바이오 영감 인공 세포를 사용하여 빛에서 에너지를 수확
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.바이오 영감 인공 세포를 사용하여 빛에서 에너지를 수확
에 의한 미국 에너지 부 플라스 몬 인공 세포는 Au-Ag 나노로드의 자기 조립에 의해 중공 구획으로 형성된다. 출처 : Wiley-VCH의 이미지 제공 (Angew. Chem. Int. Ed., 58, 4896 (2019)).2019 년 11 월 13 일
과학자들은 ATP (adenosine triphosphate)라고하는 분자를 만들기 위해 서로 다른 두 개의 인공 세포를 설계하고 연결했습니다. ATP는 모든 생물이 세포에서 프로세스를 실행하기 위해 에너지를 운반하고 제공하는 데 사용하는 기본 단위입니다. 과학자들은 빛에 노출되었을 때 양성자를 생성하는 한 그룹의 인공 세포를 개발했습니다. 그들은 또한 이러한 양성자를 사용하여 ATP를 생성 할 수있는 효소를 포함하는 다른 인공 세포를 개발했습니다. 그런 다음 팀은 두 가지 유형의 셀을 서로 연결했습니다. 이 인공 세포 설계는은과 금으로 만들어진 작은 막대 (나노로드)를 사용하여 자연과 유사한 생물학적 세포벽을 만듭니다. 이 막대는 생물학적 세포가 세포벽을 만들기 위해 사용하는 지질 (지방 및 지방산)과 대조적입니다. 이 나노로드는 특정 단백질이 양성자를 얼마나 빨리 생산할 수 있는지를 가속화하는 방식으로 빛에 반응합니다. 인공 세포를 만들기위한 최근의 노력은 막을 나노 입자로 포장하고 콜로이드 캡슐로 조립 하였다. 막 물질 자체는 이온이 통과 할 수있는 조정 가능한 공극을 포함하여 장점을 제공한다. 그러나, 막 물질은 또한 인공 세포 내에서 관심있는 고유의 과정에 영향을 미칠 수있다. 에 게시 안게 반테 케미 인터내셔널 에디션 , 연구, "플라즈몬이 강화 된 Chemiosmotic 그라데이션 생성 및 ATP 합성을위한 빛 정문 합성 Protocells는"이러한 효과의 이해를 개발하기 위해 설계되었습니다. 에너지 과학부 사용자 시설 인 아르곤 국립 연구소의 나노 스케일 재료 센터의 연구원들은 콜로이드 캡슐을 위해 독특한 방식으로 빛과 상호 작용할 수있는 나노 시스템 인 플라즈몬 재료를 사용하여 빛에 반응하는 인공 세포를 만들었다. 또한, 광-게이팅 된 단백질은 광-활성화 합성 공정을 구동하기 위해 사용된다. 인공 세포는은-금 (Au-Ag) 나노로드로 채워진 콜로이드를 가지며, 이는 캡슐로자가 조립된다. 또한, Au-Ag 나노로드 는 특정 광 조건 하에서 플라즈몬 공명을 달성 한다. 이어서, 광-활성화 된 단백질 박테리오로돕신을 캡슐의 표면에 부착시켰다. 박테리오로돕신은 조명 하에서 막을 가로 질러 양성자를 수송하는 능력으로 선택되었다. bacteriorhodopsin은 빛 에너지를 포착하고, 그 에너지를 사용하여 막을 가로 질러 양성자를 펌핑하며, 양성자 농도 의 차이 를 화학 에너지 로 변환합니다 . 이 설계의 세포-유사 잠재력은 공존하는 인공 세포 집단에서 ATP 생합성을 유발하기위한 "화학적 신호"로서 양자를 활용함으로써 추가로 입증되었다. 전체적으로 인공 세포 는 디자인 목표와 일관되게 수행됩니다. Au-Ag 콜로이드 캡슐의 광범위한 플라즈몬 공명은 광-활성화 단백질에 의한 광 반응의 가능성을 향상 시켜서, 새로운 광-제어 가능한 합성 "프로토 셀"을 생성한다. 합성 프로토 셀 모델은 대체 태양- 화학 에너지 변환 시스템 을 개발할 수있는 기회를 제공 합니다.
더 탐색 과학자는 인공 광합성 세포를 건설 추가 정보 : Zhaowei Chen et al. Plasmon-Enhanced Chemiosmotic Gradient Generation 및 ATP Synthesis, Angewandte Chemie를 위한 Light-Gated 합성 프로토 셀 (2019). DOI : 10.1002 / ange.201813963 저널 정보 : Angewandte Chemie International Edition , Angewandte Chemie 미국 에너지 부가 제공
https://phys.org/news/2019-11-harvesting-energy-bio-inspired-artificial-cells.html
.사일런트 감시 공격 : 해커가 Wi-Fi를 사용하여 집 내부에서 사용자를 추적하는 방법
TOPICS : 캘리포니아해킹인터넷대학 산타 바바라시카고 시카고Wi-Fi 인터넷 작성자 시카고 롭 미치 움 (ROB MITCHUM ) 2019 년 11 월 15 일 해킹 일러스트레이션
시카고 대학교 과학자들은 스마트 기기의 취약성과 가능한 방어를 조사합니다. 음성 어시스턴트, 보안 카메라 및 스마트 기기와 같은 연결된 장치의 인기가 높아짐에 따라 가정과 사무실이 설치되는 집과 사무실은 점점 더 밀집된 Wi-Fi 신호로 가득 차게되었습니다. 시카고 대학교와 캘리포니아 대학교의 새로운 연구에 따르면 산타 바바라 연구원들은 외부 공격자들이 값 비싼 기술을 사용하여 이러한 주변 신호를 동작 탐지기로 바꾸어 건물 내부의 활동을 스스로 감지하지 않고도 모니터링 할 수 있다는 것을 발견했습니다. 시중에서 판매되는 소형 Wi-Fi 수신기 만 있으면 대상 사이트 외부의 공격자가 연결된 장치에서 방출되는 신호의 강도를 측정하고 원격으로 사이트를 모니터링하여 회의실이 있는지 여부를 감지 할 수 있습니다. UChicago 컴퓨터 과학자 인 Heather Zheng과 Ben Zhao가 이끄는이 연구는 이러한 공격 기술과 잠재적 방어를 보여줍니다. 시카고 대학의 컴퓨터 과학 교수 노우 바우어 교수이자 네트워킹, 보안 및 무선 기술 전문가 인 정은 말했다. “개인 정보 보호 만이 아니라 물리적 보안 보호에 관한 것입니다. 기존 Wi-Fi 신호를 들으면서 벽을 통해 사람의 위치를 알지 않고도 벽을 통해 활동이 있는지 또는 사람이 있는지 감지 할 수 있습니다. 그들은 본질적으로 많은 장소의 감시 감시를 할 수 있습니다. 매우 위험합니다.” 이 연구는 Wi-Fi 신호를 사용하여 "벽을 통해 볼 수있는"능력을 드러낸 초기 발견에 기초합니다. 그러나 이전의 방법은 건물로 신호를 보내고 수신기로 다시 반사되는 방식을 측정하여 실내 활동을 감지했습니다. 이는 탐지 및 방어가 용이 한 방법입니다. 새로운 접근 방식은 건물의 기존 Wi-Fi 신호에 대한 "수동 청취"만 필요하며, 신호를 전송하거나 암호화를 해제 할 필요가 없으며, 더 많은 연결된 장치가있을 때 더 정확하게 증가하여 보안에 대한 우려가 커집니다. Wi-Fi 신호 동작 탐지기
그림은 저렴한 장치가 Wi-Fi 신호를 동작 감지기로 전환하는 방법을 보여줍니다. 크레딧 : University of Chicago
“여기서 걱정스러운 점은 공격자가 최소한의 비용으로 신호를 보내지 않고 침묵을 유지할 수 있으며 여전히 자신에 대한 정보를 얻을 수 있다는 것입니다. 연결된 장치는 일반적으로 인터넷과 직접 통신하지 않지만 라우터와 같은 하드웨어 장치 인 액세스 포인트로 정기적으로 신호를 전송하여 통신합니다. 이 대화에서 사람이 근처 장치를 걷게되면 신호를“스니핑”하는 근처의 수신기가 교란을 감지 할 수 있도록 신호를 미묘하게 변경합니다. 관찰자에게는 사람 (또는 큰 동물, 연구원이 추가 한)이 매우 높은 정확도로 방에 있는지 알 수있는 충분한 정보입니다 . 대부분의 건축 자재는 Wi-Fi 신호의 전파를 차단하지 않기 때문에 수신기는 이러한 변경 사항을 적용하기 위해 액세스 포인트 또는 연결된 장치와 동일한 방이나 건물에 있지 않아도됩니다. 이 Wi-Fi 스니퍼는 일반적으로 20 달러 미만의 저렴한 가격으로 구입할 수 있습니다. 또한 작고 눈에 잘 띄지 않으며 대상 위치 근처에 숨기 쉽고 수동적이므로 대상이 감지 할 수있는 신호를 보내지 않습니다. "개인 정보 보호 만이 아니라 물리적 보안 보호에 관한 것입니다."— Heather Zheng 교수 연구원들은이 감시 기술을 차단하는 다른 방법을 제안했습니다. 하나의 보호는 Wi-Fi 누출로부터 건물을 격리시키는 것입니다. 그러나, 이것은 또한 셀룰러 타워와 같은 바람직한 신호가 들어가는 것을 방지 할 것이다. 대신 액세스 포인트가 연결된 장치의 신호와 혼합되는 "커버 신호"를 방출하여 Wi-Fi 동작 시그니처를 스니핑하는 사람을 혼란스럽게하는 잘못된 데이터를 생성하는 간단한 기술 방법을 제안합니다. "해커가 볼 수있는 것은 항상 주변에 사람들이 있기 때문에 본질적으로 소음이 발생하고 있으며 실제 사람이 있는지 여부를 알 수 없습니다"라고 Zheng은 말합니다. “액세스 포인트의 개인 정보 버튼으로 생각할 수 있습니다. 클릭하면 약간의 대역폭이 희생되지만 개인 정보는 보호됩니다.” Zheng은 라우터 제조업체가 향후 모델에이 개인 정보 보호 기능을 도입 할 것을 기대합니다. 이들 회사 중 일부는 주택 보안 혜택으로 판매되는 유사한 모션 감지 방법을 사용하는 새로운 기능을 발표했습니다. 이 연구는 또한 점점 더 널리 연결된 "사물 인터넷 (Internet of Things)"장치와 관련된 문제를 조사하면서 컴퓨터 과학부의 연구 영역이 성장하고 있음을 반영합니다. Zhao 및 Zheng과 Nick Feamster, Blase Ur 및 Marshini Chetty를 포함한 추가 교직원을 포함하는 IoT 보안 및 개인 정보 보호 그룹은 이러한 기술의 이점과 잠재적 취약성, 데이터 및 데이터 센터의 새로운 IoT 연구소를 모두 조사합니다. 컴퓨팅은 연구자와 학생이 연구를 위해 해킹하고 연구 할 수있는 장치를 제공합니다.
### 참조 :“투 알렉사? 상품 WiFi 장치가 적대적인 모션 센서로 변할 때”Yanzi Zhu, Zhujun Xiao, Yuxin Chen, Zhijing Li, Max Liu, Ben Y. Zhao 및 Haitao Zheng의 암호화 및 보안 (cs.CR) arXiv : 1810.10109 이 논문은 UChicago CS의 공동 저자 Zhujun Xiao, Max Liu 및 Yuxin Chen과 UCSB의 Yanzi Zhu 및 Zhijing Li도 포함합니다. “투 알렉사? Zhu 등은 상용 WiFi 장치가 적대 모션 센서로 전환 될 때 2020 년 2 월 NDSS (Network and Distributed Systems Security) 심포지엄에 채택되었습니다.
.세계 신기록으로 열을 전기로 바꾸는 놀라운 신소재
TOPICS : 에너지녹색 에너지재료 과학나노 기술비엔나 공과 대학 으로 기술의 비엔나 대학 2019년 11월 15일 전기로 열 전환 실험실에서 Ernst Bauer 교수입니다. 크레딧 : TU Wien
새로운 유형의 재료는 온도 차이에서 전류를 매우 효율적으로 생성합니다. 이를 통해 센서와 소형 프로세서가 무선으로 에너지를 공급할 수 있습니다. 열전 재료는 열을 전기 에너지로 변환 할 수 있습니다. 이는 소위 제벡 효과 때문입니다. 이러한 재료의 두 끝 사이에 온도 차이가 있으면 전압이 생성되고 전류가 흐르기 시작할 수 있습니다. 주어진 온도 차이에서 생성 될 수있는 전기 에너지의 양은 소위 ZT 값으로 측정됩니다. 재료의 ZT 값이 높을수록 열전 특성이 더 좋습니다. 현재까지 최고의 열전은 약 2.5 내지 2.8의 ZT 값에서 측정되었다. TU Wien (Vienna)의 과학자들은 ZT 값이 5에서 6까지 인 완전히 새로운 재료를 개발하는 데 성공했습니다. 이것은 실리콘 결정에 적용된 철, 바나듐, 텅스텐 및 알루미늄의 얇은 층입니다. 이 새로운 재료는 센서 또는 소형 컴퓨터 프로세서에 에너지를 공급하는 데 사용될 수있을 정도로 효과적입니다. 소형 전기 장치를 케이블에 연결하는 대신 온도 차이로 인해 자체 전기를 생성 할 수 있습니다. 새로운 재료는 이제 된 선물 저널에 자연 . 전기와 온도 TU Wien의 고체 물리학 연구소의 Ernst Bauer 교수는“좋은 열전 재료는 강력한 Seebeck 효과를 보여야하며 조정하기 어려운 두 가지 중요한 요구 사항을 충족해야합니다. “한편, 가능한 한 전기를 전도해야합니다. 반면, 열을 가급적 열악하게 전달해야합니다. 전기 전도성과 열 전도성이 일반적으로 밀접하게 관련되어 있기 때문에 이는 어려운 과제입니다.” Ernst Bauer가 2013 년 TU Wien에서 설립 한 Christian Doppler 열전기 연구소 (The Christian Doppler Laboratory)에서 지난 몇 년간 서로 다른 응용 분야를위한 다양한 열전 재료가 연구되었습니다. 이 연구는 철, 바나듐, 텅스텐 및 알루미늄의 조합과 같이 특히 주목할만한 재료를 발견하게되었습니다. Ernst Bauer는“이 물질의 원자는 일반적으로 소위 얼굴 중심 입방 격자에서 규칙적인 패턴으로 배열됩니다. “두 철 원자 사이의 거리는 항상 동일하며 다른 유형의 원자에 대해서도 동일합니다. 그러므로 모든 결정체는 완전히 규칙적입니다.” 그러나, 재료의 얇은 층이 실리콘에 적용될 때, 놀라운 일이 발생합니다 : 구조가 급격히 변합니다. 원자는 여전히 입방 패턴을 형성하지만, 이제 공간 중심 구조로 배열되고, 다른 유형의 원자의 분포는 완전히 무작위가됩니다. Bauer는“두 개의 철 원자가 서로 옆에 앉아있을 수 있으며, 그 옆의 장소는 바나듐 또는 알루미늄이 차지할 수 있으며, 더 이상 다음 철 원자가 결정에서 발견 되는 위치를 규정하는 규칙이 없다 ”고 Bauer는 설명했다. 원자 배열의 규칙 성과 불규칙성의 혼합은 또한 전자 구조를 변화시켜 전자가 고체에서 어떻게 움직이는 지 결정합니다. “전하는 물질을 통해 특별한 방식으로 이동하여 산란 과정으로부터 보호됩니다. 물질을 통해 이동하는 전하 부분을 Weyl Fermions라고합니다.”라고 Ernst Bauer는 말합니다. 이러한 방식으로, 매우 낮은 전기 저항이 달성된다. 한편, 결정 구조의 요철에 의해 고온의 장소에서 저온의 장소로 열을 전달하는 격자 진동이 억제된다. 따라서 열전도도가 감소합니다. 온도 차이에서 전기 에너지가 영구적으로 생성되는 경우 중요합니다. 온도 차이가 매우 빠르게 평형을 이루고 전체 재료가 곧 모든 곳에서 동일한 온도를 가지게되면 열전 효과가 정지 될 수 있기 때문입니다. 사물 인터넷을위한 전기 Ernst Bauer는“물론 이러한 얇은 층은 특히 많은 양의 에너지를 생성 할 수 없지만 매우 컴팩트하고 적응할 수 있다는 장점이 있습니다. “우리는 센서와 소형 전자 응용 분야에 에너지를 공급하기 위해이를 사용하고 싶습니다.”이러한 소규모 발전기에 대한 수요는 빠르게 증가하고 있습니다. 서로의 행동. 이는 특히 한 기계가 다른 기계에 동적으로 반응해야하는 미래 생산 공장에 유망합니다. “공장에 많은 수의 센서가 필요한 경우 모든 센서를 함께 연결할 수 없습니다. 작은 열전 장치를 사용하여 센서가 자체 전력을 생성 할 수있는 것이 훨씬 더 똑똑합니다”라고 Bauer는 말합니다.
### 참고 자료 : B. Hinterleitner, I. Knapp, M. Poneder, Yong Peng Shi, H. Müller, G. Eguchi, C. Eisenmenger-Sittner, M. Stöger-Pollach, "저 안정성 박막 휴 슬러 합금 의 열전 성능 " Y. Kakefuda, N. Kawamoto, Q. Guo, T. Baba, T. Mori, Sami Ullah, Xing-Qiu Chen 및 E. Bauer, 2019 년 11 월 13 일, Nature . DOI : 10.1038 / s41586-019-1751-9
https://scitechdaily.com/remarkable-new-material-turns-heat-into-electricity-at-world-record-rate/
.시공간 결정의 실험 설계
주제 : Lawrence Berkeley National LaboratoryMaterials Science나노 과학물리학인기양자 역학양자 물리학 작성자 : LYNN YARRIS, LAWRENCE BERKELEY NATIONAL LABORATORY 2012 년 9 월 28 일 시공간 결정 완벽한 시간을 영원히 유지할 시계 또는 출현과 얽힘과 같은 양자 현상으로 새로운 차원을 여는 장치를 상상해보십시오.
국제 과학자 팀은 전기장 이온 트랩과 동일한 전하를 운반하는 쿨롱 반발력에 기반한 시공간 결정의 실험 설계를 시작했습니다. 우주의 열사 후에도 완벽한 시간을 영원히 유지할 수있는 시계를 상상해보십시오. 이것은 공간과 시간의주기적인 구조를 갖는 4 차원 결정 인“시공간 결정”으로 알려진 장치의“와우”요소입니다. 그러나, 시공간 결정을 구성하는 실용적이고 중요한 과학적 이유가 있습니다. 이러한 4D 크리스털을 통해 과학자들은 물리학의 소위 다체 문제라고 불리는 수많은 개별 입자의 집단적 상호 작용에서 복잡한 물리적 특성과 행동이 나타나는 방법을 연구 할 수있는 새롭고 효과적인 수단을 갖게 될 것입니다. 시공간 결정은 양자 세계에서 얽힘과 같은 현상을 연구하는 데 사용될 수 있는데, 두 입자가 넓은 거리로 분리되어 있어도 한 입자에 대한 작용이 다른 입자에 영향을 미칩니다. 그러나 시공간 결정은 이론적 과학자들의 마음에 개념으로 존재했을 뿐이다. 미국 에너지 부 (DOE)의 Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab)의 연구원들이 이끄는 국제 과학자 팀은 전기장 이온 트랩과 쿨롱 반발에 기반한 시공간 결정의 실험 설계를 제안했습니다 동일한 전하를 운반하는 입자의. Berkeley Lab의 재료 과학과 교수 인 Xiang Zhang은“이온 트랩의 전계는 하전 된 입자를 제자리에 고정시키고 쿨롱 반발로 인해 공간 링 결정을 자발적으로 형성하게한다. “약한 정적 자기장을 적용 할 때,이 고리 모양의 이온 결정은 결코 멈추지 않는 회전을 시작합니다. 포획 된 이온의 지속적인 회전은 일시적인 질서를 만들어서 가장 낮은 양자 에너지 상태에서 시공간 결정을 형성합니다.” 완벽한 시간을 영원히 유지할 시계
이 제안 된 시공간 결정은 (a) 가장 낮은 에너지 상태에서도 한 방향으로 회전하는 초 냉각 이온으로 (a) 시공간의주기적인 구조를 보여줍니다. (샹 장 그룹 제공)
시공간 결정은 이미 가장 낮은 양자 에너지 상태에 있기 때문에, 우주의 나머지 부분이 엔트로피, 열역학적 평형 또는“열사”에 도달 한 후에도 시간 순서 또는 시간 유지는 이론적으로 지속될 것입니다. 캘리포니아 대학 (UC) 버클리에서 기계 공학 교수 인 어니스트 S. 쿠 (Ernest S. Kuh)를 수여받은 장은 나노 스케일 과학 및 엔지니어링 센터를 이끌며 물리학 에서이 연구를 설명하는 논문의 해당 저자입니다. 검토 서한 (PRL). 이 논문의 제목은 “포획 된 이온의 시공간 결정”입니다. 이 논문을 공동 저술 한 것은 Tongcang Li, Zhe-Xuan Gong, Zhang-Qi Yin, Haitao Quan, Xiaobo Yin, Peng Zhang 및 Luming Duan입니다. 불연속적인 질서 정연성을 가진 결정의 개념은 올해 초 매사추세츠 공과 대학 (Massachusetts Institute of Technology)의 노벨상 수상 물리학 자 Frank Wilczek에 의해 제안되었습니다. Wilczek은 시간 결정이 존재할 수 있다는 것을 수학적으로 증명했지만, 그러한 시간 결정을 물리적으로 실현하는 방법은 불분명했습니다. 2011 년 9 월 이후 다른 시스템에서 일시적인 질서 문제에 대해 연구 해 온 Zhang과 그의 그룹은 시공간 결정 인 공간과 시간에 별개의 결정을 만드는 실험 설계를 고안했다. 전통적인 결정은 규칙적이고 반복적 인 패턴으로 함께 결합 된 원자 또는 분자로 구성된 3D 고체 구조입니다. 일반적인 예로는 얼음, 소금 및 눈송이가 있습니다. 결정화는 더 낮은 에너지 상태에 도달 할 때까지 분자 시스템에서 열이 제거 될 때 발생합니다. 더 낮은 에너지의 특정 지점에서, 연속 공간 대칭은 분해되고 결정은 불연속 대칭을 가정하는데, 이는 모든 방향에서 동일한 구조 대신에 단지 몇 방향에서 동일하다는 것을 의미한다. PRL의 수석 저자 인 통캉 리 (Tongcang Li)는“ 2 차원 그래 핀 , 1 차원 나노 튜브, 0 차원 버키볼과 같은 저 차원 결정질 물질의 흥미로운 물리학을 연구하는 데 지난 수십 년 동안 큰 진전이 이루어 졌다”고 말했다. Zhang의 리서치 그룹의 논문과 박사후 과정. "기존 3D 결정보다 크기가 큰 결정을 만드는 아이디어는 물리학에서 중요한 개념적 혁신이며, 시공간 결정을 실현할 수있는 방법을 처음으로 고안 한 것은 매우 흥미 롭습니다." 4 차원 시공간 결정을 만드는 방법
Xiang Zhang (좌석)과 Tongcang Li는 물리 및 기타 양자 현상의 많은 신체 문제를 연구하는 데 사용할 수있는 4 차원 시공간 결정을 만드는 방법을 제안했습니다. (사진 : Roy Kaltschmidt, Berkeley Lab)
연속 공간 대칭이 이산 대칭으로 분할 될 때 3D 결정이 최저 양자 에너지 상태로 구성되는 것처럼, 시공간 결정의 시간적 구성 요소를 구성 할 대칭 파괴도 예상된다. Zhang과 Li와 동료들이 고안 한 계획에 따르면, 지속적으로 회전하는 포획 된 이온의 공간 고리는 주기적으로 시간에 따라 스스로 재생되어 일반적인 공간 결정의 시간적 아날로그를 형성합니다. 시공간의주기적인 구조로 결과는 시공간 결정입니다. Li는“시공간 결정이 영구 운동 기계처럼 보이고 언뜻보기에는 불가능 해 보일 수 있지만, 초전도체 나 일반 금속 링은 양자 접지 상태에서 영구 전자 전류를 지원할 수 있음을 명심해야한다. 올바른 조건. 물론, 금속의 전자는 공간적 순서가 결여되어 시공간 결정을 만드는 데 사용될 수 없습니다.” Li는 그들의 제안 된 시공간 결정이 가장 낮은 양자 에너지 상태에 있기 때문에 에너지 출력이 없기 때문에 영구 운동 기계가 아니라는 것을 빠르게 지적한다. 그러나 시공간 결정이 매우 중요한 과학적 연구가 많이 있습니다. Li는“시공간 결정은 그 자체로 많은 신체 시스템이 될 것입니다. “따라서 고전적인 신체 문제 물리 문제를 탐구 할 수있는 새로운 방법을 제공 할 수있었습니다. 예를 들어, 시공간 결정은 어떻게 등장합니까? 시간 변환 대칭은 어떻게 깨 집니까? 시공간 결정의 준 입자는 무엇입니까? 시공간 결정에 대한 결함의 영향은 무엇입니까? 그러한 질문을 연구하면 자연에 대한 이해가 크게 향상 될 것입니다.” Zhang의 또 다른 공동 저자이자 연구자 인 Peng Zhang은 시공간 결정이 공간과 시간 모두에서 서로 다른 회전 상태에 걸쳐 양자 정보를 저장하고 전달하는 데 사용될 수 있다고 언급했다. 시공간 결정은 또한 트랩 된 이온 이외의 다른 물리적 시스템에서 유사체를 찾을 수 있습니다. “이러한 아날로그는 다양한 응용 분야를위한 근본적으로 새로운 기술과 장치에 대한 문을 열 수 있습니다. Xiang Zhang은 현재의 기술과 최신 이온 트랩을 사용하여 시공간 결정을 만드는 것이 가능할 수도 있다고 생각합니다. 그와 그의 그룹은 적절한 이온 트래핑 시설과 전문 지식을 갖춘 공동 작업자를 적극적으로 찾고 있습니다. Xiang Zhang은“주된 과제는 이온 링을 접지 상태로 냉각시키는 것입니다. “이것은 이온 트랩 기술의 개발로 가까운 장래에 극복 될 수 있습니다. 이전에는 시공간 결정이 없었기 때문에 대부분의 특성을 알 수 없으므로 연구해야합니다. 이러한 연구는 위상 전이와 대칭 파괴에 대한 이해를 심화시켜야합니다.” 이 연구는 밀러 교수와 어니스트 S. 쿠 (Ernest S. Kuh)가 UC 버클리 (University of UC Berkeley) 의장과 국립 과학 재단 (National Science Foundations)의 나노 스케일 과학 및 엔지니어링 센터 (Nationalscale)의지지를 받았다. 이미지 : Xiang Zhang 그룹; Roy Kaltschmidt, 버클리 연구소
https://scitechdaily.com/the-experimental-design-of-a-space-time-crystal/
.예일 물리학 자들이 시간 결정의 징후를 발견하다
주제 : 물리학예일 대학교 작성자 : JIM SHELTON, YALE UNIVERSITY 2018 년 5 월 2 일 물리학자는 시간 결정의 징후를 찾습니다 예일 물리학 자들은 모노 암모늄 포스페이트 결정에서 이산 시간 결정의 특징을 찾았다.
예일 물리학 자들은 전자석 펄스에 노출 될 때“틱”하는 물질의 형태 인 시간 결정에 대한 힌트를 발견했습니다. 자녀가 장난감에서 발견 할 수있는 결정입니다. 발견은 시간 결정이 처음에 어떻게 형성되는지에 관해 이제 해결해야 할 새로운 퍼즐이 있음을 의미합니다. 염 또는 석영과 같은 통상적 인 결정은 3 차원 순서 공간 결정의 예이다. 그들의 원자는 과학자들이 한 세기 동안 알고있는 반복되는 시스템에 배열되어 있습니다. 2016 년에 처음 확인 된 시간 결정은 다릅니다. 원자는 뒤집기 위해 맥 동력이 사용되므로 원자는 먼저 한 방향으로 그리고 다른 방향으로 주기적으로 회전합니다. 이것이 "틱"입니다. 또한, 펄스 플립이 불완전한 경우에도 타임 크리스탈의 틱은 특정 주파수로 고정됩니다. 과학자들은 시간 결정을 이해하면 원자 시계, 자이로 스코프 및 자력계가 개선 될뿐만 아니라 양자 기술을 개발하는 데 도움이 될 수 있다고 말합니다. 미 국방부는 최근 타임 크리스탈 시스템에 대한 더 많은 연구 자금을 지원하는 프로그램을 발표했습니다. Yale의 새로운 연구 결과는 한 쌍의 연구에서 설명되는데, 하나는 Physical Review Letters에, 다른 하나는 Physical Review B에 있습니다.이 연구는 이산 시간 결정 (DTC)에 대한 정보를 고체 형태로 관찰하는 두 번째 알려진 실험을 나타냅니다. 이전의 실험으로 인해 지난 한 해 동안 언론의 주목을 받았습니다. 두 가지 새로운 연구의 수석 연구원 인 Yale 물리학 교수 Sean Barrett은“우리는 DTC 서명을 직접 검색하기로 결정했습니다. "제자 인 Jared Rovny는 완전히 다른 실험을 위해 MAP (monoammonium phosphate) 결정을 성장 시켰기 때문에 실험실에서 결정을 내 렸습니다." MAP 결정은 성장하기 쉬운 것으로 간주되어 젊은이를 겨냥한 결정 성장 키트에 포함되기도합니다. 바렛은 MAP 결정 내부에서 시간 결정 서명을 찾는 것이 드문 일이라고 말했다. 왜냐하면 시간 결정은 더 많은 내부“장애”가있는 결정에서 형성되는 것으로 생각 되었기 때문이다. 연구원들은 핵 자기 공명 (NMR)을 사용하여 DTC 서명을 찾아서 빠르게 발견했습니다. 배럿은“크리스탈 측정은 방망이에서 눈에 띄는 것처럼 보였다. "우리의 연구는 원칙적으로 아이들의 크리스탈 재배 키트를 살펴보면 DTC의 서명을 찾을 수 있다고 제안합니다." 또 다른 예기치 않은 일이 일어났습니다. 연구의 공동 저자 인 예일대 대학원생 로버트 블룸 (Robert Blum)은“DTC 서명을 찾는 것만으로 시스템이 어떻게되었는지에 대한 양자 기억을 가지고 있다는 것을 반드시 증명할 수는 없다는 것을 깨달았다. 예일대 대학원생이자 연구 책임자 인 로브 니 (Rovny)는“이로 인해 우리는 시스템 내에서 숨겨진 일관성 또는 양자 순서를 나타내는 타임 크리스탈 '에코'를 시도하게되었다. 배럿은 그의 팀의 결과는 이전 실험과 결합하여 시간 결정이 어떻게 형성되는지 이해하려고하는 이론가들에게“퍼즐을 제시한다”고 지적했다. 배럿은“현재의 이산 시간 결정 이론에 대한 결의안을 밝히기가 너무 이르다. 그러나 사람들은 적어도 몇 년 동안이 문제에 대해 연구 할 것이다. 국립 과학 재단은이 연구를 지원했습니다.
간행물 : Jared Rovny, et al., "주문 된 쌍 극성 다 물체 시스템에서 이산 시간 결정 서명 관찰"Phys. Lett. 120, 2018; doi : 10.1103 / PhysRevLett.120.180603 Jared Rovny 등, " 인산이 수소 암모늄의 결정에서 분리 된 시간 결정 성 시그니처에 대한 31 P NMR 연구", Phys. 개정 B 97, 184301, 2018; doi : 10.1103 / PhysRevB.97.184301
https://scitechdaily.com/yale-physicists-discover-signs-of-time-crystal/
.우주 항공 승무원과 보잉의 스타 라이너 좌석 당 NASA가 지불하는 비용은 다음과 같습니다
으로 마이크 벽 6 시간 전 우주 비행 보잉의 차량을 타는 것은 SpaceX 여행보다 훨씬 비쌉니다. Boeing의 CST-100 Starliner (왼쪽)와 SpaceX의 Crew Dragon 캡슐 궤도에있는 예술가의 삽화. Boeing의 CST-100 Starliner (왼쪽)와 SpaceX의 Crew Dragon 캡슐 궤도에있는 예술가의 삽화. (이미지 : © Boeing / SpaceX) 우주 항공국의 OIG (Office of Inspector General)
사무국의 새로운 보고서 에 따르면 보잉의 우주 비행사 택시는 SpaceX 차량보다 좌석 당 약 60 % 더 많은 NASA 비용이 소요될 것이라고 한다. NASA는 국제 우주 정거장 (ISS) 임무에서 보잉의 CST-100 스타 라이너 캡슐에 탑승 한 각 우주 비행사에 대해 약 9 천만 달러를 지불 할 것이라고 보고서는 밝혔다. OIG의 계산에 따르면 스페이스 X의 크루 드래곤 캡슐 의 좌석 당 비용은 약 5 천 5 백만 달러가 될 것이다. NASA의 우주 왕복선 함대가 2011 년 7 월에 착륙 한 이후 우주 비행사가 ISS를 타고오고있는 러시아의 3 인용 소유즈 (Soyuz) 우주선에 탑승 한 NASA는 현재 각 좌석 당 약 8 천 8 백만 달러를 지불 하고있다.
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NASA는 러시아에 대한 이러한 의존이 일시적이기를 원했습니다. 그래서 약 10 년 전에이 기관은 미국의 개인 승용차 개발을 장려하기 시작했습니다. Boeing과 SpaceX는 2014 년 9 월 이 경쟁의 승자로 부상하면서 Starliner와 Crew Dragon을 시작하기 위해 현재 각각 47 억 달러와 25 억 달러의 CCtCap (Commercial Crew Transportation Capability) 계약을 체결했습니다. 이 계약은 또한 각 회사가 6 개의 왕복선 임무를 ISS로 비행하여 매번 4 명의 우주 비행사를 왕복 운행하도록 규정했습니다. (두 회사 모두 CCtCap 계약 이전에 거래를 성사 시켰습니다. 보잉은 현재까지 NASA의 상용 승무원 프로그램에서 총 47 억 2 천만 달러를 받았으며 SpaceX는 31 억 4 천만 달러를 기록했습니다. 이 수치는 여기에서 찾을 수 있습니다 .)
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좌석 당 견적을 계산하기 위해 OIG 팀은 Boeing의 경우 22 억 달러, SpaceX의 경우 12 억 달러 인 개발 및 테스트 비용을 차감하고 CCtCap 계약의 가치에서 "특별 연구 비용"을 차감했습니다. 가격 차이는 SpaceX 설립자이자 CEO 인 Elon Musk의 순위를 매기는 것 같습니다 . "이 잘 보이지 않는다" 머스크는 어제 오후 트위터 발표 아스 테크니카에 의해 트위터 게시물에 대한 응답으로, (11월 14일) 공간 기자 에릭 버거 이야기 OIG 보고서의 결과에있다. 머스크는 또 다른 트윗 에 "보잉이 같은 것을 위해 더 많은 것을 얻는다는 것은 공정하지 않다"고 덧붙였다 . 관련 : SpaceX 승무원 용 우주선 작동 방식 (Infographic) 자세히 : Boeing의 CST-100 Starliner 작동 방식 (Infographic) NASA 검사관의 2019 년 11 월 14 일자 보고서의이 차트는 보잉의 Starliner 우주선과 SpaceX의 승무원 차량에서 승무원이 발사 할 NASA의 좌석 당 예상 가격을 자세히 보여줍니다.
NASA 검사관의 2019 년 11 월 14 일자 보고서의이 차트는 보잉의 Starliner 우주선과 SpaceX의 승무원 차량에서 승무원이 발사 할 NASA의 좌석 당 예상 가격을 자세히 보여줍니다. (이미지 크레디트 : NASA 심사원 사무국)
보잉은 그 부분으로 OIG의 비용 추정에 동의하지 않습니다. 보잉 대표들은 스페이스 닷컴 (Space.com)에 보낸 성명서에서 "NASA는 5 번째 승객에 해당하는 NASA화물을 타는 승객 5 명에 해당하는 항공편을 제공하고있다"고 밝혔다. (Starliner와 Crew Dragon은 최대 7 명의 우주 비행사를 수용 할 수 있습니다.) NASA 관계자는 Space.com에 이메일로 보낸 성명서에서 이와 유사한 논리를 승무원 임무에도 적용했습니다. "NASA는 OIG 보고서에서 식별 된 좌석 가격이 보잉의화물 능력을 설명하지 않았기 때문에 과장되었다고 생각합니다 그리고 SpaceX 시스템. " Click here for more Space.com videos... 보잉은 또한 회사가 2012 년부터 NASA의 ISS에 재 공급 임무를 수행해온 로봇 용 드래곤 카고 캡슐 에서 SpaceX 기반 크루 드래곤을 개발하는 반면, 스타 라이너를 "처음부터"개발해야한다고 지적하면서 CCtCap의 더 높은 상을 옹호했습니다 . "우리는 훨씬 나중에 시작했지만 같은 일정을 달성하려고했지만 더 비싼 개발 방식입니다." "우리는 NASA의 전반적인 개발 투자가 비슷한 것으로 보잉은 우주선 개발에 훨씬 적은 시간을 투자하고 있습니다." 비디오 : 보잉. 승무원 발사를위한 SpaceX '얼굴 기술 및 안전 문제' OIG 보고서에 따르면 NASA는 원래 CCtCap 계약 외에도 Boeing에게 2019 년에 예상되는 ISS 항공편의 18 개월 격차를 완화하기 위해 회사의 3 번째에서 6 번째 승무원 임무까지 보잉에게 2 억 2,800 만 달러를 추가로 지불했다. "두 번째 상용 승무원 제공 업체로 계속 사용했습니다." SpaceX는이 거래에 대해 통보받지 않았으며 "보잉과 솔루션을 제안 할 수있는 기회를 제공받지 못했다" 고 보고서는 밝혔다 . OIG 조사관은 2 억 8,800 만 달러 중 1 억 8 천 8 백만 달러를 "불필요한 비용"으로 결정했습니다. 보잉 대표자들은 이메일로 성명서에서 추가 자금으로 상업 승무원 프로그램에 "추가 유연성과 일정 탄력성"을 제공한다고 밝혔다. NASA 관계자는 탑업을 직접 다루지 않았지만 그것이 의미가 있음을 암시했다. "계약 상 이후, 회사의 설계가 완성되고 NASA의 안전 요구 사항에 대한 이해가 발전하고 ISS 구성이 계속 발전했습니다.이 사건들은 우주 비행사의 안전을 보장하기 위해 몇 가지 계약 수정이 필요했기 때문에 임무 비용이 다소 증가했습니다. "NASA 관계자는 이메일로 성명서를 발표했다. "또한 보잉과 SpaceX 계약의 최대 잠재적 계약 가치는 현재 원래 가치의 2.5 % 이내입니다." Starliner와 Crew Dragon은 아직 우주 비행사를 궤도에 오르지 않았기 때문에 인식되지 않은 18 개월의 격차는 아직 실현되지 않은 2 억 8,800 만 달러를 정당화하기 위해 시작되었습니다.
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곧 바뀔 것입니다. 예를 들어, 크루 드래곤은 이미 지난 3 월에 일주일 동안 진행된 1 차 미사일 Demo-1이라는 미사일 임무를 수행했습니다 . 다음 몇 주 동안 SpaceX는 중요한 비상 기내 중단 (IFA) 테스트를 시작하여 발사 비상시 우주 비행사를 위험에서 벗어날 수있는 승무원의 능력을 보여줄 것입니다. IFA가 잘 진행되면 SpaceX는 NASA 우주 비행사 Doug Hurley와 Bob Behnken을 ISS로 옮길 수있는 승무원 시험 비행 Demo-2를 시작합니다. 계약 된 임무가 이어질 것입니다. SpaceX 대변인은 SpaceX와 NASA는 시스템을 개선하기 위해 광범위한 테스트 및 분석에서 배운 모든 것을 적용하고 크루 드래곤이 가장 안전하고 신뢰할 수있는 우주선 중 하나임을 확인했다. 이메일. "인간 우주 비행보다 회사에 더 중요한 것은 없으며, 내년 초부터 NASA 우주 비행사를 국제 우주 정거장 에서 안전하게 비행 할 수 있기를 기대합니다 ." Starliner의 첫 번째 ISS 여행은 계획에 따라 한 달 정도 걸립니다. 보잉은 12 월 17 일에 데모 -1과 동일하게 고정되지 않은 궤도 비행 테스트를 시작하는 것을 목표로하고있다. 여기 에서 53 페이지의 OIG 보고서 전체를 읽습니다 .
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.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.
.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
.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
.학습이 가능한 AI 제어 양자 오류 수정 시스템
주제 : 인공 지능Max Planck Institute양자 컴퓨팅양자 물리 작성자 : MAX PLANCK INSTITUTE, FLORIAN MARQUARDT 2018 년 10 월 22 일 AI, 양자 컴퓨터 제어 양자 오류 수정 학습 :이 이미지는 Erlangen 연구원의 신경망에서 인공 뉴런의 활동을 시각화하면서 작업을 해결합니다. © 막스 플랑크 빛 과학 연구소
신경 네트워크를 통해 양자 물리학 기반 컴퓨터의 오류 수정 전략 학습
Quantum 컴퓨터는 기존 컴퓨터의 기능을 넘어서는 복잡한 작업을 해결할 수 있습니다. 그러나 양자 상태는 주변 환경의 지속적인 간섭에 매우 민감합니다. 양자 오류 수정에 기반한 능동적 보호를 사용하여이 문제를 해결하는 계획입니다. 막스 플랑크 빛 과학 연구소의 소장 Florian Marquardt와 그의 팀은 인공 지능 덕분에 학습 할 수있는 양자 오류 수정 시스템을 발표했습니다. 2016 년 컴퓨터 프로그램 AlphaGo는 세계 최고의 인간 플레이어와 5 개의 게임 중 4 개의 게임에서 승리했습니다. Go 게임에는 우주에 원자가있는 것으로 추정되는 것보다 더 많은 이동 조합이 있기 때문에 단순한 처리 능력 이상의 것이 필요했습니다. 오히려 AlphaGo는 인공 신경망을 사용하여 시각적 패턴을 인식하고 심지어 학습 할 수 있습니다. 인간과는 달리이 프로그램은 짧은 시간에 수십만 게임을 연습 할 수 있었으며 결국 최고의 인간 플레이어를 능가했습니다. 현재 Erlangen에 기반을 둔 연구자들은 이런 종류의 신경망을 사용하여 양자 컴퓨터에 대한 오류 교정 학습을 개발하고 있습니다. 인공 신경 네트워크는 상호 연결된 신경 세포 (뉴런)의 동작을 모방하는 컴퓨터 프로그램입니다. Erlangen의 연구에서는 약 2 천 개의 인공 뉴런이 서로 연결되어 있습니다. Florian Marquardt는“우리는 컴퓨터 과학의 최신 아이디어를 물리 시스템에 적용합니다. "이렇게함으로써 우리는 인공 지능 분야의 빠른 발전으로 이익을 얻습니다."
인공 신경 네트워크는 다른 오류 수정 전략을 능가 할 수 있습니다
응용 분야의 첫 번째 영역은 최근 논문에서 볼 수 있듯이 양자 컴퓨터입니다. 여기에는 Erlangen의 Max Planck Institute의 박사 과정 학생 인 Thomas Fösel의 상당한 기여가 포함됩니다. 이 논문에서 팀은 AlphaGo에서 영감을 얻은 아키텍처를 갖춘 인공 신경망이 미래 양자 컴퓨터의 작동에 필수적인 과제를 수행하는 방법을 스스로 배울 수 있음을 보여줍니다. 양자 오류 수정. 충분한 훈련을 통해이 접근법이 다른 오류 수정 전략을 능가 할 것이라는 전망도 있습니다. 관련된 내용을 이해하려면 양자 컴퓨터가 작동하는 방식을 살펴 봐야합니다. 양자 정보의 기초는 양자 비트 또는 qubit입니다. 기존의 디지털 비트와 달리 큐비 트는 두 상태 0과 1뿐만 아니라 두 상태의 중첩도 채택 할 수 있습니다. 양자 컴퓨터의 프로세서에는 결합 상태의 일부로 중첩 된 여러 큐 비트가 있습니다. 이 얽힘은 기존 컴퓨터가 실패 할 운명에 처한 특정 복잡한 작업을 해결할 때 양자 컴퓨터의 엄청난 처리 능력을 설명합니다. 단점은 양자 정보가 환경의 소음에 매우 민감하다는 것입니다. 양자 세계의이 특성과 다른 특성은 양자 정보가 정기적 인 수리, 즉 양자 오류 수정이 필요하다는 것을 의미합니다. 하나,
양자 오류 수정은 이상한 규칙을 가진 Go 게임과 같습니다.
Marquardt는“양자 컴퓨터의 요소는 Go 보드와 같다고 상상할 수 있습니다. 큐비 트는 조각처럼 보드 전체에 배포됩니다. 그러나 기존의 Go 게임과는 몇 가지 중요한 차이점이 있습니다. 모든 조각은 이미 보드 주위에 분포되어 있으며 각 조각은 한쪽이 흰색이고 다른 쪽이 검은 색입니다. 한 색상은 상태 0에, 다른 색상은 1에 해당하며, 양자 이동 게임에서 움직일 때는 조각이 뒤집 힙니다. 양자 세계의 규칙에 따르면, 조각은 또한 양자 상태의 중첩과 얽힘을 나타내는 회색 혼합 색상을 채택 할 수 있습니다. 게임을 할 때, 플레이어 (앨리스라고 함)는 특정 양자 상태를 나타내는 패턴을 유지하기 위해 움직임을 만듭니다. 양자 오류 수정 작업입니다. 그 동안 상대방은 패턴을 파괴하기 위해 할 수있는 모든 것을 다합니다. 이는 실제 큐 비트가 환경에서 경험하는 과도한 간섭으로 인한 일정한 소음을 나타냅니다. 또한 퀀텀 고 (Quantum Go) 게임은 독특한 퀀텀 규칙으로 인해 특히 어려워집니다. 앨리스는 게임 도중 보드를 볼 수 없습니다. 큐빗 조각의 상태를 그녀에게 드러내는 모든 엿보기는 게임이 현재 점유하고있는 민감한 양자 상태를 파괴합니다. 문제는 이것에도 불구하고 어떻게 그녀가 올바른 행동을 할 수 있는가입니다.
보조 큐비 트는 양자 컴퓨터의 결함을 드러냅니다
양자 컴퓨터에서,이 문제는 실제 양자 정보를 저장하는 큐 비트 사이에 추가 큐 비트를 위치시킴으로써 해결된다. 이러한 보조 큐 비트의 상태를 모니터링하기 위해 때때로 측정을 수행하여 양자 컴퓨터의 컨트롤러가 결함이있는 위치를 식별하고 해당 영역의 정보 전달 큐 비트에 대한 수정 작업을 수행 할 수 있습니다. 퀀텀 고 (Quantum Go) 게임에서 보조 큐비 트는 실제 게임 조각 사이에 분산 된 추가 조각으로 표시됩니다. 앨리스는 때때로 이러한 보조 조각 만 볼 수 있습니다. Erlangen 연구원의 연구에서 Alice의 역할은 인공 신경망에 의해 수행됩니다. 아이디어는 훈련을 통해 네트워크가이 역할을 잘 수행하여 지능적인 인간의 마음으로 고안된 수정 전략을 능가 할 수 있다는 것입니다. 그러나 팀이 기존 컴퓨터에서 여전히 관리 할 수있는 5 개의 시뮬레이션 된 큐 비트와 관련된 예를 연구했을 때 하나의 인공 신경망만으로는 충분하지 않음을 보여줄 수있었습니다. 네트워크는 양자 비트 상태 또는 양자 이동 게임에 대한 소량의 정보 만 수집 할 수 있기 때문에 무작위 시행 착오의 단계를 넘어서는 결코 아닙니다. 궁극적으로 이러한 시도는 양자 상태를 복원하는 대신 파괴합니다.
한 신경망은 사전 지식을 사용하여 다른 신경망을 훈련시킵니다.
이 솔루션은 첫 번째 네트워크의 교사 역할을하는 추가 신경 네트워크의 형태로 제공됩니다. 제어 될 양자 컴퓨터에 대한 사전 지식으로,이 교사 네트워크는 다른 네트워크 (학생)를 훈련시켜 성공적인 양자 교정을위한 시도를 안내 할 수 있습니다. 그러나 먼저 교사 네트워크 자체는 제어 할 양자 컴퓨터 나 그 구성 요소에 대해 충분히 배워야합니다. 원칙적으로 인공 신경망은 자연 모델과 마찬가지로 보상 시스템을 사용하여 훈련됩니다. 실제 오류는 양자 오류 수정에 의해 원래 양자 상태를 성공적으로 복원하기 위해 제공됩니다. Marquardt는 이렇게 설명합니다.“그러나이 장기 목표의 달성 만이 보상을 주었을 경우 수많은 수정 시도에서 너무 늦게 올 것입니다. Erlangen에 기반을 둔 연구원들은 훈련 단계에서도 교사 신경망이 유망한 전략을 채택하도록 장려하는 보상 시스템을 개발했습니다. 퀀텀 고 (Quantum Go) 게임에서이 보상 시스템은 Alice에게 세부 사항을주지 않고 주어진 시간에 게임의 전반적인 상태를 표시합니다.
학생 네트워크는 자체 행동을 통해 교사를 능가 할 수 있습니다
Marquardt는“우리의 첫 번째 목표는 교사 네트워크가 추가적인 사람의 도움 없이도 성공적인 양자 오류 수정 작업을 수행하는 법을 배우는 것이 었습니다. 학생 네트워크와 달리 교사 네트워크는 측정 결과뿐만 아니라 컴퓨터의 전체 양자 상태를 기반으로이를 수행 할 수 있습니다. 교사 네트워크에 의해 훈련 된 학생 네트워크는 처음에는 똑같이 훌륭하지만 자체 행동을 통해 더 나아질 수 있습니다. Florian Marquardt는 양자 컴퓨터의 오류 수정 외에도 인공 지능을위한 다른 응용 프로그램을 구상합니다. 그의 의견으로는 물리학은 인공 신경망에 의한 패턴 인식의 사용으로 이익을 얻을 수있는 많은 시스템을 제공합니다.
출판 : Thomas Fösel, et al.,“Quantum Feedback을위한 신경망을 이용한 강화 학습,”Physical Review X, 2018; doi : 10.1103 / PhysRevX.8.031084
https://scitechdaily.com/ai-controlled-quantum-error-correction-system-capable-of-learning/
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