물리학 자의 발견은 정보 전송에 혁명을 일으킬 수있다
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.물리학 자의 발견은 정보 전송에 혁명을 일으킬 수있다
에 의해 캘리포니아 대학 - 리버 사이드 이미지는 단층 텅스텐 디스 셀레 이드의 광학 현미경 사진입니다. 크레디트 : Erfu Liu, UC Riverside. 2019 년 7 월 9 일
전자, 제쳐두고 이동; 트라이 온에게 길을 내줄 때입니다. 캘리포니아 대학 (University of California, Riverside)의 물리학 자들이 이끄는 연구팀은 반도체 - 울트라 클린 단일 레이어 텅스텐 디스 엘레 니드 (WSe 2 ) 에서 암흑 물질을 관찰, 특성화 및 제어 하여 성능을 향상시키고 형태를 변화시킬 수 있었다. 정보 전송. WSe 2 와 같은 반도체에서 삼중 체는 3 개의 하전 된 입자의 양자 결합 상태이다. 부정적인 삼중에는 두 개의 전자와 한 개의 구멍이있다. 양의 삼중 체는 두 개의 구멍과 하나의 전자를 포함합니다. 구멍은 반도체에서 전자의 결손이며, 이것은 양으로 대전 된 입자처럼 행동합니다. 트라이 온은 상호 작용하는 세 개의 입자를 포함하기 때문에 단일 전자 보다 더 많은 정보를 전달할 수 있습니다 . 오늘날 대부분의 전자 장치는 개별 전자를 사용하여 전기를 전도하고 정보를 전송합니다. 트라이 온이 순 전하를 전달할 때, 그 움직임은 전기장에 의해 제어 될 수 있습니다. 따라서 Trion은 정보 통신 사업자로도 사용될 수 있습니다. 개별 전자에 비해 trions는 제어 가능한 스핀 및 운동량 지수와 정보를 인코딩하는 데 사용할 수있는 풍부한 내부 구조를 가지고 있습니다. Trion은 별개의 스핀 구성을 사용하여 밝은 부분과 어두운 부분으로 분류 할 수 있습니다. 밝은 삼중 체는 전자와 반대 방향의 구멍이있는 구멍을 가지고 있습니다. 어두운 트라이 온은 같은 스핀을 가진 전자와 구멍을 포함합니다. 밝은 삼중들은 빛에 강하게 결합하여 빛을 효율적으로 방출합니다. 즉, 그들은 빠르게 부패합니다. 그러나 다크 트라이 온은 빛에 약하게 커플 링합니다. 즉, 밝은 트리온보다 훨씬 더 천천히 쇠퇴합니다. 연구진은 암흑 물질의 수명을 측정하여보다 일반적인 밝기보다 100 배 이상 오래 지속되는 것을 발견했습니다. 수명이 길면 훨씬 먼 거리에서 정보를 전송할 수 있습니다. UC 리버 사이드의 물리학 및 천문학 조교수 인 Chun Hung (Joshua Lui)은 "우리의 연구는 빛으로 트라이 온 정보를 쓰고 읽을 수있게 해줍니다. "어둡고 밝은 영역의 두 가지 유형을 생성하고 정보가 어떻게 인코딩되는지 제어 할 수 있습니다." 연구 결과는 Physical Review Letters 지에 게재됩니다 .
전홍 (Joshua) Lui (왼쪽)와 Erfu Liu. 크레디트 : I. Pittalwala, UC Riverside.
"우리의 결과는 정보 전달의 새로운 방법을 가능하게 수있다"Erfu 리우의 첫 번째 저자 말했다 연구 논문 , 그리고 루이의 실험실에서 박사 후 연구원. "긴 수명을 가진 다크 트라이 온은 우리가 가정에서 Wi-Fi 대역폭을 늘리는 것처럼 개별 전자보다 더 많은 정보를 전달할 수 있습니다." 연구자 WSE 단일 층의 사용 이 개 , 그라 펜 시트를 닮은 원자 때문에 WSE에서 어두운 트라이 온 에너지 준위 2 거짓 밝은 트라이 온 에너지 준위 이하. 따라서 다크 트리온은 많은 수의 개체군을 축적하여 탐지를 가능하게합니다. Lui는 오늘날 대부분의 삼중 연구는 빛이 너무 많이 방출되어 쉽게 측정 할 수 있기 때문에 밝은 삼중 초점에 초점을 맞추고 있다고 설명했습니다. Lui는 "그러나 우리는 단일 층 WSe 2 디바이스 에서 서로 다른 전하 밀도에서 어두운 트라이앵글과 상세한 동작에 초점을 맞 춥니 다 . "우리는 단순히 외부 전압을 조정함으로써 포지티브 어둡기에서 네거티브 어둡 형으로 지속적인 튜닝을 시연 할 수 있었으며 어두운 트ions의 명암도를 밝게 할 수있었습니다. 그는 "정보를 전송하는 데 trions를 사용할 수 있다면 정보 기술이 크게 향상 될 것"이라고 덧붙였다. "그러한 개발의 주요 장애물은 짧은 수명의 밝은 삼중주였습니다. 이제는 오랫동안 살았던 어두운 삼각주가이 장애물을 극복하는 데 도움이 될 수 있습니다." 다음으로, 그의 팀은 어두운 정보에 의한 실제 정보 전송을 시연 할 계획입니다. Lui는 "어두운 트라이 온을 사용하여 정보를 전송하는 최초의 작동 장치를 시연합니다. "만약 그러한 프로토 타입 장치가 작동한다면, 다크 트라이 온을 사용하여 양자 정보를 전송할 수 있습니다." 추가 탐색 미래의 전자 장치는 새로운 3-in-1 입자를 타게됩니다.
추가 정보 : Erfu Liu et al. 단일 층 WSe2의 게이트 조정 가능 다크 트라이 온 , Physical Review Letters (2019). DOI : 10.1103 / PhysRevLett.123.027401 저널 정보 : Physical Review Letters 에서 제공하는 리버 사이드 - 캘리포니아 대학
https://phys.org/news/2019-07-physicists-revolutionize-transmission.html
.초전도 무선 주파수 공동을위한 대체 재료
헬름 홀츠 - 젠트 룸 베를린 소재 및 에너지 Photomontage는 코팅 전에 고체의 순수한 니오븀 샘플을 보여 주며 (왼쪽), Nb3Sn의 얇은 층으로 코팅 된 것입니다 (오른쪽). 신용 : HZB, 2019 년 7 월 15 일
현대의 싱크로트론 소스 및 자유 전자 레이저에서 초전도 무선 주파수 공동 공진기는 매우 높은 에너지로 전자 낱단을 공급할 수 있습니다. 이 공진기는 현재 순수 니오븀으로 구성되어 있습니다. 이제 국제적인 협력으로 순수 니오브와 비교하여 니오브 - 주석 코팅이 제공 할 수있는 잠재적 인 이점을 조사했습니다. 현재, 니오븀 은 초전도 무선 주파수 공동 공진기를 구성하기 위해 선택되는 재료이다. 이들은 BERLinPro 및 BESSY-VSR과 같은 HZB 프로젝트뿐만 아니라 XFEL 및 LCLS-II와 같은 자유 전자 레이저 에도 사용됩니다. 그러나, 니오브 - 주석 코팅 (Nb를 3 의 Sn)은 상당한 개선을 초래할 수있다. 니오브로 제조 된 초전도 고주파 공진기는 2 켈빈 (섭씨 -271도)에서 작동해야하며, 이는 비싸고 복잡한 극저온 공학을 필요로합니다. 반면 (NB)의 피막 (3) 의 Sn은 가능한 2 켈빈 대신 4 켈빈에서 공진 동작 및 가능 초전도 붕괴없이 높은 전자기장에 견딜 수 있도록 할 수있다. 미래에 이것은 냉각 비용이 상당히 낮기 때문에 대형 가속기의 건설 및 전기 비용에 수백만 유로를 절약 할 수 있습니다. HZB의 SRF 연구소 소장 인 Jens Knobloch 교수 팀 은 미국, 캐나다 및 스위스의 동료들과 공동으로 미국 코넬 대학교 (Cornell University)에서 Nb 3 Sn으로 코팅 된 초전도 시료의 시험을 실시했습니다 . 실험은 스위스 TRIUMF의 Paul Scherrer Institute, HZB에서 진행되었습니다. "우리는 정적 및 무선 주파수 분야에서 초전도 Nb 3 Sn 샘플 의 임계 자기장 강도를 측정했습니다 ."라고 Knobloch 팀의 일원으로 박사 학위를 취득한 Sebastian Keckert는 말합니다. 다른 측정 방법을 조합함으로써, 그들은의 Nb 임계 자기장 것이 이론적 예측 확인할 수 있었다 3 무선 주파수 필드의 Sn 정적 자기장에 대한보다 높은이다. 그러나, 코팅 된 물질은 고주파 장 에서 매우 높은 임계 자기장 레벨을 나타내야한다 . 따라서, 시험은 코팅 프로세스는 Nb, 제조에 현재 사용되는 것을 보여 주었다 (3)Sn은 이론 값에 더 가깝게 접근하기 위해 개선 될 수 있습니다.
추가 탐색 Cryocooler는 가속기 공동을 냉각시킵니다. 자세한 정보 : S Keckert 외, 초전도 공동을 준비한 Nb3Sn의 임계 영역, 초전도체 과학 및 기술 (2019) DOI : 10.1088 / 1361-6668 / ab119e 저널 정보 : 초전도 과학 기술 Helmholtz-Zentrum Berlin과 Materialien und Energie 제공
https://phys.org/news/2019-07-alternative-material-superconducting-radio-frequency-cavity.html
.식물의 면역 체계에 대한 새로운 연구 : 예상보다 다르게 작동합니다
할리 - 비텐 베르크의 Martin-Luther-Universität 크레딧 : CC0 공개 도메인, 2019 년 7 월 15 일
식물이 침입하는 병원체를 방어 할 때 분자 수준에서는 어떤 일이 발생합니까? 이전에는 모든 공정에서 공정이 대략 동일하다고 가정했습니다. 그러나 Martin Luther University Halle-Wittenberg (MLU)의 생물 학자 팀이 과학 저널 The Plant Cell에 발표 된 새로운 연구에서 시연 한 것처럼 사실이 아닙니다 . 연구팀은 N. benthamiana 야생 담배 공장의 방위 과정을 조사한 결과, 이전에 생각했던 것과 다른 과정을 거친다는 사실을 발견했다. 연구팀은 CRISPR / Cas9 게놈 편집 기술의 도움으로이 복잡한 상호 작용을 어떻게 발견했는지 연구에서 설명합니다. 병원체를 퇴치 할 때, 식물 은 타고난 면역계 만이 다시 떨어지게됩니다. "식물의 면역 체계는 매우 단순하며, 식물 세포의 표면에 존재하는 특이 적 수용체 단백질은 병원체를 인식하고이를 퇴치 할 수있다. 이것은 낮은 수준의 면역 반응을 유도한다"고 MLU 생물학 연구소의 Johannes Stuttmann 박사는 말한다. 그러나 일부 박테리아는이 방어 기작을 극복 할 수있는 방법을 발견했습니다. 그들은 식물 세포에 이펙터 단백질을 직접 주입합니다방어 반응을 억제한다. 진화 과정에서 식물은이 트릭에 적응하여 다른 수용체 단백질을 개발했습니다. 이 단백질은 효과기 단백질을 통해 세포 내부의 침입자를 인식하고 신속하게 강력한 면역 반응을 유발합니다. "식물체에는 자체 면역 세포 또는 항체가 없으므로 세포 내 수용체 단백질이 식물의 면역 반응에 중요한 역할을합니다."라고 Stuttmann은 설명합니다. 지금까지 식물 면역 시스템의 기본 원리는 주로 단순한 모델 유기체 인 thale cress (Arabidopsis thaliana)에서 연구되었습니다. Stuttmann 연구팀은이 결과가 N. benthamiana 담배 공장으로 이전 될 수 있는지 여부를 알아 내고자했다 . Stuttmann에 따르면, 그 게놈은 훨씬 더 복잡하고 아직 완전히 시퀀싱되지 않았다. 그러나, 식물은 더 많은 연구에 흥미로운 몇 가지 장점을 가지고 있습니다. 연구진은 TNL 수용체라고 불리는 세포 내 수용체의 특수 부류를 연구했다. 이 종류의 면역 수용체 는 특정 단백질 복합체 와 함께 제대로 기능하는 것으로 알려져 있습니다. 동일한 유전자가 두 식물 종 의 면역 체계를 담당하는지 알아보기 위해 게놈 편집 기술을 사용하여 여러 가지 후보 유전자를 먼저 절단 한 다음이 두 종간에 유전자를 교환했다. 그들은 식물이 여전히 해충에 반응하는지 여부를 테스트했다. "예기치 않은 복잡성이 발견되었다 : 담배 공장의 TNL 수용체가 또한 고환 유채과에서 일하는 반면, 이것은 단백질 복합체의 유전자에는 적용되지 않는다. 사실, 담배 식물은 다른 단백질 복합체를 필요로한다.TNL- 수용체 - 유도 된 면역 반응에 대한 고환 크레스 ( thale cress) . 슈투트만 (Stuttmann)은 식물의 면역 반응에 대한 신호 전달 경로가 다양하게 나타난다는 사실은 이전에 식물 내에서 이러한 과정이 거의 동일하다고 생각했기 때문에 놀라웠다. "Arabidopsis thaliana의 발견이 다른 종으로 쉽게 옮겨 갈 수 있다는 널리 퍼진 생각은 종종 거짓으로 드러납니다."라고 Stuttmann은 결론 지었다. 동시에,이 새로운 연구는 N. benthamiana 를 이들 및 다른 질문을위한 모델 유기체로 확립하는 역할을 한다.
추가 탐색 새로운 규제 메커니즘은 식물이 병원균에 대해 스스로를 방어하는 방법을 제어합니다. 자세한 정보 : Johannes Gantner 외, EDS1-SAG101 복합체는 Nicotiana benthamiana, 식물 세포 (2019)의 TNL 매개 면역에 필수적 이다. DOI : 10.1105 / tpc.19.00099 저널 정보 : 식물 세포 Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg 제공
https://phys.org/news/2019-07-immune-differently.html
.빛과 물질의 결합 탐험
에 의해 ETH 취리히 백색광 반사 스펙트럼은 2/3의 충진 인자 주위에 기록되어 양자 홀 상태에 대한 광학 결합의 명확한 신호를 나타냅니다. 신용 : ETH 취리히 / D-PHYS 패트릭 ü펠, 2019 년 7 월 15 일
polaritons로 알려진 n quasiparticles, 빛과 물질의 상태가 강력하게 결합되어 있습니다. Prof. Ataç İmamoğlu 교수 팀은 강하게 상호 연관된 전자 상태에서 polaritons의 비선형 광학 특성을 연구하는 새로운 접근법을 개발했습니다. 그렇게함으로써 그들은 광자 장치에 대한 새로운 기능과 물질의 이국적인 상태에 대한 근본적인 통찰력 인 polariton의 두 성분을 탐구하기위한 새로운 전망을 열었습니다. '준 입자 (quasiparticles)'의 개념은 많은 몸체 시스템에서 나타나는 복잡한 현상에 대한 설명을위한 매우 성공적인 틀이다. 특히 최근 몇 년 동안 관심을 끌었던 준 입자 (quasiparticles)의 한 종은 반도체 물질 에서 극성기이다 . 이것은 광자가 반도체에 빛을 비춰서 만들어 지는데, 여기서 광자는 excitons라고 불리는 전자 분극 파를 여기시킵니다. 창조 과정 뒤에는 시스템의 동역학이 가볍지도 중요하지 않은 입자 같은 실체의 동역학으로 기술 될 수있는 기간이있다. 그러나 두 가지가 중첩되어있다. 일단 혼합 된 light-matter quasiparticles가 붕괴되면 (전형적으로 피코 초 단위로), 광자는 개별적인 정체성을 되 찾는다. Nature 지에 글쓰기취리히 (ETH Zurich) 물리학과의 Ataç Imamoglu 교수 팀의 패트릭 ü펠 (Patrick Knüppel)과 동료들은 방출 된 광자가 방금 남긴 반도체에 대한 고유 정보를 나타내는 실험을 설명한다. 동시에, 광자는 반도체 물질과 상호 작용하지 않고는 가능하지 않은 방식으로 변형된다. 가르침 광자 새로운 트릭 폴라 리톤에 대한 최근 관심의 상당 부분은 포토닉스에서 흥미로운 새로운 기능을 열어 준다고 전망된다. 특히, polaritons는 광자가 스스로 할 수없는 것을 수행하도록하는 수단을 제공합니다. 서로 상호 작용합니다. 광선은 일반적으로 서로 통과합니다. 대조적으로, polaritons에 바인딩 된 광자는 후자의 문제 부분을 통해 상호 작용할 수 있습니다. 일단 그 상호 작용이 충분히 강하게 만들어지면, 양자 정보 처리 또는 새로운 광학 양자 물질 과 같은 새로운 방식으로 광자의 특성을 활용할 수 있습니다 . 그러나 그러한 애플리케이션에 충분히 강한 상호 작용을 달성하는 것은 결코 의미있는 일이 아닙니다. 그것은 처음부터 극좌표를 만드는 것으로 시작됩니다. 전자 시스템을 호스팅하는 반도체 재료는 강한 결합 을 용이하게하기 위해 광학 캐비티에 배치되어야한다물질과 빛 사이. 그러한 구조를 만드는 것은 Imamoglu의 그룹이 ETH 취리히의 물리학과 교수 인 Werner Wegscheider 교수와 함께 다른 사람들과 공동으로 수년 동안 완성한 것입니다. 별도의 과제는 폴라 리톤 사이의 상호 작용을 충분히 강하게하여 준 입자의 수명이 짧을 때 상당한 효과를 발휘하는 것입니다. 이러한 강한 극성 - 폴라 리톤 상호 작용을 달성하는 방법은 현재이 분야에서 주요한 열린 문제이며, 실제 적용을 향한 진전을 방해합니다. 그리고 여기서 Knüppel et al. 그들의 최신 작업에 상당한 기여를했습니다. 강한 상호 작용의 홀 마크 ETH 물리학 자들은 polaritons 사이의 상호 작용을 향상시키는 예기치 않은 방법을 발견했습니다. 즉, 광자가 상호 작용할 전자를 적절히 준비함으로써 예기치 않은 방법을 발견했습니다. 구체적으로 말하자면, 전자들은 전자 - 전자 상호 작용에 의해 고도로 상관 된 상태를 형성하기 위해, 전자가 2 차원으로 제한되고 높은 자기장에 노출되는 소위 양자 홀 법 (fractional quantum hall regime)에서 처음부터 시작되었다. 양자 홀 상태를 특성화하는 소위 충진 인자를 결정하는 적용된 자기장의 특정 값에 대해, 그들은 샘플에서 빛나고 반사 된 광자가 양자 홀 상태에 대한 광학 결합의 명확한 특성을 나타냄을 확인했습니다 (그림 참조). 중요하게도, 전자 시스템의 충진 인자에 대한 광 신호의 의존성은 신호의 비선형 부분에서 나타 났는데, 이는 극성기가 서로 상호 작용했다는 강력한 지표입니다. fractional quantum hall regime에서, polariton-polariton 상호 작용은 그 정권 바깥의 전자를 이용한 실험에서보다 10 배 더 강했다. 이 크기의 향상은 현재의 기능에 비해 현저히 진보 된 것으로, '폴라 리 토닉 (polaritonics)'(예 : 강력한 폴라 리톤 봉쇄)의 주요 시연을 가능하게하기에 충분할 수 있습니다. 이것은 Knüppel et al. 상호 작용의 증가는 많은 이전의 시도와는 달리 폴라 리톤 수명을 희생시키지 않는다 . 비선형 광학의 힘과 도전 이 실험은 빛을 조작하는 것의 의미 외에도 2 차원 전자 시스템의 많은 몸체 상태의 광학적 특성을 새로운 차원으로 끌어 올립니다. 그들은 약한 비선형 공헌을 지배적 인 선형 공진으로부터의 신호로 분리하는 방법을 확립합니다. 이것은 ETH 연구자들이 개발 한 새로운 유형의 실험을 통해 가능 해졌다. 주요 과제는 약한 비선형 신호를 조정하기 위해 비교적 고출력의 빛으로 샘플을 비춰야한다는 요구 사항을 처리하는 것이 었습니다. 반도체에 충돌하는 광자가 전자 시스템에 대한 원치 않는 수정, 특히 포획 된 전하의 이온화를 일으키지 않도록 Imamoglu-Wegscheider 팀은 빛에 대한 감도를 감소시킨 샘플 구조를 설계했으며, 양자 홀 상태의 비선형 광학 응답을 측정하기 위해 개발 된 툴 세트는 선형 광학 측정 또는 전통적으로 사용 된 운송 실험에서 가능한 것 이상의 새로운 통찰력을 가능하게합니다. 이것은 광자 여기와 2 차원 전자 시스템 사이의 상호 작용을 연구하는 사람들에게 환영할만한 소식입니다. 열린 과학적 문제가없는 분야입니다.
추가 탐색 반발하는 광자 더 많은 정보 : Patrick Knüppel et al, 분수 양자 홀 체제의 비선형 광학, Nature (2019). DOI : 10.1038 / s41586-019-1356-3 저널 정보 : 자연 ETH 취리히 제공
https://phys.org/news/2019-07-coupled-exploration.html
.확장 가능한 양자 컴퓨터에 대한 탐구가 암 퇴치를 돕는 방법
Jennifer Langston, Microsoft 제공 크레딧 : CC0 공개 도메인, 2019 년 7 월 15 일
유방암을 앓고있는 일부 환자는 여러 차례의 화학 요법을 받아야하며, 독성 약물의 특정 칵테일이 종양을 수축시키는 지 여부를 의학적 검사가 보여줄 수 있기 전에 림보 (limbo)에서 몇 달을 보냅니다. 케이스 웨스턴 리저브 (Western Reserve) 대학의 연구자들은이를 바꾸기 위해 노력하고 있습니다. 그들은 자기 공명 지문법 (Magnetic Resonance Fingerprinting)이라는 새로운 접근 방법을 개척했습니다.이 방법은 더 민감한 스캐닝 기법을 사용하여 단 한 번의 화학 요법으로 치료가 진행되고 있는지 여부를 감지 할 수 있습니다. "우리는 6 개월에 비해 일주일 안에 그러한 변화를 볼 수 있다고 생각합니다."라고 MRI 연구 담당 이사 인 Mark Griswold는 말했다. "화학 요법이 효과가 없다면, 당신은 단지 몸을 독살했기 때문에 환자 결과와 삶의 질 모두에있어서 정말로 중요합니다." 새로운 방법은 엄청난 가능성을 가지고 있지만 신속하고 정확하게 질병을 진단 할 수 있도록 스캔을 설계하는 것은 혁신적인 접근법을 요구하는 계산상의 어려운 문제 입니다. 이제 Case Western Reserve 연구원은 Microsoft의 양자 컴퓨팅 팀에서 개발 한 알고리즘을 사용하여 문제에 대한 해결책을 발견하고 극적인 개선을 보았습니다. 미래의 양자 컴퓨터를 활용하도록 설계된 Microsoft의 "양자 - 영감"알고리즘은 양자 물리 원리를 빌려 극도로 어려운 계산 문제를 해결합니다. 그러나 그들은 오늘날 널리 보급 되어있는 클래식 컴퓨터 에서도 작동 할 수 있습니다. 그들은 Case Western Reserve 팀이 이전의 최첨단 접근 방식보다 최대 3 배 빠른 스캔을 생성 할 수 있었으며 질병의 주요 식별자를 측정 할 때 거의 30 % 더 정밀한 스캔을 가능하게했습니다. 이러한 진보는 의사가 암 및 기타 질병을 조기 발견하고 진행 상황을 측정하기 어려운 신약을 개발하거나 생체 검사와 같은 침습적 인 절차에 의존하기보다는 이미징을 사용하여 암을 진단하는 데 도움이 될 수 있습니다. Microsoft의 퀀텀 영감 알고리즘은 현재의 기술로 인해 해결해야하는 복잡하고 많은 컴퓨팅 성능을 필요로하는 최적 또는 효율적인 솔루션을 찾기위한 방대한 수의 가능성을 찾아내는 최적화 문제에 특히 유용합니다. 전형적인 예로는 대도시 전역에서 트래픽 흐름이 원활하게 이루어지며, 바쁜 국제 공항에서 게이트 및 활주로 공간을 할당하거나 다양한 장비에서 복잡한 제조 프로세스를 최적으로 정렬하는 방법을 결정할 수 있습니다. Microsoft의 퀀텀 팀은 암 및 기타 질병을보다 빠르고 안정적으로 탐지하기위한 Case Western Reserve의 노력을 강화할뿐 아니라 양자 영감 알고리즘을 사용하여 다른 국가의 자원을 이상적으로 균형 잡는 방법을 찾는 두바이 전기 및 수도국과도 파트너 관계를 맺고 있습니다. 전체 전기 그리드에서 에너지 원.
https://youtu.be/BWdQOEH_5vU
세계적인 자문 기관인 중개 및 솔루션 회사 인 Willis Towers Watson은 Microsoft의 양자 - 영감을받은 알고리즘이 어떻게 회사의 위험을 정량화하고 투자 전략을 알리는 데 사용하는 복잡한 수학적 모델을 향상시킬 수 있는지에 대해 조사하고 있습니다. Microsoft 연구원은 위상 기 큐트 (topological qubit)라고 불리는 양자 정보 입자를 사용하여 업계에서 가장 안정적이고 확장 가능한 양자 컴퓨터를 만들기위한 노력의 일환으로 알고리즘을 개발했습니다. 연구진은 양자 컴퓨팅 플랫폼을 통해 과학자들이 몇 분 안에 계산을 수행 할 수있게되어 현재 컴퓨터에 수십억 년이 소요될 수 있다고합니다. Quantum-inspired 알고리즘은 이러한 시스템이 어떻게 작동하는지 시뮬레이션하지만 기존 컴퓨터에서 실행할 수 있습니다. 범용 양자 컴퓨터의 개발이 계속 진행됨에 따라 오늘날 기업들은 Microsoft Quantum Network에 가입하여 Microsoft Azure 및 중앙 처리 장치 (CPU), 그래픽 처리 장치 (GPU)와 같은 고전적인 컴퓨터 하드웨어에서 작동하는 새로운 양자 영감 서비스에 액세스 할 수 있습니다 ) 및 필드 프로그래머블 게이트 어레이 (FPGA)를 포함한다. Microsoft의 양자 사업 개발 담당 이사 인 줄리 러브 (Julie Love)는 "컴퓨터 프로그래밍으로 얻은 교훈과 교훈을 통해 고전적으로 실행할 수있는 획기적인 발전을 이루었습니다. 이는 Microsoft 팀이 의료, 재무 관리, 석유 및 가스 및 자동차 산업에서 고객 솔루션을 개발하고 가속화 할 수있게 해 준다고 그녀는 말했습니다. "더 강력한 하드웨어가 출시되고 있지만, 이러한 양자 발전은 현재 일어나고 있습니다."라고 Love 씨는 말했습니다. '우리가 방금 다른 어떤 것으로도 볼 수 없었던 결과' 어떤 부모도 알고 있듯이 자녀의 이마에 손을 대고 발열 여부를 알 수 있습니다. 온도를 측정 할 수있는 온도계가 없으면 기다릴 지 보는지, 약을 먹거나 병원에 출근 할 것인지에 대한 정보에 입각 한 결정을 내리는 것이 더 어렵습니다. 자기 공명 핑거 프린팅은 의사가 특정 영역의 밝기 나 색이 조직의 질병이나 건강을 나타낼 지 여부를 주관적으로 결정하기보다는 다양한 조직 특성에 대해 양적 정확도가 동일한 의사에게 MRI를 해석하도록하는 기술입니다. 그것은 현재 12 개 학술 의료 센터에서 사용되고 있으며, 앞으로 더 많은 보급이 예상된다고 연구자들은 말했다.
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"수백만의 사람들이 MRI로 구제 받거나 삶을 개선했지만 지금까지 우리가 한 일은 누군가의 머리에 손을 대는 것과 같습니다."라고 Griswold는 말했습니다. "지문 인식이 허용하는 가장 큰 변화는 온도 판독과 같은 수치를 통해 진단을 직접 내릴 수 있다는 것입니다." 필적할만한 정량적 MRI 프로토콜보다 1.8 배 우수한 성능을 보인 자기 공명 핑거 프린팅은 이미지의 모든 픽셀에 대한 조직 특성의 수치 측정치를 산출합니다. 이것은 훨씬 복잡한 펄스 시퀀스 (자기장 내에서 서로 다른 유형의 지방, 조직 또는 종양으로부터 특유의 신호를 생성하기 위해 자기장과 결합되는 무해한 전파)를 사용하여이를 수행합니다. 이러한 데이터 집약적 인 패턴은 물리 시뮬레이션에서 직접 계산할 수있는 알려진 자기 공명 "지문"을 가진 방대한 조직 라이브러리와 비교됩니다. 충분한 정밀도로 패턴 매치만으로 대장 암이나 뇌암을 진단 할 수있어 고통스럽고 침습적 인 진단 절차를 통해 환자를 보호 할 수 있습니다. 그리고 다발성 경화증 및 간질과 같은 상황에서 지문 스캔은 기존 방법으로는 보이지 않지만 의사가 오늘날 볼 수있는 것보다 임상 적으로 의미있는 뇌의 변화를 감지 할 수 있습니다. 이는 환자에게 질병이 어떻게 진행되는지 더 잘 예측하거나 새로운 약제가 질병 퇴치에 효과적인지 여부를 판단하여 현재 성공의 척도가없는 질병을 퇴치하는 데 도움이 될 수 있습니다. 자기 공명 핑거 프린팅의 트릭은 기하 급수적 인 광대 한 펄스 시퀀스 중에서 빠르게 건강한 조직과 질병의 다른 증상을 구별 할 수있는 충분한 정확도로 스캔을 생성 할 것인지를 파악하는 것입니다. 각 시퀀스는 각도, 강도 또는 지속 시간에 따라 각각 다를 수있는 많은 개별 펄스로 구성되기 때문에 복잡한 수집을위한 잠재적 인 시퀀스의 수는 가시적 인 우주의 원자 수에 비해 엄청나게 큽니다. Griswold는 "매우 빨리 이것이 서로 결합되어있는 많은 가능성들에 대한 문제가되어 전통적인 최적화 방법들이 어떤 현실적인 방법으로도 그것을 해결하기 위해 정말로 고심하고있다"고 말했다. "우리가 다른 어떤 것으로도 볼 수 없었던 결과를 얻을 수있게 해주는 양자 영감을받은 알고리즘에는 고유 한 이점이 있습니다." 마이크로 소프트의 최적화 알고리즘에 의해 선택된 펄스 시퀀스는 이전의 것보다 3 배 빠른 스캔을 제공하여 처리량을 늘리고, 비용을 절감하며, 특히 MRI를 몇 달간 기다려야하는 영역에서 생명을 구하는 진단에 대한 액세스를 향상시킵니다. 그리고 질병의 중요한 식별자가 될 수있는 T2 측정의 정확도가 약 30 % 향상된다는 것은 조기에 종양을 포착하는 것의 차이와 유망한 치료 옵션이 제한 될 때까지 보지 않는 것의 차이를 의미 할 수 있습니다. 케이스 웨스턴 리저브 (Case Western Reserve)의 인터랙티브 코 몬즈 (Interactive Western)의 교수 디렉터이기도 한 그리스 월드 (Griswold)는 "시스템을 조금만 조정하는 것 이상의 의미있는 성과를 거둘 수 있었다. "양자에 영감을받은 알고리즘과 양자 컴퓨터가 문자 그대로 우리에게 다음 양자 도약을주는 것처럼 느껴질 것입니다. 결코 똑같은 방식으로 일을함으로써 비즈니스에서 엄청난 변화를 겪지 않을 것입니다."
Julie Love, Microsoft의 양자 사업 개발 담당 이사 신용 : Mark Malijan.
양자에 영감을받은 알고리즘 발견 양자 컴퓨터에서 큐 비트의 고유 한 특성, 특히 0과 1의 값을 동시에 유지할 수 있기 때문에 정보를 기하 급수적으로 빠르게 처리 할 수 있으며 단순히 기후 변화와 세계 기아 문제에 대한 해결책을 찾을 수 있습니다. 오늘은 불가능합니다. 그러나 양자 입자가 까다 롭고 불안정하기 때문에 Microsoft는 전체 양자 컴퓨팅 플랫폼을 지원할 수있는보다 안정적이고 확장 가능한 큐 비트를 개발하기 위해 노력하고 있습니다. 양자 어닐 러 (quantum annealer)라고 불리는 다른 유형의 기계는 양자 입자의 다른 마인드 벤딩 특성을 사용하여 많은 복잡한 변수와 제약 조건을 가진 최적화 문제를 해결하는 단일 태스크를 수행합니다. "엔터프라이즈 고객과 이야기 할 때 이러한 어려운 최적화 문제가 계속 반복해서 발생합니다."Microsoft의 사랑이 말했다. "금융 서비스, 제약, 석유 및 가스, 자동차, 산업재 또는 화학 회사에 사람들로 가득 찬 방이있을 수 있습니다. 그러면 사람들은 '오 세상에, 네, 그렇습니다. 원래 연구자들은 양자 어닐링 어가 어떻게 작동 하는지를 조사하고 있었기 때문에 내부에서 일어나는 일을 시뮬레이션하는 알고리즘을 개발했습니다. 우연히, 그들은 대중적인 최적화 테스트에서 고전적이지만 양자 - 영감을받은 알고리즘을 테스트하기로 결심하고 다른 솔루션을 날려 버리는 것을 발견했습니다. "그것은 하나의 주제에 대해 과학 프로젝트를하고 있다고 생각하는 곳 중 하나 였고, 당신은 뭔가 흥미로운 것을 발견하고 훨씬 더 흥미 진진하다는 것을 깨닫습니다"라고 마이크로 소프트의 선임 연구원 인 스티븐 조던 (Stephen Jordan)은 말했다. 양자 - 영감 알고리즘을 실제 비즈니스 및 연구 문제에 적용 할 수 있습니다. "이 사람들은 누구인가요? 그들은 컴퓨터 과학자조차 아닙니다! 그들은 이상한 알고리즘을 가진 양자 물리학 자입니다."라고 그는 말했다. 최적화 문제를 해결하기 위해 컴퓨터는 가장 적은 노력이나 비용을 요구하는 솔루션을 찾습니다. 그러나 어떤 경우에는 익숙하지 않은 매우 불규칙하고 산이 많은 풍경에서 가장 낮은 지점을 찾기 위해 노력하는 산악인과 같습니다. 그 또는 그녀가 특정 골짜기에 도착하면, 다음 산 위에 더 낮은 지점이 있는지를 알 수있는 방법이 없습니다. 알아 내려면 다음 가파른 언덕을 오르 내리는 데 엄청난 양의 에너지가 필요합니다. 그래서 그들은 가치가 없다고 판단하고 거기에 갇히게됩니다. 최저점이나 더 나은 해결책을 찾지 못합니다. 양자 입자는 독특한 특성을 지니고있어이 예제에서 다른쪽에있는 것을 발견하기 위해 산을 쉽게 터널링 할 수 있습니다. 이 터널링 기능을 모방하여 Microsoft의 퀀텀에서 영감을 얻은 알고리즘은 널리 사용 가능한 하드웨어를 사용하여 완전히 새로운 방식으로 최적화 문제 를 해결할 수 있습니다. 마이크로 소프트의 양자 컴퓨팅 팀의 수석 연구원 인 Matthias Troyer는 안정된 토폴로지 큐 비트를 기반으로하는 본격적인 양자 컴퓨터를 사용할 수있게되면 같은 알고리즘이 더욱 강력해질 것이라고 말했다. "양자에 영감을받은 알고리즘은 양자 하드웨어에서 더욱 가속화 될 수 있습니다. 고전 하드웨어에서 실행함으로써 우리는 아직 모든 이점을 얻지 못했습니다"라고 Troyer는 말했습니다. "이것은 고전적인 일회 만이 아니며, 양자 컴퓨팅 으로가는 길에 있습니다."
추가 탐색 두 세계의 장점 : 현대 양자 컴퓨터의 실제 문제를 해결하는 방법 자세한 정보 : Ma D, Gulani V, Seiberlich N, et al. 자기 공명 지문 채취. 자연 . 2013; 495 (7440) : 187-192. DOI : 10.1038 / nature11971 저널 정보 : 자연 Microsoft 제공
https://phys.org/news/2019-07-quest-scalable-quantum-cancer.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
.Scanning Doppler Lidar를 이용한 행성 경계층 바람의 측정
박수진 1, 제1저자 연구원
박수진 1, 김상우 1 세 *OrcID, 박문수 2OrcID과 송창근 3 1 서울 대학교 지구 환경 과학부 08826 2 한국 외국어 대학교 대기 과학 연구소, 용인 17035 삼 울산 국립 기술 대학교 도시 환경 공학부 울산 44919 * 서신을 처리해야하는 작성자. 접수 : 2018 년 6 월 19 일 / 개정 : 2018 년 8 월 7 일 / 수락 : 2018 년 8 월 8 일 / 게시일 : 2018 년 8 월 10 일 (이 기사는 대기 경계층 특집 원격 감지 (Remote Sensing of Atmospheric Boundary Layer )에 속한다. 전체 텍스트 | PDF [4697 KB, 2018 년 8 월 11 일 업로드 됨] | 피규어
추상
유성 경계층 (PBL)에서 바람 프로파일의 정확한 측정은 수치 기상 예측뿐만 아니라 대기 품질 모델링에서도 중요합니다. 스캐닝 도플러 광 검출 및 거리 측정 (라이더) 측정을 사용하는 두 가지 바람 검색 방법을 비교하고 동시 라디오 존데 음향으로 검증했습니다. 17 개의 라디오 존데 (radiosonde) 사운드 프로파일을 비교해 보면 사인 피팅 방법이 더 많은 수의 데이터 포인트를 검색 할 수 있다는 것을 보여 주었지만 특이 값 분해 방법은 바이어스 (0.57 ms -1 )와 평균 제곱근 오차 (1.75 ms -1)와 라디오 존데 soundings. 속도 방위각 디스플레이 스캔을 얻기 위해 방사 속도의 평균 시간 간격을 15 분으로 늘리면 소음에 대한 평균 신호 효과로 인해 라디오 존데 소리와 더 잘 일치하게됩니다. 나란히 놓인 윈드 도플러 라이더와 에어러솔 미사 산란 라이저에서 동시에 측정 한 결과 PBL 바람의 시간적 변화와 PBL 내 에어러솔의 수직 분포가 나타났다.
https://www.mdpi.com/2072-4292/10/8/1261
.염색체 재정렬이 기능에 영향을 줍니까?
하여 유럽 분자 생물학 연구소 피라미드는 야생형 상황에서 염색질 도메인을 나타냅니다. 아래의 물에서의 반사는 과실 초파리 염색체의 재배치를 나타낸다. 언뜻 보면 (규제) 풍경은 매우 유사하지만 토폴로지가 많이 변경되었지만 대부분의 경우 풍경 (유전자 발현)의 특성에 거의 영향을 미치지 않습니다. IMAGE : Beata Edyta Mierzwa는 EMBL과 공동 작업을했습니다. 제공 : Beata Edyta Mierzwa, EMBL과 공동 작업, 2019 년 7 월 15 일
분자 생물 학자들은 게놈의 3-D 조직의 영역이 유전자가 어떻게 표현되는지를 오랫동안 생각 해왔다. 초파리에서 매우 재배치 된 염색체를 연구 한 후, EMBL 연구자들은 이것이 일부 유전자의 경우이지만 결과가 다른 많은 유전자들에 대한 일반성에 도전하는 것으로 나타났습니다. 7 월 15 일 에 Nature Genetics 에 발표 된 그들의 결과 는 염색질 토폴로지라고도 불리는 3-D 게놈 조직과 유전자 발현 사이의 결합을 밝혀줍니다. 우리의 염색체는 영역으로 분류됩니다. 유전자 발현 을 조절하는 DNA의 조절 부위, 즉 증강 인자 (enhancer)는 대상 유전자 로 동일한 염색질 도메인 (위상 학적으로 연관된 도메인이라고도 함)에 위치합니다 . 현재까지, 도메인이 인핸서의 활성을 도메인 내 유전자 에만 제한하는 많은 흥미로운 예가 있습니다. 이러한 발견의 보편성을보다 체계적으로 시험하기 위해, EMBL의 Furlong 및 Korbel 연구팀은 과일 파리에서 재배치 된 돌연변이 염색체를 연구하기위한 유전 도구를 이용했다. Yad Ghavi-Helm, Alek Jankowski, Sascha Meiers 및 동료들은 염색질 도메인의 변화가 유전자 발현의 변화를 예측하지 못한다는 사실을 발견했다. 이것은 도메인 외에도 인핸서와 타겟 유전자 사이의 상호 작용의 특이성을 제어하는 다른 메커니즘이 있어야한다는 것을 의미합니다. 교리 떨기 연구를 주도한 EMBL 그룹의 리더 인 Eileen Furlong은 "이 결과는 염색질 도메인 (TADs)이 증강 인자 기능을 제한하고 제한하기 위해 필수적이라는, 현장에서의 현재의 교리의 일반성에 의문을 제기한다. "우리는 게놈의 3-D 조직의 주요 변화가 적어도이 생물학적 맥락에서 대부분의 유전자의 발현에 놀랄만 한 영향을 미쳤다는 것을 보여줄 수 있었다. 결과는 일부 유전자가 영향을받는 반면 많은 것은 그들의 염색질 도메인에서 재배 열하며, 단지 소수의 유전자 만이 그 토폴로지의 변화에 민감하다는 것 "이라고 말했다. 증강 인자는 무차별 적이 지 않습니다. 이것은 염색질 토폴로지 분야에서 많은 흥미로운 질문을 제기합니다. 예를 들어, 인핸서와 타겟 유전자 사이의 상호 작용을 제어하는 다른 메커니즘은 무엇입니까? 많은 증강 인자는 난잡한 것처럼 보이지 않습니다 : 그들은 어떤 표적 유전자와도 연결하지 않고 선호하는 파트너를 가지고 있습니다. 팀은 유전학, optogenetics (레이저 빛으로 단백질 활동을 제어하는 기술) 및 단일 세포 접근법을 사용하여 이것을 계속 분석 할 것입니다. 이것은 cis와 trans 모두 염색질 토폴로지에 대한 더 많은 섭동의 영향을 연구 할 수있게합니다 .
추가 탐색 Cancer : 3-D에서 유전자 상호 작용을 파괴하는 돌연변이 추가 정보 : 고도로 재배치 된 염색체는 게놈 토폴로지와 유전자 발현 사이의 결합을 밝히며, Nature Genetics (2019). DOI : 10.1038 / s41588-019-0462-3 저널 정보 : Nature Genetics 제공자 유럽 분자 생물학 연구소
https://phys.org/news/2019-07-rearranging-chromosomes-affect-function.html
.3 차원 종양 클러스터를 구축하는 노화 종양 세포
논문저자 이현규1, 논문저자 고려대 이현규 Hyun-Gyu Lee1,
June Hoan Kim 2, Woong Sun 2, Sung-Gil Chi3, WonshikChoi 1,4 & Kyoung J. Lee1 ,Scientific Reports volume 8 , 문서 번호 : 10503 ( 2018 ) | 인용문 다운로드 추상 세포 노화 (영구적 인 세포주기 정지)는 생물학적 유기체에 대한 유익한 중요성이 아직 탐구되기 시작한 공통적 인 흥미로운 현상입니다. 다른 한편으로는, 노화 세포는 그들 주위의 조직 구조를 변형시킬 수있다. 무한히 증식 할 수있는 능력을 가진 종양 세포는 그 현상으로부터 자유롭지 못합니다. 여기에 우리는 유방암 식민지의 고밀도 단일 층에있는 노화 세포가 주변에있는 비 노화 세포의 집합 센터 역할을하는 놀라운 관찰을보고합니다. 결과적으로, 노화 세포는 융합 성인 2D 종양 층에서 국소화 된 3D 세포 - 클러스터를 활발히 형성한다. 놀라운 현상을 뒷받침하는 생물 리 학적 메커니즘은 주로 유사 분열 세포 반올림, 동적 및 차동 세포 부착 및 세포 주 화성을 포함한다. 이러한 몇 가지 생물 물리학 적 요소를 통합함으로써 우리는 세포 Potts 모델을 통해 실험 관측을 재현 할 수있었습니다.
소개
세포 노화는 증식하는 세포가 완전한 성장 억제에 들어가고 그 체적을 극적으로 팽창시키는 (일반적으로, 2 차원 기질에서 튀긴 알 의 형태로) 생물체에서 공통적 인 현상이다 . 이 세포 상태의 근원은 강하게 연구되어왔다. 그러나 그 기본 메커니즘은 명확하지 않다. 1 , 2. 중요하게 노화 세포는 노화 관련 분비 표현형 (SASPs)으로 총체적으로 분류되는 다수의 분비물을 통해 그 이웃과 상호 작용한다. 이러한 분비 표현형은 생물에 부정적인 영향을 미치는 다양한 생물학적 과정에 관여하는 것으로 알려져있다. 예를 들어, 주위의 악성 종양 세포의 성장을 자극하는 친 염증성 사이토 카인과 케모카인이 그 중 3 개 , 4 개 입니다. 노화 세포의 축적은 또한 나이 - 관련 질환과 같은 더 많은 유기체 레벨 부작용과 연관된 5. 특히 조직 개조를 촉진 할 수도 있습니다. 예를 들어, 일부 세포 노화 따라서 암세포의 침윤 촉진 소프 주변 조직 구조를 만드는 세포 외 매트릭스 저하 프로테아제를 분비 6 , 7 , 8 . 한편, 노화 세포에 대한 유익한 효과에 대해서도 최근 논의된다. SASP는 배아 패터닝 9 , 10 및 상처 치료 11에 기여하는 단백질을 포함 합니다. 그럼에도 불구하고 이러한 조직 재생 효과가 SASP에 의해 생물 물리학 적으로 조율되는 방법의 정확한 성격은 특히 조직에 대한 개별 세포의 규모에서 많이 연구되어야합니다. 이 논문에서는 단일 클론 세포주 인 MDA-MB-231 (널리 사용되는 악성 유방암 세포주)의 시험 관내 배양을 바탕으로 초기 시딩 및 이웃 노화 방지와의 상호 작용에서 신생 세포의 출현을 신중하게 분석합니다 세포. 놀랍게도, 불멸화 된 종양 세포조차도 노화를 일으키는 것으로 나타났습니다 12 . 더 흥미 진진한 것은 노화 된 MDA-MB-231 세포가 인접한 종양 세포에 대한 인력의 중심 역할을하여 처음에 2 층 (2D) 콜로니의 단층에서 3 차원 (3D ) 세포 클러스터. 우리는 전환 이 시험 관내 에서 명확한 것으로 나타남을 본다.예를 들어 노화 세포가 조직 개질에 관여 할 수있는 사례. 또한 몇 가지 필수 메커니즘만으로 통합 된 컴퓨터 모델을 통한 관찰에 대한 경험적 설명을 제공합니다. Metropolis kinetics에서 작동하는 셀룰러 Potts 모델 (CPM)은 세포 부피의 보존, 유사 분열 세포 반올림 (결과적으로 세포 - 환경 유착의 동적 강도)과 같은 생물 물리학 적 과정을 재현하는 것을 목표로하며, 세포의 주 화성 운동. 실험 결과 MDA-MB-231 세포 배양 물 (처음에는 직경 2mm의 디스크 영역에 균일하게 도금 된 합류 단일 층 (confluent mono layer),도 1a 참조, 방법에 대한 자세한 내용 참조)은 다수의 노화 세포가 전체 집단으로 무작위로 출현한다 시간이 지남에 따라 증가한다 (그림 1b ). 그들은 '튀긴 계란'형태로 쉽게 식별 할 수 있습니다 (그림 1c ). 노화 된 상태로 들어가는 세포의 몸체는 꽤 합류하는 인구 내에서도 거대한 지역을 차지하기 위해 며칠 동안 측면으로 팽창합니다 (그림 1c ). 완전히 개발 노화 세포의 점유 면적이 현저하게 다른 하나에서 다를 수 있지만, 일반적으로 1.4 × 10 종종 크고 매우 큰 수 5 μ m (2) (도. 참조 1D를) - 전형적인 비 노화 세포보다 약 3 배 더 크다. 반면에 노화 세포의 몸은 ~ 2 μ m 만큼 얇 습니다 (그림 1e 의 두 측면보기 참조 ). 신체는 f-actin의 조밀 한 네트워크에 의해 구조적으로 잘 유지됩니다 (그림 1e 의 상단 그림 참조 ). 세포가 갑자기 파열되어 대사 과정을 끝낼 때까지 끊임없는 시공간 파동이 몸 전체에 나타나며 핵쪽으로 향하게됩니다.
https://www.nature.com/articles/s41598-018-28963-0
https://www.nature.com/articles/s41598-018-28963-0.pdf
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