Два изображения мухи и восстановленное на их основе расстояние.
#наука

Глаза пауков-скакунчиков помогли разработать компактный сенсор глубины.

Все основные глаза этих пауков обладают несколькими полупрозрачными слоями сетчаток, которые воспринимают изображение разной степени размытости. Отличия этих картинок и помогают восстановить информацию о расстоянии до объектов в поле зрения. В области обработки изображений подобный алгоритм постфокусировки называется Depth From Defocus, и он уже используется в некоторых коммерческих продуктах.

Основное отличие новой разработки от предшествующих заключается в использовании металинз, то есть микроструктурированных поверхностей, которые обеспечивают недостижимые для традиционной оптики режимы взаимодействия с излучением. Это позволило избавиться от подвижных деталей прибора, благодаря чему удалось радикально уменьшить размер оптической системы.

При прохождении света сквозь созданную авторами металинзу диаметром 3 миллиметра пучок разделяется на две части, которые проецируют изображения разной степени размытости на соседние участки фотодетектора. Также ученые разработали новый алгоритм, который вычисляет глубину, сравнивая полученные изображения, производя менее 700 операций с плавающей запятой на каждый пиксель выходного сигнала, что примерно в 10 раз меньше, чем у программ обработки бинокулярного потока данных. Рабочая дистанция сенсора составляет 10 сантиметров, оценка глубины возможна на основе единственного кадра.

Авторы отмечают, что на текущем этапе разработка неидеальная. В частности, ей свойственные некоторые проблемы оптической системы пауков-скакунчиков, такие как чувствительность к освещению, ограниченный спектральный диапазон и небольшое поле зрения. Однако эти недостатки можно преодолеть, применив метализы более сложной структуры. В целом ученые считают изобретение применимым в области создания микророботов, а также проглатываемых или носимых устройств.
#наука #инетресное

Кто такие пауки скакунчики⚡️

Принцип действия электросварки⚡️

За счет электрической дуги (большой силы тока), выделяется тепло, достаточное для плавления металла электрода. Температура электрической дуги (до 7000 °С) превосходит температуры плавления всех существующих металлов.

Этот расплавленный металл капает с электрода на поверхность другого металла, который тоже из-за высокой температуры плавится. Закон Джоуля-Ленца (Q=I^2Rt), сопротивление металла с ростом температуры также увеличивается, причём чем ближе к точке плавления, тем больше (в разы). Соответственно, растёт количество теплоты, а значит, и температура.
#наука #интересное

Клетки стенок сосудов в кишечнике эмбриона мыши возрастом 18,5 дня. Кровеносные сосуды и кишечный эпителий окрашены голубым, нервы — красным и зеленым.
#наука

На сегодняшний день диабет является одним из самых распространённых заболеваний. Пациентам с таким недугом необходимо тщательно следить за своим здоровьем и контролировать уровни инсулина и глюкозы в крови. Многим больным приходится прибегать к регулярным инъекциям инсулина. Исследователи из Университета Тафтса придумали, как облегчить этот процесс и избавить больных от фармакологического вмешательства, а доставку инсулина организовать фактически "по требованию" и при помощи синего света.

В такие клетки был внедрён ген, который кодирует фермент под названием фотоактивируемая аденилатциклаза. Синий свет активирует фермент и заставляет клетку производить молекулу под названием циклический аденозинмонофосфат.

В свою очередь, эта молекула заставляет бета-клетку производить большее количество инсулина, но только в случае высокого уровня глюкозы в крови. В противном случае выработка инсулина остаётся низкой. Это позволяет избежать гипогликемии – распространённого осложнения при лечении диабета.

Чтобы проверить эффективность нового подхода, учёные имплантировали спроектированные ими бета-клетки под кожу мышей, имевших похожее на диабет состояние. Такая операция привела к улучшению регуляции глюкозы в крови, снижению гипергликемии и повышению уровня инсулина в плазме крови грызунов.

Но исследователям предстоит проделать ещё немало работы, прежде чем этот тип терапии можно будет опробовать на людях. Хотя недавняя работа, несомненно, стала важным шагом в этом направлении.
#наука

Инженеры из Гарвардского университета под руководством Джеймса Вивера (James Weaver) создали робота, оснащенного искусственными аналогами ножек и игл морских ежей. За основу они взяли строение молодых морских ежей, которое в основном отличается разветвленной формой игл. Робот выполнен в виде полусферы, собранной из пяти равных сегментов. В каждом из сегментов установлено по две иглы, одна из которых имеет разветвленную форму, а вторая боле гладкую. Игла установлена на основание из трех надуваемых элементов, которые при подаче давления удлиняются и заставляют иглу поворачиваться в ту или иную сторону.
#наука

Нестабильность Кельвина — Гельмгольца на Сатурне, образованная взаимодействием двух слоёв атмосферы
#наука

Численное моделирование временной нестабильности Кельвина — Гельмгольца.
#наука

Почти 70 тысяч снимков кометы 67P/Чурюмова — Герасименко, сделанных камерой OSIRIS на борту миссии «Розетта», выложены в открытый доступ на отдельном сайте.

Космический аппарат «Розетта» отправился в космос в 2004 году и после 10-летнего полета прибыл к комете 67P/Чурюмова — Герасименко, на орбите вокруг которой проработал два года. С его помощью в ноябре 2014 на поверхность небесного тела был спущен модуль «Филы», что стало первой в истории человечества посадкой на поверхность кометы. В течение нескольких лет зонд изучал комету Чурюмова — Герасименко и присылал на Землю ее снимки.

За два года камера OSIRIS сделала 69738 снимков, и все они — от первого, сделанного в марте 2014 года, где комету смогут найти только специалисты, до последнего всего за несколько минут (и за 20 метров) до столкновения с ее поверхностью — теперь доступны всем желающим в полном разрешении.

За два года было собрано огромное количество данных о строении кометного ядра и его газовой оболочки, об изменениях в ходе приближения кометы к Солнцу. Благодаря «Розетте» ученые обнаружили на комете иней и прекурсоры сахаров, балансирующие скалы и молекулярный азот, а также выяснили, что содержание тяжелой воды в выделяемых ядром газах более чем в три раза выше, чем в земных океанах. Миссия станции завершилась 30 сентября 2016 года запланированным столкновением с поверхностью кометы.
#космос

Архив фотографий кометы 🔥

Также вам может быть интересно почитать о новой миссии к астеройду Бенну:

⚡️OSIRIS-REx — миссия по доставке образцов грунта с астероида (101955) Бенну.

⚡️Фото сближения аппарата

⚡️Астеройд Бенну, какой он?

Дата-центры на дне океана, реальность или вымысел?

Дата-центр — это специализированное здание для размещения (хостинга) серверного и сетевого оборудования и подключения абонентов к каналам сети Интернет. Но что же сподвигло каманду Natick к такой идее?

Океаны холодны, темны и наполнены кинетической энергией, что делает их идеальным местом для построения дата-центров. В 2017 Microsoft погрузила шкаф серверов, заключенных в герметичный металлический контейнер, в океан. Через несколько месяцев они подняли капсулу на поверхность, она была покрыта водорослями и моллюсками, будто прошло не несколько месяцев, а много лет. Но серверы внутри продолжали работать в прохладе и сухости.

Реализация этой идеи, по мнению команды Natick, не только должна была снизить расходы на охлаждение машин — огромные расходы для многих операторов центров обработки данных (около 40% всего счета за электроэнергию — охлаждение), но также затраты на строительство, упростить управление этими установками с использованием возобновляемых источников энергии и даже улучшить их производительность.

В ходе этого 105-дневного эксперимента было показано, что возможно поддерживать серверы охлажденными до таких же температур, как и с применением механического охлаждения, но с невероятно низкими энергозатратами — всего 3 процента. Эти энергозатраты значительно ниже, чем у любого промышленного или экспериментального центра обработки данных, о котором известно сегодня.
#наука #интересное

Неоди́мовое стекло́ — минеральное стекло, содержащее в составе оксид неодима, иногда смесь оксидов других редкоземельных элементов и имеет несколько названий: неодимовое стекло, дидимовое стекло, стекло-хамелеон, александритовое стекло.

Это стекло обладает интересными оптическими свойствами:

⚡️Способность избирательно, в зависимости от длины волны, поглощать видимый свет: фиолетовое стекло существенно поглощает жёлтую часть спектра.

⚡️ Красные предметы через стекло кажутся более яркими, почти сияющими.

⚡️Жранжевые и розовые заметно краснеют и также выглядят ярче, кожа бледнолицых людей приобретает розовый цвет;

⚡️Жёлто-зелёные предметы зеленеют и видятся отчётливее

⚡️Зелёные и синие предметы, голубое небо и поверхность воды выглядят насыщеннее, имеющими как бы более чистый цвет;

⚡️Жёлтые предметы теряют яркость, а чистое без примесей натриевое излучение практически исчезает; но в большинстве случаев жёлтые материальные объекты остаются видимы, поскольку они светят в широком спектре и часто смесь красных и зелёных лучей воспринимается как жёлтый цвет.

⚡️Александритовый эффект 
или двухцветность — способность стекла с содержанием оксида неодима не менее 4,3 % изменять цвет в зависимости от типа освещения из-за вышеуказанного поглощения жёлтого цвета и разделения спектра на две части: сине-зелёную и красную.

⚡️Хорошее поглощение
ультрафиолетового излучения: длины волн до 335 нм стекло без дополнительных добавок поглощает полностью.
#наука

Как известно, важнейшую роль в формировании долговременной памяти играют нейроны гиппокампа. Считается, что ключевым механизмом, лежащим в планировании действий и консолидации памяти, являются так называемые остроконечные пульсирующие волны в электрической активности нейронов гиппокампа. Более того, как сообщается в недавнем исследовании, особенно важна длительность этих волн.

Авторы исследования изучали работу памяти на примере крыс и классических поведенческих тестов по прохождению лабиринтов. Оказалось, что в тех случаях, когда крысы оказывались в ситуациях, требующих активной работы памяти – например, когда крыса попадает в новый лабиринт, и у неё начинает формироваться новая поведенческая стратегия с привлечением прошлого опыта – частота длинных волн (длительностью более 100 миллисекунд) повышалась.

Учёные посмотрели на проблему и с другой стороны: будет ли искусственное повышение доли длинных пульсирующих волн в гиппокампе активировать память? Для запуска длинных волн в строго определённом типе клеток гиппокампа (а именно, в предполагаемых пирамидальных нейронах) были использованы оптогенетические подходы вместе со сложными тестами по прохождению лабиринтов, которые повторяли через 10 дней с теми же животными. Лабиринты, по которым перемещались крысы, требовали от животных не только выработки чёткой программы действий, но и её запоминания, чтобы успешно проходить те же лабиринты спустя некоторое время.

Исследователи смогли показать, что направленное увеличение длительности пульсирующих волн в гиппокампе положительно влияло на память животных.

Примечательно, что оптогенетическая стимуляция приводила не к тому, что доля длинных волн постоянно повышалась в одних и тех же клетках, но к тому, что в длинные волны начинали преобладать во всё большем числе пирамидальных нейронов гиппокампа, так что в процесс запоминания последовательности действий вовлекалось всё большее количество клеток. Таким образом, в основе работы памяти важнейшую роль играет определённая электрическая активность клеток гиппокампа.
#наука

Гистологический препарат сечения мозга мыши. Красным окрашен гиппокампальный интернейрон.
#наука

Человеческая деятельность в последний век привела к относительно резкому и устойчивому росту концентрации парниковых газов, которая в свою очередь приводит к повышению средней мировой температуры и глобальному изменению климата. Недавно ученые доказали антропогенный вклад в изменение климата по «стандарту пяти сигм». Новые данные WMO, собираемые с десятков станций по всему миру, показывают, что в 2018 году концентрация углекислого газа, метана и оксида азота N2O, являющихся ключевыми (по воздействию на тепловой баланс) долгоживущими парниковыми газами, вновь выросла.

Концентрация углекислого газа увеличилась с 405,5 до 407,8 ppm, что составляет 147 процентов от уровня 1750 года, от которого принято отсчитывать условное начало промышленной революции. Концентрация метана выросла до 1869 ppb (миллиардных объемных долей) или 259 процентов от доиндустриального уровня, а концентрация оксида азота в 2018 году в среднем составила 331,1 ppb или 123 процента от уровня 1750 года. Кроме того, выросла и скорость, с которой росла концентрация этих газов в мировой атмосфере за последние десять лет.
#наука

На сегодняшний день в области интерфейсов доминируют сенсорные экраны и программные интерфейсы, рассчитанные на работу с ними. Однако немалое количество ученых продолжают исследования и разработки в области осязательных интерфейсов, с помощью которых человек взаимодействует с компьютером через осязаемых элементов. Некоторые исследования показывают, что осязательные интерфейсы более понятны и, например, повышаютэффективность обучения.

Такуро Фурумото (Takuro Furumoto) и его коллеги из Токийского университета создали осязаемый летающий интерфейс на основе воздушного шарика. Внутри него находится смесь гелия и воздуха. Над шариком находятся несколько массивов из ультразвуковых излучателей, которые оказывают небольшое давление на шар. Соотношение гелия и воздуха было подобрано таким образом, чтобы с учетом давления излучателей у шара была нейтральная плавучесть и он находился на одной высоте.

В систему также входит проектор с частотой обновления 120 герц, а также камера глубины Microsoft Kinect. Они предварительно откалиброваны, чтобы проекция изображения на шарик всегда находилась в его центре, а также была одинаковой формы и размера, независимо от расстояния между шариком и проектором.
#наука

Израильские ученые получили штамм кишечной палочки (Escherichia coli), способный к автотрофному питанию, сообщается в Cell. Бактерии, полученные в лаборатории с помощью генной инженерии и селекции, способны создавать органические вещества из углекислого газа в ходе реакций цикла Кальвина. Ожидается, что такая кишечная палочка будет способствовать биосинтезу нужных человеку веществ в промышленных масштабах без отходов в виде диоксида углерода.

Биотехнология давно позволяет внедрять в ДНК бактерий гены других организмов и делать так, чтобы эти гены экспрессировались, а в результате их экспрессии образовывались нужные вещества. Так в промышленных масштабах получают ряд гормонов (инсулин, гормон роста соматотропин), аминокислоты и другие вещества. Большая часть бактерий, которые для этой цели используют, — гетеротрофы. Это означает, что для производства органических веществ им нужны другие органические вещества. Этим они отличаются от автотрофов, которым для создания органики подходит неорганическое сырье — углекислый газ (CO2). Автотрофы поглощают его из воздуха и включают в состав более крупных молекул, такой процесс называется фиксацией углерода.

Учитывая, что содержание CO2 в атмосфере планеты растет, и вместе с этим меняется климат, было бы неплохо перевести биопроизводство на безотходный режим, «научить» бактерии синтезировать органические вещества из углекислого газа, который они же сами (или еще и кто-то другой) и произвели при дыхании. Попытки это сделать уже предпринимали различные группы ученых, но полученным в ходе их экспериментов бактериям для фиксации углерода все же требовались некоторые органические вещества. В лучшем случае такие организмы формировали из диоксида углерода лишь треть биомассы.
#наука

При изучении эволюции биологи считают, что большинство современных особенностей каждого организма развилось из черт, присущих их ископаемым предкам — так, грудные плавники дельфина представляют собой измененные передние конечности. Лишь немногие анатомические детали являются новыми, но не всегда понятно, на основе чего они появляются.

В поисках ответа на этот вопрос ученые из университета Индианы взяли жуков-калоедов трех видов: Onthophagus sagittarius, O. taurus и O. binodis. Их рога могут находиться в разных местах: сзади, в середине или в передней части головы, а также в передней или боковой части грудной клетки. С их помощью жуки ведут сражения: самцы побеждают в конкурентной борьбе за самок, а самки воют друг с другом за навоз.

Биологи захотели установить, являются ли рога новым уникальным органом, панцирным наростом или чем-то еще. Для эксперимента был применен метод редактирования генов. Заблокировав один или несколько генов, ответственных за формирование у жуков крыльев, ученые получили особей с уменьшенными крыльями, но одновременно у них исчез или сильно уменьшился рог. Продолжая заниматься модификацией генов, биологи вывели жуков с надкрыльями на том месте, где должны располагаться рога.

У всех современных и у большинства ископаемых крылатых насекомых крылья есть только на средне- и заднегруди. Между тем у древнейших летающих насекомых, ископаемых палеодиктиоптер (лат. Palaeodictyoptera), на переднегруди были укороченные придатки, похожие на крылья, а у их личинок крылоподобные выросты имелись на всех сегментах тела. Опыты на жуках-калоедах показали, что клетки, ответственные за образование рогов, находятся примерно там же, где и клетки, из которых затем вырастают крылья.

Таким образом, рога не являются новообразованием: они стали обычным эволюционным ответом на текущие обстоятельства. Для полета жукам хватает крыльев на спине, а необходимость борьбы пробудила «спящие» гены, переформатировав зачатки крыльев в рога.
#наука

252 миллиона лет назад произошло Великое пермское вымирание – одна из крупнейших биосферных катастроф за всю историю планеты. На границе пермского и триасового периода с лица Земли исчезло 96% всех морских видов и две трети видов позвоночных, обитавших на суше.

Когда фауна начала восстанавливаться, освободившиеся ниши заняли новые виды. Например, представители рода под названием гаряинии. Это древнейший род в семействе пресмыкающихся, известных как эритрозухиды ("красные крокодилы").

Эти создания с длинными телами и огромными зубами являлись сверххищниками (или высшими хищниками), то есть занимали в пищевой цепи главенствующее положение. Проще говоря, на них самих никто не охотился.

Отличительной особенностью этих хищников была огромная, непропорциональная голова! Если говорить точнее, длина черепа составляла около четверти от общей длины тела этих существ.

Сравнив череп и бедренную кость ископаемых хищников с черепами и костями 89 современных млекопитающих, лепидозавров и крокодилов, а также с останками 41 динозавра и птерозавра, авторы не нашли ни одного создания, которое имело бы подобные пропорции.

Может показаться, что абсурдно большие головы нарушали баланс и мешали передвижению. Однако на самом деле эта черта была преимуществом для плотоядных: огромными челюстями они буквально зажимали в тиски добычу.

Стоит отметить, что эритрозухиды относятся к кладе пресмыкающихся под названием Archosauriformes. Эти существа выжили в Великом пермском вымирании, после чего быстро эволюционировали и дали начало другим группам.

При этом для всех представителей этой клады характерны довольно крупные головы. По мнению авторов, именно эта черта стала ключевой для высших хищников: благодаря ей они заняли освободившиеся ниши и главенствовали на Земле до появления динозавров.
#наука #интересное

Киргиляхский мамонт или мамонтёнок Дима — Уникальный музейный экспонат и предмет палеонтологических исследований, найденный в 1977 году в устье ручья Киргилях, Магаданская область.

До обнаружения в 2007 году мамонтёнка Любы был единственным в мире полностью сохранившимся мамонтом.

Тело мамонтёнка имеет рост 104 см и массу около 90 кг. Возраст мамонтёнка на момент смерти оценивается в 6—7 месяцев. Период жизни по разным оценкам составляет от 13 до 40 тысяч лет назад. Предполагается, что незадолго до своей гибели мамонтёнок поранил ногу, свалился в яму, наполненную водой и грязью, не смог оттуда выбраться, замёрз и утонул. В дальнейшем морозный климат превратил грязь и лёд в естественный консервант. Степень сохранности туши оценивается как почти 100 %. Кожа, внутренности и мягкие ткани мамонта прекрасно сохранились. Шерсть также сохранилась, но при оттаивании туши отвалилась.
#история #наука