaczy z Wydziału Fizyki UW, ETH w Zurychu i Uniwersytetu w Cambridge, która ukazała się w czasopiśmie Nature Communications. Zaprezentowano w niej zmodyfikowane mikrocząstki Janusa, poruszające się w płynie pod wpływem zewnętrznego oświetlenia, których kierunek ruchu zależy od długości fali padającego światła. Cząstki o średnicy 3,5 mikrona zostały wykonane z anatazu – jednej z odmian polimorficznych dwutlenku tytanu – a jedna ich półkula została pokryta złotem. Oświetlone zielonym światłem poruszają się one w kierunku wyznaczonym przez "złotą czapkę", zaś oświetlone światłem ultrafioletowym – w przeciwnym. Cząstki zostały zsyntetyzowane na ETH w Zurychu przez dr. Hanumanthę Rao Vutukuriego i prof. Jana Vermanta.
      Przez zmianę długości fali światła aktywujemy różne mechanizmy katalityczne na powierzchni cząstek, dzięki czemu możemy bardzo szybko i w kontrolowany sposób sterować ich ruchem – mówi dr Maciej Lisicki z Wydziału Fizyki UW. Ponadto widzimy bardzo ciekawą dynamikę kolektywną: cząstki tego typu potrafią wzajemnie się przyciągać lub odpychać, w zależności od wzajemnej orientacji i koloru oświetlenia. Obserwujemy w ten sposób gwałtowne procesy fuzji i rozszczepienia, których dynamiką możemy sterować.
      Opis ruchu w takich układach wymaga uwzględnienia zarówno oddziaływań chemicznych cząstek poprzez niejednorodne pole stężenia reagentów, które powstają na ich powierzchniach, jak również poprzez przepływ płynu wywołany ich obecnością. Model teoretyczny, pozwalający opisać dynamikę nowego typu cząstek aktywnych, został stworzony przez dr. Macieja Lisickiego z UW i prof. Erica Laugę z Uniwersytetu w Cambridge.
      Przy mikrometrowych rozmiarach cząstek ciecz wokół nich zachowuje się jak bardzo lepki płyn – mówi Maciej Lisicki. Ich oddziaływania hydrodynamiczne mają przez to bardzo daleki zasięg, a więc ruch każdej cząstki jest odczuwany przez wszystkie inne.
      Badacze, którzy od dawna zajmują się zastosowaniami zjawiska dyfuzjoforezy do transportu płynu w mikroskali i tworzenia syntetycznych pływaków, uważają, że nowy, odwracalny i kontrolowany, mechanizm poruszania się cząstek Janusa jest krokiem na drodze do konstrukcji bardziej złożonych mikrorobotów, które będą w stanie transportować ładunki w skali komórkowej. Może on również zostać wykorzystany do kontroli dynamiki kolektywnej w mikroskali. Lokalne oświetlenie może bowiem wywoływać ruch cząstek aktywnych w pożądanym kierunku. W zawiesinach wieloskładnikowych z dodatkiem cząstek aktywnych może to być efektywny mechanizm mieszania, które w mikroskali jest istotnym wyzwaniem technicznym.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Przez 20 lat naukowcy badali, jak światło obraca się wokół osi podłużnej równoległej do kierunku jego ruchu. Powstaje jednak pytanie, czy może się ono poruszać w inny sposób. Teraz, dzięki urlopowi naukowemu dwóch akademików dowiedzieliśmy się, że światło może obracać się wzdłuż osi poprzecznej, prostopadłej do kierunku jego ruchu. Może więc przypominać przemieszczającą się trąbę powietrzną.
      Andy Chong i Qiwen Zhan z University of Dayton postanowili z czystej ciekawości zbadać kwestię ruchu światła. Wzięliśmy urlop naukowy, by w całości skupić się na tych badaniach. Dzięki temu dokonaliśmy naszego odkrycia, mówi Chong.
      Uczeni przyznają, że nie wiedzieli, czego szukają i co mogą znaleźć. To była czysta ciekawość. Czy możemy zrobić to, albo zmusić światło do zachowywania się tak, dodaje profesor Zhan, który specjalizuje się w elektrooptyce oraz fotonice i jest dyrektorem UD-Fraunhofer Joint Research Center.
      Gdy już stwierdziliśmy, że potrafimy to zrobić [wymusić obrót światła wzdłuż osi poprzecznej – red.], powstało pytanie co dalej, dodają uczeni.
      Na razie nikt nie wie co dalej, a odpowiedź na to pytanie z pewnością będzie przedmiotem dalszych badań zarówno uczonych z Dayton, jak i innych grup naukowych. Trudno w tej chwili stwierdzić, w jaki sposób można nowe zjawisko wykorzystać. Być może posłuży ono np. do opracowania technologii szybszego i bezpieczniejszego przesyłania danych. Obecnie tego nie wiemy. Ale jedynym ograniczeniem jest wyobraźnia badaczy, dodaje Zhan. Chong i Zhan już wiedzą, co będą badali w następnej kolejności. Najbardziej interesuje ich interakcja światła z różnymi materiałami. Chcemy lepiej zrozumieć, jak ten nowy stan światła w chodzi w interakcje z materiałami w czasie i przestrzeni, stwierdza Chong.
      Ze szczegółami odkrycia można zapoznać się na łamach Nature Photonics.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      64 proc. Polaków podejmuje aktywność fizyczną przynajmniej raz w miesiącu. Skłaniają ich do tego przede wszystkim korzyści zdrowotne ruchu - taką motywację ma 43 proc. aktywnych fizycznie ankietowanych - wynika z badania MultiSport Index 2019, przeprowadzonego przez Kantar.
      W porównaniu z wynikami zeszłorocznej edycji badania widoczny jest wzrost – o 2 punkty procentowe – odsetka Polaków, którzy deklarują, że są aktywni fizycznie. W 2019 r. 64 proc. (62 proc. w 2018 r.) badanych osób po 15. roku życia oceniło, że przynajmniej raz w miesiącu podejmuje wysiłek fizyczny, uwzględniający czynności rekreacyjne, takie jak spacery czy jazda na rowerze. Wciąż jednak tylko połowa z tej grupy spełnia zalecenia Światowej Organizacji Zdrowia (WHO), ćwicząc przez co najmniej 150 minut w tygodniu.
      Z badania wynika też, że aż 36 proc. Polaków nie podejmuje żadnej aktywności fizycznej. W tej grupie aż 53 proc. stanowią osoby po 55. roku życia. Autorzy raportu, opracowanego na podstawie wyników badania, za pozytywny trend uważają to, że najczęstszą przyczyną podejmowania aktywności fizycznej przez Polaków jest zdrowie – taką odpowiedź wskazało aż 43 proc. badanych.
      WHO zaleca, żeby – dla uzyskania korzyści zdrowotnych - osoby dorosłe, tj. od 18. do 64. roku życia, podejmowały w tygodniu co najmniej 150 minut umiarkowanej lub 75 minut intensywnej aerobowej aktywności fizycznej.
      Do umiarkowanej aktywności fizycznej możemy zaliczyć m.in. jazdę na rowerze, z której korzysta 31 proc. aktywnych mieszkańców Polski, czy spacery wybierane przez 24 proc. - skomentował cytowany w informacji prasowej przysłanej PAP dr Janusz Dobosz z Narodowego Centrum Badania Kondycji Fizycznej AWF Warszawa. Jak dodał specjalista, zalecenie dotyczące minimalnej aktywności fizycznej – tj. 2,5 godziny tygodniowo w umiarkowanym ruchu – wypełnia co najwyżej 33 proc. spośród aktywnych Polaków.
      Tymczasem ruch jest jedną z najprostszych i łatwo dostępnych form profilaktyki chorób cywilizacyjnych, a także skutecznym lekiem na wiele z nich. Regularna i zgodna z zaleceniami aktywność fizyczna jest nie tylko metodą profilaktyki chorób cywilizacyjnych, ale także jednym z podstawowych sposobów leczenia zalecanych m.in. w celu obniżenia ciśnienia krwi i poprawy funkcji układu krążenia, zarówno dla ogółu społeczeństwa, jak i osób zmagających się ze rozpoznanym nadciśnieniem tętniczym - przypomniał specjalista medycyny sportowej dr hab. n. med. Ernest Kuchar z Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego. Liczbę osób z nadciśnieniem tętniczym w Polsce szacuje się na ponad 10 mln.
      WHO ocenia, że brak ruchu jest czwartą przyczyną umieralności na świecie - za nadciśnieniem tętniczym, paleniem tytoniu oraz podwyższonym stężeniem glukozy we krwi - i odpowiada za 6 proc. zgonów. Z badań wynika, że godzina siedzenia skraca życie o prawie 21 minut. Jest to o 10 minut więcej, niż jeden wypalony papieros. Można zatem wyliczyć, że pracownik, który przy biurku spędza osiem godzin dziennie, w ciągu 40 lat pracy skraca swoje życie średnio o trzy lata.
      Zgodnie z szacunkami niedobór aktywności fizycznej może być współodpowiedzialny za 27 proc. zachorowań na cukrzycę i około 30 proc. przypadków choroby wieńcowej; odpowiada również za 21-25 proc. przypadków raka piersi czy jelita grubego.
      Regularny ruch może także opóźnić wystąpienie chorób związanych z wiekiem, takich jak pogorszenie funkcji poznawczych, otępienie starcze, czy choroba Alzheimera. U seniorów może złagodzić przebieg tych schorzeń.
      Regularny ruch wpływa zarówno na zdrowie, jak i na jakość życia seniorów, pozwalając im dłużej zachować samodzielność, sprawność fizyczną i umysłową. [...] Seniorzy korzystający z ruchu mogą poprawić m.in. koordynację, motorykę ciała i pracę mózgu - podkreślił dr Kuchar.
      Tymczasem w Polsce aktywni fizycznie są przede wszystkim reprezentanci młodego pokolenia od 15. Do 24. roku życia (80 proc.) i osoby uczące się (90 proc.). Ogólnie Polska z odsetkiem 64 proc. osób aktywnych fizycznie wciąż pozostaje poniżej europejskiej średniej. Według Eurobarometru 2017 średnia UE wynosi 71 proc. Wśród państw UE Polska zajmuje pod względem aktywności fizycznej szóstą lokatę od końca, wyprzedzając jedynie Portugalię, Maltę, Włochy, Rumunię i Bułgarię.
      Badanie MultiSport Index zostało przeprowadzone w styczniu 2019 r. na zlecenie firmy Benefit Systems w reprezentatywnej grupie - 1858 mieszkańców Polski.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Współpracujące ze sobą samochody autonomiczne mogą przyspieszyć ruch w miastach o 35%. Naukowcy z University of Cambridge zaprogramowali niewielką grupę miniaturowych samochodów autonomicznych i na torze obserwowali, w jaki sposób zmienia się płynność ruchu, gdy jeden z pojazdów się zatrzyma.
      Gdy samochody ze sobą nie współpracowały, uczeni obserwowali zjawisko, które znamy z codziennego życia. Gdy jeden z samochodów na pasie ruchu się zatrzymał, inne pojazdy na tym samym pasie musiały zwolnić lub zatrzymać się i poczekać, aż na sąsiednim pasie zrobi się luka, w którą można wjechać i ominąć stojący pojazd. W ten sposób szybko formował się korek i ruch na całej drodze ulegał spowolnieniu.
      Gdy jednak samochody komunikowały się ze sobą, sytuacja ulegała całkowitej zmianie. Samochód, który zatrzymywał się, natychmiast wysyłał o tym informację do innych uczestników ruchu. Samochody, które jechały wolnym pasem nieco zwalniały, dzięki czemu pojazdy, poruszające się pasem, na którym stał samochód, mogły bez zatrzymywania się lub znaczącego zwalniania wjechać na pas obok. Co więcej, jeśli wśród autonomicznych komunikujących się między sobą pojazdów umieszczono samochód kierowany przez człowieka, który jeździł agresywnie, samochody autonomiczne były w stanie przepuścić agresywnego kierowcę, zwiększając bezpieczeństwo ruchu.
      Samochody autonomiczne mogą rozwiązać wiele różnych problemów, związanych z ruchem w mieście. Jednak muszą w tym celu ze sobą współpracować, mówi współautor badań studen Michael He, który jest autorem algorytmu wykorzystanego podczas eksperymentu. Jeśli różni producenci samochodów będą opracowywali autonomiczne pojazdy z własnym oprogramowaniem, to muszą mieć one możliwość wzajemnej komunikacji, dodaje studetn Nicholas Hyldmar, który stworzył większość sprzętu użytego w czasie badań.
      Obaj młodzi naukowcy podeszli do problemów w dość nowatorski sposób. Wiele eksperymentów dotyczących pojazdów autonomicznych prowadzonych jest albo na ekranie komputera, albo za pomocą prawdziwych samochodów. W wielu przypadkach, szczególnie tam, gdzie mamy do czynienia z grupami pojazdów, eksperymenty takie są bardzo kosztowne i brak jest miejsca, by je odpowiednio przeprowadzić.
      Obaj studenci wykorzystali komercyjnie dostępne niewielkie modele prawdziwych samochodów, wyposażyli je w odpowiednie czujniki, platformę Raspberry Pi oraz zaadaptowane przez siebie algorytmy stosowane w prawdziwych samochodach autonomicznych. Algorytmy miały przede wszystkim decydować, czy można bezpiecznie zmienić pas i w jakim tempie można się poruszać. Okazało się, że pozwalają one na gęstsze upakowanie samochodów na drodze i na bezpieczną zmianę pasa na mniejszej przestrzeni.
      He i Hyldmar przetestowali też różne zachowania na drodze, sytuację gdy samochody współpracowały i nie współpracowały, gdy wraz z nimi poruszał się agresywny kierowca. Okazało się, że gdy samochody ze sobą współpracowały, płynność ruchu zwiększała się o 35% w porównaniu z sytuacją, gdy nie współpracowały. Gdy zaś na drodze pojawiał się agresywny kierowca, płynność ruchu współpracujących samochodów była o 45% większa, niż płynność pojazdów niewspółpracujących.
      Nasza platforma pozwala na prowadzenie wielu różnych, tanich eksperymentów związanych z autonomicznymi samochodami. Jeśli chcemy takich pojazdów bezpiecznie używać, musimy wiedzieć, w jaki sposób będą one wchodziły ze sobą w interakcje i jak wpłynie to na bezpieczeństwo i płynność ruchu.
      W najbliższej przyszłości obaj badacze chcą przeprowadzić testy z użyciem dróg wielopasmowych, skrzyżowań i różnych typów samochodów.
       


      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...