Робот нарушил закон физики. Усталость от умственного труда. Сны пауков. Новости QWERTY №225
Из этого ролика вы узнаете, из чего сделана самовосстанавливающаяся краска, почему так тяжело усиленно думать, что делают пути во время сна, как заставить робота чувствовать и как чуточку нарушить законы физики.
[музыка]
Всем привет! Вы смотрите научно-популярный канал Qwerty, а меня зовут Владимир.
Так куда обращаться, если вам поцарапали машину? Вообще, хорошо бы, чтобы она сама залечивала царапины, можно было не переживать о случайных метках или ревнивых партнерах. Новый материал позволяет сама заживлять царапины, если просто оставлять объект на солнце. Этот полимерный материал создан на основе акрилового многоатомного спирта, на его молекулы соединены друг с другом за счет особых блокированных карбамидных связей.
Их особенность в том, что они не могут сорваться и восстанавливаться при воздействии на них никакого стимула. А конкретно в этом случае за счет воздействия тепла инфракрасное излучение солнца активирует фото термические красители, входящие в состав материала, и он выделяет дополнительное тепло. А материал восстанавливает карбонильные связи - полчаса, и царапины нет. Но если нужно быстрее, возьмите увеличительное стекло, прожарка лакокрасочного покрытия в благих целях.
Вот только нужно подождать, пока эта разработка доберется до коммерческого применения. Ну а на Автовазе думаю, сразу после АПС.
Подушка безопасности. Самые интересные новости науки ждать не нужно, они прямо сейчас, и как обычно, все ссылки на источники и подробности будут в описании.
Вспомните все мемасы про то, как ваша усталость от работы в офисе и вообще от всякой умственной работы в подметки не годится. Усталость работников физического труда махать лопатой — это тебе не бумажки перекладывать, говорили они. Но вот только после напряженного дня переговоров, ведения блога и копания в аналитике проекта, иногда ты выжат не меньше.
Вот и наверняка стимулируешь, не иначе. В конце концов, мозг во время решения сложных задач потребляет энергии лишь чуточку больше, чем в состоянии покоя. В состоянии покоя до примерно 20 процентов от всего энергетического баланса тела. Откуда тут взяться усталости?
Но миллионы офисных работников, как и леммингов, не могут же ошибаться. Причину возникновения умственной усталости исследовали парижане из Института мозга. Они набрали две группы добровольцев, заставили их решать когнитивные задачи: одну группу - легкие задачи, а другую - сложные. За испытуемыми, точнее, за их мозгом следили при помощи ядерного магнитно-резонансного спектроскопия.
Через некоторое время группа сложных задач начала демонстрировать симптомы усталости, выбирая менее трудозатратный путь решения задач, и зрачки меньше реагировали на раздражители.
А в префронтальной коре головного мозга, как показала спектроскопия, начала накапливаться глутаминовая кислота - это возбуждающий нейромедиатор, аминокислота, которую используют нейроны нашей нервной системы, чтобы обмениваться информацией.
Решаешь сложные задачи - картина работает активно, нейронов уделяет много глутаминовой кислоты для обмена сигналами через синапсы. Но когда активность высокая, похоже, что кислота начинает накапливаться в синаптическом пространстве и специальные клетки астроциты не успевают поглощать оттуда ее избыток.
Начинаются сложности: глутамата для обмена сигналами внутри нейронов начинает не хватать, и той кислоты, которую спускают нейроны, трудно пробиться через завалы, которые скопились в синаптическом пространстве. Мозг начинает хуже работать. И более того, избыток глутамата токсичен для наших нейронов, и в этом самая главная опасность умственного перенапряжения. Аргументация для своего начальства, вы поняли?
В общем, усталость — это защитный механизм, предупреждающий о том, что в этом конкретном случае дойдет функциональность нашего мозга.
Лекарство — сон. Да, сон — это благословение млекопитающих. Ну, вы когда-нибудь задумывались о том, как спят насекомые и всякие там пауки? Можно ли назвать сном те периоды неактивности, в которые они иногда погружаются? Вообще, сон, или его аналоги, очень отличаются от вида к виду.
Птицы могут спать урывками по пять минут, а насекомые впадают в некое оцепенение и даже поутру не замечают того, как их покрывает раз. А проблема в том, что насекомых не подвергнешь МРТ или ИГРЕ, как, ну, например, тех же самоклинических, которые спят по 18 часов в сутки. Здесь нужно что-то другое.
Поэтому, когда ученые увидели, что пауки-пауки подвешивают по ночам себя на паутине вниз головой и замирают, а иногда у них подергиваются конечности и брюшко, и паутинные бородавки, у ученых возник замысел проверить, не является ли это состояние сном.
Сказано - сделано! Тем более что совсем юные скакончики прозрачные, поэтому удобно наблюдать за перемещениями их главных глаз, а точнее, глазных трубок, которые эти пауки должны сдвинуть, чтобы сфокусироваться на каком-то предмете. Обычно глаза у пауков неподвижны, а вот у скакончиков хищные пауки в этом плане удобный материал.
Взрослого паука движения глазных трубок не различишь, за неподвижные внешние линзы глаз. Для наблюдателя они будут постоянно неподвижны. Но во время ночной подвешенности неподвижности у юных прозрачных паучков глазные трубки двигались примерно в течение семидесяти семи секунд каждая 17 минут. В это же время двигали сладкие брюшко и те самые паутинные бородавки.
Ученые предположили, что это аналог фазы быстрого сна, во время которой у человека подрагивают глазные яблоки и веки, и активизируется деятельность мозга. Взрослые пауки проделывали все то же самое, что и юные, только промежутки были длиннее. Кстати, если пауки засыпали на земле, их подрагивание были такими же, как если бы они висели на паутине.
Похоже, что у пауков есть аналог сна и даже его быстрой фазы, как у млекопитающих и птиц. Причем по параметрам продолжительности близки к лабораторным грызунам, хотя некоторые ученые это обязательно спорят, хотя бы потому, что БДГ, фаза быстрого движения глаз — это черный ящик даже для нас.
Здесь еще что: у рептилий, за некоторыми исключениями, и у тем более амфибий фазы быстрого движения глаз замечено не было. Открытым остается вопрос: а что же могут пауки видеть в своих снах и мечтают ли они о членистоногих?
Слонов? Кожаные мешки лучше роботов всего лишь в нескольких вещах. Например, мы все еще можем принимать решение сами, по крайней мере, некоторые из нас. И мы обладаем осязанием. Я на ощупь могу различить металл, дерево, кожу, а вот для робота это задачка со звездочкой.
Жесткость худо-бедно они умеют различать, а вот теперь появилась разработка, позволяющая роботам определять материал. Робопалец, способный на такую простую для человека процедуру, работает при помощи трех электрических генераторов. Хотя на самом деле это просто датчик.
Этот палец с суставами. Принцип такой: две поверхности приближаются друг к другу, одна из поверхностей — это палец, а вторая — это изучаемый материал. При этом на одной поверхности происходит концентрация положительных зарядов, а на другой — отрицательных. Во время движения двух поверхностей относительно друг друга возникает электрический ток, который можно отводить по проводам и анализировать.
Ведь на разных типах материалов возникают разные электрические токи. Для большей точности сам палец должен иметь не один тип поверхности, а сразу несколько. В экспериментах это были полиамид, полиэтилентерефталат, полистирол и политетрафторэтилен. Под контактными поверхностями размещался слой алюминиевого проводника.
После машинного обучения датчик оказался способным различать 12 типов материалов, среди которых кремний, пластики, акрил, дерево, стекло и алюминий. Точность распознавания почти 97 процентов. Такая же точность и у распознавания датчиком шероховатости поверхности. Если дополнить этот аппарат датчиками давления, влажности и температуры, это будет практически полноценный вариант робота осязания.
Ну а мы все еще будем принимать решение. Некоторые из нас просто задумайтесь: для того чтобы вам переместиться в пространстве, нужно обязательно оттолкнуться от земли, от дивана. Рыбы можно отталкиваться от воды, ягодицы нужно отталкиваться от воздуха. Закон сохранения импульса шутка не терпит.
Но недавно ученые показали, что это не совсем обязательно. Точнее, не везде обязательно, если речь идет об искривленных пространствах. Да, наверное, вы слышали что-то про неевклидовой геометрии. То вот примерно такая же история.
Для того чтобы продемонстрировать особенности передвижения в таких пространствах, ученые собрали робота, связанного со сферической поверхностью с очень высоким уровнем изоляции от окружающей среды. В этом пространстве преобладали эффекты искривленности.
Этот робот, выглядящий как четыре мотора, по факту умеющий изменять свое положение, передвигался по простейшей искривленной поверхности - сфере, позволяя следователям изучать особенности такого передвижения. А в этих особенностях было что-то настолько противоестественное, что даже мысли о таком ранее просто отвергали.
С учеными изменяя свою форму, робот крался вокруг сферы таким образом, что взаимодействие с окружающей средой не происходило. Так, так, очень непонятные, мне тоже. Но давайте попробуем разобрать, а как же можно сымитировать что-то неевклидово в нашем собственном обычном пространстве на наших привычных масштабах?
Связь робота с искривленным пространством обеспечивалась тем, что моторы, как движущиеся массы, постоянно перемещались по искривленным путям. Всю систему соединили с вращающимся валом, вал находился на подшипниках и подвесах для минимизации трения, а его положение корректировалось с учетом гравитации, чтобы снизить ее остаточное влияние.
Когда робот двигался, гравитация и трение лишь незначительно воздействовали на него. Однако совместно с эффектами кривизны пространства эти силы привели к странным движениям робота, которые по отдельности они не были бы в состоянии обеспечить. Физика плоского пространства тут нарушалась, хотя, конечно, и в небольшой степени.
Робот двигался без того, чтобы оттолкнуться от чего-либо. Ученые назвали способы такого перемещения «плавающий походкой» или «нулевой походкой» и привели примеры положительного и отрицательного плавания. Вот что значит стать на кривую дорожку.
Сейчас об этом сложно думать, но вполне вероятно, когда-нибудь эти принципы смогут помочь звездам, алё, там, перемещаться по искривленным пространствам вокруг черных дыр. Но если не думает так далеко, то они могут помочь роботам кататься по обычно земным неровностям.
Лучше новости предыдущего выпуска. Вы признали новость про то, что ученые разработали аппарат, сохраняющий органы пригодными для трансплантации после смерти тела. В экспериментах с ВЭГи подключены после смерти к аппарату, органы сохраняли нормальное кровообращение, ряд функций органов сохранялся, и в целом их можно было готовить к пересадке. Подробности при щелчке по подсказке.
Ну что ж, а на этом на сегодня все. Большое спасибо вам за просмотр! Если это видео было вам полезно, мне будет очень приятно, если вы поделитесь им со своими друзьями.
Но заодно поставьте лайк, колокольчик щелкните и подпишитесь, если вдруг не подписаны. И, как обычно, проголосовать за самую интересную новость можно в нашем Telegram-канале, и там же можно обсудить ее с единомышленниками.
До скорых встреч! Пока!
[музыка]