Bienvenido a nuestra sección “Science Tank”. En esta área del sitio web tratamos los descubrimientos relevantes del mundo de las ciencias (física, matemáticas, informática, medicina y muchos más) de forma interdisciplinar. Publicamos importantes logros de todo el mundo con un enfoque especial en el entorno científico en Göttingen. Diviértete y mantén la curiosidad.
Estimar eventos futuros es una tarea difícil. A diferencia de los humanos, los enfoques de aprendizaje automático no están regulados por una comprensión natural de la física. En la naturaleza, una secuencia plausible de eventos está sujeta a las reglas de causalidad, que no pueden derivarse simplemente de un conjunto de entrenamiento finito. En este artículo, los investigadores (Imperial College London) proponen un marco teórico novedoso para llevar a cabo predicciones causales del futuro mediante la incorporación de información espacio-temporal en un espacio-tiempo de Minkowski. Utilizan el concepto de cono de luz de la relatividad especial para restringir y atravesar el espacio latente del modelo anarbitrario. Demuestran aplicaciones exitosas en la síntesis de imágenes causales y la predicción de futuras imágenes de video en un conjunto de datos de imágenes. Su marco es independiente de la arquitectura y la tarea y tiene sólidas garantías teóricas para las capacidades causales.
El proyecto “Sistema de sensores optoacústicos para monitorizar infusiones” (Oase) del departamento de Tecnología de sensores fotónicos entró en la primera de las dos fases de la medida de financiación inicial de Go-Bio. En esta licitación altamente competitiva del BMBF, 41 de 178 ideas de proyectos con potencial de innovación reconocible fueron admitidas a la fase exploratoria.
El último artículo tuvo una buena respuesta (gracias por eso). Así que hoy algo del mundo de las "matemáticas olvidadas": ¡diviértete!
La aritmética a menudo no puede probar algunas de sus fortalezas por medios vagos. En estos casos, necesitamos métodos de álgebra más generales. Para este tipo de teorema aritmético, que está justificado algebraicamente, existen muchas reglas para las operaciones aritméticas abreviadas.
Multiplicación de velocidad:
En los viejos tiempos, cuando no había computadora ni calculadora, los grandes aritméticos usaban muchos trucos algebraicos simples; para hacerte la vida más fácil:
La "x" es representativa de la multiplicación (fuimos demasiado vagos para probar LaTeX :-))
Miremos a:
988² =?
¿Puedes resolverlo en tu cabeza?
Es muy simple, echemos un vistazo más de cerca:
988 x 988 = (988 + 12) x (998-12) + 12² = 1000 x 976 + 144 = 976
También es fácil comprender lo que sucede aquí:
(a + b) (a - b) + b² = a² - b² + b² = a²
OK hasta ahora todo bien. Ahora intentemos hacer los cálculos rápidamente, incluso combinaciones como
986 x 997, ¡sin calculadora!
986 x 997 = (986 - 3) x 1000 + 3 x 14 = 983
¿Que pasó aquí? Podemos anotar los factores de la siguiente manera:
Los científicos han descubierto que las corrientes eléctricas se pueden formar de formas que antes se desconocían. Los nuevos hallazgos podrían permitir a los investigadores llevar mejor la energía de fusión que alimenta el sol y las estrellas a la Tierra.
Para una onda electrostática plana que interactúa con una sola especie en un plasma libre de colisiones, la conservación del impulso implica la conservación de la corriente. Sin embargo, cuando varias especies interactúan con la onda, pueden intercambiar un impulso, lo que resulta en un impulso de corriente. Una fórmula general simple para esta corriente impulsada se deriva del trabajo de los físicos. Como ejemplos, muestran cómo las corrientes pueden ser impulsadas por ondas de Langmuir en plasmas de iones de positrones de electrones y de ondas acústicas de iones en plasmas de iones de electrones.
Hoy algo de la categoría "matemáticas olvidadas". Siempre hay relaciones numéricas algebraicas muy interesantes que, lamentablemente, rara vez o no están en el plan de estudios, pero que amplían la comprensión de los números y la intuición matemática.
Digamos que alguien le pide que resuelva la siguiente ecuación sin herramientas técnicas.
¿Puedes hacer esto?
Ok a primera vista no es tan fácil. Pero cuando conoce la relación especial e interesante entre estos números, es realmente simple:
Los componentes de la izquierda de la ecuación son: 100 + 121 + 144 = 365; En otras palabras:
Ok, usemos álgebra simple para averiguar si podemos encontrar más secuencias de este tipo: el primer número que estamos buscando es "x":
¡La masa del deuterón es una mil millonésima parte de un por ciento menos que el valor almacenado en la literatura especializada! Más de 0,1 años después del descubrimiento del núcleo atómico, todavía no está claro qué tan pesados son los especímenes individuales. El equipo de investigación dirigido por Sascha Rau del Instituto Max Planck de Física Nuclear en Heidelberg logró realizar una excelente "actualización".
Imagen de la fuente: Instituto Max Planck de Física Nuclear
Las masas de los núcleos atómicos más ligeros y la masa de los electrones están vinculadas y sus valores influyen en las observaciones en física atómica, física molecular y física de neutrinos, así como en metrología. Los valores más precisos para estos parámetros fundamentales provienen de la espectrometría de masas Penning Fallen, que logra incertidumbres de masa relativas del orden de 10E (-11). Sin embargo, las comprobaciones de redundancia que utilizan datos de varios experimentos revelan inconsistencias significativas en las masas del protón, el deuterón y el helión (el núcleo del helio-3), lo que sugiere que la incertidumbre de estos valores puede haber sido subestimada.
Un artículo interesante apareció en Nature, 530-531 (2020); doi: 10.1038 / d41586-020-02421-2
Se han desarrollado pequeños dispositivos que pueden actuar como patas de microrobots controlados por láser. La compatibilidad de estos dispositivos con los sistemas microelectrónicos sugiere una ruta hacia la producción en masa de microrobots autónomos.
En 1959, el premio Nobel y visionario de la nanotecnología Richard Feynman sugirió que sería interesante "tragarse al cirujano", es decir, construir un pequeño robot que pudiera moverse a través de los vasos sanguíneos para realizar una cirugía si fuera necesario. Esta visión icónica del futuro subrayó las esperanzas modernas en el campo de la robótica micrométrica: desplegar dispositivos autónomos en entornos que sus homólogos macroscópicos no pueden alcanzar. Sin embargo, la construcción de estos robots presenta varios desafíos, incluida la dificultad obvia de ensamblar una locomotora microscópica. En un artículo de Nature, Miskin et al. a través de dispositivos alimentados electroquímicamente que impulsan los microrobots controlados por láser a través de un líquido y que pueden integrarse fácilmente con componentes microelectrónicos para crear microrobots totalmente autónomos.
Un emocionante artículo de Dorothy Bishop apareció en Naturaleza 584: 9 (2020); doi: 10.1038 / d41586-020-02275-8
La recopilación de datos simulados puede revelar formas comunes en las que nuestros sesgos cognitivos nos llevan por mal camino.
Se han realizado numerosos esfuerzos durante la última década para promover una investigación sólida y creíble. Algunos se centran en cambiar los incentivos, como cambiar los criterios de financiación y publicación, para favorecer la ciencia abierta sobre los avances sensacionales. Pero también se debe prestar atención al individuo. Los sesgos cognitivos demasiado humanos pueden llevarnos a ver resultados que no existen. Un razonamiento defectuoso conduce a una ciencia descuidada, incluso cuando las intenciones son buenas.
Los cálculos precisos de estructuras electrónicas se consideran una de las aplicaciones más esperadas de la computadora cuántica, que revolucionará la química teórica y otros campos relacionados. Utilizando el procesador cuántico Google Sycamore, Google AI Quantum y sus colaboradores realizaron una simulación Variational Quantum Eigenolver (VQE) de dos problemas químicos de mediana escala: la energía de enlace de las cadenas de hidrógeno (tan grandes como H12) y el mecanismo de isomerización del diazol ( ver la perspectiva de Yuan). Las simulaciones se realizaron en hasta 12 qubits con hasta 72 puertas de dos qubits y muestran que es posible lograr precisión química cuando VQE se combina con estrategias para minimizar errores. Los componentes clave del algoritmo VQE propuesto son potencialmente escalables a sistemas más grandes que no se pueden simular de la forma clásica.
La idea de un joven científico de Polonia fue recompensada.
El estudiante Sebastián Machera está desarrollando tecnología que puede ayudar a muchos pacientes mientras mejora los procedimientos médicos. Por su investigación recibió un premio en el prestigioso concurso EUCYS (para investigadores destacados menores de 21 años). Está desarrollando su proyecto en el Instituto de Química Física de la Academia de Ciencias de Polonia (PAN).
Sebastián Machera decidió desde muy pequeño estudiar más de cerca las enfermedades cardiovasculares. Este cuadro clínico es una de las causas más comunes de muerte prematura en la mayoría de los países altamente desarrollados.
El joven científico quiere desarrollar un sensor que pueda ayudar a diagnosticar a las personas con un ataque cardíaco más rápidamente. Su idea fue reconocida por el jurado de EUCYS. El investigador recibió el primer premio en la edición polaca de este prestigioso concurso. El galardonado estudia en la Universidad Médica de Varsovia y biotecnología en la Universidad Técnica de Varsovia.
Por primera vez, científicos de la UMG y el Cluster of Excellence "Multiscale Bioimage" (MBExC) y el Centro Alemán de Enfermedades Neurodegenerativas (DZNE) han logrado crear redes neuronales con funciones del cerebro humano a partir de células madre pluripotentes inducidas. Los tejidos conocidos como organoides neuronales de bioingeniería (BENO) muestran las propiedades morfológicas del cerebro humano. También desarrollan funciones que son importantes para el desarrollo de las funciones de aprendizaje y memoria. Publicado en Nature Communications.
Fuente: University Medicine Göttingen: Imágenes de Zafeiriou et al. (2020) Interruptor de polaridad GABA y plasticidad neuronal en organoides neuronales de bioingeniería. Nat Commun, 11, 3791.
Izquierda: Representación de un "organoide neuronal de bioingeniería" (BENO) producido de acuerdo con uno de Zafeiriou et al. procedimiento publicado; la formación de la estructura de la red neuronal se muestra por la coloración de las proteínas marcadoras neurales (proteína 2 asociada a microtúbulos; azul) y neurofilamento (verde), así como las células gliales (proteína ácida fibrilar glial; rojo). Escala: 0,5 mm. Derecha: Ampliación de la estructura de la red neuronal en un BENO. Una vez coloreada la proteína del neurofilamento, los axones neuronales se muestran en verde, activando las neuronas glutamatérgicas en el rojo y los núcleos celulares en azul.
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