Ο αλγόριθμος που κάνει τα animations σχεδόν ανθρώπινα. Making computer animation more agile, acrobatic — and realistic

Nέο σύστημα τεχνητής νοημοσύνης κάνει τις ανθρώπινες φιγούρες στα κινούμενα σχέδια και στα βίντεο γκέιμ να κινούνται και να χορεύουν με εκπληκτική φυσικότητα. University of California, Berkeley researchers have made a major advance in realistic computer animation, using deep reinforcement learning to recreate natural motions, even for acrobatic feats like break dancing and martial arts.

Το animation έχει κάνει τεράστια άλματα στην εποχή των ηλεκτρονικών υπολογιστών κα η κίνηση των χαρακτήρων που βλέπουμε στα κινούμενα σχέδια και τα βίντεο γκέιμ έχει βελτιωθεί θεαματικά. Παρ' όλα αυτά απέχει ακόμη από το να είναι απολύτως ρεαλιστική. Αυτό ίσως σύντομα αλλάξει χάρη σε έναν αλγόριθμο που ανέπτυξαν επιστήμονες από τις Ηνωμένες Πολιτείες. Το νέο σύστημα τεχνητής νοημοσύνης θεωρείται ότι αποτελεί ένα τεράστιο άλμα στον τομέα καθώς προσομοιώνει με εντυπωσιακό ρεαλισμό την κίνηση ανθρώπων και ζώων κάνοντας τις φιγούρες να εκτελούν με φυσικότητα ακόμη και «δύσκολες» κινήσεις, όπως π.χ. να σκοντάφτουν και να σηκώνονται ή να κάνουν ανάποδο σάλτο.

Δύο βασικά στοιχεία τα οποία λείπουν από τους χαρακτήρες των κινουμένων σχεδίων και των βιντεοπαιχνιδιών κάνοντας τις κινήσεις τους να φαίνονται αδέξιες είναι η συνέχεια και ο ρυθμός. Αυτά θέλησαν να βελτιώσουν οι ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Μπέρκλεϊ στην Καλιφόρνια χρησιμοποιώντας τεχνικές ενισχυτικής μάθησης για να αναπτύξουν έναν αλγόριθμο ο οποίος μπορούσε να μαθαίνει να αναπαράγει τις φυσικές κινήσεις που «έβλεπε» να κάνουν άνθρωποι όχι μόνο καθώς περπατούσαν αλλά και ενώ επιδίδονταν σε πολεμικές τέχνες ή ενώ χόρευαν break dance.

Το παλιό με το καινούργιο

UC Berkeley researchers created a virtual stuntman that could make computer-animated characters more lifelike. (UC Berkeley video by Roxanne Makasdjian and Stephen McNally, with simulation footage by Jason Peng)

Οι παραδοσιακές τεχνικές του animation συνήθως απαιτούν τον σχεδιασμό ελεγκτών για κάθε δεξιότητα: έναν ελεγκτή π.χ. για το περπάτημα, άλλον για το τρέξιμο, άλλον για τα άλματα και ούτω καθεξής. Από την άλλη πλευρά οι πιο εξελιγμένες μέθοδοι ενισχυτικής μάθησης μπορούν να χειριστούν πολλές διαφορετικές δεξιότητες με έναν μόνο αλγόριθμο, όμως τα αποτελέσματά τους τις περισσότερες φορές δεν είναι καθόλου φυσικά. Οι επιστήμονες από το Μπέρκλεϊ σκέφτηκαν να συνδυάσουν τις δύο φιλοσοφίες.

Για να το επιτύχουν χρησιμοποίησαν δεδομένα αναφοράς από βίντεο καταγραφής κίνησης (motion-capture ή mocap) τα οποία έδειχναν ανθρώπους να εκτελούν περισσότερα από 25 διαφορετικά ακροβατικά, όπως ανάποδο σάλτο, ρόδα, kick up, γέφυρα, καθώς και απλές κινήσεις, όπως τρέξιμο, ρίψεις και άλματα. Αφού τροφοδότησαν με τα δεδομένα του mocap τον υπολογιστή, οι επιστήμονες άφησαν το σύστημα - το οποίο ονόμασαν «DeepMimic» - να «εξασκηθεί» σε κάθε δεξιότητα επί περίπου έναν μήνα προσομοιωμένου χρόνου, χρονικό διάστημα λίγο μεγαλύτερο από αυτό που θα χρειαζόταν ένας άνθρωπος για να μάθει την ίδια δεξιότητα.

Εξάσκηση και αυτοδιόρθωση

Simulated humanoid performing a variety of highly dynamic and acrobatic skills.

Ο υπολογιστής έκανε εξάσκηση επί 24 ώρες το εικοσιτετράωρο χωρίς διακοπή, κάνοντας εκατομμύρια δοκιμές προκειμένου να μάθει πώς να προσομοιώνει ρεαλιστικά την κάθε δεξιότητα. Η μάθηση επετεύχθη μέσα από τις δοκιμές και τα λάθη, με τον αλγόριθμο να συγκρίνει ύστερα από κάθε δοκιμή τις επιδόσεις του με τα δεδομένα αναφοράς του mocap και να προσαρμόζει ανάλογα τη συμπεριφορά του ώστε να πλησιάζει περισσότερο την ανθρώπινη κίνηση. Το εκπληκτικό ήταν ότι από τη στιγμή που εκπαιδεύθηκε, οι προσομοιωμένοι χαρακτήρες που «κινούσε» μπορούσαν να αντιμετωπίσουν με φυσικότητα καταστάσεις τις οποίες το σύστημα τεχνητής νοημοσύνης δεν είχε «δει» στο παρελθόν, όπως το να τρέχουν σε ανώμαλο έδαφος ή να κάνουν περιστροφικά λακτίσματα για να αποκρούσουν αντικείμενα που έρχονται καταπάνω τους.

«Πρόκειται πραγματικά για ένα μεγάλο άλμα σε σχέση με τα όσα έχουν γίνει ως τώρα με τα συστήματα ενισχυτικής μάθησης και το animation» δήλωσε σε δελτίο Τύπου του Πανεπιστημίου ο Σούε Μπινγκ «Τζέισον» Πενγκ, μέλος της ερευνητικής ομάδας. «Στο παρελθόν έχει γίνει πολλή δουλειά με στόχο την προσομοίωση των φυσικών κινήσεων, όμως οι μέθοδοι που χρησιμοποιούνταν βασίζονταν κυρίως στη Φυσική και ήταν πολύ εξειδικευμένες, δεν ήταν γενικευμένες ώστε να μπορούν να χειρίζονται μεγάλη ποικιλία δεξιοτήτων». Το σύστημα που ανέπτυξαν ο ίδιος και η ομάδα του, όπως λέει, είναι πιο ικανό και μπορεί να συμπεριφερθεί με φυσικό τρόπο. «Αν συγκρίνετε τα αποτελέσματά μας με βίντεο καταγραφής της κίνησης ανθρώπων πλησιάζουμε στο σημείο όπου είναι πολύ δύσκολο να ξεχωρίσει κάποιος ανάμεσα στα δύο. Πλησιάζουμε στη δημιουργία ενός εικονικού στάντμαν».

Πηγές: http://news.berkeley.edu/2018/04/10/m... - http://www.tovima.gr/science/article/?aid=966871

Αστρονόμοι ανακάλυψαν τα αίτια που ένας γαλαξίας μοιάζει με πεταλούδα. Black hole and stellar winds form giant butterfly, shut down star formation in galaxy

Είναι προϊόν ενός σύνθετου κοσμικού φαινομένου στο οποίο παίρνουν μέρος δύο μαύρες τρύπες που συγχωνεύονται. Researchers have completed an unprecedented 'dissection' of twin galaxies in the final stages of merging. The new study explores a galaxy called NGC 6240. While most galaxies in the universe hold only one supermassive black hole at their center, NGC 6240 contains two -- and they're circling each other in the last steps before crashing together. NGC 6240 as seen by the Hubble Space Telescope. Credit: NASA, ESA, the Hubble Heritage (STScI/AURA)-ESA/Hubble Collaboration, and A. Evans (University of Virginia, Charlottesville/NRAO/Stony Brook University)

Σε απόσταση 400 εκατ. ετών φωτός στον αστερισμό του Οφιούχου από εμάς λαμβάνει χώρα ένα σύνηθες αλλά εντυπωσιακό κοσμικό φαινόμενο το οποίο και αποτελεί μια πηγή ανανέωσης του Σύμπαντος. Δύο γαλαξίες βρίσκονται στο τελικό στάδιο της συγχώνευσης τους διαδικασία που παράγει μια σειρά από διάφορα φαινόμενα. Ο νέος γαλαξίας που θα πάρει την θέση των άλλων δύο έχει ήδη αρχίσει να σχηματίζεται και έχει λάβει την κωδική ονομασία NGC 6240.

Three-colour composite image of Hα (red), [O III] (blue) and V–band continuum (green) emission in NGC 6240, obtained by the HST. The major structures identified in the central 25″ × 25″ of NGC 6240 are labelled. The inset shows the morphological structures identified in the butterfly-shaped region of NGC 6240 using HST narrow-band filters. The northeastern nucleus shows a typical LINER spectrum and is about three times fainter than the southwestern nucleus, which exhibits the characteristics of a heavily obscured Seyfert 2 galaxy. The ionized gas in regions 1–4 is extraplanar. The [O III] cone extends to about 4 kpc to the northeast (which is faint in Hα), which indicates an AGN-driven outflow, whereas the Hα bubble to the northwest is indicative of a starburst-driven outflow. All physical units in this paper are based on a concordance, flat ΛCDM cosmology with a Hubble constant of 70 km s⁻¹ Mpc⁻¹. At the redshift of NGC 6240 (z = 0.0245), 1″ corresponds to about 0.5 kpc. Nature  (2018) doi:10.1038/s41586-018-0033-2

Ερευνητές του Πανεπιστημίου Colorado Boulder έστρεψαν την προσοχή τους στον NGC 6240 η όψη του οποίου αυτή την στιγμή θυμίζει μια… πεταλούδα. Οι ερευνητές με δημοσίευση τους στην επιθεώρηση «Nature» υποστηρίζουν ότι ανακάλυψαν την αιτία της όψης του γαλαξία. Έχει διαπιστωθεί ότι μαζί με τους δύο γαλαξίες συγχωνεύονται και οι μελανές οπές που βρίσκονταν μέχρι πρότινος στο κέντρο τους. Οι δύο μελανές οπές περιστρέφονται η μια γύρω από την άλλη και είναι θέμα χρόνου η συγχώνευση τους που θα δημιουργήσει πιθανότατα μια νέα γιγάντια μαύρη τρύπα.

VLT/SINFONI maps of NGC 6240. a, Stellar velocity. b, H2 velocity map. c, Velocity map of Brγ overlaid on the HST image of Hα. In all panels, the contours delineate the K–band continuum emission and are spaced at 10% of the peak flux. Although two rotational components are observed in the stellar kinematics, the H2 kinematics shows one perturbed rotational component with a kinematic major axis oriented at a position angle of 22°. The Brγ kinematics of the northeastern nucleus is dominated by non-circular motions. Redshifted velocities of 360 km s−1 are observed at the base of the Hα bubble. In all maps, north is up and east is to the left. RA, right ascension; Dec., declination. The colour bar indicates line-of-sight velocity (VLOS). Nature  (2018) doi:10.1038/s41586-018-0033-2

Οι ερευνητές αναφέρουν ότι τα αέρια που παράγονται από την αλληλεπίδραση των δύο μελανών οπών σε συνδυασμό με τα αέρια που παράγονται από την γέννηση νέων άστρων που προκαλεί η συγχώνευση των δύο γαλαξιών δημιούργησε ένα νεφέλωμα το οποίο… σμιλεύει τον γαλαξία με τρόπο τέτοιο ώστε να μοιάζει με πεταλούδα. Αν η ανακάλυψη αυτή επιβεβαιωθεί θα είναι ιδιαίτερα σημαντική αφού για πρώτη φορά εντοπίζεται αυτό το φαινόμενο.

Πηγές: F. Müller-Sánchez, R. Nevin, J. M. Comerford, R. I. Davies, G. C. Privon, E. Treister. Two separate outflows in the dual supermassive black hole system NGC 6240. Nature, 2018; 556 (7701): 345 DOI: 10.1038/s41586-018-0033-2 - http://www.tovima.gr/science/physics-space/article/?aid=967758

Ανακαλύφθηκαν διαμάντια από πλανήτη του πρώιμου ηλιακού συστήματος. Diamond from the sky may have come from 'lost planet'

Πάνω σε μετεωρίτη που έπεσε σε έρημο το 2008. Colorised STEM image of the meteorite thought to be from a destroyed protoplanet, showing the diamond phase (blue), inclusions (yellow), and the graphite region. DR. F. NABIEI/DR. E. OVEISI/PROF. C. HÉBERT, EPFL, SWITZERLAND

Τα διαμάντια που βρέθηκαν μέσα σε μετεωρίτη που είχε πέσει στη Γη, προέρχονται από ένα χαμένο πια πλανήτη του πρώιμου ηλιακού μας συστήματός, καταλήγουν επιστήμονες που μελέτησαν τον μετεωρίτη Αλμαχάτα Σίτα, ο οποίος είχε πέσει στην έρημο Νουβία του Σουδάν το 2008.

Photo provided by Hillary Sanctuary of EPFL shows a thin slice of the meteorite sample from a meteorite that fell to Earth more than a decade ago providing compelling evidence of a lost planet that once roamed our solar system. (Hillary Sanctuary/EPFL via AP)

Οι ερευνητές από τη Γαλλία, Γερμανία και Ελβετία, με επικεφαλής τον Φαρχάνγκ Ναμπιέι του Εργαστηρίου Επιστήμης της Γης και των Πλανητών του Ινστιτούτου Φυσικής της Ελβετικής Ομοσπονδιακής Πολυτεχνικής Σχολής της Λωζάννης (EPFL), που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό "Nature Communications", χρησιμοποίησαν σύγχρονες επιστημονικές μεθόδους και ηλεκτρονικά μικροσκόπια για να αναλύσουν σε βάθος τον μετεωρίτη.

(Nabiei et al./Nature Communications)

Μελετώντας τους κρυστάλλους των μικροσκοπικών διαμαντιών που υπήρχαν μέσα στο μετεωρίτη, συμπέραναν ότι πρέπει να σχηματίσθηκαν σε συνθήκες τεραστίων πιέσεων άνω των 20 γιγαπασκάλ.

 An artist's concept of a protoplanetary disc. (NASA/JPL-Caltech)

Αυτές οι πολύ υψηλές πιέσεις δείχνουν ότι τα διαμάντια αρχικά δημιουργήθηκαν μέσα σε ένα πρωτοπλανήτη μεγέθους μεταξύ Ερμή και Άρη, ο οποίος υπήρχε κατά τα πρώτα δέκα εκατομμύρια χρόνια του ηλιακού μας συστήματος. Ο μετεωρίτης του Σουδάν εκτιμάται ότι αποτελεί ένα από τα τελευταία απομεινάρια εκείνου του αρχέγονου προπλάσματος πλανήτη, που πια δεν υπάρχει.

Inclusion trails imaged inside diamond fragments. a. HAADF-STEM image from diamond segments with similar crystallographic orientation. Dashed yellow lines show the diamond–graphite boundaries. b High-magnification image corresponding to the green square in a. Diamond and inclusion trails are cut by a graphite band. The dashed orange line shows the direction of the inclusion trails. Credit: Nature Communications (2018). DOI: 10.1038/s41467-018-03808-6

Η ανακάλυψη αποτελεί άλλη μια ένδειξη ότι κατά την αρχική φάση του ηλιακού μας συστήματος υπήρχαν μεγάλοι πρωτοπλανήτες, που μέσα από γιγάντιες συγκρούσεις τύπου «μπιλιάρδου» αποτέλεσαν θεμέλιους λίθους για τη δημιουργία των σημερινών πλανητών. Οι επιστήμονες υποθέτουν ότι κάποτε το ηλιακό μας σύστημα διέθετε δεκάδες τέτοια σώματα με μέγεθος μεγαλύτερο της Σελήνης και μικρότερο του Άρη.

Πηγές: Farhang Nabiei et al. A large planetary body inferred from diamond inclusions in a ureilite meteorite, Nature Communications (2018). DOI: 10.1038/s41467-018-03808-6 - http://www.tovima.gr/science/article/?aid=967069

Google: Δημιούργησε την αρχαία Κόρινθο σε ψηφιακή απεικόνιση. Google Showcases Virtual 3D Model of Ancient Corinth

Με αφορμή την Παγκόσμια Ημέρα Πολιτιστικής Κληρονομιάς. Google just debuted a new online web project in which people can see three-dimensional digital images of the world’s wonders, such as ancient Corinth’s ruined temples in Greece. A port city located at the narrow neck that joins the Peloponnese to mainland Greece, Ancient Corinth controlled important trade routes. Ancient Corinth was actually inhabited since the Neolithic period, from the 7th Millennium BCE onward. The city grew significantly in the Archaic period, during which the Temple of Apollo was established. It eventually became one of the largest cities in classical times, and continued to be inhabited through the Roman and Byzantine periods. The ruins today show numerous Greek, Roman, and Byzantine architectural features. At the heart of Ancient Corinth was the Fountain of Peirene, a mythical freshwater spring which was the primary water source for the city. Located nearby on a high terrace, the Temple of Apollo loomed over the city view with its monolithic columns standing tall against time. Aerial view of the ruins of Ancient Corinth by American School of Classical Studies at Athens CyArk.

Το Google Arts & Culture και η μη κερδοσκοπική εταιρεία CyArk συνεργάζονται για να δημιουργήσουν το μεγαλύτερο τρισδιάστατο ψηφιακό αρχείο μνημείων του πλανήτη που διατρέχουν κίνδυνο εξαφάνισης.

Πρόκειται για μια πρωτοβουλία, με αφορμή και την Παγκόσμια Ημέρα Πολιτιστικής Κληρονομιάς στις 18 Απριλίου με στόχο τη διατήρηση του παγκόσμιου πολιτισμού, η οποία, όσον αφορά την Ελλάδα, περιλαμβάνει ήδη την ψηφιοποίηση της Αρχαίας Κορίνθου.

Η Google παρέχει σε όλους μέσω του Google Arts & Culture ψηφιακή πρόσβαση στη βάση των δεδομένων που έχει συλλέξει η CyArk ανά τον κόσμο. Έτσι, ο καθένας μπορεί να έρθει σε άμεση επαφή με τα μεγάλα έργα του παγκόσμιου πολιτισμού είτε μέσω της ιστοσελίδας «Open Heritage» του Google Arts & Culture είτε μέσω της σχετικής δωρεάν εφαρμογής για iOS ή Android.

Σε πρώτη φάση, δόθηκε στη δημοσιότητα η τρισδιάστατη απεικόνιση σε υψηλή ανάλυση περισσότερων από 25 μνημείων από διάφορα μέρη της Γης. Η απεικόνιση επιτεύχθηκε με τη χρήση εξελιγμένων τεχνικών ψηφιακής αρχαιολογίας, όπως σαρωτών λέιζερ και drones.

Η όλη ιδέα ξεκίνησε όταν ο Ben Cacyra παρακολούθησε στην τηλεόραση τους Ταλιμπάν να καταστρέφουν βουδιστικά αγάλματα 1.500 ετών στην περιοχή Μπαμιγιάν του Αφγανιστάν το 2001 και ένιωσε την υποχρέωση να κάνει κάτι γι' αυτό. Ο ίδιος είναι ένας από τους δημιουργούς του πρώτου συστήματος τρισδιάστατης σάρωσης στον κόσμο και αντιλήφθηκε ότι η τεχνολογία αυτή θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για να απαθανατίσει για τις επόμενες γενιές τα μνημεία που κινδυνεύουν με αφανισμό λόγω φυσικών καταστροφών, πολεμικών συρράξεων, τουριστικής και οικιστικής ανάπτυξης κλπ.

Έτσι, ίδρυσε τη CyArk για να δημιουργήσει το πληρέστερο τρισδιάστατο ψηφιακό αρχείο μνημείων του πλανήτη. Στη συνέχεια, το Google Arts & Culture συνέπραξε με τη CyArk δίνοντας σε όλους ψηφιακή πρόσβαση στα μνημεία.

In collaboration with the American School of Classical Studies at Athens and the Hellenic Ministry of Culture, CyArk documented the mythical Peirene Fountain and the Temple of Apollo in the city of Ancient Corinth, Greece. Survey of the extant structures  was conducted primarily with LiDAR and both terrestrial and aerial photogrammetry. The surviving frescoes within the Peirene Fountain were surveyed with an Artec scanner, which measures the 3D shape of a surface using pulsating light and a camera system. CyArk’s digital documentation of the temple and fountain provided the ASCS with accurate and precise data on the current state of preservation for both architectural complexes. In particular, it was important to record Peirene which is currently closed to the public due to concerns surrounding its preservation. CyArk scanning ancient colonnades of Corinth.

Με τη βοήθεια των σύγχρονων τεχνολογιών, τα μνημεία που ψηφιοποιούνται, απεικονίζονται με τη μεγαλύτερη ακρίβεια και λεπτομέρεια μέχρι σήμερα. Αυτές οι αναλυτικές απεικονίσεις μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για τον εντοπισμό περιοχών που έχουν υποστεί ζημιές, καθώς και για την υποστήριξη των προσπαθειών αποκατάστασής τους.

Οι χρήστες «έξυπνων» κινητών τηλεφώνων και υπολογιστών μπορούν πλέον να ξεναγηθούν βιωματικά στα μνημεία. Μέσω της νέας αυτής διαδικτυακής «έκθεσης», ο χρήστης μπορεί να εξερευνήσει 25 και πλέον ιστορικής σημασίας τοποθεσίες σε 18 χώρες του κόσμου, όπως το παλάτι Al Azem στη δοκιμαζόμενη από τον πόλεμο Δαμασκό της Συρίας και την αρχαία μητρόπολη Chichen Itza των Μάγια στο Μεξικό.

Για πολλά από αυτά τα αρχαιολογικά μνημεία, η Google έχει επίσης αναπτύξει πολύπλοκα τρισδιάστατα μοντέλα, που επιτρέπουν στον καθένα να τα θαυμάζει από οποιαδήποτε οπτική γωνία, με τη χρήση του νέου Google Poly 3D viewer στην πλατφόρμα Google Arts & Culture.

Από την Ελλάδα έχει συμπεριληφθεί η πόλη της Αρχαίας Κορίνθου, η οποία καταστράφηκε σε μεγάλο βαθμό από σεισμούς το 365 π.Χ. και το 375 π.Χ., ωστόσο ανοικοδομήθηκε κατόπιν. Στη συνέχεια, ένας ακόμα σεισμός το 856 μ.Χ. σκότωσε χιλιάδες ανθρώπους. Μέχρι τη δεκαετία του 1800 η αρχαία πόλη είχε καλυφθεί από νέες υποδομές, ενώ ο σεισμός του 1858 κατέστρεψε ολόκληρη την πόλη και οδήγησε στην έναρξη των αρχαιολογικών ανασκαφών.

Η ψηφιοποίηση του μνημείου, που θεωρείται ότι βρίσκεται υπό διαρκή απειλή, διαφυλάττει για τις επόμενες γενιές ό,τι έχει απομείνει από την ελληνική και τη ρωμαϊκή αρχιτεκτονική της περιοχής. Μάλιστα, λόγω της συνεχιζόμενης δραστηριότητας των ανασκαφών, συγκεκριμένες αρχαιολογικές περιοχές δεν είναι ανοικτές στο κοινό αυτή τη στιγμή, επομένως η ψηφιακή απεικόνιση επιτρέπει στους επισκέπτες να ξεναγηθούν στο σημείο, δίνοντας για πρώτη φορά πρόσβαση σε αυτό το αρχαίο αρχιτεκτονικό θαύμα.

Τα τελευταία επτά χρόνια η Google έχει συνεργαστεί με περισσότερα από 1.500 μουσεία σε πάνω από 70 χώρες για να δώσει εύκολη πρόσβαση μέσω Ίντερνετ σε κειμήλια του παγκόσμιου πολιτισμού. Η νέα πρωτοβουλία σηματοδοτεί ένα νέο κεφάλαιο στην ιστορία του Google Arts & Culture, καθώς είναι η πρώτη φορά που η πλατφόρμα φιλοξενεί έργα πολιτιστικής κληρονομιάς σε τρισδιάστατη μορφή. Βρείτε εδώ την 3D ψηφιακή αναπαράσταση της αρχαίας Κορίνθου.

Πηγές: Ancient Corinth, Greece — Google Arts & Culture - http://www.tovima.gr/science/article/?aid=967082

Δημιούργησαν ένζυμο που «τρώει» πλαστικά μπουκάλια. Scientists accidentally create mutant enzyme that eats plastic bottles

The breakthrough, spurred by the discovery of plastic-eating bugs at a Japanese dump, could help solve the global plastic pollution crisis. The enzymes could enable plastic bottles to be fully recycled for the first time. Photograph: Fred Dufour/AFP/Getty Images

Βρετανοί και Αμερικανοί επιστήμονες δημιούργησαν ένα ένζυμο που μπορεί να «φάει» ένα από τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα πλαστικά, το ΡΕΤ [polyethylene terepththalate – (C₁₀H₈O₄)_n].

Το επίτευγμα θα βοηθήσει μελλοντικά στη μάχη κατά της ρύπανσης σε ξηρά και θάλασσα, καθώς θα διευκολύνει για πρώτη φορά την ολοκληρωτική διάσπαση και ανακύκλωση εκατομμυρίων τόνων πλαστικών, ιδίως μπουκαλιών από ΡΕΤ, το οποίο σήμερα παραμένει επί εκατοντάδες χρόνια στο περιβάλλον. Το νέο ένζυμο αρχίζει να διασπά το πλαστικό μέσα σε λίγες μόνο μέρες, πολύ ταχύτερα από τη φύση.

PETase (pictured) was originally discovered at a plastics reprocessing plant in Japan. It has been found to feed off plastic. PET is the plastic used for food and drink packaging such as mineral water bottles.

Οι ερευνητές, με επικεφαλής τον καθηγητή Τζον ΜακΓκίαν του Ινστιτούτου Βιολογικών Επιστημών του Πανεπιστημίου του Πόρτσμουθ, που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών των ΗΠΑ (PNAS), μελετούσαν το φυσικό ένζυμο PETάση ενός βακτηρίου που είχε ανακαλυφθεί το 2016 στην Ιαπωνία και το οποίο από μόνο του «τρώει» το πλαστικό ΡΕΤ.

Illustration: P. Huey. Reprinted with permission from U.T. Bornscheuer, Science 351:1154 (2016).

Τυχαία, όπως παραδέχθηκαν οι ερευνητές, βρήκαν ένα τρόπο -με την προσθήκη μερικών αμινοξέων- να τροποποιήσουν μέσω βιοτεχνολογίας το ένζυμο, έτσι ώστε να είναι πολύ πιο αποτελεσματικό στο «καταβρόχθισμα» του ΡΕΤ.

Οι επιστήμονες ήδη εργάζονται για να βελτιώσουν ακόμη περισσότερο το τροποποιημένο ένζυμο, προκειμένου να μπορεί να αξιοποιηθεί σε μαζική βιομηχανική κλίμακα και με ταχύτερο ρυθμό για τη διάσπαση των πλαστικών. Μάλιστα, ήδη διαπίστωσαν ότι το μεταλλαγμένο ένζυμο μπορεί να «φάει» και το PEF (polyethylene furandicarboxylate), ένα βιοπλαστικό υποκατάστατο του ΡΕΤ.

Το ΡΕΤ δημιουργήθηκε στη δεκαετία του 1940 και δεν υπάρχει στη φύση για πολύ καιρό, αλλά στο μεταξύ τεράστιες ποσότητες πλαστικών έχουν κατακλύσει τις θάλασσες σε όλο τον κόσμο, καθώς εκεί καταλήγουν πολλά πλαστικά απορρίμματα.

Περίπου ένα εκατομμύριο πλαστικά μπουκάλια πουλιούνται κάθε λεπτό ανά τον κόσμο και μόνο το 14% ανακυκλώνονται. Αλλά και γι’ αυτά η ανακύκλωση δεν είναι τόσο τέλεια, ώστε το ίδιο πλαστικό να μπορεί να χρησιμοποιηθεί ξανά για να φτιαχτούν νέα διαφανή πλαστικά μπουκάλια.

Πηγές: http://www.amna.gr/home/article/248538/Epistimones-dimiougisan-enzumo-pou-troei-plastika-mpoukalia – https://www.theguardian.com/environment/2018/apr/16/scientists-accidentally-create-mutant-enzyme-that-eats-plastic-bottles - S Yoshida et al, Science, 2016, DOI: 10.1126/science.aad6359

Αρχίζει η μελέτη των «εξωτικών» κεραυνών από τον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό. Once Upon a Time in a Thunderstorm

Thunderstorm seen from the space station. Credits: DTU Space, ESA, NASA

Ένα νέο επιστημονικό παρατηρητήριο μεταφέρθηκε και μόλις τοποθετήθηκε στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό (ISS), έξω από το διαστημικό εργαστήριο «Κολόμβος» του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος (ESA). Πρόκειται για το Παρατηρητήριο των Αλληλεπιδράσεων Ατμόσφαιρας-Διαστήματος (Atmosphere-Space Interactions Monitor-ASIM), γνωστό και ως «Διαστημικός Κυνηγός Καταιγίδων».

Το βάρους 314 κιλών, παρατηρητήριο μεταφέρθηκε στον ISS με την τελευταία πτήση του αμερικανικού μεταγωγικού σκάφους Dragon της Space X και η τοποθέτησή του στην κατάλληλη θέση έξω από τον ISS έγινε με τη βοήθεια ενός ρομποτικού βραχίονα μήκους 16 μέτρων.

Το ASIM θα στοχεύει συνεχώς στη Γη και θα παρατηρεί τους κεραυνούς και τις άλλες ισχυρές ηλεκτρικές εκκενώσεις στην ατμόσφαιρα, οι οποίες συμβαίνουν πάνω από τις καταιγίδες, φαινόμενα που δεν έχουν μελετηθεί επαρκώς μέχρι σήμερα.

Ο ISS αποτελεί το ιδανικό «μπαλκόνι» για να συλλέξει κανείς πληροφορίες για αυτά τα φαινόμενα, καθώς κινείται περίπου 400 χιλιόμετρα πάνω από τον πλανήτη μας και μπορεί να δει από ψηλά τις καταιγίδες. Τα στοιχεία του ASIM θα μεταδίδονται στη Γη μέσω τηλεπικοινωνιακών δορυφόρων.

Το ASIM μπορεί με τις δύο κάμερες και τα φωτόμετρά του να τραβήξει εικόνες των καταιγίδων στο υπέρυθρο και στο υπεριώδες τμήμα του φάσματος, ενώ διαθέτει επίσης ανιχνευτές ακτίνων-Χ και ακτίνων-γ. Οι καταιγίδες είναι θεαματικά φυσικά φαινόμενα, αλλά οι άνθρωποι από την επιφάνεια της Γης μπορούν να δουν μόνο ένα μέρος του τι πράγματι συμβαίνει. Στο ανώτερο τμήμα της ατμόσφαιρας, στη μεσόσφαιρα και στη στρατόσφαιρα, λαμβάνουν χώρα περίεργα, αν όχι μυστηριώδη, πράγματα για τα οποία δεν υπάρχει μια βέβαιη επιστημονική εξήγηση.

Upper atmospheric phenomena powered by thunderstorms, including terrestrial Gamma Ray Flashes and Transient Luminous Emissions (TLEs), electrical discharges that include blue glimpses at the top of thunderstorms, blue jet, gigantic jet, red sprite, haloes, and elves. Credits: DTU Space, TGF: NASA

Αυτά τα ασυνήθιστα «παροδικά φωτεινά συμβάντα» (transient luminous events), όπως λέγονται, παρατηρήθηκαν τυχαία για πρώτη φορά το 1989, όταν ένας αμερικανός επιστήμονας που δοκίμαζε μια τηλεοπτικά κάμερα, «έπιασε» πάνω από ένα μακρινό νέφος καταιγίδας φωτεινές στήλες φωτός, οι οποίες έμοιαζαν με κεραυνούς-πυραύλους ή ανοδικούς κεραυνούς.

Η ανακάλυψη είχε τότε εκπλήξει τους επιστήμονες, όπως δήλωσε στο BBC ο επικεφαλής επιστήμων του ASIM δρ Τόρστεν Νόιμπερτ του Εθνικού Ινστιτούτου Διαστήματος του Τεχνολογικού Πανεπιστημίου της Δανίας. Όπως είπε, «πραγματικά μας εξέπληξε όλους. Πώς ήταν δυνατό να υπάρχει κάτι τέτοιο και να μη το ξέρουμε; Υπήρχαν έως τότε μόνο κάποιες ανεκδοτολογικές αναφορές από πιλότους αεροπλάνων».

Oι ηλεκτρικές εκκενώσεις που δεν διαρκούν περισσότερο από μερικά χιλιοστά του δευτερολέπτου αλλά μπορεί να έχουν μήκος πολλών δεκάδων χιλιομέτρων, πήραν ονόματα ξωτικών όπως «sprites», «blue jets» (τα πιο μυστηριώδη) και «elves» (τα πιο συχνά και κατανοητά). Αυτά ακριβώς τα «εξωτικά» φαινόμενα θα μελετήσει το ASIM, η αποστολή του οποίου θα διαρκέσει τουλάχιστον δύο χρόνια.

A red sprite captured on camera from the Space Station on August 10 over southern Mexico. Credit: NASA

Τα «sprites», που προκαλούνται στη μεσόσφαιρα από ηλεκτρικές εκκενώσεις στη μεσόσφαιρα, σε ύψος 50 έως 100 χιλιομέτρων, μοιάζουν με κόκκινες μέδουσες που τα πλοκάμια τους απλώνονται προς τα κάτω.

Blue Jet reaching 30 km upwards into the stratosphere as seen from the space station. Credits: DTU Space, ESA, NASA

Τα «blue jets» ξεκινούν από τις κορυφές των νεφών και διαδίδονται προς τα υψηλότερα στρώματα της ατμόσφαιρας έως τη στρατόσφαιρα. Ο πρώτος που βιντεοσκόπησε ένα «blue jet», ήταν από τον ISS ο αστροναύτης Αντρέας Μόγκενσεν της ESA το 2015.

ESA astronaut Tim Peake took this image circling Earth 400 km up in the International Space Station. He commented: “Sometimes looking down on Earth at night can be kinda spooky.” The image shows lightning strikes illuminating clouds over Western Australia during a thunderstorm. The Space Station travels at 28 800 km/h so it takes only 90 minutes to complete an orbit of Earth. Astronauts often spot thunderstorms and are impressed by how much lightning they observe. Although this picture was taken in Tim’s free time, the Station is used for research into elusive phenomena in the upper atmosphere during thunderstorms – red sprites, blue jets and elves. Some of the most violent electric discharges are very difficult to capture from the ground because of the atmosphere’s blocking effect. From space, astronauts can judge for themselves where to aim the camera, where to zoom in and follow interesting regions for researchers. Credit: ESA/NASA

Πιο ψηλά από όλα, έως την ιονόσφαιρα στα σύνορα μεταξύ ατμόσφαιρας-διαστήματος, φθάνουν τα «elves», που έχουν μορφή ομόκεντρων κύκλων φωτός, συχνά ξεκινούν σαν μια αδύναμη λάμψη και εκτείνονται σε ακτίνα έως 400 χιλιομέτρων.

Επιπλέον, οι πανίσχυρες αυτές ηλεκτρικές εκκενώσεις και τα ηλεκτρικά πεδία μέσα στα νέφη επιταχύνουν τα ηλεκτρόνια σε τέτοιες ταχύτητες και σε τόσο μεγάλους αριθμούς, ώστε συχνά δημιουργούν ακτίνες Χ και γ, κάτι άλλο που επίσης θα μελετηθεί χάρη στο νέο διαστημικό παρατηρητήριο.

Transient Luminous Events (TLEs) are flashes and glows that appear above storms and are results of activity occurring in and below those storms. Researchers are working to better understand lightning and thunderstorms, how they form and develop over time, and why storms produce different TLEs in different circumstances.

Κάθε δευτερόλεπτο περίπου 45 κεραυνοί εμφανίζονται στην ατμόσφαιρα της Γης, ενώ ισχυρές χημικές αντιδράσεις μεταβάλλουν την σύσταση της ατμόσφαιρας μέσα και γύρω από τα καταιγιδοφόρα σύννεφα. Καθώς οι κεραυνοί επηρεάζουν τις συγκεντρώσεις πολλών ατμοσφαιρικών αερίων, παίζουν σημαντικό ρόλο και στη διαμόρφωση του κλίματος, κάτι που θα αποτελέσει επίσης αντικείμενο επιστημονικής μελέτης.

Τέλος, οι παρατηρήσεις του ASIM θα βελτιώσουν την κατανόηση των επιστημόνων για τις συνέπειες των αμμοθυελλών, των αστικών ρύπων, των δασικών πυρκαγιών και της ηφαιστειακής τέφρας για το σχηματισμό νεφών και την πρόκληση κεραυνών.

Πηγές: ΑΠΕ-ΜΠΕ – https://www.nasa.gov/mission_pages/station/research/Once_Upon_a_Time_in_a_Thunderstorm

Ταξιδέψτε μέσα στους τρομερούς τυφώνες του Δία. See a Tour of Jupiter's North Pole Cyclones

Οι τυφώνες του Δία όπως τους κατέγραψε σε υπέρυθρες εικόνες το σκάφος Juno. Raging storms on Jupiter have long captured the imagination of mankind and a study published in March revealed the depths to which these fiery events extend. This picture of Jupiter's south pole is a mosaic of images acquired by Nasa's Juno probe. It shows the heat coming out from the planet through the clouds. Thinner clouds are yellow and dark red are the thicker ones. Credit: NASA/JPL-Caltech/SwRI/ASI/INAF/JIRAM

Ένα εκπληκτικό βίντεο 3D εικόνων από τους τρομερούς τυφώνες που μαίνονται στον Βόρειο Πόλο του Δία έδωσε στην δημοσιότητα η NASA. Το βίντεο δημιουργήθηκε από υπέρυθρες εικόνες που κατέγραψε το σκάφος Juno το οποίο εξερευνά τον γίγαντα αερίων του ηλιακού μας συστήματος. Σε αυτό ο θεατής «βουτάει» κυριολεκτικά μέσα σε εννέα τυφώνες οι οποίοι μοιάζουν περισσότερο με κρατήρες ενεργού ηφαιστείου γεμάτοι λάβα παρά με ατμοσφαιρικό φαινόμενο.

The images unveiled the shape and structure of the nine icy cyclones at Jupiter's North Pole. Dark red clouds (pictured) in the animation were measured at -188°C (181°F), while bright yellow clouds clocked in at -12°C (9°F), according to Nasa.

Κάθε τυφώνας έχει έκταση 4,3 χιλιάδων χλμ κατά μέσο όρο ενώ οι άνεμοι σε αυτούς κινούνται με ταχύτητες 350 χλμ/ώρα. Τα ερυθρής απόχρωσης νέφη των κυκλώνων είναι εξαιρετικά ψυχρά αφού οι θερμοκρασίες που έχουν είναι πέριξ των -188 βαθμών Κελσίου ενώ τα κίτρινης απόχρωσης νέφη είναι λιγότερο ψυχρά με την θερμοκρασία τους να κινείται πέριξ των -12 βαθμών Κελσίου.

Powerful winds flow in opposite directions on the surface of Jupiter, reaching speeds of more than 100 metres per second (220 mph / 360 kmh). Juno took this image of colourful, turbulent clouds in Jupiter's northern hemisphere on December 16, 2017, from 8,292 miles (13,345 km) above the tops of Jupiter's clouds.

Το σκάφος Juno (Ήρα) της NASA έφερε στο φως νέα πράγματα άγνωστα, έως τώρα για τον Δία, σχετικά με το βαρυτικό πεδίο του, την χαοτική ατμόσφαιρά του, τη σύνθεση του εσωτερικού του και τους πολικούς κυκλώνες του. Οι νέες αποκαλύψεις επιτρέπουν στους επιστήμονες να διαμορφώσουν μια πιο ολοκληρωμένη εικόνα για τον μεγαλύτερο πλανήτη του ηλιακού μας συστήματος.

In this animation the viewer is taken low over Jupiter’s north pole to illustrate the 3-D aspects of the region’s central cyclone and the eight cyclones that encircle it. The movie utilizes imagery derived from data collected by the Jovian Infrared Auroral Mapper (JIRAM) instrument aboard NASA's Juno mission during its fourth pass over the massive planet.  Infrared cameras are used to sense the temperature of Jupiter’s atmosphere and provide insight into how the powerful cyclones at Jupiter's poles work. In the animation, the yellow areas are warmer (or deeper into Jupiter’s atmosphere) and the dark areas are colder (or higher up in Jupiter’s atmosphere).  In this picture the highest “brightness temperature” is around 260K (about -13°C) and the lowest around 190K (about -83°C). The “brightness temperature” is a measurement of the radiance, at 5 µm, traveling upward from the top of the atmosphere towards Juno, expressed in units of temperature. Credit: NASA/JPL-Caltech/SwRI/ASI/INAF/JIRAM

Έως σήμερα, οι αστρονόμοι δεν ήξεραν και πολλά πράγματα για το τι συμβαίνει κάτω από την εντυπωσιακή επιφάνεια του πλανήτη, παρά έκαναν κυρίως εικασίες. Όπως προκύπτει από τα νέα στοιχεία, το εσωτερικό του Δία είναι εξίσου εντυπωσιακό αλλά και ταραχώδες με το εξωτερικό του, καθώς διαθέτει μια περιστρεφόμενη «καρδιά» ρευστού υδρογόνου και ηλίου, τεράστιους αεροχείμαρρους που φθάνουν σε βάθος 3.000 χιλιομέτρων και εξωτικές ασυμμετρικές βαρυτικές ιδιότητες.

Πηγές: NASA - http://www.tovima.gr/science/physics-space/article/?aid=966111