Квантовая связь РФ. 24к лет во льду. Digital ткань. Атлас мозга. Свет и биочасы. Новости QWERTY №175
Из этого ролика вы узнаете, какие квантовые связи между Москвой и Питером, кто проспал весь ледниковый период, как выглядит атлас нейронных загадок, можно ли записать свадебный марш на платье и можно ли изменить биологические суточные часы обычным светом.
[Музыка]
Всем привет! Вы смотрите научно-популярный канал Qwerty, а меня зовут Владимир. Несмотря на то что люди примерно с 13 века пользуются шлифовальными шкурками, самый брутальный вариант которых, по моему мнению, так — кожа акулы. Современном виде наждачная бумага родилась в 1833 и была запатентована именно в этот день, 14 июня, в 1834 году.
Но дело в том, что в 21 веке тот самый наждак — смесь корунда и магнетита шлифовальной бумаги — почти не встретишь. Скорее, вам попадется электрокорунд, то есть оксид алюминия или карборунд — карбид кремния. А вот название это осталось. Но новости на Qwerty соответствует своему названию: самые интересные новости науки за предыдущую неделю отшлифовать информацию.
Подробностями можно как всегда по ссылкам в описании. Интеллект моей рубашке оставляет желать большего; она даже не умеет измерять мою температуру. Некоторые умные ткани это умеют делать, правда, используя сжатие и расширение и обычную электропроводимость. Ну, то есть эти ткани аналоговые. В некоторые экспериментальные ткани получается интегрировать электронику, но еще круче было бы сделать функциональные цифровые волокна, из которых можно было бы сплести по-настоящему умную ткань.
Сейчас мы покажем способ, которым в Эмэйте создают волокна, содержащие чипы и электроды, способные измерять температуру и даже передавать и хранить информацию. Чипы — это вот такие квадратные платы с четырьмя контактами. Волокно плетется из четырех вольфрамовых электродов диаметром 25 миллиметров, синтетических материалов и поликарбонатов для оболочки, а также самих чипов.
Самое главное, что форма пластиковая кювета, которая упорядочивает нити волокна, ориентирует чипы под строго определенным углом — 26,5 градусов. При этом угле случайно расположенные чипы обязательно контактируют хотя бы с двумя электродами. Готовое волокно имеет диаметр 0,3 миллиметра, конечно, за исключением выступающих чипов, которые встречаются каждые пять-двадцать сантиметров. Управляется такая гирлянда особым протоколом, который обращается к конкретному типу по его адресу. То есть эту штуку запрограммировать, правда, не без небольшого микроконтроллера и аккумулятора.
Но если вплести волокна в обычную ткань, то они способны хранить информацию из расчета примерно 95 килобайт на метр волокна как минимум два месяца без внешней энергии. Другой пример: загружены волокно свёрточная нейросеть, которая на основании температуры тела человека может определить тип его активности — сидение, стояние, ходьбу или бег. Кстати, ткань выдерживает минимум 10 стирок.
Если у вас все же возник вопрос, предсказываю, что через какое-то время где-нибудь в Штатах невест и женихов будут проходить конкурсы типа "Хакни пиджак". Глава Пентагона, ну а свадебной мелодии будут записывать прямо на платье невесты. От Питера до Москвы — не то чтобы бутылка и стук колес. А вот уже квантовая линия связи.
Держим в уме, что квантовая связь сейчас считается невзламываемой, поэтому панком и подобным организациям такая технология в любое дорого. Не вдаваясь в подробности, смысл квантовой связи в том, чтобы передать открытый ключ для зашифрованных сообщений так, чтобы его нельзя было перехватить. Фотоны, несущие информацию о ключе, кодируют ее при помощи своей поляризации или фазы, и если хакер считывает характеристики фотона, то это нарушит его квантовое состояние. Это будет обнаружено, и получатель знает, что информация скомпрометирована.
Идеально? Нет, не очень, потому что с ростом расстояния снижается эффективность фотонной связи. 100 километров — это лишь один из вариантов решения проблемы: установка ретрансляторов. Правда, сделать так, чтобы сигнал усиливался, но при этом не нарушались квантовые состояния на нынешнем уровне развития технологий невозможно, поэтому пользуются костылями, то есть доверенными узлами. Естественно, они все квантовые состояния нарушают. Но уничтожая сигнал, они его дублируют.
И это все было бы бессмысленно, если бы к этим узлам связи имел доступ кто угодно. Но считается, что к ним имеют доступ только доверенные лица, какие они узнают. В общем, на линии между двумя столицами 19 доверенных узлов, 13 из них расположены на железнодорожных станциях, и до запуска линии не Ростелеком или РосНан, а РЖД и ИТМО.
Скорость передачи квантового ключа составляет 300 бит в секунду на расстоянии 60 километров, а сами фотоны генерируются на боковых частотах в результате фазовой модуляции обычного лазерного импульса. Длиннее только в Китае. Так что, граждане, если что, первым делом захватываем почту, телефон и линии квантовой связи — ну то есть одну линию, не считая коротких экспериментальных.
Бывает так, что совершил перелет куда-нибудь в Доминикану и выпал на несколько суток из жизни из-за нарушения суточных ритмов? Знакомо? Это хорошо, если не подхватить расстройства ЖКТ, диабет или даже Альцгеймера из-за рассинхрона. А в особо тяжелых случаях только давайте называть такие ритмы не суточными, а циркадными. Это циклические колебания биологических процессов в организме, клетке или даже отдельном органе. Они необязательно должны длиться 24 часа, хотя в основном и это так. Ученые знают, как работают циркадные ритмы, но управлять ими еще пока не научились. По крайней мере, точечно в конкретном органе или ткани.
Знаю человека, который был бы очень рад изобретению регулятора биологического часового механизма, а то все маховиком времени приходится пользоваться. Зовут его, конечно же, Гарри Джеймс Поттер. Эванс вырез. Его циркадный ритм 26 часов. Ученые предложили воспользоваться достижениями фотофармакологии — способом создавать молекулы, по-разному воздействующие на клетки в зависимости от того, каким светом на них светят.
Экспериментировали с молекулы Long Deyzi. Нам ее активность влияет на циркадный ритм клеток в организме млекопитающих. Задача была такой: изменить свойства молекул так, чтобы они под излучением меняли свою форму и за счет этого воздействовали на весь ферментный механизм, лежащий в основе циркадного ритма. Сказано здесь не сразу, конечно, потому что подобрать нужную пристройку — переключатель к молекуле оказалось непросто. Нужно, чтобы оно активировалось видимым светом, чтобы она была стабильной, да и чтобы переключать можно было взад и вперед.
И если вам что-то это скажет, то таким переключателем для Long Deyzi стал в итоге арту титров, лураза, бензол. Если использовать Long Deyzi с переключателем в человеческих клетках, то при свечении на него зеленым светом молекула переходила в транс-изомеру ную форму и удлинняла циркадный ритм на 4 часа, а при освещении фиолетово переходила в цис-изомеру ную форму и удлиняла циркадный ритм на 1 час. Обратно тоже можно было все откатить через определенную длину волны.
Самое интересное, что вроде бы можно регулировать не только длину циркадного ритма, но и изменять его фазу. Достигается это путем определенных световых воздействий. И вот как раз и это помогло бы, например, очень частым гостям какой-нибудь Доминиканы. Единственное, что не совсем понятно, как можно будет посвятить куда-нибудь в печи, если кто-то и выспался за последнее время, то это они, коловратки.
24 тысячи лет сна должно хватить всем. Именно столько лет пиявка видные коловратки пролежали в вечной мерзлоте на северо-востоке Якутии. Возраст слоев, из которых добыли терне мерзлоты, составлял около 24 тысяч лет, и мерзлота за это время ни разу не таяла, а коловратки все это время пролежали внутри. Коловратки — черви длиной менее миллиметра, очень выносливы и в чем-то могут посоревноваться со знаменитыми тихоходками — могут выдерживать малое количество кислорода. Это они умеют переносить. Однако ранее не предполагали, что они могут выдержать анабиоз такой продолжительности.
Когда они замерзли, человек только приступал к одомашниванию собаки. Сами знаете, к чему это привело. После того, как керна и растопили, коловратки не только жили, но и сохранили способность к размножению. Размножаются они партеногенезом, то есть одной полной версии размножения достаточно. Интересно, что современные коловратки тоже могут выдерживать заморозку не хуже, чем древние из кернов, как показали эксперименты, но учёные ещё не выяснили, какой генетический механизм дает им анабиозную защиту. А когда выяснят, это точно пригодится.
Подобная защита, кстати, есть еще и у нематод. Они все еще держат первенство по срокам нахождения в мерзлоте с последующим оживлением — 30000 лет в мерзлоте Колымы. Коловратки пока что заняли второе место, разумеется, среди многоклеточных. Атласы и карты человеческого мозга гораздо менее подробно, чем атлас мозга мухи, червя или даже мыши. Проблема в размере и сложностях обработки таких масштабов. Приходится довольствоваться разрешением, в самом лучшем случае, в один микрометр, а это примерно размер клетки.
Задача создания коннектома, то есть карты связи нейронов, тоже не тривиальна. Еще один шаг в этом направлении сделали Гарвард вместе с Google. Они создали самую подробную 3D карту всего одного кубического миллиметра мозга. Его взяли у женщины с эпилепсией во время операции, и этот кубический миллиметр заели с маловой, разрезали на 5000 слоев толщиной в 30 нанометров и просканировали электронным микроскопом с разрешением в 4 нанометра.
Из 220 миллионов изображений, объединенных нейросетью, и получился итоговый объект, содержащий 50 тысяч клеток и 130 миллионов связей. Если всмотреться, то можно видеть все элементы нейронов, даже их миелиновую оболочку. Во время изучения результатов возникло множество поводов для удивления. Почему эти нейроны зеркально отражают друг друга? Почему одна пара нейронов оказалось соединена сразу 19-ю синапсами? Почему эти аксоны свернулись в тридцать три кольца? Ранее такого просто не встречали.
Ну и кстати, файлик занял объем больше петабайт, а учитывая, что объем человеческого мозга примерно миллион 200 тысяч кубических миллиметров. Самой интересной новостью прошлого выпуска вы признали новость про то, что на таком аки из китайском искусстве нам солнце установили рекорд удержания плазмы температуры в 120 миллионов кельвинов на протяжении 100 одной секунды. В комментариях писали что-то к "Makey это игрушки", и настоящий термояд получат в сферических реакторах. Возможно, продакт-менеджер во мне говорит, что эта гипотеза, которую нужно тестировать, так же как и вторую данную камеру ИТЕРА.
А процесс его сборки в разгаре. Давайте заглянем в шахту. Все, что вы здесь видите, это креосс that Christ от станет основой всей системы. Внутри будут располагаться остальные элементы. Это сейчас возведены Balzac реостата и нижний цилиндр. Недавно установили и первую секцию термо счета. Он защищает крест от внешнего тепла, 18 опор для сверхпроводящих магнитов и море временных сооружений. А также 1 330 тонн кольцевой магнит. Но лучше все увидеть своими глазами, а сделать это можно, записавшись на виртуальный тур по ИТЕР. Я это уже сделал, ссылка будет в описании.
Ну что ж, а на этом на сегодня все. Большое спасибо вам за просмотр! Проголосовать за самую интересную новость этого выпуска можно в нашем Telegram-канале, оставляйте свое мнение в комментариях, ставьте лайк этому видео и не забудьте поделиться им со своими друзьями. Подпишитесь на Qwerty здесь на Ю тубе, в Instagram и Телеграме, и до скорых встреч! Пока!
[Музыка]
Вот.
[Музыка]