Οι περιστρεφόμενες μαύρες τρύπες «ερωτεύονται». Spinning Black Holes Fall in Love

Νέοι υπολογισμοί που περιέχονται στην δημοσίευση με τίτλο «Spinning Black Holes Fall in Love» δείχνουν ότι οι περιστρεφόμενες μαύρες τρύπες – σε αντίθεση με τις μη περιστρεφόμενες – μπορούν να παραμορφωθούν παλιρροιακά από ένα μη συμμετρικό βαρυτικό πεδίο. New calculations show that spinning black holes—unlike nonspinning ones—can be tidally deformed by a nonsymmetric gravitational field. Credit: Caltech/R. Hurt (IPAC)

Θα μπορούσε μια μαύρη τρύπα να έχει παλίρροιες; Η κοινή λογική έλεγε όχι. Αυτά τα πυκνά αντικείμενα είναι πολύ άκαμπτα για να σχηματίσουν τέτοιες επιφανειακές παραμορφώσεις. Όμως, ένας νέος θεωρητικός υπολογισμός διαπιστώνει ότι μια περιστρεφόμενη μαύρη τρύπα μπορεί να αναπτύξει μια παλιρροιακή διόγκωση σε ένα μη αξονο-συμμετρικό βαρυτικό πεδίο.

Οι Alexandre Le Tiec και Marc Casals στην εργασία τους δείχνουν ότι αυτές οι συνθήκες θα μπορούσαν να προκύψουν κατά τη συγχώνευση μιας μαύρης τρύπας και ότι η διόγκωση επηρεάζει την περιστροφή της μαύρης τρύπας.

They are called "tidal" because they are responsible for the ocean tides on earth. Our planet is in free fall toward the moon. The portion of the ocean's water closer to the moon experiences a stronger attraction than the portion furthest away. That elongates the waters that jacket the earth into two lobes. The earth rotates under these two lobes, once every day, producing two high tides.

Η Γη αλλάζει το σχήμα της εξαιτίας των βαρυτικών δυνάμεων της Σελήνης και του Ήλιου. Μια τέτοια παλιρροιακή παραμόρφωση μπορεί να χαρακτηριστεί από τους «παλιρροιακoύς αριθμούς Love» (Τidal Love Νumbers – συντομογραφικά TLNs, από το όνομά του μαθηματικού Augustus Love). Πρόκειται για το βαρυτικό ανάλογο της ηλεκτρικής επιδεκτικότητας στην ηλεκτροδυναμική

Οι TLNs περιγράφουν διαφορετικούς τρόπους παλιρροιακής απόκρισης. Ο τετραπολικός αριθμός Love της Γης, για παράδειγμα, έχει τιμή 0,3, ενώ η ίδια παράμετρος για ένα (λιγότερο παραμορφώσιμο) άστρο νετρονίων εκτιμάται ότι είναι περίπου 0,1.

Παλαιότερη εργασία έδειξε ότι οι TLNs είναι μηδενικοί για μια μη περιστρεφόμενη μαύρη τρύπα σε ένα στατικό παλιρροιακό πεδίο. Αλλά η κατάσταση είναι διαφορετική όταν το πεδίο αλλάζει με το χρόνο ή όταν η μαύρη τρύπα περιστρέφεται σε ασυμμετρικό πεδίο. Οι Le Tiec και Casals διαπίστωσαν ότι μια μαύρη τρύπα που περιστρέφεται στο 10% της μέγιστης ταχύτητας σε ένα μη συμμετρικό πεδίο θα πρέπει να έχει ένα τετραπολικό αριθμό Love 0,002. Παρά το γεγονός ότι είναι σχετικά μικρές, τέτοιες παλιρροιακές παραμορφώσεις θα μπορούσαν να επηρεάσουν τη δυναμική των συγχωνεύσεων των μαύρων οπών. Για την περίπτωση μιας μαύρης τρύπας με αστρική μάζα που κινείται σπειροειδώς γύρω από μια περιστρεφόμενη τερατώδους μάζας μαύρη τρύπα, διαπίστωσαν ότι οι παλιρροιακές παραμορφώσεις στο μεγαλύτερο αντικείμενο δημιουργούν μια ροπή που επιβραδύνει την περιστροφή της.

Πηγές: A. Le Tiec and M. Casals, “Spinning black holes fall in Love,” Phys. Rev. Lett. 126, 131102 (2021) - https://physics.aps.org/articles/v14/s38 - https://www.pitt.edu/~jdnorton/teaching/HPS_0410/chapters/black_holes/index.html - https://physicsgg.me/2021/03/31/

 

 

 

Η μουσική είναι εξάρτηση και τώρα γνωρίζουμε το γιατί. Neuroscientists Uncover Why the Brain Enjoys Music

Επιστήμονες με δημοσίευση τους στην επιθεώρηση «JNeurosci» υποστηρίζουν ότι εντόπισαν τον μηχανισμό που προκαλεί τα συναισθήματα ευχαρίστησης στον άνθρωπο όταν ακούει μουσική και είναι ο ίδιος με αυτόν που συνδέεται με εξαρτήσεις όπως αυτές στο αλκοόλ, στην κοκαΐνη και στο πρόχειρο φαγητό (φαγητό των fast food κλπ. Interaction between auditory and reward brain circuits underpins musical pleasure. Communication between the brain’s auditory and reward circuits is the reason why humans find music rewarding, according to new research published in JNeurosci. Julius Schmid (1854-1935), Schubertiade (1897), further details not known. Wikimedia Commons.

Ο άνθρωπος απολαμβάνει την μουσική αλλά το γεγονός ότι δεν υπάρχει κάποιο βιολογικό όφελος που να προκύπτει από αυτή την λειτουργία προκαλεί διαχρονικά πεδίο επιστημονικής έρευνας χωρίς μέχρι σήμερα να έχουν υπάρξει ικανοποιητικές απαντήσεις.

Επιστήμονες του Πανεπιστημίου McGill στον Καναδά προσπαθούν να ρίξουν φως σε αυτή την μυστηριώδη σχέση ανθρώπου και μουσικής εδώ και περίπου μια δεκαετίες. Με δημοσίευση τους στην επιθεώρηση «JNeurosci» υποστηρίζουν ότι εντόπισαν τον μηχανισμό που προκαλεί τα συναισθήματα ευχαρίστησης στον άνθρωπο όταν ακούει μουσική και είναι ο ίδιος με αυτόν που συνδέεται με εξαρτήσεις όπως αυτές στο αλκοόλ, στην κοκαΐνη και στο πρόχειρο φαγητό (φαγητό των fast food κλπ.).

Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν την μέθοδο της διακρανιακής μαγνητικής διέγερσης για να διαπιστώσουν τι συμβαίνει στον εγκέφαλο των ανθρώπων όταν ακούνε μουσική. Στην μελέτη πήραν μέρος άτομα 20-25 ετών στους οποίους οι ερευνητές επέλεξαν να τους βάλουν να ακούν μουσική ποπ καταγράφοντας παράλληλα την εγκεφαλική τους δραστηριότητα. Οι συμμετέχοντες άκουγαν κατά την διάρκεια της μελέτης τόσο τραγούδια που είχαν επιλέξει οι ίδιοι αλλά και τραγούδια που είχαν επιλέξει οι ερευνητές.

Greater induced pleasure differences was associated with increased synchronized activity between auditory and reward regions. Credit: Mas-Herrero et al., JNeurosci 2021

Διαπιστώθηκε πώς όταν ξεκινούσε η μουσική στον εγκέφαλο των συμμετεχόντων ενεργοποιούνταν αμέσως ο επικλινής πυρήνας. Πρόκειται για μια λειτουργική μονάδα του εγκεφάλου που βρίσκεται στα αποκαλούμενα κέντρα επιβράβευσης και παίζει σημαντικό ρόλο στην ανάπτυξη εθιστικών συμπεριφορών.

Ο επικλινής πυρήνας κατέχει επίσης κεντρικό ρόλο στην παρουσία και δράση της ντοπαμίνης. Πρόκειται για την ορμόνη που ρυθμίζει την διάθεση και τα συναισθήματα έχοντας αποκτήσει μαζί με την σεροτονίνη τον χαρακτηρισμό «ορμόνες της χαράς». Όσο περισσότερο απολάμβανε κάποιος από τους συμμετέχοντες την μουσική που άκουγε τόσο μεγαλύτερη ήταν η διέγερση στον επικλινή πυρήνα. Όταν η μουσική σταματούσε αυτόματα εξασθενούσε και η διέγερση σε αυτή την περιοχή.

It is thought the research may provide new insights into the lifestyles of music legends such as David Bowie.

Τα ευρήματα της έρευνας προσφέρουν εκτός των άλλων και μια εξήγηση στο γιατί οι άνθρωποι με πολύ στενή σχέση με την μουσική και ειδικότερα οι καλλιτέχνες εμφανίζουν συχνά διαφόρων ειδών εθιστικές τάσεις. «Η μουσική λειτουργεί ως μια πολύ ισχυρή δύναμη που μας κινητοποιεί στην καθημερινότητα μας και κάνει να καταναλώνουμε πολύ χρόνο αλλά και χρήμα για αυτή είτε περιμένοντας για ώρες σε μια ουρά ακόμη και μέσα σε κακοκαιρία για να πάρουμε ένα εισιτήριο μιας συναυλίας είτε επενδύοντας χρόνια εκμάθησης ενός μουσικού οργάνου» αναφέρει ο Ερνστ Μας Χερέρο, μέλος της ερευνητικής ομάδας.

Όπως και να έχει το πράγμα πάντως σε αντίθεση με τις άλλες εξαρτήσεις η μουσική κάνει καλό στον άνθρωπο με διαφόρους τρόπους και είναι δύσκολο να αντιμετωπίσει κάποιος προβλήματα «υπερβολικής δόσης μουσικής».

Πηγές: “Unraveling the Temporal Dynamics of Reward Signals in Music-Induced Pleasure with TMS” 29 March 2021, Journal of Neuroscience. DOI: 10.1523/JNEUROSCI.0727-20.2020 - https://scitechdaily.com/neuroscientists-uncover-why-the-brain-enjoys-music/ - https://www.naftemporiki.gr/story/1708415/i-mousiki-einai-eksartisi-kai-tora-gnorizoume-to-giati

 

 

Γαλαξιακό Διαδίκτυο και βαρυτικοί φακοί. Gravitational Lenses Could Allow a Galaxy-Wide Internet

Το Γαλαξιακό Διαδίκτυο μπορεί να δημιουργηθεί (έστω … από εξωγήινους πολιτισμούς) εφόσον τα άστρα αξιοποιηθούν ως βαρυτικοί φακοί, υποστηρίζει ο Claudio Maccone, στην δημοσίευσή του με τίτλο «Galactic internet made possible by star gravitational lensing». Some kind of galactic Internet is possible taking advantage of the gravitational lensing effect that stars can provide with a properly focused radio signal. The project could be an impressive advance for space expeditions. What phase is it in and how is it possible. Maccone in his recent paper showed that galactic internet could be made possible by star gravitational lensing and it may already existed.

Όμως, τι είναι ένας βαρυτικός φακός; Εμείς γνωρίζουμε τους συγκλίνοντες και αποκλίνοντες φακούς της οπτικής. Για παράδειγμα αν μια παράλληλη μονοχρωματική δέσμη συναντήσει τον συγκλίνοντα φακό όπως φαίνεται στο παραπάνω σχήμα, τότε οι διαθλώμενες ακτίνες διέρχονται από ένα σημείο F το οποίο ονομάζεται κύρια εστία του φακού. Η απόσταση f ονομάζεται εστιακή απόσταση.

This graphic shows a reconstruction (at lower left) of the brightest galaxy whose image has been distorted by the gravity of a distant galaxy cluster. The small rectangle in the center shows the location of the background galaxy on the sky if the intervening galaxy cluster were not there. The rounded outlines show distinct, distorted images of the background galaxy resulting from lensing by the mass in the cluster. The image at lower left is a reconstruction of what the lensed galaxy would look like in the absence of the cluster, based on a model of the cluster's mass distribution derived from studying the distorted galaxy images. Illustration Credit: NASA, ESA, and Z. Levay (STScI) Science Credit: NASA, ESA, J. Rigby (NASA Goddard Space Flight Center), K. Sharon (Kavli Institute for Cosmological Physics, University of Chicago), and M. Gladders and E. Wuyts (University of Chicago)

Ως βαρυτικός φακός θεωρείται κάθε κατανομή ύλης (όπως ένα άστρο, ένας γαλαξίας ή σμήνος γαλαξιών) που βρίσκεται ανάμεσα σε μία μακρινή πηγή φωτός (ηλεκτρομαγνητικό κύμα) και έναν παρατηρητή, η οποία καμπυλώνει την διαδρομή του φωτός από την πηγή μέχρι τον παρατηρητή. Το φαινόμενο χαρακτηρίζεται ως βαρυτική εστίαση και αποτελεί μία από τις προβλέψεις της Γενικής Θεωρίας της σχετικότητας. Το φαινόμενο αυτό αποτέλεσε την πρώτη πειραματική επαλήθευση της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας από τον Arthur Eddington.

Αντίθετα με έναν συνηθισμένο φακό, ένας βαρυτικός φακός εκτρέπει (πολύ) περισσότερο το φως που περνά πιο κοντά από το κέντρο του και (πολύ) λιγότερο το φως που περνά πιο μακριά από αυτό. Κατά συνέπεια δεν έχει μοναδικό σημείο ως εστία, αλλά μία γραμμή (εστιακή γραμμή). Ο όρος «φακός» για τη βαρυτική κάμψη των φωτεινών ακτίνων χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά από τον O.J. Lodge, ο οποίος σχολίασε ότι «δεν είναι σωστό να λέμε ότι το ηλιακό βαρυτικό πεδίο δρα ως φακός, διότι δεν έχει εστιακή απόσταση». Σύμφωνα με τον Claudio Maccone αν στείλουμε ένα κατάλληλα εξοπλισμένο διαστημικό σκάφος κατά μήκος οποιασδήποτε ακτινικής κατεύθυνσης μακριά από τον Ήλιο έως την ελάχιστη απόσταση των 550 AU και πέραν, η μάζα του Ήλιου θα λειτουργήσει ως ένας τεράστιος μεγεθυντικός φακός ραδιοκυμάτων, επιτρέποντάς μας να «δούμε» στην άλλη πλευρά του Ήλιου, ακόμη και σε πολύ μεγάλες αποστάσεις.

Ο Ήλιος ως βαρυτικός φακός με ελάχιστη εστιακή απόσταση 550 AU (=3,17 ημέρες φωτός=13,75 φορές πέρα από την τροχιά του Πλούτωνα) και την θέση του διαστημικού σκάφους πέρα από το ελάχιστο εστιακό μήκος. Geometry of the Sun gravitational lens with the minimal focal length of 550 AU (= 3.17 light days = 13.75 times beyond Pluto’s orbit) and the FOCAL spacecraft position beyond the minimal focal length. Credit: Claudio Maccone

Στην μελλοντολογική του εργασία ο Claudio Maccone εξετάζει επίσης την ραδιοφωνική γέφυρα μεταξύ του Ήλιου και κάθε άλλου άστρου, που αποτελούν σύστημα δυο βαρυτικών φακών. Η λειτουργία της ευθυγράμμισης μιας τέτοιας ραδιογέφυρας είναι πολύ δύσκολη, αλλά η εξοικονόμηση ενέργειας είναι τεράστια, λόγω των τεράστιων συνεισφορών των φακών των δύο άστρων στο συνολικό κέρδος της κεραίας του συστήματος.

Channel Capacities for all five information channels made up by the radio bridges between the Sun and another star. The second and third column give the Channel Capacity for bandwidth equal to 1 Hz (typical SETI case) and 1 kHz (sometimes used in SETI also), respectively. © Maccone

Μελετά επίσης την χωρητικότητα πληροφοριών του καναλιού για καθεμία από αυτές τις ραδιογέφυρες, θέτοντας έτσι έναν φυσικό περιορισμό στο μέγεθος της μεταφοράς πληροφοριών που θα είναι δυνατή στην περίπτωση που χρησιμοποιούνται άστρα ως βαρυτικοί φακοί. 

A classic spiral, the Whirlpool Galaxy (M51) is 30 million light years distant and 60 thousand light years across. What sort of communications network might link civilizations here? Credit: N. Scoville (Caltech), T. Rector (U. Alaska, NOAO) et al., Hubble Heritage Team, NASA.

Βέβαια, ακόμα κι αν ξεπεραστούν όλα τα προβλήματα που εμφανίζονται στην υλοποίηση ενός τέτοιου γιγαντιαίου εγχειρήματος, θα πρέπει να ξεχάσουμε την γνωστή μας άμεση επικοινωνία με σύντομα μηνύματα. Μπορεί τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα να κινούνται με την μέγιστη ταχύτητα στο σύμπαν, την ταχύτητα του φωτός, όμως οι αποστάσεις στον γαλαξία μας είναι τεράστιες (το κοντινότερο άστρο στον Ήλιο μας, ο Εγγύς του Κενταύρου, απέχει 4,2 έτη φωτός). Γι' αυτό τα μηνύματα πρέπει να είναι μεγάλα και με εξειδικευμένο περιεχόμενο (διαβάστε σχετικά ΕΔΩ: Finding the Galactic Internet).

Πηγές: Claudio Maccone, “Galactic internet made possible by star gravitational lensing”, ArXiv, pp. 1-6, 2021. https://arxiv.org/abs/2103.11483 - https://www.universetoday.com/150671/gravitational-lenses-could-allow-a-galaxy-wide-internet/ - https://theuncoverreality.in/2021/03/23/does-galactic-internet-exists-when-humans-could-be-able-to-build-theirs-astronomy/ - https://physicsgg.me/2021/03/29

 

 

 

O Δαίδαλος θα αναζητήσει καταφύγια ανθρώπων στην Σελήνη. ESA Funds Research into Lunar Cave Explorer

Ο Ευρωπαϊκός Οργανισμός Διαστήματος (ESA) θέλει να εξερευνήσει τα σπήλαια που υπάρχουν στην Σελήνη και θα χρησιμοποιήσει εξελιγμένα ρομπότ ειδικά σχεδιασμένα για αυτό τον σκοπό. Το πρόγραμμα αυτό ονομάστηκε «Descent And Exploration in Deep Autonomy of Lunar Underground Structures, DAEDALUS» για να τιμήσει όπως είναι ευνόητο τον μεγάλο αρχαίο Έλληνα εφευρέτη. What might look like a dangling hamster ball is actually a robotic sphere to explore the depths of lunar caves. Designed by a team coordinated by Germany’s Julius-Maximilians-Universität of Würzburg (JMU), the Descent And Exploration in Deep Autonomy of Lunar Underground Structures, DAEDALUS, robot is being evaluated by ESA’s Concurrent Design Facility, as part of a larger study of lunar cave mission concepts. Credit: Julius-Maximilians-University

Τα σπήλαια αποτέλεσαν τα πρώτα καταλύματα που χρησιμοποίησαν οι άνθρωποι για να προστατευτούν από τα στοιχεία της φύσης αλλά και τα επικίνδυνα ζώα. Το ίδιο μπορεί να συμβεί και στην Σελήνη.

Three images of the Marius Hills pit on the Moon, imaged by NASA’s Lunar Reconnaissance Orbiter. This pit is about 34 metres deep and 65 by 90 metres wide. Marius Hills and other pits may be ‘skylights’ into extensive lava tubes. Credit: NASA/GSFC/Arizona State University

Πρόσφατα έγινε γνωστό ότι ο Ευρωπαϊκός Οργανισμός Διαστήματος (ESA) θέλει να εξερευνήσει τα σπήλαια που υπάρχουν στην Σελήνη και θα χρησιμοποιήσει εξελιγμένα ρομπότ ειδικά σχεδιασμένα για αυτό τον σκοπό. Το πρόγραμμα αυτό ονομάστηκε «Descent And Exploration in Deep Autonomy of Lunar Underground Structures, DAEDALUS» για να τιμήσει όπως είναι ευνόητο τον μεγάλο αρχαίο Έλληνα εφευρέτη.

A prototype developed by the University of Würzburg of the Daedalus probe that would be lowered into a lunar cave using a tether. Credit: University of Würzburg

Το πρώτο από αυτά τα ρομπότ βρίσκεται στο τελικό στάδιο κατασκευής του και σε αυτή ο ΕΟΔ συνεργάζεται με ερευνητική ομάδα του Πανεπιστημίου Ιούλιος Μαξιμιλιανός του Βύρτσμπουργκ. Ο ΕΟΔ έδωσε στην δημοσιότητα μια φωτογραφία και κάποιες λεπτομέρειες του πρώτου ρομπότ ενώ όπως έγινε γνωστό θα ακολουθήσει η κατασκευή άλλων δύο.

Entering a lunar lava tube. The Moon’s surface is covered by millions of craters, but it also hosts hundreds of very steep-walled holes known as pits. Like doorways to the underworld, photos of some pits clearly show a cavern beneath the Moon’s surface, suggesting that they are ‘skylights’ into extensive lava tubes that can be as wide as New York’s Central Park, and could extend for hundreds of kilometers. These tubes are thought to have formed during lava flows billions of years ago, when the Moon was still geologically active. Credit: Conor Marsh, University of Manchester

Η ηφαιστειακή δραστηριότητα ανάμεσα στα άλλα δημιουργεί στο υπέδαφος τούνελ τα οποία το πέρασμα της λάβας σμιλεύονται με τρόπο τέτοιο ώστε να μετατρέπονται στην ουσία σε υπόγεια σπήλαια. Τέτοιου είδους σπήλαια υπάρχουν στην Γη αλλά θεωρείται βέβαιο ότι υπάρχουν στην Σελήνη και τον Άρη.

Artist’s impression of the European Large Logistics Lander (EL3) unloading cargo. This cargo could include a mission to explore lunar caves. Credit: ESA/ATG-Medialab

Προς το παρόν έχει εντοπιστεί η ύπαρξη ενός τέτοιου τούνελ στον φυσικό μας δορυφόρο. Θεωρητικώς αυτοί οι γεωλογικοί σχηματισμοί στην Σελήνη και τον Άρη θα μπορούσαν να προστατεύσουν τους ανθρώπους από τις ακραίες εξωτερικές συνθήκες που επικρατούν εκεί αλλά και την βλαβερή κοσμική ακτινοβολία. Πρέπει λοιπόν να ξέρουμε αν αυτά τα σπήλαια καλύπτουν όλες τις προϋποθέσεις για να μπορέσει να ζήσει εκεί ο άνθρωπος μέχρι τουλάχιστον να δημιουργηθούν στην επιφάνεια του φεγγαριού αλλά και του Κόκκινου Πλανήτη ασφαλείς κατοικίες.

In a first step towards uncovering the Moon’s subterranean secrets, in 2019 ESA asked for your ideas to detect, map, and explore lunar caves. Five ideas were selected to be studied in more detail, each addressing different phases of a potential mission. This mission concept investigated exploring and characterizing the entrance and initial part of lunar lava tubes using a compact, tightly integrated spherical robotic device, with a complementary payload set and autonomous capabilities. It specifically addressed the identification and characterization of potential resources for future ESA exploration missions, the local environment of the subsurface and its geological and compositional structure. The sphere would house laser scanners, cameras and supporting equipment, and would be lowered into the skylight to explore the entrance, associated caverns and pipes. Lidar systems will produce 3D models of the environment; this will be the primary exploration toolset within the sphere. Credits: University of Würzburg

Το πρώτο ρομπότ που θα εξερευνήσει τα σπήλαια της Σελήνης έχει σφαιρικό σχήμα και διάμετρο 46 εκατ. όσο περίπου δύο μπάλες ποδοσφαίρου. Το ρομπότ θα διαθέτει στερεοσκοπική κάμερα, σύστημα σάρωσης με λέιζερ παρόμοιο με αυτό που χρησιμοποιούν τα αυτόνομα αυτοκίνητα (lidar) κα γενικότερα συστήματα και τεχνολογία με την οποία θα κάνει τρισδιάστατη χαρτογράφηση στα σπήλαια στα οποία θα εισέρχεται.

An overview of the University of Oviedo’s idea, where a charging head (CH) attached to the end of a crane can communicate with the underground rovers – cave elements (CEs) – using WiFi. Credit: University of Oviedo

Το ρομπότ θα ρίχνει μέσα στο σπήλαιο ένας γερανός και είναι δεμένο με ένα καλώδιο το οποίο θα διαθέτει συστήματα ασύρματης επικοινωνίας (Wi-Fi) ώστε το ρομπότ να μεταδίδει τα δεδομένα που συλλέγει.

Πηγές: https://www.esa.int/ESA_Multimedia/Images/2021/03/Lunar_cave_explorer - https://www.informatik.uniwuerzburg.de/space/mitarbeiter/nuechter/projects/daedalus/ - https://www.esa.int/Enabling_Support/Preparing_for_the_Future/Discovery_and_Preparation/ESA_plans_mission_to_explore_lunar_caves - https://www.naftemporiki.gr/story/1707746/o-daidalos-tha-anazitisei-katafugia-anthropon-stin-selini

 

 

 

H Τεχνητή Νοημοσύνη μπορεί να «γράψει» ένα μεγάλο μυθιστόρημα; Kazuo Ishiguro and Venki Ramakrishnan: imagining a new humanity

Μπορεί να γραφτεί ένα καλό, ένα υπέροχο μυθιστόρημα αξιοποιώντας τις δυνατότητες που μας δίνει η Τεχνητή Νοημοσύνη; Σε αυτό το ερώτημα κλήθηκαν να δώσουν, μεταξύ άλλων, απάντηση δύο Νομπελίστες. Ο 69χρονος Ινδικής καταγωγής βρετανο-αμερικανός βιολόγος  Venkatraman «Venki» Ramakrishnan που κέρδισε το 2009 το Νόμπελ στη Χημεία και ο 67χρονος γεννημένος στο Ναγκασάκι της Ιαπωνίας Βρετανός συγγραφέας Kazuo Ishiguro που κέρδισε το 2017 το Νόμπελ στη Λογοτεχνία έστω και από διαφορετικές εκκινήσεις συμφώνησαν ότι η Τεχνητή Νοημοσύνη δεν είναι αρκετά επαρκής για να «παράγει» τώρα ή στο εγγύς μέλλον ένα μεγάλο μυθιστόρημα. Two Nobel laureates on the ethics of AI and gene-editing, the battle over truth and the age-old rift between the ‘two cultures’.

Η απάντηση τους δόθηκε στο ένθετο Life & Arts της εβδομαδιαίας έκδοσης των Finacial Times, FT Weeked (Kazuo Ishiguro and Venki Ramakrishnan: imagining a new humanity).

Facial recognition software in use at the headquarters of the artificial intelligence company Megvii, in Beijing, May 2018 © New York Times/Redux/eyevine

A staff member feeds cloned monkeys with circadian rhythm disorders at the Institute of Neuroscience of Chinese Academy of Sciences in Shanghai, January 2019 © Xinhua News Agency/eyevine

Οι δύο Νομπελίστες έφεραν μέσα από τη συζήτηση τους σε πρώτο πλάνο όλες τις αλήθειες (από την πλευρά της Επιστήμης) που συνθέτουν τη νέα φάση της ανθρωπότητας και κυρίως, το αίτημα της ανάδειξης ενός νέου Ανθρωπισμού που θα έρθει να αντιμετωπίσει όλα εκείνα τα ηθικά ζητήματα που ξεπηδούν από την ραγδαία ανάπτυξη της Artificial Intelligent –Τεχνητή Νοημοσύνη και της Gene Editing (μια ομάδα τεχνολογιών που δίνουν στους επιστήμονες τη δυνατότητα να αλλάξουν το DNA ενός οργανισμού).

Mariano de la Roca y Delgado (1825–1872), Miguel de Cervantes imagining El Quixote (1858), oil on canvas, 171 x 210 cm, Museo Nacional del Prado, Madrid, Spain. Wikimedia Commons.

Αλλά, ας επανέλθουμε στα …μυστικά ενός καλού μυθιστορήματος. Ο Venki Ramakrishnan πιστεύει ότι ένα καλό μυθιστόρημα θέτει ερωτήσεις και αυτό είναι κάτι που δεν μπορεί να κάνει η Τεχνητή Νοημοσύνη.

«Η Τεχνητή Νοημοσύνη, αυτή τη στιγμή, ίσως δεν καταλαβαίνει την ανθρώπινη ενσυναίσθηση για να γράψει ένα μυθιστόρημα που θα σε έκανε να γελάσεις και να κλαις».

A technician runs diagnostics on a humanoid robot at the World AI Conference in Shanghai, July 2020 © Bloomberg

Αλλά, πέραν της συγγραφής ή ακόμη καλύτερα, της παραγωγής ενός καλού μυθιστορήματος η ανθρωπότητα έχει μπροστά της και υπέρτερες προκλήσεις λόγω της ραγδαίας ανάπτυξης της Τεχνητής Νοημοσύνης. Η τελευταία ολοένα και περισσότερο παίζει ρόλο στις πολιτικές καμπάνιες μέσα από την ανίχνευση πολιτικών συμπεριφορών και  το ερώτημα είναι αν μπορεί να κάνει και το επόμενο βήμα δηλαδή του επηρεασμού της ψήφου. Ένα μεγάλο ερωτηματικό με πολλές δύσκολες απαντήσεις. Το μόνο σίγουρο πάντως είναι η Τεχνητή Νοημοσύνη δεν έχει τη δύναμη να είναι η παραγωγός μιας νέας, μεγάλης Ιδέας που θα υπερβεί τις ιδεολογίες των προηγούμενων αιώνων!

Πηγές: https://www.ft.com/content/eca7988d-2961-4b27-9368-ff58c966e969 - https://www.in.gr/2021/03/29/b-science/dyo-nompelistes-texniti-noimosyni-kai-megalo-mythistorima/

 

 

O Εγκέλαδος έχει ωκεάνια ρεύματα που μπορεί να στηρίζουν την ζωή. Ocean currents predicted on Enceladus

Ερευνητές στις ΗΠΑ υποστηρίζουν ότι στον υπόγειο ωκεανό του Εγκέλαδου, τον παγωμένο δορυφόρο του Κρόνου, σχηματίζονται ρεύματα παρόμοια με αυτά των ωκεάνιων ρευμάτων στην Γη η παρουσία των οποίων δημιουργεί δυνητικά προϋποθέσεις φιλικές για την παρουσία της ζωής. Buried beneath 20 kilometers of ice, the subsurface ocean of Enceladus—one of Saturn's moons—appears to be churning with currents akin to those on Earth. Encased in an icy shell, the ocean on Enceladus appears to be churning. Credit: California Institute of Technology

Ο Εγκέλαδος αποτελεί τον έκτο σε μέγεθος δορυφόρο του Κρόνου. Πρόκειται για μια παγωμένη «μπάλα» με διάμετρο 500 χλμ. που δεν προκαλούσε κανένα ενδιαφέρον στους επιστήμονες. Όλα άλλαξαν όταν το 2014 το διαστημικό σκάφος Cassini που εξερευνούσε το σύστημα του άρχοντα των δαχτυλιδιών του ηλιακού μας συστήματος περνώντας πάνω από τον Εγκέλαδο συνέλλεξε και μετέδωσε στην Γη δεδομένα τα οποία προκάλεσαν συναγερμό όχι μόνο στα μέλη της αποστολής αλλά στην επιστημονική κοινότητα σε όλο τον κόσμο. Τα στοιχεία υπεδείκνυαν την ύπαρξη ενός υπόγειου ωκεανού γεγονός που τελικά επιβεβαιώθηκε με επόμενες παρατηρήσεις του Cassini.

Οι επιστήμονες έχουν καταλήξει στο συμπέρασμα ότι ο ωκεανός αυτός καλύπτει όλη την έκταση του δορυφόρου και έχει βάθος τουλάχιστον 30 χλμ. Οι περιοχές κοντά στην επιφάνεια του έχουν εξαιρετικά χαμηλή θερμοκρασία λόγω της κοντινής τους απόστασης με τους πάγους του δορυφόρου. Όσο όμως πλησιάζουμε προς το πυρήνα του δορυφόρου οι θερμοκρασίες αυξάνονται. Σειρά μελετών έχουν δείξει ότι ο ωκεανός αυτός διαθέτει μια σειρά από χαρακτηριστικά και προϋποθέσεις για την παρουσία της ζωής σε αυτόν έστω και σε μικροβιακό επίπεδο.

Over time, cool ocean water seeps into the moon's porous core. Pockets of water reaching deep into the interior are warmed by contact with rock in the tidally heated interior and subsequently rise owing to the positive buoyancy, leading to further interaction with the rocks. The heat deposited at the boundary between the seafloor and ocean powers hydrothermal vents. Heat and rocky particles are transported through the ocean, triggering localised melting in the icy shell above. This leads to the formation of fissures, from which jets of water vapour and the rocky particles from the seafloor are ejected into space. In the graphic, the interior 'slice' is an excerpt from a new model that simulated this process. The orange glow represents the parts of the core where temperatures reach at least 90°C. Tidal heating owing to the friction arising between particles in the porous core provides a key source of energy, but is not illustrated in this graphic. The tidal heating results primarily from the gravitational pull from Saturn. Credit: Surface: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute; interior: LPG-CNRS/U. Nantes/U. Angers. Graphic composition: ESA

Ερευνητές του Τεχνολογικού Ινστιτούτου της Καλιφόρνια, το πανεπιστήμιο που είναι πιο γνωστό ως Caltech, με μελέτη τους που δημοσιεύεται στην επιθεώρηση «Nature Geoscience» υποστηρίζουν ότι στον ωκεανού του Εγκέλαδου σχηματίζονται ρεύματα παρόμοια με αυτά των ωκεανών στην Γη. Σύμφωνα με τους ερευνητές αν μελετηθεί η κατανομή των πάγων στον Εγκέλαδο, οι περιοχές που οι πάγοι είναι πιο λεπτοί και εκείνες που τα στρώματα έχουν μεγάλο πάχος, μπορεί να χαρτογραφηθεί η κίνηση των ωκεάνιων ρευμάτων.

Από την χαρτογράφηση αυτή θα αποκαλυφθούν σύμφωνα με τους ερευνητές οι περιοχές στις οποίες η κίνηση των ρευμάτων μεταφέρει σε αυτές θερμότητα αλλά και θρεπτικά συστατικά. Αυτές οι περιοχές θα είναι και αυτές με τις μεγαλύτερες πιθανότητες να έχουν αναπτυχθεί ή να διαβιώνουν εκεί κάποιες μορφές ζωής. Έτσι οι επιστήμονες που θα ασχοληθούν με την οργάνωση αποστολών εξερεύνησης στον Εγκέλαδο τα επόμενα χρόνια θα έχουν με αυτό τον τρόπο έναν καλό… μπούσουλα για το που να στοχεύσουν.

Εκτός από τον Εγκέλαδο υπόγειο ωκεανό έχει διαπιστωθεί ότι διαθέτει και η Ευρώπη, ένας επίσης παγωμένος δορυφόρος του Δία ενώ η παρουσία υπόγειου ωκεανού έχει υποδειχθεί στον Πλούτωνα αλλά και σε ορισμένα ακόμη διαστημικά σώματα του ηλιακού μας συστήματος. Έχουν μάλιστα εκπονηθεί σχέδια εξερεύνησης τους με την αποστολή διαστημικών σκαφών που θα προσεδαφιστούν στην παγωμένη επιφάνεια, θα τρυπήσουν τους πάγους και θα ρίξουν στον ωκεανό ρομποτικά υποβρύχια για να τους εξερευνήσουν.

Με δεδομένο όμως ότι οι ωκεανοί αυτοί βρίσκονται σε βάθη δεκάδων ή και εκατοντάδων χλμ. κάτω από την παγωμένη επιφάνεια αυτών των διαστημικών σωμάτων το εγχείρημα μοιάζει με τα σημερινά δεδομένα και τεχνικά μέσα που διαθέτουμε από εξαιρετικά δύσκολο στα όρια του αδύνατου αν και ο ανθρώπινος πολιτισμός έχει δείξει ότι καταφέρνει να εφευρίσκει λύσεις για να ξεπερνά κάθε είδους εμπόδιο.

Πηγές:  A pole-to-equator ocean overturning circulation on Enceladus, Nature Geoscience (2021). DOI: 10.1038/s41561-021-00706-3 - https://www.caltech.edu/about/news/ocean-currents-predicted-on-enceladus - https://www.naftemporiki.gr/story/1707263/o-egkelados-exei-okeania-reumata-pou-mporei-na-stirizoun-tin-zoi

 

 

Συσκευή υπερήχων «διαβάζει τις προθέσεις μας στον εγκέφαλο». Reading Minds With Ultrasound

Ένα νέο σύστημα που «διαβάζει τη σκέψη» χωρίς να απαιτεί την εμφύτευση ηλεκτροδίων στον εγκέφαλο δοκιμάστηκε με επιτυχία σε πιθήκους, ένα επίτευγμα που ίσως μια μέρα επιτρέψει σε παράλυτους ασθενείς να ελέγχουν με τη σκέψη υπολογιστές ή ρομποτικούς βραχίονες. Focused ultrasound allowed researchers to record and monitor brain activity in a non-invasive way. The technology allowed the researchers to predict movement. Credit: Caltech

Την τελευταία δεκαετία έχει παρουσιαστεί μια πληθώρα συστημάτων «διεπαφής εγκεφάλου-υπολογιστή» που διαβάζουν τη σκέψη, όλα όμως παρουσιάζουν σημαντικά μειονεκτήματα και ακόμα δεν χρησιμοποιούνται ευρέως στην κλινική πράξη.

Μια από τις προσεγγίσεις που εφαρμόζονται αξιοποιεί δεδομένα από ηλεκτροεγκεφαλογράφους, μια αναίμακτη τεχνική η οποία όμως προσφέρει μειωμένη ανάλυση και δεν μπορεί να καταγράψει την ενεργοποίηση μεμονωμένων νευρώνων.

Μια άλλη προσέγγιση αφορά τη χειρουργική εμφύτευση ηλεκτροδίων που παρακολουθούν τη δραστηριότητα ακόμα και μεμονωμένων νευρώνων. Το πρόβλημα σε αυτή την περίπτωση είναι ότι για την εμφύτευση των ηλεκτροδίων απαιτείται η αφαίρεση τμήματος του κρανίου και το κόψιμο της σκληρής μήνιγγας, του βασικού προστατευτικού περιβλήματος του εγκεφάλου.

Τη λύση υπόσχονται τώρα να δώσει το «λειτουργικό υπερηχογράφημα», μια παραλλαγή των υπερηχογράφων που χρησιμοποιούν οι γυναικολόγοι για να απεικονίσουν το αναπτυσσόμενο έμβρυο. Μια συσκευή που ονομάζεται μορφομετατροπέας εκπέμπει παλμούς εστιασμένων υπερήχων, οι οποίοι ανακλώνται και αποκαλύπτουν τα όρια ανάμεσα σε διαφορετικούς ιστούς.

Στη νέα μελέτη, διεθνής ομάδα ερευνητών χρησιμοποίησε έναν μορφομετατροπέα που εκπέμπει μια πλατιά δέσμη υπερήχων για να παρακολουθεί τη ροή του αίματος στον οπίσθιο βρεγματικό φλοιό, μια περιοχή του εγκεφάλου που εμπλέκεται στον προγραμματισμό κινήσεων. Όσο πιο έντονη η ροή του αίματος σε μια περιοχή, τόσο πιο έντονη η δραστηριότητα των νευρώνων σε αυτή την περιοχή.

Η μέθοδος δεν είναι εντελώς αναίμακτη, αφού απαιτεί την αφαίρεση ενός μικρού τμήματος του κρανίου. Δεν απαιτεί τομές στη σκληρή μήνιγγα ή εμφύτευση ηλεκτροδίων βαθιά στον εγκέφαλο.

Τομογραφία των εγκεφαλικών αγγείων των πειραματόζωων σε απεικόνιση του λειτουργικού υπερηχογράφου. Details of the vasculature in the non-human primate brain, imaged using functional ultrasound. Credit: S. Norman

Η νέα τεχνική δοκιμάστηκε σε δύο μακάκους ρέζους, οι οποίοι είχαν εκπαιδευτεί να στρέφουν το βλέμμα ή τα άνω άκρα τους προς τα δεξιά ή προς τα αριστερά όταν έβλεπαν μια κουκίδα στην οθόνη.

Σε πρώτη φάση, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν τη συσκευή υπερήχων για να διαβάσουν την εγκεφαλική δραστηριότητα που συνόδευε κάθε κίνηση των πειραματόζωων. Τα δεδομένα τροφοδοτήθηκαν σε έναν αλγόριθμο μηχανικής μάθησης που σταδιακά έμαθε την αντιστοίχιση ανάμεσα στα μοτίβα της εγκεφαλικής δραστηριότητας και τις φυσικές κινήσεις.

Στην επόμενη φάση, οι ερευνητές ζήτησαν από τον αλγόριθμο να μαντέψει ποια κίνηση θα εκτελούσε κάθε πειραματόζωο στη διάρκεια του τεστ.

Ο αλγόριθμος μπορούσε να προβλέψει την κατεύθυνση της κίνησης με αξιοπιστία 78% στις κινήσεις των ματιών και 89% στις κινήσεις των χεριών, αναφέρουν οι ερευνητές στην έγκριτη επιθεώρηση Neuron.

Μάλιστα η συσκευή υπερήχων διαπιστώθηκε ότι μπορεί να καταγράφει τη δραστηριότητα μιας περιοχής του εγκεφάλου με διάμετρο μόλις 100 μικρόμετρα, περίπου 10 φορές το πλάτος ενός μεμονωμένου νευρώνα. Αυτό σημαίνει ότι η τεχνική προσφέρει υψηλότερη ανάλυση από τη λειτουργική μαγνητική τομογραφία, μια απεικονιστική εξέταση που παρακολουθεί την εγκεφαλική δραστηριότητα σε πραγματικό χρόνο, λένε οι ερευνητές.

Ακόμα κι έτσι όμως ο υπερηχογράφος δεν πετυχαίνει την ανάλυση που προσφέρουν τα εμφυτευμένα ηλεκτρόδια, παραδέχεται η ερευνητική ομάδα.

Το γεγονός όμως ότι η τεχνική δεν απαιτεί τόσο εκτεταμένη χειρουργική επέμβαση δημιουργεί τώρα ελπίδες για τους παράλυτους ασθενείς, πολλοί από τους οποίους δεν ενθουσιάζονται με την ιδέα της εμφύτευσης καλωδίων στον εγκέφαλο.

Επόμενο βήμα των ερευνητών θα είναι να συνδέσουν το σύστημα με έναν ρομποτικό βραχίονα για να διαπιστώσουν αν μπορούν να μετατρέψουν τις σκέψεις των πιθήκων σε κινήσεις.

Πηγές: “Single-trial decoding of movement intentions using functional ultrasound neuroimaging” by Sumner L. Norman, David Maresca, Vassilios N. Christopoulos, Whitney S. Griggs, Charlie Demene, Mickael Tanter, Mikhail G. Shapiro and Richard A. Andersen, 22 March 2021, Neuron. DOI: 10.1016/j.neuron.2021.03.003 - https://www.caltech.edu/about/news/reading-minds-with-ultrasound-a-less-invasive-technique-to-decode-the-brains-intentions - https://www.in.gr/2021/03/23/b-science/episthmes/syskeyi-yperixon-diavazei-tis-protheseis-mas-ston-egkefalo/