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Computer sull'acqua

01.06.2023

Scienziati australiani hanno presentato un prototipo di computer "serbatoio" che esegue calcoli in un contenitore d'acqua e predice il futuro.

Il comportamento delle onde sull'acqua è soggetto a rigide leggi fisiche e porta a un risultato prevedibile. Secondo gli scienziati, la loro invenzione è un computer analogico in grado di eseguire una serie di compiti più velocemente e con maggiore precisione rispetto a qualsiasi piattaforma digitale.

I ricercatori hanno supportato il prototipo con un efficace modello matematico (si basa sugli elementi del funzionamento delle reti neurali), che gli scienziati hanno descritto nel loro articolo scientifico.

Strutturalmente, il prototipo del computer "serbatoio" è un lungo contenitore con acqua corrente. Il ruolo del circuito di ingresso è svolto da una pompa che crea onde sulla superficie dell'acqua corrente. Va notato che gli scienziati non erano interessati a un'onda ordinaria che perde rapidamente forza, ma a un'onda isolata strutturalmente stabile che si propaga in un mezzo non lineare, il cosiddetto solitone.

Il prototipo presentato ha mostrato che la piattaforma di onde analogiche è in grado di memorizzare dati di input sia ordinati che casuali. Inoltre, la piattaforma wave ha dimostrato l'elaborazione dei dati di input in conformità con l'attività. In un certo numero di casi, il risultato fornito dal serbatoio ha superato esattamente calcoli simili effettuati su computer digitali classici.

Per migliorare la precisione della lettura dell'ampiezza e del modello d'onda, gli scienziati hanno aggiunto una composizione fluorescente all'acqua. In futuro intendono sviluppare un microprocessore "ad acqua" che possa funzionare secondo il principio della collisione delle onde in un serbatoio, ma a livello micro e in forma protetta, come un classico microchip.

Si prevede che i computer "serbatoio" analogici accelerino i calcoli in climatologia, sociologia, mercato azionario e dove le previsioni dipendono da molti fattori probabilistici.

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Contenuto alcolico della birra calda 07.05.2024

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Cervello in una provetta 04.06.2015

Possiamo conoscere ciò che sta accadendo all'interno del cervello con l'aiuto della risonanza magnetica funzionale (fMRI): consente di vedere l'attività in alcune parti del tessuto nervoso e confrontare in modo abbastanza accurato questa attività con l'esecuzione di un compito particolare. Ma non saremo in grado di imparare tutto sul cervello se non penetriamo a livello cellulare, a livello di neuroni e contatti interneuronali - sinapsi, a livello di cellule gliali ausiliarie, che non solo nutrono i neuroni, ma interferiscono anche con la conduzione di un segnale neurochimico. E va ricordato che esistono molte varietà neurali. Ad esempio, se esaminiamo attentamente la corteccia cerebrale, vi troveremo sei strati, diversi l'uno dall'altro nel rapporto tra neuroni di diversi tipi. Per capire come si realizzano le funzioni cognitive superiori a livello molecolare-cellulare (vale a dire, la corteccia è coinvolta in esse), dobbiamo comprendere la struttura e la relazione tra i suoi strati e le sottigliezze.

Qualcosa, ovviamente, può essere studiato sul cervello di roditori e primati. Inoltre, l'interazione dei neuroni è spesso studiata nella coltura cellulare: le cellule vivono in un mezzo nutritivo sul fondo di alcuni vasi di laboratorio e i neuroscienziati monitorano come, ad esempio, la forza delle loro sinapsi cambia in risposta a determinati stimoli. Di conseguenza, si possono trarre alcune conclusioni sulle cause della schizofrenia, dell'autismo e di altri disturbi cognitivi - dopotutto, nel caso di tali patologie, è l'architettura neurale, l'interconnessione dei neuroni tra loro, ad essere violata. Ma uno strato piatto di coltura cellulare non è ancora una corteccia con i suoi sei strati. Un altro modo è analizzare campioni prelevati da persone decedute. Inutile dire che qui bisogna sempre ricordare i cambiamenti post mortem nella struttura cellulare ed è impossibile studiare la conduzione del segnale in tali campioni. Idealmente, vorremmo avere tra le mani un modello cellulare tridimensionale che ricrea completamente l'uno o l'altro elemento della struttura cerebrale, se non l'intero cervello. Gli esperimenti dei ricercatori della Stanford University ci avvicinano a questo ideale.

Naturalmente, la questione non era priva di cellule staminali: Sergiu Pasca (Sergiu Pasca) ei suoi colleghi hanno ricevuto cellule staminali indotte dalla pelle umana e poi le hanno trasformate in neuroni. Ora questa è quasi una procedura standard: le cellule differenziate sono costrette a "ricordare la loro giovinezza", quando erano cellule staminali e non potevano fare altro che dividersi. Ma possono essere trasformati in qualsiasi altro tipo di cellula, devi solo indirizzarli lungo la giusta strada usando segnali molecolari. All'inizio, tutto è andato come al solito: le cellule staminali artificiali sono cresciute piatte in un piatto di coltura. Ma poi sono stati separati dal fondo e trapiantati in un nuovo speciale "luogo di residenza", dove non potevano più attaccarsi saldamente alle pareti o al fondo. Nel giro di poche ore, le cellule si sono unite in micropalloncini, nei quali hanno continuato a dividersi. E qui hanno iniziato a trasformarsi in cellule di tessuto nervoso.

Dopo sette settimane, l'80% delle cellule, per caratteristiche molecolari e di altro tipo, è diventato simile alle cellule nervose. Inoltre, il 7% non si è trasformato in neuroni, ma in astrociti gliali, che supportano e nutrono i neuroni, li proteggono dalla penetrazione di sostanze nocive nel sangue e regolano anche l'attività neuronale. Finora non era possibile far crescere sia i neuroni che le cellule che li supportano dallo stesso materiale staminale, bisognava usare astrociti di terze parti ottenuti da una diversa linea di cellule staminali, il che significava che geneticamente entrambi risultavano diversi - mentre nel cervello tutte le cellule portano gli stessi geni. Ora, a quanto pare, questa difficoltà scomparirà.

Ma la cosa più importante è diventata chiara quando hanno analizzato la struttura dei complessi cellulari (erano chiamati sferoidi corticali) - si scopre che la loro architettura era simile a quella che si trova nella corteccia cerebrale. Inoltre, l'80% dei neuroni ha risposto a uno stimolo esterno e l'86% ha dimostrato attività spontanea e ha formato catene neurali tra loro, trasmettendosi reciprocamente un segnale. In altre parole, è stato possibile ottenere un modello tridimensionale abbastanza plausibile della corteccia cerebrale.

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