연속 시간 세계에 숨어있는 이산 시간 물리학

mss(magic square system)master:jk0620
http://blog.naver.com/mssoms
http://jl0620.blogspot.com
http://jk0620.tripod.com



Monika Martin Im Tal der Liebe

 

 

.과학자들은 먼저 관찰하고, 중요한 모든 분자 진동을 이미지화합니다

원자의 크기에 초점을 맞춘 빛을 사용하여 현미경의 해상도를 새로운 수준으로 끌어 올립니다. 날짜: 2019 년 4 월 3 일 출처: 캘리포니아 대학 - 얼바인 개요: 빛을 원자 크기로 집중시킴으로써 과학자들은 분자의 정상적인 진동 모드의 첫 번째 이미지, 즉 살아있는 세포의 기능을 포함하여 모든 것의 화학을 일으키는 내부 움직임을 만들어 냈습니다. 몫: 전체 스토리 UCI의 Center for director의 연구 공동 저자 인 V. Ara Apkarian (오른쪽)은 "우리는 원자를 분해 할 수있는 현미경을 가지고 있으며, 몇 년 전에는 생각할 수 없었던 분자 내부를 들여다보고 있습니다. 시공간적 한계에서의 화학. "우리가이 규모에서보고있는 것은 정말 놀랍습니다." 여기서 그는 CaSTL 연구 과학자 인 이준희 (Jeunhee Lee) 연구원이 실험에 사용 된 펨토초 티타늄 사파이어 레이저를 연구하고있다. 백그라운드의 기계는 CaSTL의 초고 진공 극저온 주사 터널링 현미경입니다. 크레디트 : Steve Zylius / UCI 빛의 크기를 원자의 크기로 조절함으로써 캘리포니아 대학교의 얼바인 (Irvine) 대학의 과학자들은 분자의 정상적인 진동 모드 (생체의 기능을 포함하여 모든 것의 화학 작용을 유도하는 내부 운동)의 첫 번째 이미지를 만들어 냈습니다. . 오늘 Nature에 발표 된 연구에서 UCI의 우주 센터 (Space-Time Limit)의 화학 연구 센터 (Center for Chemistry)의 연구원은 그들이 목표로 삼는 주사 터널링 현미경의 원자 적으로 종결 된은 팁을 구리에 부착 된 코발트 기반 포르피린 분자 플랫폼. (포르피린은 호흡과 광합성에서 생물학적으로 중요합니다.) 은 원자에 제한된 빛으로 분자를 분해하면서 분자의 트위터 링 원자 중 양자 정권에 대해 파헤 치면서 진동 스펙트럼을 기록하고 채권에 원자를 함께 묶는 전류가 어떻게 분자 진동. CaSTL의 공동 책임자 인 V. Ara Apkarian과 UCI 화학 저명한 교수는 "화학의 구조적 변화에서부터 분자 신호 전달에 이르기까지 모든 생체 과정은 분자 진동과 관련이있다. "우리는 오랫동안 이러한 진동을 알고 있었으며, 우리는 분광학을 통해 주파수를 측정 해 왔지만 지금은 무엇이 움직이고 있는지를 볼 수있었습니다." 공동 저자 인 이준희 연구원은 "현재까지 분자 진동은 원자와 결합을 나타내는 윙클링 볼과 연결 스프링을 사용하여 그림으로 그려져있다. 이제 개별 원자가 분자 내에서 진동하는 방식을 직접 시각화 할 수있다. 우리가 제공하는 이미지는 교과서에 나타나 학생들이 지금까지 이론적 인 개념이었던 진동 정상 모드의 개념을 더 잘 이해할 수있게 도와 줄 것입니다. " 원자 분해능을 달성하기 위해 CaSTL 연구원은 모든 외부 움직임을 제거하고 목표 분자 근처에서 단일 원자 프로브를 크기보다 작은 거리 내에 배치하기 위해 극도로 고진공 및 저온 (6 켈빈) 환경에서 실험을 시작했습니다. 원자의 유리 렌즈는이 유형의 현미경에서 작동하지 않습니다.이 기능은 빛의 파장보다 천배 작은 크기로 해결됩니다. "표준 현미경에서 볼 수있는 것의 한계는 현미경이 그 이름을 유추하는 빛의 파장의 절반이며, 이는 0.5 마이크론 정도입니다."라고 Apkarian은 말했다. "광학 현미경은 세포 내에서 일어나는 현상을 관찰 할 수 있기 때문에 세포 생물학에 혁명을 일으켰습니다. 그러나 분자는 세포 크기의 1/1000입니다." 그들의 실험에서, 팀은 목표물의 교반을 위험에 빠뜨리는 레이저 광으로 가라 앉은은 원자를 가진 코발트 기반 분자를 찌르거나 찌르다. CaSTL 과학자들은 샘플을 동판에 동결시킴으로써 이러한 가능성을 완화시켰다. 분자는 구리에 결합하여 평탄 해지고 주사 터널링 현미경 팁의 가까운 접근에 노출된다. 연구진은은 팁을 샘플과 관련하여 약 2 ng 스트롱 (1 ng 스트롱은 1 십억 분의 1 미터)의 거리를 유지하기 위해 위 아래로 이동시킴으로써 분자 내의 다양한 위치에서 주파수의 차이를 기록 할 수 있었다 . 그들은 터널링이 분자를 여기 시키는데 필요한 전기장을 감소시킬 것이라는 개념에 반하는 플라즈몬 (빛과 상호 작용하는 전자)의 양자 역학적 터널링 (quantum mechanical tunneling)으로부터 놀라운 해결책이 나왔다고 주장한다. "우리는 원자를 분해 할 수있는 현미경을 가지고 있으며, 몇 년 전에는 생각할 수없는 분자 내부를 관찰하기 위해이를 사용하고 있습니다."라고 Apkarian은 말했다. "광학 현미경의 공간 분해능은 다른 한 단계 진보되었습니다. 우리가이 규모에서보고있는 것은 정말로 놀랍습니다." 다음으로, CaSTL 과학자들은 분자 내의 전기장 측정을 더 세밀하게 조정하고, 분자 구조에서 원자가 빠져있는 곳을 감지하고, 미세한 세부 사항을 특성화하기 위해 양자 간섭 원리를 사용합니다. "이 국립 과학 재단 지원 팀은 실시간 및 공간에서 분자의 개별 원자를 '볼 수있는'새로운 도구를 개발하기위한 불가능한 장벽을 극복하여 중요한 이정표를 세웠습니다."라고 NSF 화학 프로그램 책임자 인 Kelsey Cook은 말했습니다. "이 발명은 분자가 반응하고 세포가 기능하는 방법에 대한 전례없는 변형적인 이해로 이어질 것입니다." 이야기 출처 : University of California - Irvine에서 제공하는 자료 . 참고 : 스타일 및 길이에 따라 내용을 편집 할 수 있습니다. 저널 참조 : 이 준희, Kevin T. Crampton, Nicholas Tallarida & V. Ara Apkarian. 원자 적으로 제한된 빛으로 단일 분자의 진동 정상 모드를 시각화 합니다. 자연 , 2019 DOI : 10.1038 / s41586-019-1059-9 이 페이지 인용 : MLA APA 시카고 캘리포니아 대학 - 얼바인. "과학자들은 먼저 분자의 진동을 이미지화하여 관찰합니다. 원자의 크기에 초점을 맞춘 빛을 사용하여 현미경의 해상도를 새로운 차원으로 끌어 올립니다." ScienceDaily. ScienceDaily, 2019 년 4 월 3 일. www.sciencedaily.com/releases/2019/04/190403135014.htm

 

.연구원은 플라스틱 쓰레기 분자 가위를 특징 짓는다

에 의해 독일 연구 센터의 헬름홀츠 협회 이미지는 비 가수 분해성 PET 유래 리간드 (MHETA)에 결합 된 MHETase의 구조를 묘사합니다. 상징적 인 고분자 섬유는 MHETA를 일반적인 PET 병에 연결하여 효소 플라스틱 재활용에서 강화 된 PETase 및 MHETase 변형의 가능성을 보여줍니다. 이와 관련하여, 우리의 구조 데이터는 개선 된 활성 및 기질 특이성을 갖는 초기 MHETase 변이체의 생성을 촉진시켰다. 따라서 우리의 연구 결과는 PET 재활용이 원유 의존성에서 에너지 절약 및 지속 가능한 방식으로 분리되는 개선 된 PETase / MHETase 시스템으로가는 중요한 단계입니다. 크레디트 : Martin Künsting / HZB,2019 년 4 월 12 일

Greifswald 대학과 Helmholtz-Zentrum-Berlin (HZB)의 연구팀은 BESSY II에서 효소 MHETase의 분자 구조를 해결했습니다. MHETase는 박테리아에서 발견되었으며, 두 번째 효소 인 PETase와 함께 널리 사용되는 플라스틱 PET를 기본 빌딩 블록으로 분해 할 수 있습니다. 이 3D 구조는 이미 연구원들이 PETase의 지속 가능한 재활용을 위해 PETase와 함께 사용하기 위해 최적화 된 활동을 가진 MHETase 변형체를 생산할 수있게 해주었습니다. 플라스틱은 매우 다목적이며 거의 영구적으로 내구성이 있습니다. 그러나 이것은 또한 약 100 년의 플라스틱 생산 이후 플라스틱 입자가 지하수, 대양, 대기 및 먹이 사슬에서 모든 곳에서 발견되기 때문에 문제입니다. 산업적으로 중요한 폴리머 PET는 약 5 천만 톤이 매년 생산됩니다. 현재 플라스틱의 극히 일부분 만 비싸고 에너지를 많이 소비하는 공정을 거쳐 재순환되어 제품이 다운 그레이드되거나 '신선한'원유를 추가 할 때 사용됩니다. 2016 년에 일본 연구자 그룹이 PET에서 자라고 부분적으로 먹는 박테리아를 발견했습니다. 그들은 세균이 PET 플라스틱 폴리머를 분해하는 두 가지 특수 효소 인 PETase와 MHETase를 보유하고 있음을 발견했습니다. PETase는 플라스틱을 더 작은 PET 빌딩 블록, 주로 MHET으로 분해하고 MHETase는 이것을 PET, 테레프탈산 및 에틸렌 글리콜의 기본 기본 빌딩 블록으로 분할합니다. 두 구성 요소는 폐쇄 된 지속 가능한 생산 및 재생 사이클을 위해 원유를 추가하지 않고도 새로운 PET를 합성하는 데 유용합니다. 2018 년 4 월, PETase의 구조는 마침내 여러 연구 그룹에 의해 독립적으로 해결되었습니다. Diamond Light Source도 실험에 참여했습니다. 그러나 PETase는 솔루션의 일부일뿐입니다. 두 번째 효소 인 MHETase의 구조를 특성화하는 것도 똑같이 중요합니다. "MHETase는 PETase보다 상당히 크며 훨씬 더 복잡합니다. 하나의 MHETase 분자는 600 개의 아미노산 또는 약 4000 개의 원자로 이루어져 있습니다 .Metase의 표면은 PETase 표면의 약 2 배 크기 때문에 최적화 가능성이 상당히 높습니다 으로 분해 PET의 "헬름홀츠 젠트 룸 베를린 프레이 Universität 베를린에서 생화학 및 구조 생물학 박사 거트 웨버을 설명합니다. Greifswald 대학의 중간 교수직에서 Weber는 이미 플라스틱 분해 효소와 관련된 Biochemistry의 Institute에서 Uwe Bornscheuer 교수와 연락했습니다. 함께, 그들은 MHETase의 구조를 해결하고이 통찰을 사용하여 PET 재활용 분야의 효소를 최적화하는 아이디어를 개발했습니다. 이를 위해 세균 세포에서 효소를 추출하여 정제해야했습니다. 이 협력을 통해 팀은 베를린 HZB의 싱크로트론 소스 인 BESSY II에서 MHETase의 복잡한 3 차원 구조를 얻는 데 성공했습니다. "MHETase가 PET에 결합하여 분해하는 방법을 보려면 MHETase에 결합하지만 분해되지 않는 플라스틱 단편이 필요합니다."라고 Weber는 설명합니다. Greifswald의 Weber 선임 연구원 인 Gottfried Palm 박사는 PET 병을 자르고 PET 중합체를 화학적으로 분해하고 MHETase에 결합하지만 더 이상 절단되지 않는 작은 화학 조각을 합성했습니다. 이 '차단 된'MHETase로부터 HZB의 구조 연구를 위해 작은 결정체가 성장했습니다. "구조 조사를 통해 우리는 실제로 직장에서 MHETase를 관찰하고이 효소를 최적화하는 방법을 개발할 수있었습니다."라고 Weber는 설명합니다. BESSY II MX 빔라인을 담당하고있는 Manfred Weiss 박사는 "공동 연구 그룹 형식 덕분에 우리는 언제든지 매우 신속하게 측정 할 수있는 BESSY II MX 빔라인에 빔 타임 액세스를 제공 할 수 있습니다. MHETase의 3 차원 구조는 실제로 몇 가지 특별한 특징을 보여줍니다 : MHETase와 같은 효소는 화학 반응이 일어나기 전에 먼저 표적 분자에 결합합니다. 분자 분해를 위해서는 맞춤형 효소가 필요합니다. "이제 MHET 분자가 MHETase에 도킹되는 위치를 정확히 파악할 수 있으며, MHET이 어떻게 테레프탈산과 에틸렌 글리콜의 두 빌딩 블록으로 분리되는지를 Weber는 말합니다. 그러나, PETase 및 MHETase는 특히 효율적이지 않다. "플라스틱은 수십 년 동안이 정도의 크기에서만 사용되어 왔습니다. 세대가 빠르게 번성하고 적응력이 빠른 박테리아조차도 짧은 시간 동안 시행 착오의 진화 과정을 통해 완벽한 솔루션을 개발하지 못했습니다."라고 Weber는 설명합니다. . "이 중요한 효소 의 구조를 명확히함으로써 , 우리는 지금도 자연 MHETase보다 훨씬 더 높은 활성을 보이는 변이체를 계획, 생산 및 생화학 적으로 특성화 할 수 있었으며 PET 분해, BHET, "Uwe Bornscheuer가 덧붙였다. 앞으로 우웨 보른 슈어 (Uwe Bornscheuer)는 효소 PETase와 MHETase를 체계적으로 최적화하여 PET 분해를 위해 노력할 것입니다. Gert Weber는 환경 적 응용을위한 플라스틱 분해 효소를 체계적으로 개발하기 위해 생물학적 구조에 대한 추가 연구를 통해 이러한 연구를 보완 할 계획입니다. 이를 위해서는 HZB의 측정 스테이션 및 IT 인프라에 대한 액세스가 반드시 필요합니다. 예를 들어 폐쇄 형 생명 공학 사이클에서 이러한 종류의 효소를 생산하는 것은 PET 플라스틱 및 기타 폴리머를 기본 빌딩 블록으로 실제로 분해하는 방법이 될 수 있습니다. 이는 또한 이상적인 재활용과 플라스틱 폐기물 문제 에 대한 장기적인 해결책의 열쇠 가 될 것 입니다. 플라스틱 생산은 폐회로가되어 더 이상 원유에 의존하지 않게됩니다. 이 연구는 Nature Communications에 게시되었습니다 .

추가 탐색 Bioremediation - 싸우는 플라스틱 오염을위한 Synbio 추가 정보 : Nature Communications , DOI : 10.1038 / s41467-019-09326-3 저널 정보 : Nature Communications 독일 연구 센터 헬름홀츠 협회 제공

https://phys.org/news/2019-04-characterize-molecular-scissors-plastic.html

 

 

.천문학 자들은 목성의 질량보다 거의 13 배나 많은 질량을 가진 행성의 증거를 발견했다

날짜: 2019 년 4 월 8 일 출처: 상파울루의 수도 인 Amparo의 성과 개요: 칠레의 아타 카마 사막에있는 자이언트 마젤란 망원경 (GMT)은이 이국적인 환경의 형성과 진화에 대한 해답과 그곳에서의 삶의 가능성을 얻는데 도움이 될 것입니다. 몫: 전체 스토리 브라질 연구원들은 라이브 스타와 백색 왜성의 이원계를 도는 궤도의 거대한 별자리에 거대한 물체가 존재한다는 강력한 신호를 발견했다. 신용 : Leandro Almeida

지난 30 년 동안 거의 4,000 개의 행성과 같은 물체가 태양계 외부의 격리 된 별들을 궤도에 진입하여 발견되었습니다 (외계 행성). 2011 년부터는 NASA의 케플러 우주 망원경을 사용하여 두 개의 라이브 스타의 젊은 바이너리 시스템 궤도에있는 최초의 외계 행성을 관찰 할 수있었습니다. 브라질의 천문학 자들은 두 개의 별 중 하나가 죽은 구식 또는 진화 된 이진 궤도를 도는 외계 행성 존재의 첫 번째 증거를 발견했다. 이 연구는 상 파울로 연구 재단 (FAPESP)의 장학금과 함께 박사후 연구 프로젝트와 해외 인턴 연구로 이루어졌습니다. 그 발견은 천문학 저널 에 발표되었습니다 . 이 기사의 저자 인 Leonardo Andrade de Almeida는 다음과 같이 말했습니다 : "우리는 목성 (태양계에서 가장 큰 행성)의 질량보다 거의 13 배나 큰 질량을 가진 거대한 외계 행성의 존재에 대한 확실한 증거를 얻는데 성공했다. 이런 종류의 시스템에서 외계 행성을 처음으로 확인한 것 "이라고 말했다. 알메이다 (Almeida)는 현재 São Paulo Institute of Astronomy, Geophysics and Atmospheric Sciences (IAG-USP)에서 박사후 연구를 수행 한 University of Rio Grande do Norte (UFRN)의 박사후 연구원이며, Damineli, 연구의 공동 저자. CIC 10544976이라고 불리는 진화 된 바이너리에서 외계 행성을 발견 한 연구자들은 북반구 천구 반구의 고구마 (Cygnus) 별자리에 위치하고 있으며, 이클립스 타이밍 (두 별이 각각 다른 별을 움직이는 데 걸리는 시간)과 궤도 기간. "바이너리의 궤도주기의 변화는 일반적인 질량 중심을 중심으로 궤도를 선회하는 3 개의 물체 중 중력에 의한 것"이라고 알메이다는 말했다. 그러나 바이너리의 경우 태양계의 자기장이 11 년마다 극성이 바뀌는 것처럼 주기적으로 변동하기 때문에 궤도주기의 변화는 바이너리의 경우 행성의 존재를 증명하기에 충분하지 않습니다. 흑점은 정점을 찍은 후 감소하고 있습니다. "태양의 자기 활동의 변화는 결국 자기장의 변화를 일으키며 별개의 모든 별에 대해서도 마찬가지이다. 바이너리에서 이러한 변화는 또한 우리가 애플 게이트 메커니즘이라고 부르는 궤도주기에 변화를 일으킨다"라고 Almeida는 설명했다. 연구진은 KIC 10544976의 궤도주기의 변화가 자기 활동에 의한 것이라는 가설을 논박하기 위해 이클립스 타이밍 변화와 바이너리의 라이브 스타의 자기 활동주기의 영향을 분석했다. KIC 10544976은 백색 왜성, 높은 표면 온도를 지닌 죽은 저 질량 별, 그리고 우리의 태양에 비해 질량이 적고 낮은 에너지 출력으로 인한 희미한 광자 (적색 왜성)가있는 적색 왜성으로 구성되어 있습니다 . 두 별은 2005 년과 2017 년 사이에 지상 기반의 망원경으로 관찰되었고, 2009 년과 2013 년 사이에 케플러 (Kepler)에 의해 분당 데이터가 생성되었습니다. "시스템은 독특합니다."알 메이다가 말했다. "유사한 시스템에는 라이브 스타의 궤도주기 변동 및 자기주기 활동을 계산할 수있는 충분한 데이터가 없습니다." 케플러 데이터를 사용하여 플레어의 속도와 에너지 (전자기 복사의 대규모 분출) 및 스팟 (온도가 더 낮은 지역, 따라서 어둠의 지역)으로 인한 변동성을 바탕으로 라이브 스타 (적색 왜성)의 자기주기를 추정 할 수있었습니다 다른 농도의 자기장 플럭스에 의해 야기 됨). 데이터를 분석 한 결과, 적색 왜성의 자성 활동주기는 600 일 동안 지속되었으며, 이는 저 질량 분리 된 별에 대해 추정 된 자기주기와 일치합니다. 바이너리의 궤도주기는 17 년으로 추정됩니다. "이것은 궤도주기의 변화가 자기 활동에 의한 것이라는 가설을 완전히 반박한다. 가장 가능성있는 설명은 목성의 질량의 약 13 배인 이진 궤도를 도는 거대한 행성의 존재라고 알메이다는 말했다. 형성 가설 바이너리를 도는 궤도가 어떻게 형성되었는지는 알 수 없습니다. 한 가설은 그것이 수십억 년 전에 두 별과 동시에 개발되었다는 것입니다. 그렇다면 그것은 1 세대 행성입니다. 또 다른 가설은 그것이 백색 왜성의 죽음 동안 분출 된 가스로 만들어져 2 세대 행성이되는 것입니다. GMT (Giant Magellan Telescope)를 포함 해 1 차 또는 2 세대 행성으로 상태가 확인되고 바이너리를 궤도에 따라 직접 탐지하는 것은 1 차 미러가 20 미터를 초과하는 차세대 지상 기반 망원경을 사용하여 얻을 수 있습니다. 칠레의 아타 카마 사막에 설치되었습니다. GMT는 2024 년에 첫 번째 빛을 볼 것으로 예상됩니다. FAPESP는 GMT에 4000 만 달러, 즉 망원경의 총 예상 비용의 약 4 %를 투자 할 것입니다. 이 투자는 São Paulo State의 연구자가 연구에 사용할 망원경의 작동 시간의 4 %를 보장합니다. "외부 기관이 KIC 10544976과 같은 중력 효과를 나타낼 수있는 20 가지 시스템을 조사 중이며 대부분은 남반구에서만 관찰 할 수 있습니다 .GMT를 통해 이러한 물체를 직접 감지하고 형성 및 진화에 대한 중요한 해답을 얻을 수 있습니다 이 이국적인 환경과 그곳에서의 삶의 가능성에 대해 말했습니다. "알메이다가 말했다.이야기 출처 : 상파울루에서 제공되는 자료 는 상 파울로의 Estado de Amparo에서 제공됩니다 . 참고 : 스타일 및 길이에 따라 내용을 편집 할 수 있습니다. 저널 참조 : LA Almeida, L. de Almeida, A. Damineli, CV Rodrigues, M. Castro, CE Ferreira Lopes, F. Jablonski, J.-D. Nascimento, MG 페레이라를해라. KIC 10544976의 궤도주기 변이 : Applegate 메커니즘 대 빛의 여행 시간 효과 . 천문학 저널 , 2019; 157 (4) : 150 DOI : 10.3847 / 1538-3881 / ab0963 이 페이지 인용 : MLA APA 시카고 상파울루의 수도 인 Amparo의 성도들. "천문학 자들은 목성의 13 배에 달하는 질량을 가진 행성의 증거를 발견합니다." ScienceDaily. ScienceDaily, 2019 년 4 월 8 일.
https://www.sciencedaily.com/releases/2019/04/190408161712.htm

 

 

.기계 학습을 통해 새로운 모델은 물을 보유합니다

날짜: 2019 년 4 월 4 일 출처: DOE / 아르곤 국립 연구소 개요: 새로운 연구는 물의 거동을 수학적으로 나타 내기위한 중추적 인 돌파구를 마련했습니다. 몫: 전체 스토리 기계 학습을 기반으로 한 분자 동역학 시뮬레이션은 과립 형태의 얼음이 형성되고 과냉각 된 물에서 입자가 어떻게 결합하고 유착되는지를 보여줍니다. 이 시뮬레이션은 과학자들이 얼음 알갱이 (노란색 / 녹색 / 청록색)와 얼음 육각형 (오렌지색)과 입방체 (파란색) 조각이 뭉칠 때 발생하는 스태킹 장애의 경계에 대해 알도록 도와줍니다. 이 정보는 기후 모델링 및 저온 유지와 같은 응용 분야에서 중요합니다. 연구자들은 Argonne Leadership Computing Facility에서 미라 (Mira)와 Nanoscale Materials Center에서 탄소 (Carbon) ALCF와 CNM은 DOE Office of Science 사용자 시설입니다. 크레디트 : 아르곤 국립 연구소

물은 세계에서 가장 단순한 물질 중 하나 인 것으로 인식되지만, 원자 또는 분자 수준에서 그 행동을 모델링하는 것은 수십 년 동안 과학자들을 좌절 시켰습니다. 지금까지 단일 모델이 용융점보다 약간 높은 온도에서 가장 밀도가 높다는 사실을 포함하여 과다한 물의 특질을 정확하게 표현할 수있는 모델은 없습니다. 미국 에너지 부 (DOE) Argonne National Laboratory의 새로운 연구는 물의 거동을 수학적으로 나타내는 노력에서 획기적인 발전을 이루었습니다. 이를 위해 Argonne 연구원은 기계 학습을 사용하여 물이 분자 수준에서 얼음으로 어떻게 변하는지를 포함하여 물의 열역학적 특성을보다 정확하게 나타내는 새로운 계산적으로 저렴한 물의 모델을 개발했습니다. 이 연구에서 Argonne의 Nanoscale Materials Center (CNM) 연구원은 기계 학습 워크 플로우를 사용하여 새로운 분자 모델의 물을 최적화했습니다. 그들은 광범위한 실험 데이터에 대해 모델을 훈련하여 매우 정확한 분자 규모의 물 특성 모델을 생성했습니다. CNM은 DOE Office of Science User Facility입니다. Argonne 나노 과학자 Subramanian Sankaranarayanan, 연구의 해당 저자에 따르면, 물에 대한 모델 파라미터 최적화는 오랫동안 어려움을 겪어 왔으며 50 가지 이상의 물 모델이 현재 존재한다고합니다. Sankaranarayanan은 다음과 같이 설명합니다. "우리는 광범위한 물 속성을 포착하기 위해 주어진 모델에 대해 복잡한 매개 변수 공간을 탐색하는 방법을 이해하려고 노력하고 있습니다. "동시에 물의 융점, 밀도 최대 및 얼음 밀도를 모두 설명 할 수있는 기존 모델이 없습니다." 물의 거동을 포착하기 위해 양자 역학적 또는 원자 론적 모델을 만들려고 시도하는 것은 계산적으로 집약적이어서 많은 온도 의존적 ​​인 물의 성질을 재현하지 못하기 때문에 연구자를 혹사시켰다. Argonne 박사후 연구원이자이 연구의 주 저자 인 Henry Chan에 따르면,이 연구에서 사용 된 것과 같은 간단한 모델에서는 달성하기가 훨씬 더 어렵습니다. 연구자들에게 전체 물 분자를 모델의 기본 단위로 사용하도록 선택하면 낮은 계산 비용으로 시뮬레이션을 수행 할 수있었습니다. "전통적으로 이러한 간단한 모델은 근사치를 많이 도입하고 정확성이 떨어지는 경우가 많았지 만 기계 학습을 통해 단순성을 유지하면서 훨씬 정확한 모델을 만들 수있었습니다."라고 루이빌 대학교 조교수 인 Badri Narayanan은 말했습니다. 연구. 그러나 이러한 계산 비용의 감소에도 불구하고 일부 물리적 특성은 대규모 수퍼 컴퓨터 없이는 시뮬레이션하기가 어려울 수 있습니다. 연구팀은 DOE 과학 사용자 시설 (DOE Office of Science User Facility)의 Argonne Leadership Computing Facility에서 Mira 슈퍼 컴퓨터를 사용하여 최대 8 백만 개의 물 분자를 시뮬레이션하여 다결정 얼음의 계면 성장 및 형성을 연구했습니다. 공동 저자이자 CNM 보조 과학자 인 Mathew Cherukara에 따르면,이 새로운 모델은 "거친 입자 (coarse-grained)"라고 불리우며, 원자 수준의 기술을 통합 한 모델과 동등한 수준을 유지합니다. "전통적으로 이러한 근사를 도입하면 일반적으로 훨씬 더 나쁜 모델이 생기게 될 것이라고 생각할 것입니다. 하나는 효율적이지만 그다지 잘 수행하지 못합니다." "이 분자 모델은 원자 모델만큼 정확할 권리가 없지만 아직도 끝나고 있다는 것이 아름다움입니다." 거친 입자 모델의 높은 정확도를 달성하기 위해 연구자들은 잘 알려진 온도 의존 특성을 포함하는 거의 10 억 개의 원자 규모 구성에서 가져온 정보를 사용하여 모델을 교육했습니다. "본질적으로, 우리는 우리의 모델에 '이봐, 이것이 특성이 무엇인지'라고 말했고, 우리에게 그 특성을 재현 할 수있는 매개 변수를 제공하도록 요청했다"고 Chan은 말했다. 모델 교육은 Chan이 "계층 적 접근"이라고 부른 것과 관련이 있습니다.이 방법에서는 각 후보 모델을 일련의 테스트 또는 평가를 거친 후 더 복잡한 모델에 이르기까지 기본 필수 속성부터 시작했습니다. "당신은 아이에게 기술을 가르치려는 것과 같이 생각할 수 있습니다."라고 Chan은 말했다. "근본적인 것으로 시작해서 진보를 보게되면 길을 나아지게됩니다." 연구자들은 또한 기존의 원자 및 분자 모델의 성능을 향상시키기 위해 그들의 접근 방식을 사용할 수 있음을 보여주었습니다. Sankaranarayanan은 "우리는 계층 적 접근법을 사용하여 기존의 고품질 수질 모델의 성능을 크게 향상시킬 수있었습니다. 원칙적으로 모든 분자 모델을 다시 방문하여 각 모델이 최상의 성능을 달성 할 수 있어야합니다.

이야기 출처 : DOE / Argonne 국립 연구소가 제공 한 자료 . 참고 : 스타일 및 길이에 따라 내용을 편집 할 수 있습니다. 저널 참조 : 헨리 찬, 매튜 J. Cherukara, Badri Narayanan, 트로이 디 Loeffler, 크리스 Benmore, 스티븐 케이 그레이, Subramanian KRS Sankaranarayanan. 기계는 물에 대한 거친 나뭇결 모델을 학습합니다 . Nature Communications , 2019; 10 (1) DOI : 10.1038 / s41467-018-08222-6 이 페이지 인용 : MLA APA 시카고 DOE / 아르곤 국립 연구소. "기계 학습을 통해 새로운 모델은 물을 보유합니다." ScienceDaily. ScienceDaily, 4 April 4, 2019. www.sciencedaily.com/releases/2019/04/190404094902.htm

 

 

.연속 시간 세계에 숨어있는 이산 시간 물리학

에 의해 산타페 연구소 (Santa Fe Institute) 마르코프 공정은 모래 더미 축적을 모델링하는 데 사용되었습니다. 크레디트 : Santa Fe Institute Press, 2019 년 4 월 15 일

과학자들은 시간이 분리되어 있지 않고 연속적이라고 믿는다. 대략적으로 말하자면 "덩어리"가 아닌 "흐름"이 부드럽고 연속적으로 진행된다고 믿는다. 따라서 수학자 인 Andrey Markov의 이름을 따서 물리 시스템의 역 동성을 연속 시간 "Markov 프로세스"로 모델링합니다. 실제로 과학자들은 단백질 접힘에서부터 진화하는 생태계, 금융 시장의 변화, 놀라운 성공에 이르기까지 실제 과정의 범위를 조사하기 위해 이러한 과정을 사용했습니다. 그러나 과학자는 항상 분리 된 시간에 시스템의 상태만을 관찰 할 수 있으며 끊임없이 약간의 간격으로 분리됩니다. 예를 들어, 주식 시장 분석가는 하루가 시작될 때의 시장 상태가 다음날 초 시장 상태와 어떻게 관련되는지를 반복적으로 관찰하여 조건부 확률 분포를 구축하고 둘째 날에는 첫날에 주를 씁니다. 이번 주 Nature Communications에 실린 논문과 최근 New Physal Journal에 실린 한 쌍의 논문 에서 Santa Fe Institute와 MIT 의 물리학 자 들은 "가시적 인 상태"에 대한 그러한 두 시간의 역 동성 을 위해서 "마르코프 프로세스는 가시적 인 것 외에도 숨겨진 상태를 포함하는 더 큰 공간에서 실제로 전개되어야한다는 연속 마르코프 프로세스에서 발생합니다. 그들은 더 나아가 그러한 한 쌍의 시간 사이의 진화가 그 두 번 사이의 간격을 세분하는 유한 수의 "숨겨진 시간 경과"에서 진행되어야한다는 것을 증명합니다. (엄밀히 말하자면,이 증명은 이전 시간에서 이후 시간으로의 진화가 잡음이 없을 때마다 유지됩니다. 자세한 내용은 논문을 참조하십시오.) 공동 저자 인 David Wolpert (Santa Fe Institute)는 "과학자들이 그러한 시스템을 연구하는 데 사용하는 도구에 내포 된 동적 시스템에 숨겨진 변수가 있다고 말하고 있습니다. 과학자들은 숨겨진 변수들과 숨겨진 타임 스텝 (timesteps)에 관심을 기울이지 않았을 수도있다. "라고 덧붙였다. 그는 또한"매우 제한된 의미에서, 우리는 시간이 분리 된 타임 스텝에서 진행된다고 말하고있다. 그러나 그들은 과학자들이 읽은 많은 논문에서 중요한 역할을하고 있으며 과학자들이 쓴 많은 논문에서도 거의 확실한 역할을하고있다 "고 말했다. 과학자들은 숨겨진 상태와 시간 단계를 발견하는 것 외에도이 둘 사이의 절충점을 발견했습니다. 숨겨진 상태가 많을수록 필요한 숨겨진 시간 단계의 수가 최소화됩니다. 공동 저자 인 Artemy Kolchinsky (Santa Fe Institute)에 따르면 "이 결과는 놀랍게도 마르코프 프로세스가 컴퓨터 알고리즘을 분석하는 별도의 수학 분야에서 발생하는 시간과 메모리 사이에 일종의 균형을 나타냄을 보여줍니다.

약간의 정보를 1에서 0으로 바꾸기위한 최소 구성은 3 개의 상태와 3 개의 연속적인 시간 단계가 필요합니다. 크레딧 : David Wolpert

Jurmy A. Owen (MIT)의 공동 저자 인 Jeremy A. Owen은 숨겨진 상태의 역할을 설명하기 위해 1 시간 간격으로 관찰되는 생체 분자 과정의 예를 제시합니다. 'a'상태의 단백질로 시작하면 1 시간 이상 그것은 보통 'b'상태로 바뀌고 다른 시간 후에 'a'로 되돌아갑니다. 숨겨진 상태 인 적어도 하나의 다른 상태가 있어야합니다. 이것은 단백질의 역 동성에 영향을줍니다. "그것은 당신의 생체 분자 과정에 있습니다."라고 그는 말합니다. "아직 보지 않았다면 찾아 볼 수 있습니다." 저자들은 숨겨진 상태와 숨겨진 시간대의 필요성에 비틀 거리며 컴퓨터에서 정보를 가장 효율적으로 뒤집을 수있는 방법을 모색했습니다. 그 조사에서, 계산의 열역학을 이해하기위한 더 큰 노력의 일부인 그들은 1에서 0을 보내고 0에서 1을 보내는지도를 구현하는 직접적인 방법이 없다는 것을 발견했다. 정보는 비트가 적어도 하나의 숨겨진 상태를 통해 진행되어야하고 적어도 세 개의 숨겨진 시간 단계를 포함해야합니다. (다이어그램은 첨부 된 멀티미디어 참조) 세포 처리 에너지 나 진화하는 생태계와 같이 입력으로부터 산출물을 "계산"하는 생물학적 또는 물리적 시스템은 비트 플립 예제에서와 같은 숨겨진 변수를 은폐합니다. Owen은 "이러한 종류의 모델은 실제로 자연스러운 방식으로 나타납니다."라고 말하면서 "시간이 연속이라는 가정을 기반으로하고 다음에 어디로 갈지 결정하는 국가가 결정됩니다."라고 덧붙입니다. Wolpert는 "놀라 울 정도로 이것은 우리에게 더 일반적이며 놀랄만 한 것입니다. 이러한 결과는 열역학적인 고려 없이도 유지됩니다. "필자는 필 앤더슨의 진언에 대한 매우 순수한 예입니다.이 낮은 수준의 세부 사항들 (숨겨진 상태와 숨겨진 시간 단계)은 상위 수준의 세부 사항 [보이지 않는 입력 상태에서 보이는 출력 상태로 매핑] 때문에 보이지 않습니다. . " "시스템의 속도가 빛의 속도를 초과 할 수 없다는 사실은 대다수의 과학자들에게 직접적으로 중요하지 않습니다.하지만 허용되는 범위는 제한적입니다."라고 Wolpert는 말합니다. 언제 어디서나 적용되는 프로세스로 항상 마음의 뒤쪽에 있습니다. " 추가 탐색 계산 비용 추가 정보 : 자연과의 커뮤니케이션 (2019). DOI : 10.1038 / s41467-019-09542-x 저널 정보 : Nature Communications , New Journal of Physics 에 의해 제공 산타페 연구소 (Santa Fe Institute)

https://phys.org/news/2019-04-discrete-time-physics-continuous-time-world.html

 

 

 

A&B, study(laboratory evolution, mainhotspot project)

B/http://www.mdpi.com/2072-4292/10/8/1261
A/https://www.nature.com/articles/s41598-018-28963-0
https://pr.ibs.re.kr/handle/8788114/5556?mode=full
https://www.nature.com/articles/s41598-018-28963-0