딥 러닝을 사용하여 2D 이미지를 3D로 변환
http://blog.naver.com/mssoms
http://jl0620.blogspot.com
http://jk0620.tripod.com
https://twitter.com/ljunggoo
.중성자 별 병합의 연금술
에 의해 TECHNISCHE Universitat 다름슈타트 크레딧 : CC0 Public Domain ,
2019 년 11 월 7 일
천문학 자들은 처음으로 두 개의 중성자 별의 병합에 의해 새롭게 형성된 화학 원소를 확인했습니다. 고속 중성자 포획이라고도 알려진 r- 프로세스라고하는 기본 메커니즘은 철보다 무거운 다량의 원소의 기원으로 간주됩니다. 이 발견은이 r- 프로세스 가 발생 하는 환경의 수수께끼에 대한 새로운 시각을 제공합니다 . FAIR 와 GSI의 과학자를 포함한 천문학 자 팀 은 이제 두 개의 중성자 별 의 융합 이이 과정의 조건을 만들고 새로운 요소가 자라는 원자로의 역할을 한다는 것을 분명하게 보여 주었다 . 금, 납, 우라늄과 같은 무거운 원소의 기원은 아직 완전히 밝혀지지 않았습니다. 수소와 헬륨과 같은 가장 가벼운 원소는 이미 빅뱅 (Big Bang)과 함께 상당한 양으로 형성되었습니다. 별의 핵에서의 핵융합은 또한 헬륨에서 철까지의 질량 범위에서 잘 확립 된 원 자원이다. 더 무거운 원자를 생산하기 위해 과학자들은 기존 중립 블록에 자유 중성자를 부착하는 과정을 의심합니다. 이 메커니즘의 빠른 변형은 소위 r- 프로세스 (r은 빠른) 또는 빠른 중성자 포착입니다. 현재이 반응이 일어나는 장소가 될 수있는 물체를 결정하기위한 연구가 진행되고 있습니다. 지금까지 가능한 후보는 드문 유형의 초신성 폭발과 이진 중성자 별과 같은 조밀 한 별 잔재의 병합입니다. 1 초 이내에 대량의 스트론튬 형태 하이델베르그에 있는 막스 플랑크 천문학 연구소 (MPIA) 의 카밀라 쥴 한센 (Camilla Juul Hansen)에 실질적으로 참여한 국제 천문학 자 그룹 은 이제 두 개의 중성자 별이 폭발적으로 융합되는 동안 r- 프로세스에 의해 형성된 원소 스트론튬의 서명을 발견했습니다. . 평균 88 개의 핵자 중 38 개가 양성자인데 철보다 무겁습니다. Almudena Arcones 교수와 Privatdozent Andreas Bauswein도 과학 저널 Nature에 게재되었습니다. FAIR 및 GSI의 이론 물리학 연구 부서에서의 활동 외에도 Darmstadt 기술 대학과 FAIR 및 GSI의 파트너 대학 인 하이델베르크 대학교에서도 활동하고 있습니다. 그들은 출판물에 대한 귀중한 견적을 제공했습니다. r 프로세스의 프로세스와 특성은 다름슈타트에서 현재 건설중인 미래의 FAIR 가속기 시설에서 조사해야 할 중요한 연구 질문 중 하나입니다. 폭발적인 합병으로 광속의 20 % ~ 30 %로 움직이는 격렬한 확장 쉘이 만들어졌습니다. 그것은 새로 형성된 물질로 구성되며, 스트론튬 단독은 약 5 개의 지구 질량 (1 지구 질량 = 6 · 1024 kg)에 이릅니다. 따라서, 처음으로, 연구원들은 그러한 충돌이 무거운 원소가 형성되는 r- 공정에 대한 조건을 제공한다는 명백한 증거를 제공합니다. 게다가 이것은 중성자 별이 중성자로 구성되어 있다는 최초의 경험적 확인입니다. r- 프로세스는 정말 빠릅니다. 초당 1² 센티미터의 면적을 통해 10²² 이상의 중성자가 흐릅니다. 베타 붕괴는 축적 된 중성자 중 일부를 양성자로 변환하여 각각 하나의 전자와 하나의 안티에 틴트 리노를 방출합니다. 이 메커니즘의 특별한 측면은 중성자가 결합하여 새로 형성된 재벌이 다시 분해되는 것보다 더 큰 화합물을 더 빨리 형성한다는 것입니다. 이런 식으로 무거운 원소조차도 1 초 이내에 개별 중성자에서 자랄 수 있습니다. 중성자 별을 병합하면 중력파가 생성됨 유럽 남부 천문대 (ESO)의 VLT (Very Large Telescope)를 사용하여 과학자들은 2017 년 8 월 중력파 신호 GW170817의 놀라운 발견에 따라 스펙트럼을 획득했습니다. 감마선 폭발 외에도 킬로 노바 AT2017gfo는 잔광 초기에 급격한 밝기 증가 후 며칠 내에 사라진 방사성 과정으로 인한 가시 광선이 동일한 위치에서 발생했습니다. 다른 연구원 그룹에 의한 2017 년의 첫 번째 스펙트럼 분석은 반응 생성물의 조성에 대한 명확한 결과를 얻지 못했습니다. Hansen 박사와 그의 동료들은 합성 스펙트럼을 생성하고 관찰 된 스펙트럼을 모델링 한 결과에 대해 재평가를 기반으로했으며, 이는 매일 하루 간격으로 4 일 동안 기록되었습니다. 스펙트럼은 초기 온도가 약 3700K (약 3400 ° C) 인 물체를 나타내며,이 온도는 다음 날에 희미 해지고 냉각됩니다. 350 및 850 nm의 파장에서 밝기 결함이 눈에.니다. 이들은 스펙트럼의 이러한 부분에서 빛을 흡수하는 요소의 지문과 같습니다. 합병 사건에 따른 팽창으로 인한 도플러 효과로 인한 흡수선의 청색 이동을 고려하여 연구 그룹은 점점 더 복잡한 세 가지 방법을 사용하여 많은 원자의 스펙트럼을 계산했습니다. 이러한 방법은 모두 일관된 결과를 얻었으므로 최종 결론은 강력합니다. r- 공정에 의해 생성 된 스트론튬 만이 스펙트럼에서 흡수 특징 부의 위치 및 강도를 설명 할 수있는 것으로 밝혀졌다. 무거운 원소의 핵 합성에 대한 이해의 진전 한센은“이 연구의 결과는 무거운 원소와 그들의 우주적 근원의 핵 합성을 해독하는 중요한 단계”라고 결론 지었다. "이것은 중력파 천문학의 새로운 학문과 전자기 방사선의 정밀 분광법을 결합해야만 가능했습니다.이 새로운 방법은 r- 프로세스의 본질에 대한 획기적인 통찰력을 제공 할 것입니다."
더 탐색 중성자 별 충돌로 태어난 무거운 원소의 첫 식별 에 의해 제공 TECHNISCHE Universitat 다름슈타트
https://phys.org/news/2019-11-alchemy-merging-neutron-stars.html
.새로운 광 액정은 차세대 디스플레이로 이어질 수 있습니다
펜실베이니아 주립 대학 Walt Mills 형성 단계 동안 mm 크기의 Blue-phase 액정의 클로즈업 이미지. 제공 : 쿠 연구소, 펜실베니아 주립, 2019 년 11 월 8 일
액정 구조를 변경하는 새로운 기술은 차세대 디스플레이 (3D, 증강 및 가상 현실)에 적합한 빠른 응답 액정의 개발과 미러리스 레이저, 바이오 센서 및 고속과 같은 고급 광 응용 분야로 이어질 수 있습니다. 펜 스테이트, 공군 연구소 및 대만 국립 Ya 센 대학의 국제 연구팀에 따르면 / 느린 빛 발생. 이 기사의 해당 저자 인 William E. Leonhard 전기 공학 교수 인 Iam Choon Khoo는“우리가 작업하는 액정을 청 색상 액정이라고한다. "이 연구에서 가장 중요한 것은 필드를 적용 할 때 어떤 일이 발생하는지에 대한 근본적인 이해입니다. 이로 인해 반복적으로 적용되는 필드 기술이 개발되었습니다.이 방법은 재구성에 사용할 수있는 거의 보편적 인 템플릿이라고 생각합니다. 많은 유사한 유형의 액정과 연질 물질 " 청 색상 액정은 전형적으로 입방 형 광결정 구조 로 자기 조립된다 . 연구원들은 다른 구조를 만들어서 현재 형태에는없는 특성을 개발할 수 있다고 믿었습니다. 거의 2 년간의 실험 끝에 그들은 간헐적 인 전기장을 적용하고 시스템이 응용 프로그램 사이에서 휴식을 취하고 축적 된 열을 소산 시켜서 결정을 안정적이고 필드가없는 정사각형 및 정방 정계 구조로 천천히 동축시킬 수 있음을 깨달았습니다. 결과적인 액정은 가시 광선 스펙트럼의 어느 곳에서나 조정할 수있는 포토 닉 밴드 갭 (photonic band gap)을 나타내며, 다양한 차세대 디스플레이 및 고급 포토 닉 어플리케이션에 필요한 빠른 응답을 보유합니다. 결정에 중합체를 첨가하면 5도 범위에서만 안정한 전형적인 본래의 것에 비해 동결에서 거의 비점에 이르는 넓은 온도 범위에서 중합체를 안정화시킬 수있다. 폴리머 스캐 폴드는 또한 스위칭 응답 속도를 높입니다. 최신 연구에서이 팀은이 연구에서 배운 교훈을 적용하여 레이저 소스의 전기장을 사용하여 새로운 결정 구조와 방향을 만듭니다. 네이처 머티리얼 즈 (Nature Materials) 에 온라인으로 게재 된 "전기 제한에 의한 3 차원 액정 광결정의 재구성"논문 .
더 탐색 연구원들은 전기를 직접 전송할 수있는 새로운 액정을 합성합니다 추가 정보 : Duan-Yi Guo et al, Electrostriction에 의한 3 차원 액정 광결정의 재구성, Nature Materials (2019). DOI : 10.1038 / s41563-019-0512-3 저널 정보 : Nature Materials 에 의해 제공 펜실베니아 주립 대학
https://phys.org/news/2019-11-photonic-liquid-crystals-next-generation.html
.팀은 금색 '롤리팝'을 사용하여 나노 스케일에서 파악하기 어려운 간섭 효과를 관찰합니다
에 의해 워싱턴 대학 팀이 설계하고 제작 한 황금색 막대 사탕의 개별 나노 디스크와 나노로드. 크레딧 : Philip Rack, 2019 년 11 월 8 일
원자의 전자는 꽤 재능이 있습니다. 그들은 화학 결합을 형성하고, 원자에서 빠져 나와, 에너지 상태에 따라 다른 위치로 "점프"할 수 있습니다. 1961 년 원자 물리학 자 우고 파노 (Ugo Fano)는 전자가 다른 예상치 못한 재능을 가지고 있다고 이론화했다 . 그들은 서로 다른 양자 역학 경로를 동시에 가져 가면서 스스로 간섭 할 수있다. 한 경로에서, 그들은 별개의 에너지 상태 사이의 원자 내에서 뛰어납니다. 다른 길에서, 그들은 원자를 자유 공간의 연속체로 뛰어 넘습니다. Fano는 전자빔에 의해 여기 된 헬륨 가스의 전자 스펙트럼을 연구 한 후 그의 이론을 발전시켰다 . Fano의 이론에 따르면, 헬륨 원자의 전자는 두 가지 유형의 에너지 전이 (하나는 이산 형과 다른 하나는 연속적)를 통해 움직이며 동기화 된 혼합을 통해 파괴적인 간섭 이 발생했습니다 . Fano가 이론적 설명을 발표 한 지 거의 60 년이 지났지 만 (현재 Fano 간섭으로 알려진) 과학자들은 전자 현미경을 사용하여 나노 스케일로이 효과를 관찰하기 위해 고심하고 있습니다 . 워싱턴 대학 (University of Washington)과 노트르담 대학 (Notre Dame)의 과학자들이 이끄는 팀은 10 월 21 일 Physical Review Letters 에 발표 된 논문에 따르면 전자 현미경의 최신 기술을 사용 하여 한 쌍의 금속 나노 입자에서 직접 파노 간섭을 관찰 했습니다. 저널 편집자. UF 화학 교수 데이비드 마실로 (David Masiello)는“파노는 이러한 시스템에서 발생할 수있는 복잡하고 반 직관적 인 에너지 전달 유형을 설명했다. "이것은 서로 약하게 결합 된 이웃 그네에 두 명의 자녀를 두는 것과 같습니다. 한 아이를 밀고 있지만 그 스윙은 움직이는 것이 아닙니다. 대신에, 다른 아이의 스윙은이 간섭으로 인해 움직입니다. 그것은 일방적 인 방법입니다. 에너지 전송. " 이론가 인 Masiello는 노트르담 대학교의 화학 및 생화학 교수 인 공동 연구자이자 실험 학자 인 존 캠든 (Jon Camden)과 함께 전자 현미경의 파노 간섭을 연구했습니다. ACS Nano 의 2013 년 간행물 에서 이들 두 가지는 UW의 Masiello 그룹 회원과 함께 특정 유형의 플라즈몬 나노 구조에서 Fano 간섭을 유발할 수 있다고 이론화했다. 이들은 일반적으로은 또는 금 또는 이와 유사한 주화 금속으로 구성된 실험적으로 테스트 가능한 시스템으로, 전자가 빛 또는 전자 빔에 반응하여 쉽게 동원되고 "여진"될 수 있습니다. Masiello와 Camden은 나노 스케일 플라즈몬 구성 요소를 사용하여 Fano 간섭을 보이는 시스템을 설계하고 구성하는 것이 가능할 것이라고 믿었다. 그러나이 효과를 만들려면 전자가 거의 동일한 운동 에너지를 갖는 매우 정확한 전자 빔이 필요합니다. 연구원들은 Oak Ridge National Laboratory의 과학자 Juan Carlos Idrobo와 협력했습니다. Oak Ridge는 팀이 필요로하는 단색 수차 보정 주사 투과 전자 현미경을 포함한 고급 전자 현미경 시설을 운영합니다. Masiello 박사는“이것은 전자 현미경의 람보르기니이며 전자 현미경에서 가장 최근의 정교한 발전을 의미한다. "이 실험은 몇 년 전에는 불가능했을 것입니다." 그러나 올바른 플라즈몬 시스템을 설계하고 제조하는 것도 팀의 과제였습니다. "전자 현미경에서이 파노 간섭을 볼 수 있을까요?" "우리가 예상했던 것보다 훨씬 더 복잡했습니다." "초기에 우리 팀이 생각 해낸 아이디어가 제대로 작동하지 않는다는 것을 깨달았습니다. 그러나 결국 시행 착오를 통해 우리는 올바르게 달성했습니다." Masiello의 연구팀은 플라즈몬 이론과 전자 현미경 이론에 대해 연구하고있다. 그들은 플라스 몬 시스템의 행동에 대한 분석 모델을 사용하여 모든 플라스 몬 시스템의 물리적 레이아웃을 설계하고 스펙트럼을 해석했습니다. 이 시스템은 팀이 현미경의 흩어진 전자에 대해 찾은 간섭 효과를 인코딩합니다. 첫 번째 저자이자 UW 물리학 박사 과정 학생 인 Kevin Smith는 "골든 롤리팝"이 최적이라고 결정했습니다. 그가 디자인 한이 시스템은 직경이 650 나노 미터 인 얇은 금 디스크로 구성되어 있으며 길이는 5,000 나노 미터에 불과한 금 나노로드 옆에 있습니다. 참고로, 엔드-투-엔드로 정렬 된 약 20 개의 나노로드는 종이의 두께와 동일합니다. Smith의 이론적 설계와 수학적 분석에 따르면 롤리팝의 황금 원반 바로 바깥으로 향하는 전자 빔은 Fano 간섭의 징후를 유발할 수 있습니다. 원거리 막대 내의 전자가 진동하여 디스크를 통해서만 구동됩니다. Smith는“이것은 Oak Ridge의 공동 작업자가 시스템을 테스트 할 때 관찰 한 것입니다. 이 팀의 성공은 전자 빔을 사용하여 플라즈몬 시스템에서 직접 Fano 간섭을 유발할 수 있음을 입증 할뿐입니다. 또한 Oak Ridge National Laboratory에있는 시설과 같은 정교한 전자 현미경 작업을위한 새로운 이론 프레임 워크 및 모델을 제공합니다. Masiello 박사는“이러한 유형의 전자 현미경으로 가능한 수준의 정밀도가있다”고 말했다. "이것은 가시 스펙트럼에서 원적외선까지 높은 스펙트럼 분해능으로 원자 규모 공간 분해능을 결합하는 이와 같은 더 많은 실험의 문을 열어줍니다."
더 탐색 과학자들은 펨토초 안에 헬륨 원자에 양자 중첩이 어떻게 형성되는지 관찰합니다. 추가 정보 : U. Fano. 구성 상호 작용이 강도 및 위상 편이에 미치는 영향, 물리적 검토 (2002). DOI : 10.1103 / PhysRev.124.1866 저널 정보 : 피지컬 리뷰 레터스 (Physical Review Letters) , ACS 나노 워싱턴 대학 제공
https://phys.org/news/2019-11-team-golden-lollipop-elusive-effect.html
.딥 러닝을 사용하여 2D 이미지를 3D로 변환
로스 앤젤레스 캘리포니아 대학교 웨인 루이스 그림은 2D 형광 현미경 이미지 (아래)를 디지털로 다시 초점을 맞춰 3D 슬라이스 (왼쪽)를 생성 할 수있는 인공 지능 기반 프레임 워크 인 Deep-Z를 나타냅니다. 크레딧 : Ozcan Lab / UCLA, 2019 년 11 월 8 일
UCLA 연구팀은 형광 현미경의 기능을 확장하는 기술을 고안하여 과학자들이 특수 조명 아래에서 빛을 발하는 염료로 살아있는 세포와 조직의 일부에 정확하게 라벨을 붙일 수있게했습니다. 연구원들은 인공 지능을 사용하여 2 차원 이미지를 유기체 내부의 활동을 보여주는 가상 3 차원 슬라이스 스택으로 바꿉니다. Nature Methods에 발표 된 한 연구 에서 과학자들은 "Deep-Z"라는 프레임 워크가 샘플이 기울어 지거나 휘어진 경우와 같이 이미지의 오류나 수차를 해결할 수 있다고보고했습니다. 또한 그들은 한 종류의 현미경 에서 2D 이미지를 가져 와서 다른 고급 현미경으로 얻은 것처럼 샘플의 3D 이미지를 가상으로 만들 수 있음을 시연했습니다 . UCLA 장관 전기학과 교수 인 도르도 잔 오즈 칸 (Daydogan Ozcan)은“이것은 빛에 대한 노출이 가장 적은 시료를 3D 로 딥 러닝 하여 딥 러닝 을 통해 가능하게하는 매우 강력한 새로운 방법이다. UCLA 캘리포니아 나노 시스템 연구소 (California NanoSystems Institute)의 컴퓨터 공학 및 부국장. 이 시스템은 잠재적으로 해로운 양의 빛에서 표본을 절약 할뿐만 아니라 생물 학자 및 생명 과학 연구원에게 현재 방법보다 간단하고 빠르며 훨씬 저렴한 3D 이미징을위한 새로운 도구를 제공 할 수 있습니다. 수차를 보정 할 수있는 기회는 살아있는 유기체를 연구하는 과학자들이 달리 사용할 수없는 이미지로부터 데이터를 수집 할 수있게 해줍니다. 또한 조사관은 비싸고 복잡한 장비에 가상으로 액세스 할 수 있습니다. 이 연구는 Ozcan과 그의 동료들이 초 고해상도로 2 차원 형광 현미경 이미지를 렌더링 할 수 있도록 개발 한 초기 기술을 기반으로합니다. 두 기술 모두 인간 두뇌에서 영감을 얻은 컴퓨터 시스템 인 신경망을 "훈련"하기 위해 데이터를 사용하여 딥 러닝에 의존하여 현미경을 발전시킵니다. Deep-Z는 스캐닝 형광 현미경의 실험 이미지를 사용하여 학습되었으며,이 샘플은 여러 깊이에 초점을 맞춘 사진을 찍어 샘플의 3D 이미징을 달성합니다. 수천 번의 훈련에서 신경망은 2-D 이미지를 촬영하고 샘플 내에서 다른 깊이에서 정확한 3-D 슬라이스를 유추하는 방법을 배웠습니다. 그런 다음 프레임 워크는 훈련의 일부가 아닌 이미지로 스캔하여 맹목적으로 테스트되었으며, 가상 현미경 이미지는 스캐닝 현미경에서 얻은 실제 3D 슬라이스와 비교하여 뛰어난 정합성을 제공했습니다.
https://youtu.be/WxsZJ0idu-k
Ozcan과 그의 동료들은 Deep-Z를 단순하고 잘 이해 된 신경계 때문에 신경 과학에서 일반적인 모델 인 회충 C. elegans의 이미지에 적용했습니다. 웜의 2D 영화를 프레임 단위로 3D로 변환하면 연구원들은 웜 본체 내 개별 뉴런의 활동을 추적 할 수있었습니다. Deep-Z는 서로 다른 깊이에서 촬영 한 C. elegans의 하나 또는 두 개의 2D 이미지로 시작하여 가상 3D 이미지를 생성하여 팀이 웜 내에서 개별 뉴런을 식별 할 수있게하여 스캐닝 현미경의 3D 출력과 일치합니다. 살아있는 유기체에 대한 노출이 훨씬 적습니다 연구원들은 신경망 이 샘플 표면에 완벽하게 평행 한 3D 슬라이스로만 훈련 되었음에도 불구하고 Deep-Z는 샘플이 기울어 지거나 휘어진 2D 표면에서 3D 이미지를 생성 할 수 있음을 발견했습니다 . UCLA 대학원생 인 Yichen Wu는“이 기능은 실제로 매우 놀랍습니다. "이 기능을 사용하면 이미지를 만들기가 매우 어려운 곡률 또는 기타 복잡한 토폴로지를 통해 볼 수 있습니다." 다른 실험에서, Deep-Z는 두 가지 유형의 형광 현미경의 이미지로 훈련되었습니다. 광 시야, 전체 샘플을 광원에 노출시킵니다. 공 초점 (confocal)은 레이저를 사용하여 샘플을 부분적으로 스캔합니다. Ozcan과 그의 팀은 그들의 프레임 워크가 샘플의 2-D 광 시야 현미경 이미지를 사용하여 공 초점 현미경으로 찍은 것과 거의 동일한 3-D 이미지를 생성 할 수 있음을 보여 주었다 . 공 초점 현미경은 광 시야에 비해 더 선명하고 대비가 뚜렷한 이미지를 생성하기 때문에 이러한 변환은 가치가 있습니다. 반면에, 광 시야 현미경은 적은 비용과 적은 기술적 요구 사항으로 이미지를 캡처합니다. UCLA의 전기 및 컴퓨터 공학 부교수 인 공동 저자 인 Yair Rivenson은“이것은 일반적으로 광역에서 공역으로의 변환뿐만 아니라 다양한 현미경에 적용 할 수있는 플랫폼이다. "모든 현미경에는 고유 한 장단점이 있습니다.이 프레임 워크를 사용하면 AI를 사용하여 여러 유형의 현미경을 디지털 방식으로 연결하여 두 세계를 모두 활용할 수 있습니다." 다른 저자는 대학원생 홍다 왕과 박사후 연구원 인 Eyal Ben-David와 캘리포니아 나노 시스템 연구소의 첨단 광학 현미경 및 분광학 실험실의 로렌 트 벤 톨라 (Laurent Bentolila) 박사입니다. 이스라엘 예루살렘 히브리 대학교의 크리스티안 프리츠.
더 탐색 딥 러닝, 나노 스케일 이미징 민주화 추가 정보 : Yichen Wu et al. Deep Learning, Nature Methods (2019)를 사용한 형광 현미경 이미지의 3 차원 가상 초점 변경 . DOI : 10.1038 / s41592-019-0622-5 저널 정보 : Nature Methods 로스 앤젤레스 캘리포니아 대학교 제공
https://phys.org/news/2019-11-d-images-deep.html
.정보 기술 덕분에 흐릿한 이미징 한계가 명확 해졌습니다
크리스 리, SPIE 독일 Jena에 전시 된 Ernst Abbe의 회절 방정식. 크레딧 : Daniel Mietchen, Wikimedia, 2019 년 11 월 8 일
우리는 그림이 천 단어를 말하는 것으로 들었지만, 진부한 이미지는 좋은 이미지의 가치를 심각하게 과소 평가합니다. 데이터를 이미지로 변환하는 능력으로 인해 세상의 작동 방식에 대한 이해가 간단 해집니다. 이미징은 과학의 핵심입니다. 측정 할 수 있으면 이미지로 변환되어 분석됩니다. 이미징의 제한 요소는 해상도 입니다. 이미징 시스템 이 하나의 흐릿한 지점으로 줄이기 전에 두 물체가 얼마나 가까이있을 수 있습니까? 이 문제는 1873 년에 Ernst Abbe가 처음에 대답했습니다. 그는 두 물체가 약 1/2 파장보다 가까우면 해결할 수 없다고 이론화했습니다. Abbe는 렌즈에 의한 회절이 포인트 소스를 흐리게하는 방법을 고려하여 한계를 얻었습니다. 약 1 세기 동안 Abbe의 회절 한계는 과학적 진리로 간주되었습니다. 물론, 조명과 이미징 매체로 2 ~ 3 배의 계수를 얻기 위해 일부 게임을 할 수 있지만 10 ~ 100의 인수는 생각할 수 없습니다. 많은 이미징 기술이 Abbe의 회절 한계를 넘어서서 해결할 수있게되면서 이제는 두 가지 노벨상 수상의 그림자 아래 과학 워크샵 코너에 산산조각났습니다. 그러나 여전히 한계가 있습니까? 두 물체가 단일 지점으로 흐려지기 전에 얼마나 가까이있을 수 있습니까? 이것이 Purdue University의 Evgenii Narimanov가 최근 Advanced Photonics 논문 에서 답을 구하려는 질문입니다 . 디 블러 링 이미징 이미징과 관련하여 회절의 개념을 제쳐 놓고 정보에 대해 생각하는 것이 훨씬 간단합니다. 물체가 이미지화 될 때, 물체에 의해 이미징 시스템쪽으로 빛이 산란된다. 이미지의 공간 패턴 또는 정보는 빛의 공간 주파수에 의해 전달됩니다. 정확한 이미지를 복구하려면 이미징 시스템이 공간 주파수를 수정하지 않고 전송해야합니다. 그러나 모든 시스템에는 한계가 있으므로 일부 공간 주파수의 기여가 손실됩니다. 결과 이미지는 이미징 시스템에 의해 전송되는 공간 주파수를 재결합함으로써 만들어진다. 이미징 시스템이 특정 한계를 초과하는 주파수를 전송할 수없는 경우 이미지에 해당 정보가 포함되지 않아 흐려집니다. 이미징 시스템이 공간 주파수를 최대 컷오프 주파수까지 전송할 수 있지만 컷오프 이상의 주파수를 전송할 수없는 것으로 간주하면 결과 이미지 해상도는 Abbe에 의해 정확하게 예측됩니다 (그러나 더 간단한 수학). 실제로, 이미징 시스템에 의해 전송되는 정보는 데이터 다운 전화선의 전송을 연구하는 엔지니어에 의해 사용 된 것과 정확히 동일한 수학으로 설명되며, 이는 정보 이론의 도구가 이미징 시스템의 성능을 예측하는데 사용될 수있게한다. 이미지의 메시지 디코딩 Narimanov는 정보의 인코딩 방식에 관계없이 정보 전송 만 고려하여 이미징 프로세스를 추상화하는 데 한 단계 더 나아갔습니다. 그렇게되면, 이미지의 해상도는 객체 와 이미지 사이에 공유 된 상호 정보에 의해서만 결정된다 . 모든 기능적 세부 사항과 무관 한이 프레임 워크에서는 정보 전송 중에 발생하는 노이즈에 의해 해상도 제한이 제공됩니다. 실제로 노이즈는 검출기, 광산란, 조명 조건의 변동 및 더 많은 세부 사항으로 인해 발생합니다. Narimanov는이 추상적 인 접근 방식을 사용하여 신호 강도와 노이즈 양 사이의 비율 만 기준으로 이미지의 최상의 해상도를 예측하는 이론을 만들 수있었습니다. 신호 대 잡음비가 높을수록 가능한 분해능이 좋아집니다. 이 이론을 활용하여이 논문은 또한 구조화 된 조명을 사용하는 시스템과 같이 더 특정한 이미징 시스템 및 종종 덩어리 진 특징이 거의없는 희소 물체 이미징의 경우에 대한 여러 계산을 포함합니다. 후 처리로 이미지를 개선하기위한 가능성도 설명 : 우리 모두 향상시킬 수 보이는 텔레비전 범죄 드라마에 익숙한 이미지를 마음대로. TV에서 볼 수 있듯이 이것이 가능하지는 않지만 진실의 요소가 있습니다. 이미지를 계산적으로 후 처리하는 데 유효한 방법은 숨겨진 세부 정보를 나타낼 수 있습니다. 이 이론은 그 접근법의 한계도 보여줍니다. Narimanov의 접근 방식은 현재 시스템의 어떤 측면이 해상도를 제한하는지 밝히지 않습니다. 이를 위해서는 더 구체적인 모델이 필요합니다. 대신 Narimanov의 모델을 가이드로 생각하는 것이 좋습니다. 가장 적은 노력으로 해결에있어 가장 큰 이득은 어디에서 찾을 수 있습니까? 이 정보는 시간과 돈을 투자 할 곳을 결정할 때 유용합니다.
더 탐색 하이퍼 볼릭 메타 물질로 나노 스케일 '지문'가능 추가 정보 : Evgenii Narimanov. 라벨없는 원거리 현미경, Advanced Photonics (2019)의 해상도 제한 . DOI : 10.1117 / 1. AP.1.5.056003 SPIE 제공
https://phys.org/news/2019-11-blurry-imaging-limits-technology.html
.음, 꼬리가 보인다
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
Park Soo-jin is a meteorologist. She is Lee Hyun Kyu's friend of the same age.
.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
https://scitechdaily.com/harvard-scientist-connects-the-dots-in-fin-to-limb-evolution/ https://phys.org/news/2019-09-black-hole-center-galaxy-hungrier.html https://phys.org/news/2019-09-programmable-swarmbots-flexible-biological-tools.html https://phys.org/news/2019-10-hard-ceramic-tough-steel-newly.html
.AI를 사용하여 언제 어디서 번개가 칠 것인지 예측
에 의해 로잔 연방 공과 대학교 크레딧 : CC0 Public Domain, 2019 년 11 월 8 일
번개는 자연에서 가장 예측할 수없는 현상 중 하나입니다. 정기적으로 사람과 동물을 죽이고 집과 숲에 불을 피 웁니다. 항공기 접지를 유지하고 전력선, 풍력 터빈 및 태양 전지판 설치를 손상시킵니다. 그러나 번개를 일으키는 원인에 대해서는 알려진 바가 거의 없으며, 언제 어디서 번개가 닿을 지 예측할 수있는 간단한 기술은 없습니다. Farhad Rachidi가 이끄는 전자파 적합성 실험실 (Electromagnetic Compatibility Laboratory)의 연구원들은 EPFL의 공학부 (School of Engineering)에서 30km 반경 내에서 번개 가 10 분에서 30 분에 가장 가까운 시간에 충돌 할 때 예측할 수있는 간단하고 저렴한 시스템을 개발했습니다 . 이 시스템은 표준 기상 데이터와 인공 지능의 조합을 사용합니다. 연구 논문이 발표 된 기후 및 대기 과학 하는 자연 파트너 저널. 연구원들은 이제 유럽의 레이저 피뢰침 프로젝트에서 그들의 기술을 사용할 계획입니다. "현재 시스템은 느리고 매우 복잡하며 레이더 나 위성으로 수집되는 값 비싼 외부 데이터가 필요합니다."라고 Amirhossein Mostajabi 박사는 설명합니다. 기술을 생각 해낸 학생. "우리의 방법은 모든 기상 관측소 에서 얻을 수있는 데이터를 사용합니다 . 즉, 레이더 및 위성 범위를 벗어난 원격 지역과 통신 네트워크를 사용할 수없는 원격 지역을 처리 할 수 있습니다." 또한 데이터를 쉽고 실시간으로 수집 할 수 있기 때문에 예측을 매우 빠르게 수행 할 수 있으며 폭풍이 발생하기 전에도 경보를 발행 할 수 있습니다. 사용 가능한 데이터를 사용하여 기계 교육 EPFL 연구원의 방법은 번개로 이어지는 조건을 인식하도록 훈련 된 기계 학습 알고리즘 을 사용합니다 . 훈련을 수행하기 위해 연구원들은 도시와 산악 지역에 위치한 12 개의 스위스 기상 관측소에서 10 년 동안 수집 한 데이터를 사용했습니다. 대기압 , 기온, 상대 습도 및 풍속의 네 가지 매개 변수가 고려되었습니다 . 이러한 매개 변수는 낙뢰 감지 및 위치 시스템의 기록과 관련이 있습니다. 이 방법을 사용하여 알고리즘은 번개가 발생하는 조건을 알 수있었습니다. 일단 훈련을 받으면, 시스템은 거의 80 %의 시간이 정확한 것으로 예측했습니다. 간단한 기상 데이터를 기반으로 한 시스템이 실시간 계산을 통해 낙뢰를 예측할 수있는 것은 이번이 처음입니다. 이 방법은 복잡한 현상을 예측하는 간단한 방법을 제공합니다.
더 탐색 번개 번쩍임으로 폭풍 행동 추가 정보 : A. Mostajabi, DL Finney, M. Rubinstein, F. Rachidi, "기계 학습 기술을 사용하여 일반적으로 사용 가능한 기상 매개 변수에서 발생하는 번개 발생", npj 기후 및 대기 과학 , 2019 doi.org/10.1038/s41612-019 -0098-0 저널 정보 : 자연 에 의해 제공 로잔 연방 공과 대학교
https://phys.org/news/2019-11-ai-lightning.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
https://youtu.be/omAM06SkJkk
댓글