Μια πρωτοποριακή μέθοδος που προβλέπει ακραία συμβάντα. Technique spots warning signs of extreme events

Έλληνας ερευνητής ανέπτυξε αλγόριθμο πρόβλεψης ακραίων φυσικών γεγονότων. Engineers at MIT have devised a framework for identifying key patterns that precede an extreme event. Method may help predict hotspots of instability affecting climate, aircraft performance, and ocean circulation. Image: Jose-Luis Olivares/MIT

Έναν νέο αλγόριθμο υπολογιστή, που βοηθά στην πρόβλεψη των ακραίων γεγονότων κάθε είδους στη στεριά, στη θάλασσα και στον αέρα, ανέπτυξε έλληνας ερευνητής του Πανεπιστημίου ΜΙΤ των ΗΠΑ.

Πολλά ακραία συμβάντα φαίνεται να συμβαίνουν χωρίς καμία προειδοποίηση, είτε πρόκειται για ένα κύμα-τέρας που από το πουθενά εμφανίζεται στον ωκεανό για να καταπιεί ένα πλοίο, είτε για την απρόσμενη εξαφάνιση ενός είδους ζώου στη φύση, είτε για την ξαφνική δυσλειτουργία μιας μηχανής αεροπλάνου. Συχνά είναι αδύνατον να προβλεφθεί πότε ένα τέτοιο ξέσπασμα «αστάθειας» θα κάνει την εμφάνισή του, ιδίως στα πολύπλοκα συστήματα με πολλά αλληλεξαρτώμενα μέρη.

Themistoklis Sapsis seeks to understand, predict, and optimize complex engineering and environmental systems under extreme uncertainty.

Όμως, ο Θεμιστοκλής Σαψής, αναπληρωτής καθηγητής στο Τμήμα Μηχανολόγων και Ναυπηγών Μηχανικών του ΜΙΤ, μαζί με τον συνεργάτη του μεταδιδακτορικό ερευνητή Μοχαμάντ Φαραζμάντ, που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό «Science Advances» [A variational approach to probing extreme events in turbulent dynamical systems], επινόησαν ένα τρόπο να εντοπίζουν εκ των προτέρων σημάδια-κλειδιά που προηγούνται ενός ακραίου γεγονότος.

Η τεχνική μπορεί να εφαρμοσθεί σε μια ευρεία γκάμα πολύπλοκων συστημάτων, τα οποία φαίνεται πως «εκπέμπουν» τα δικά τους προειδοποιητικά μηνύματα, αρκεί να μπορεί κάποιος να τα «ακούσει». Δεν είναι τυχαίο ότι η μελέτη του έλληνα μηχανικού ενδιαφέρει τις ένοπλες δυνάμεις των ΗΠΑ, γι’ αυτό χρηματοδοτείται από τα Γραφεία Ερευνών και των τριών Όπλων (Ναυτικού, Αεροπορίας και Στρατού).

«Σήμερα δεν υπάρχει καμία μέθοδος που να εξηγεί πότε θα συμβούν αυτά τα ακραία συμβάντα. Εφαρμόσαμε τη νέα μέθοδό μας σε χαοτικές ροές ρευστών, που είναι το «άγιο δισκοπότηρο» των ακραίων γεγονότων. Αν μπορούμε να προβλέψουμε αυτές, τότε ελπίζουμε ότι θα είμαστε σε θέση να εφαρμόσουμε κάποιες στρατηγικές ελέγχου για να αποφύγουμε αυτά τα ακραία συμβάντα» δήλωσε ο Σαψής.

Έως τώρα, οι προσπάθειες πρόβλεψης ακραίων γεγονότων βασίζονται στην επίλυση δυναμικών εξισώσεων με απίστευτα πολύπλοκους μαθηματικούς τύπους, προκειμένου να προβλεφθεί η εξέλιξη ενός πολύπλοκου δυναμικού συστήματος σε βάθος χρόνου. Όμως, σύμφωνα με τον δρα Σαψή, η φυσική αρκετών πολύπλοκων συστημάτων δεν έχει ακόμη κατανοηθεί επαρκώς και η μοντελοποίησή τους εμπεριέχει σοβαρά λάθη, συνεπώς οι αντίστοιχες μαθηματικές εξισώσεις δεν είναι ρεαλιστικές.

Αλλά, όπως λέει, ακόμη και στα συστήματα εκείνα όπου η φυσική τους κατανοείται επαρκώς, υπάρχει ένας τεράστιος αριθμός αρχικών συνθηκών με τις οποίες μπορεί κανείς να τροφοδοτήσει τις σχετικές δυναμικές εξισώσεις, με συνέπεια να προκύπτει ένας εξίσου τεράστιος αριθμός πιθανών αποτελεσμάτων, πράγμα που καθιστά σχεδόν αδύνατη την πραγματική πρόβλεψη ενός ακραίου συμβάντος.

Όπως επισημαίνει ο έλληνας μηχανικός, «αν απλώς πάρουμε στα τυφλά τις εξισώσεις και αρχίσουμε να αναζητούμε αρχικές συνθήκες που θα εξελιχθούν σε ακραίες καταστάσεις, υπάρχει πολύ μεγάλη πιθανότητα ότι θα καταλήξουμε σε αρχικές καταστάσεις που είναι υπερβολικά εξωτικές, με άλλα λόγια ποτέ δεν πρόκειται να συμβούν στην πράξη. Συνεπώς οι εξισώσεις περιέχουν περισσότερα δεδομένα από ό,τι πράγματι χρειαζόμαστε».

Αλλά αν, εναλλακτικά, αφήσει κανείς στην άκρη τις εξισώσεις και προσπαθήσει να ψάξει μόνο στα δεδομένα του πραγματικού κόσμου για χαρακτηριστικά μοτίβα που θα προειδοποιούν για ένα επερχόμενο ακραίο γεγονός, όπως επισημαίνει, θα χρειαζόταν ένας τεράστιος όγκος δεδομένων σε πολύ μεγάλο βάθος χρόνου, ώστε να μπορέσει να εντοπίσει έγκαιρα κάποιο τέτοιο προειδοποιητικό σημάδι με κάποια βεβαιότητα.

Ο Σαψής δημιούργησε έναν αλγόριθμο υπολογιστή, που συνδυάζει τόσο τις εξισώσεις όσο και τα πραγματικά διαθέσιμα δεδομένα. Ο συνδυασμός αυτός βοηθά καλύτερα στην πρόβλεψη των ακραίων συμβάντων στον πραγματικό κόσμο.

Η δοκιμή του αλγόριθμου σε ένα μοντέλο προσομοίωσης της δυναμικής των χαοτικών ρευστών έδειξε ότι έχει την ικανότητα να προβλέπει ένα μελλοντικό ακραίο συμβάν στο 75% έως 99% των περιπτώσεων, ανάλογα με την πολυπλοκότητα του ρευστού. Τα χαοτικά ρευστά υπάρχουν σε πολλές μορφές γύρω μας, από τον καπνό του τσιγάρου και τη ροή του αέρα γύρω από μια μηχανή αεροπλάνου έως την κυκλοφορία του αέρα στην ατμόσφαιρα, τα ρεύματα του νερού στους ωκεανούς ή την κυκλοφορία του αίματος στο σώμα.

MIT Department of Mechanical Engineering Assistant Professor Themistoklis Sapsis. Photo: David Sella

Ο Θ. Σαψής αποφοίτησε από τη Σχολή Ναυπηγών Μηχανικών του ΕΜΠ το 2005 και πήρε το διδακτορικό του από το Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών του ΜΙΤ το 2011, όπου διεξήγαγε και μεταδιδακτορική έρευνα. Από το 2016 είναι αναπληρωτής καθηγητής στο ίδιο Τμήμα του ΜΙΤ.

Πηγές: news.in.gr – news.mit.edu

ESA: 100 άνθρωποι θα ζουν στο φεγγάρι έως το 2040. 100 people could live on the Moon by 2040

Σχέδιο της αποικίας που θα δημιουργηθεί στην Σελήνη. Could future generations grow up on the Moon? Image Credit: YouTube / ESA

Οι πρώτοι κάτοικοι της Σελήνης, κυρίως επιστήμονες, μηχανικοί και τεχνικοί, θα παράγουν σε τρισδιάστατους εκτυπωτές τα σπίτια και τα εργαλεία τους, θα λιώνουν σεληνιακούς πάγους για να πιουν νερό, θα τρώνε λαχανικά που θα καλλιεργούν σε σεληνιακά θερμοκήπια και θα διασκεδάζουν με νέα «ιπτάμενα» σπορ χάρη στη μειωμένη βαρύτητα του δορυφόρου της Γης.

Αυτό το όραμα – που δεν σκοπεύει να παραμείνει όραμα- παρουσίασε στο Ευρωπαϊκό Συνέδριο Πλανητικής Επιστήμης στη Ρίγα της Λετονίας ο γάλλος επιστήμονας Μπερνάρ Φοένγκ του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος (ESA), ο οποίος, σύμφωνα με το Γαλλικό Πρακτορείο Ειδήσεων, έχει αναλάβει το ρόλο του λεγόμενου «πρέσβη» του Σεληνιακού Χωριού.

Οι ανακοινώσεις του Φοένγκ στη Ρίγα στόχευαν κυρίως σε όσους περιγελούν την όλη ιδέα, θεωρώντας ότι δεν αποτελεί κάτι περισσότερο από επιστημονική φαντασία και μάλιστα σε ένα τόσο σύντομο χρονικό ορίζοντα. Όμως, ο «πρέσβης» τόνισε ότι το σχέδιο είναι και λογικό και εφικτό, δίνοντας στην ανθρωπότητα τη δυνατότητα να επεκταθεί μόνιμα ση Σελήνη.

Ο επικεφαλής της ESA Γιαν Βέρνερ υποστηρίζει ότι όταν ο Διεθνής Διαστημικός Σταθμός (ISS) τεθεί εκτός λειτουργίας, πιθανώς το 2024, θα πρέπει να αντικατασταθεί από μία μόνιμη σεληνιακή αποικία. Κάτι τέτοιο θεωρεί ότι μπορεί να γίνει -όπως και στην περίπτωση του ISS- με διεθνή διαστημική συνεργασία από πολλά κράτη, αυτή τη φορά πιθανώς και με τη συμμετοχή του ιδιωτικού τομέα, ο οποίος θα μπορέσει να βρει κερδοφόρες ευκαιρίες στη Σελήνη.

Επιστήμονες και επιχειρηματίες βλέπουν θετικά την ιδέα, αλλά προς το παρόν δεν έχουν «τσιμπήσει» οι πολιτικοί, οι χώρες των οποίων θα πρέπει να βάλουν βαθιά το χέρι στην τσέπη για να χρηματοδοτήσουν το φιλόδοξο σχέδιο.

Almost 50 years since man first walked on the lunar surface, the head of the European Space Agency explains his vision for living and working on the Moon. Johann-Dietrich Woerner believes the next giant leap for humankind could be an international collaboration of space faring nations in the form of a Moon village. This village would be a permanent lunar base for science, business, tourism or even mining. Woerner explains how using the Moon’s own natural resources could help build and sustain a base by 3D printing a structure or building element. Robotic rovers could inflate protective domes for astronauts. He also discusses the potential hazards of living on the Moon as well as the possible locations of the lunar base and the advantages of a new global space project. Credit: ESA

Το δέλεαρ θα μπορούσαν να είναι οι πρώτες ύλες στη Σελήνη, όπως ο ηφαιστειακής προέλευσης βασάλτης (που θα μπορούσε να είναι η πρώτη ύλη για δορυφόρους που θα εκτοξεύονται από το φεγγάρι), το σπάνιο στη Γη αλλά άφθονο στο φεγγάρι ήλιο-3 (από όπου θα μπορούσε θεωρητικά να παραχθεί καθαρότερη και ασφαλέστερη πυρηνική ενέργεια), το οξυγόνο και το υδρογόνο από τη διάσπαση του σεληνιακού νερού (δύο αέρια που εκρήγνυνται αν αναμιχθούν και άρα μπορούν να είναι η πρώτη ύλη για πυραυλικά καύσιμα) κ.α.

Η μη επανδρωμένη (ρομποτική) εξερεύνηση του φεγγαριού ήδη προχωρά, με αρκετές διαστημοσυσκευές και οχήματα τύπου ρόβερ να ετοιμάζονται για προσελήνωση τα επόμενα χρόνια.

The 1969-72 Apollo landings left us with an image of a lunar environment that was hostile and sterile. But scientists today says there is bounty in the Moon that can be unlocked with advanced technology, opening the way to a permanent human colony.

Όμως το μεγάλο στοίχημα θα είναι οι επανδρωμένες αποστολές και αυτή τη φορά, όχι πρόσκαιρες όπως οι αμερικανικές του προγράμματος «Απόλλων» πριν από δεκαετίες. Ορισμένοι μάλιστα, φοβούμενοι μια ανεξέλεγκτη κλιματική αλλαγή ή έναν πυρηνικό πόλεμο στη Γη στο μέλλον, θεωρούν τη δημιουργία βάσης ή χωριού στη Σελήνη μια αναγκαία δικλείδα ασφαλείας για την ανθρωπότητα.

Όμως, όπως έδειξε η προσωπική εμπειρία των περισσοτέρων ανθρώπων που έζησαν σε προσομοιώσεις σεληνιακών ή αρειανών εγκαταστάσεων στη Γη, τα πράγματα δεν θα είναι καθόλου εύκολα, είτε ζουν μέσα στις εγκαταστάσεις τους, είτε βγαίνουν έξω με τις διαστημικές στολές τους. Αλλά κάθε αρχή και δύσκολη, αντιτείνουν οι πιο αισιόδοξοι.

Όσο για το κόστος του ταξιδιού στη Σελήνη, όπως είπε ο Φοένγκ, «η τιμή του ‘εισιτηρίου’ σήμερα είναι της τάξης των 100 εκατομμυρίων ευρώ, αλλά σε 20 χρόνια μπορεί να είναι 100 φορές πιο φθηνό». Βέβαια, αυτό σημαίνει 100.000 ευρώ, οπότε δεν είναι και τσάμπα…

Πηγές: amna.gr – https://phys.org/news/2017-09-moon-lunar-village.html

Βρέθηκαν εκατομμύρια νέα γονίδια στο ανθρώπινο μικροβίωμα. Millions of new genes in human microbiome

Οι τρισεκατομμύρια μικροοργανισμοί από τους οποίους αποτελείται το μικροβίωμά μας παίζουν καταλυτικό ρόλο στην υγεία και στην ασθένεια. A new study of the human microbiome has uncovered millions of previously unknown genes from microbial communities in the human gut, skin, mouth, and vaginal microbiome, allowing for new insights into the role these microbes play in human health and disease. Credit: Steve Gschmeissner/Science Photo Library

Μια νέα μελέτη του ανθρώπινου μικροβιώματος – των τρισεκατομμυρίων μικροσκοπικών οργανισμών που ζουν επάνω και μέσα στο σώμα μας – αποκάλυψε εκατομμύρια άγνωστα γονίδια σε μικροβιακές κοινότητες στο ανθρώπινο έντερο, το δέρμα, το στόμα και τον γυναικείο κόλπο. Η καινούργια αυτή γνώση αναμένεται να ρίξει πολύ περισσότερο φως στον ρόλο που το μικροβίωμα παίζει στην ανθρώπινη υγεία αλλά και στην ασθένεια.

Τριπλασιασμός του αριθμού των στοιχείων που αναλύθηκαν

An estimated 30 trillion cells in your body—less than a third—are human. The other 70-90% are bacterial and fungal. By Gaby D'Allesandro / © AMNH

Η μελέτη που διεξήχθη από ερευνητές της Ιατρικής Σχολής του Πανεπιστημίου του Μέριλαντ, τη Σχολή Δημόσιας Υγείας του Χάρβαρντ, το Ινστιτούτο Broad του ΜΙΤ και του Χάρβαρντ καθώς και το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας στο Σαν Ντιέγκο δημοσιεύθηκε στην έγκριτη επιθεώρηση «Nature». Τριπλασιάζει τον αριθμό των στοιχείων που είχαν αναλυθεί στο παρελθόν στο πλαίσιο του προγράμματος ανάλυσης του ανθρώπινου μικροβιώματος και αποτελεί τη μεγαλύτερη μελέτη που έχει διεξαχθεί ως σήμερα σχετικά με το ανθρώπινο μικροβίωμα.

Τα ευρήματά της θα επιτρέψουν στους επιστήμονες να κάνουν ένα τεράστιο… άλμα στην επιστημονική γνώση σχετικά με τις αλλαγές που υφίσταται το ανθρώπινο μικροβίωμα με την πάροδο του χρόνου καθώς και με τις γενετικές εκείνες διαφορές που κάνουν τη «μικροβιακή υπογραφή» του καθενός μας μοναδική.

Βαρόμετρο για την υγεία και την ασθένεια

«Οι μικρο-οργανισμοί που απαρτίζουν το μικροβίωμα παίζουν καθοριστικό ρόλο σε πολλές πτυχές της υγείας μας. Όσο περισσότερα γνωρίζουμε για αυτούς και για τον ρόλο που διαδραματίζουν, τόσο πιθανότερο είναι να μπορέσουμε να τους διαχειριστούμε κατά βούληση για τη βελτίωση της υγείας μας» ανέφερε χαρακτηριστικά ο Όουεν Γουάιτ, καθηγητής Επιδημιολογίας και Δημόσιας Υγείας στο Πανεπιστήμιο του Μέριλαντ. Το μικροβίωμα έχει πράγματι συνδεθεί μέχρι σήμερα με πολλές πτυχές της ανθρώπινης υγείας συμπεριλαμβανομένων της καλής κατάστασης του ανοσοποιητικού συστήματος καθώς και της προδιάθεσης για χρόνιες νόσους όπως η νόσος του Crohn και ο καρκίνος.

Η νέα ερευνητική εργασία αποτελεί συνέχεια μελέτης που δημοσιεύθηκε το 2012 και πάλι στην επιθεώρηση «Nature». Στην καινούργια μελέτη οι ερευνητές ανέλυσαν 1.635 επιπλέον δείγματα μικροβιώματος (από σύνολο 2.355 δειγμάτων που ελήφθησαν από 265 άτομα). Χρησιμοποίησαν εργαλεία αλληλούχησης του DNA προκειμένου να εντοπίσουν ποιοι μικροοργανισμοί υπάρχουν σε διαφορετικά σημεία του σώματος, να προσδιορίσουν αν αυτοί οι οργανισμοί αλλάζουν ή μένουν σταθεροί σε βάθος χρόνου και να εξερευνήσουν τη λειτουργία τους. Η νέα ερευνητική εργασία παρέχει επίσης το καλύτερο μέχρι σήμερα «προφίλ» των μη βακτηριακών μελών του μικροβιώματος – ιών και μυκήτων - ενώ αποκαλύπτει ένα μέρος της βιοχημικής δραστηριότητας που επιτρέπει στα μικρόβια να επηρεάζουν την ανθρώπινη υγεία.

Πολλά ακόμη μένουν στο σκοτάδι

Παρότι τα καινούργια δεδομένα φωτίζουν περισσότερο από ποτέ τα «σκοτεινά» σημεία του μικροβιώματος, οι ίδιοι οι ερευνητές αναφέρουν ότι είναι πολλά αυτά που συνεχίζουν να μένουν στο σκοτάδι αφού οι κοινότητες των οργανισμών του μικροβιώματος είναι άκρως πολύπλοκες. Σε κάθε περίπτωση τονίζουν ότι κάθε βήμα προς τη… μικροβιακή γνώση του οργανισμού μας είναι σημαντικό, κυρίως για τους άλλους επιστήμονες που μπορούν να εκμεταλλευθούν τα νέα στοιχεία που προκύπτουν ώστε να πάνε την έρευνα ένα βήμα – και γιατί όχι; - ένα άλμα πιο πέρα.

Πηγές: Jason Lloyd-Price, Anup Mahurkar, Gholamali Rahnavard, Jonathan Crabtree, Joshua Orvis, A. Brantley Hall, Arthur Brady, Heather H. Creasy, Carrie McCracken, Michelle G. Giglio, Daniel McDonald, Eric A. Franzosa, Rob Knight, Owen White, Curtis Huttenhower. Strains, functions and dynamics in the expanded Human Microbiome Project. Nature, 2017; DOI: 10.1038/nature23889 - http://www.tovima.gr/science/medicine-biology/article/?aid=902460

Και οι μέδουσες ονειρεύονται! Jellyfish caught snoozing give clues to origin of sleep

Απρόσμενη ανακάλυψη αμερικανών επιστήμονων που διαπίστωσαν ότι και οι μέδουσες κοιμούνται. New research suggests that Cassiopea jellyfish eschew the night life, tucking into bed and going to sleep when the sun goes down. Credit: Norbert Wu/Minden/NGC

Αμερικανοί επιστήμονες ανακάλυψαν ότι και οι μέδουσες παίρνουν έναν υπνάκο, όπως οι άνθρωποι, τα ζώα και τα ψάρια. Είναι η πρώτη φορά που επιβεβαιώνεται ότι ένας οργανισμός χωρίς εγκέφαλο και κεντρικό σύστημα, όπως είναι η μέδουσα, χρειάζεται επίσης ύπνο.

Η ανακάλυψη

Τελικά και οι μέδουσες τον χρειάζονται έναν... υπνάκο. The brainless marine creatures are the simplest organisms known to seek slumber. Credit: Karen Doody Getty Images

Οι ερευνητές του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Καλιφόρνια (Caltech), έκαναν τη σχετική δημοσίευση στην επιθεώρηση «Current Biology». Η αιτία του ύπνου αποτελεί εδώ και χρόνια σημείο επιστημονικής διαμάχης. Μεταξύ των θεωριών που έχουν προταθεί, είναι ότι ο ύπνος βοηθά στη μνήμη, στη μάθηση, στην κυτταρική αναγέννηση κ.α. Εξίσου ερωτηματικό αποτελεί αν κοιμούνται όλα τα ζώα. Όλα τα σπονδυλωτά που έχουν μελετηθεί μέχρι σήμερα, έχουν βρεθεί να κοιμούνται, αλλά το αν κοιμούνται και όλα τα ασπόνδυλα, αποτελεί μυστήριο.

Τα σκουλήκια π.χ. παίρνουν ένα υπνάκο, αλλά έως τώρα ήταν πιο ασαφές αν κοιμούνται οι πιο πρωτόγονοι οργανισμοί, όπως οι σπόγγοι και οι μέδουσες, οι οποίες έχουν μια εξελικτική ιστορία σχεδόν 600 εκατομμυρίων ετών, μεγαλύτερη από σχεδόν κάθε άλλο ζώο. Οι μέδουσες είναι από τους πρώτους έμβιους οργανισμούς που απέκτησαν νευρικά κύτταρα, αν και ποτέ στη συνέχεια δεν ανέπτυξαν ένα κανονικό κεντρικό σύστημα με εγκέφαλο. Για τις μέδουσες τουλάχιστον, φαίνεται πως η απάντηση τελικά είναι καταφατική.

Πηγές: Nath, R. D. et al. Curr. Biol. http://dx.doi.org/j.cub.2017.08.014 (2017) - http://www.tovima.gr/science/medicine-biology/article/?aid=902543

Η ισχυρή κοσμική ακτινοβολία έχει εξωγαλαξιακή προέλευση. New evidence that the highest energy cosmic rays come from beyond our galaxy

Οι κοσμικές ακτινοβολίες ταξιδεύουν από άλλες περιοχές του Σύμπαντος έξω από τον δικό μας γαλαξία και φτάνουν στην Γη. Auger's new result suggests more of the highest energy cosmic rays come from one direction in the sky (red) than the other. The white contours surround the point of maximum flux. Credit: The Pierre Auger Collaboration/Science

Για πρώτη φορά οι επιστήμονες επιβεβαίωσαν ότι οι υψηλής ενέργειας κοσμικές ακτίνες που «βομβαρδίζουν» τη Γη, προέρχονται από μακρινές πηγές εκτός του γαλαξία μας.

H ανακάλυψη

The Pierre Auger Observatory includes 1660 water tanks like this one spread over an area five times bigger than the city of Chicago. Credit: Steven Saffi

Μια μεγάλη ομάδα άνω των 400 επιστημόνων από 18 χώρες, που ανέλυσαν τα στοιχεία του Παρατηρητηρίου Pierre Auger και έκαναν τη σχετική δημοσίευση στην επιθεώρηση «Science», κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι τα περισσότερα σωματίδια της κοσμικής ακτινοβολίας δεν προέρχονται από το δικό μας γαλαξία, αλλά από εξωγαλαξιακές πηγές. Οι κοσμικές ακτίνες, οι οποίες είναι πυρήνες διαφόρων χημικών στοιχείων (κυρίως υδρογόνου) που έχουν επιταχυνθεί σχεδόν στην ταχύτητα του φωτός, έχουν γίνει αντιληπτές εδώ και πάνω από 50 χρόνια, αλλά οι ακριβείς πηγές τους παραμένουν ένα μυστήριο.

Το Παρατηρητήριο Pierre Auger στη Δυτική Αργεντινή δημιουργήθηκε το 2001 ειδικά για να μελετήσει τις κοσμικές ακτίνες και είναι το μεγαλύτερο του είδους του στον κόσμο. Συλλέγει στοιχεία από 1.600 ανιχνευτές κοσμικών σωματιδίων, που είναι εξαπλωμένοι σε μια έκταση περίπου 3.000 τετραγωνικών χιλιομέτρων. Τα νέα ευρήματα, που βασίζονται στην ανάλυση στοιχείων 12 ετών από το εν λόγω Παρατηρητήριο (συνολικά άνω των 30.000 κοσμικών σωματιδίων), αποκαλύπτουν μια «ανισοτροπία», δηλαδή μια ασυμμετρία στην κατανομή των διευθύνσεων από όπου φαίνεται να προέρχονται τα κοσμικά σωματίδια, καθώς πλησιάζουν στη Γη.

Από πού έρχονται

A rendering of how the Pierre Auger detectors measure light produced by air showers created by cosmic rays. When a high energy cosmic ray hits the atmosphere, it produces a so-called air shower, which is a 'shower' of lower energy particles. Detectors on the ground count these.

Τα σωματίδια προέρχονται από μια ευρεία περιοχή του ουρανού και όχι από το κέντρο του γαλαξία μας, όπως αρχικά είχε υποτεθεί. Τα φορτισμένα σωματίδια της κοσμικής ακτινοβολίας με την υψηλότερη ενέργεια είναι πολύ δύσκολο να ανιχνευθούν, επειδή υπολογίζεται ότι στη Γη φθάνουν κατά μέσο όρο με ρυθμό ένα μόνο σωματίδιο ανά τετραγωνικό χιλιόμετρο ετησίως (είναι σαν μία κοσμική ακτίνα να πέφτει σε μια έκταση όσο ένα γήπεδο ποδοσφαίρου κάθε έναν αιώνα). Όταν ένα τέτοιο σπάνιο σωματίδιο προσκρούει στη γήινη ατμόσφαιρα και αλληλεπιδρά μαζί της, μπορεί να «μαρτυρήσει» την παρουσία του, επειδή δημιουργεί μια «βροχή» ηλεκτρονίων, φωτονίων και άλλων υποατομικών σωματιδίων.

Στο Παρατηρητήριο Pierre Auger -το οποίο θα αναβαθμισθεί το 2018- η ανίχνευση των κοσμικών σωματιδίων γίνεται από την λεγόμενη ακτινοβολία Τσερένκοφ, που εκπέμπεται όταν η κοσμική ακτινοβολία διαπεράσει δεξαμενές νερού. Ο Ήλιος εκπέμπει, επίσης, κοσμική ακτινοβολία αλλά χαμηλής ενέργειας. Τα εξωγαλαξιακής προέλευσης κοσμικά σωματίδια εκτιμάται ότι προέρχονται από βίαια αστροφυσικά φαινόμενα όπως οι μαύρες τρύπες.

Πηγές: www.amna.gr – www.sciencemag.org

Ανακαλύφθηκε το πρώτο ζεύγος αστεροειδών που μοιάζει με κομήτη. The comet that turned out to be two asteroids

Like a comet, the asteroid pair has a long tail of dust which changes in orientation based on particle size and pressure. Its apparent movement in the animation above is also the result of the relative alignment between the Sun, Earth, and the object changing between observations. Credits: NASA, ESA, and J. Agarwal, Max Planck Institute for Solar System Research

Στη ζώνη των αστεροειδών μεταξύ Άρη και Δία οι αστρονόμοι ανακάλυψαν ένα παράξενο ζεύγος διαστημικών βράχων που συμπεριφέρονται όπως ένας κομήτης.

Οι δύο αστεροειδείς είχαν ανακαλυφθεί το 2006 και αρχικά είχαν θεωρηθεί ένα ενιαίο σώμα με την ονομασία 288Ρ. Όμως, τώρα έγινε αντιληπτό ότι πρόκειται για δύο ξεχωριστά σώματα, που βρίσκονται σε άκρως ελλειπτική τροχιά το ένα γύρω από το άλλο, σε απόσταση περίπου 100 χιλιομέτρων. Κάθε αστεροειδής έχει μήκος περίπου ενός χιλιομέτρου.

Το ζεύγος μοιάζει με κομήτη, επειδή εκρέει μεγάλες ποσότητες υδρατμών στο διάστημα, αφήνοντας έτσι μια ουρά πίσω του. Κατά καιρούς είχαν βρεθεί είτε ζεύγη αστεροειδών είτε μεμονωμένοι αστεροειδείς που μοιάζουν με κομήτες, αλλά ποτέ ως τώρα δεν είχαν παρατηρηθεί κάποιοι αστεροειδείς που να συνδυάζουν και τα δύο αυτά γνωρίσματα, δηλαδή ζεύγος με χαρακτηριστικά κομήτη.

Hubble photographed a pair of asteroids orbiting each other that have a tail of dust, which is a comet-like feature. The odd object, called 2006 VW139/288P, is the first known binary asteroid that is also classified as a main-belt comet. Roughly 5,000 years ago, 2006 VW139/288P probably broke into two pieces due to a fast rotation. Credits: NASA, ESA, and J. Agarwal, Max Planck Institute for Solar System Research

Οι ερευνητές, με επικεφαλής την Τζέσικα Αγκαρβάλ του Ινστιτούτου Ερευνών Ηλιακής Δυναμικής Μαξ Πλανκ της Γερμανίας, που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό "Nature", χρησιμοποίησαν τη βοήθεια του διαστημικού τηλεσκοπίου Χαμπλ (Hubble) για τις παρατηρήσεις τους.

Το 1996 οι αστρονόμοι είχαν κάνει την πρώτη ανακάλυψη ενός αστεροειδούς που «φτύνει» υδρατμούς στο διάστημα. Έκτοτε οι επιστήμονες έχουν ανακαλύψει ότι αρκετά σώματα στη ζώνη των αστεροειδών διαθέτουν μικρότερες ή μεγαλύτερες ποσότητες παγωμένου νερού, που μερικές φορές μετατρέπεται σε υδρατμούς.

Η καλύτερη μελέτη των αστεροειδών, οι οποίοι αποτελούν και δυνητική απειλή για τη Γη, αποτελεί βασικό στόχο των επιστημόνων. Η ευρισκόμενη σε εξέλιξη αποστολή Osiris-Rex της Αμερικανικής Διαστημικής Υπηρεσίας (NASA) αποσκοπεί στη λήψη δειγμάτων από έναν αστεροειδή και στην επιστροφή τους στη Γη, για να μελετηθούν.

Πηγές: http://www.tovima.gr/science/article/?aid=902349 - Daily Mail Online

Γιώργος Σεφέρης, «Φυγή»

Marc Chagall, Over the town, 1918 

Δεν ήταν άλλη η αγάπη μας

έφευγε ξαναγύριζε και μας έφερνε

ένα χαμηλωμένο βλέφαρο πολύ μακρινό

ένα χαμόγελο μαρμαρωμένο, χαμένο

μέσα στο πρωινό χορτάρι

ένα παράξενο κοχύλι που δοκίμαζε

να το εξηγήσει επίμονα η ψυχή μας.

H αγάπη μας δεν ήταν άλλη ψηλαφούσε

σιγά μέσα στα πράγματα που μας τριγύριζαν

να εξηγήσει γιατί δε θέλουμε να πεθάνουμε

με τόσο πάθος.

Kι αν κρατηθήκαμε από λαγόνια κι αν αγκαλιάσαμε

μ' όλη τη δύναμή μας άλλους αυχένες

κι αν σμίξαμε την ανάσα μας με την ανάσα

εκείνου του ανθρώπου

κι αν κλείσαμε τα μάτια μας, δεν ήταν άλλη

μονάχα αυτός ο βαθύτερος καημός να κρατηθούμε

μέσα στη φυγή.

Egon Schiele, Study of a Couple, 1912

(από τα Ποιήματα, Ίκαρος 1974) 

Σπουδαία μινωικά ευρήματα στο νεκροταφείο Πετρά Σητείας. Great Minoan finds at Petras Archaeological Site, Sitia East Crete

Λατρευτικοί ναοί, χρυσά, κοσμήματα, οστά. Ευρήματα από την ανασκαφή στον Πετρά Σητείας (φωτ.: ΥΠΠΟΑ).

Μεγάλος αριθμός χρυσών και ασημένιων κοσμημάτων, πολλά χάλκινα εργαλεία, ιδίως καλλωπισμού, περισσότερα από 200 λίθινα αγγεία και από 65 σφραγίδες από ελεφαντόδοντο και ημιπολύτιμους λίθους και δύο σφραγιστικά δακτυλίδια, είναι μερικά μόνο από τα ευρήματα που έχουν δει το φως κατά τις ανασκαφές στο μινωικό νεκροταφείο Πετρά Σητείας (2800-1800 π. Χ.).

Όπως αναφέρει σε σχετική ανακοίνωσή του το Υπουργείο Πολιτισμού και Αθλητισμού, «η φετινή χρονιά (σσ. των ερευνών) επικεντρώθηκε κυρίως σε ΠΜ ΙΙ και ΜΜ ΙΙ ταφικά σύνολα, από τα οποία προέκυψαν νέες ελεφάντινες σφραγίδες, μοναδικά χρυσά κοσμήματα, χάνδρες από χρυσό και ημιπολύτιμους λίθους, καθώς και λίθινα αγγεία και ειδώλια με πολύχρωμη καμαραϊκή διακόσμηση».

Στο νεκροταφείο του Πετρά έχουν μέχρι σήμερα ανασκαφεί 17 μεγάλα ταφικά κτίρια (φωτ.: ΥΠΠΟΑ).

Πρόκειται για την «ανασκαφή του ασύλητου Προ- και Παλαιο-ανακτορικού μινωικού νεκροταφείου Πετρά Σητείας (2800-1800 π.Χ)», η οποία «συνεχίσθηκε για 12η χρονιά, υπό τη διεύθυνση της επίτιμης διευθύντριας του ΥΠΠΟΑ, δρος Μεταξίας Τσιποπούλου, με εξαιρετικά αποτελέσματα. Ο Πετράς ανασκάπτεται και μελετάται από διεπιστημονική ομάδα 26 ατόμων από 9 χώρες. Στο νεκροταφείο έχουν μέχρι σήμερα ανασκαφεί 17 μεγάλα ταφικά κτίρια (με εμβαδόν έως 125 τ.μ.), μία ταφική βραχοσκεπή, τρεις λάκκοι και δύο εκτεταμένοι χώροι τελετουργιών, που ανεγέρθηκαν και χρησιμοποιήθηκαν από εξέχουσες οικογένειες του ανακτορικού οικισμού. Οι ταφές είναι δευτερογενείς, με επτά μόνον εξαιρέσεις πρωτογενών» σημειώνει το ΥΠΠΟΑ.

Άποψη της ανασκαφής στον Πετρά (φωτ.: ΥΠΠΟΑ).

«Η ποσότητα και η διατήρηση του σκελετικού υλικού είναι μοναδική, καθώς και η ποικιλία των κτερισμάτων, πολλά από αυτά πολύτιμα κατασκευασμένα εισηγμένες πρώτες ύλες… Η ποσότητα της κεραμικής είναι επίσης σημαντικότατη και περιλαμβάνει πολύ μεγάλο αριθμό διακοσμημένων, ιδίως τελετουργικών αγγείων» καταλήγει η ανακοίνωση του ΥΠΠΟΑ.

Πηγή: Υπουργείο Πολιτισμού και Αθλητισμού (Δελτίο Τύπου).

Νέα τεχνολογία αορατότητας. The beam of invisibility

A new idea for a cloaking technology has been created by scientists. A completely opaque material is irradiated from above with a specific wave pattern -- with the effect that light waves from the left can now pass through the material without any obstruction. This surprising result opens up completely new possibilities for active camouflage. A material with random irregularities scatters an incident light wave into all directions. Credit: TU Wien

Επιστήμονες από την Ελλάδα, την Αυστρία και τις ΗΠΑ συνεργάζονται για την ανάπτυξη μιας καινοτόμου τεχνολογίας αορατότητας, που ανοίγει νέες δυνατότητες στην τέχνη του καμουφλάζ.

Χάρη στη χρήση ενός ειδικού υλικού που φωτίζεται από ψηλά με κατάλληλο τρόπο, μια άλλη ακτίνα φωτός είναι δυνατό να διαπεράσει το υλικό χωρίς εμπόδια. Αυτό πρακτικά σημαίνει ότι το αντικείμενο δεν φαίνεται στα μάτια του παρατηρητή.

Οι ερευνητές του Πανεπιστημίου Τεχνολογίας της Βιέννης, με επικεφαλής τον καθηγητή Στέφαν Ρότερ και του Πανεπιστημίου Κρήτης με επικεφαλής τον επίκουρο καθηγητή Κωνσταντίνο Μακρή, πιστεύουν ότι η νέα μέθοδός τους μπορεί να βρει εφαρμογή σε διάφορα μήκη κύματος του φωτός, ακόμη και σε ακουστικά κύματα.

Διάφορες επιστημονικές ομάδες, ανά τον κόσμο, δουλεύουν πάνω σε διάφορες τεχνολογίες αορατότητας, δοκιμάζοντας μια ποικιλία των λεγόμενων μετα-υλικών, που μπορούν να ξεγελάσουν το φως και να το καθοδηγήσουν γύρω από ένα αντικείμενο, έτσι ώστε το τελευταίο να μη γίνεται αντιληπτό από τον παρατηρητή.

Μια εναλλακτική τεχνική είναι η χρήση αντικειμένων που τα ίδια ενισχύουν ή αποσβένουν -με τη βοήθεια μιας ηλεκτρονικής οθόνης- το φως που έρχεται απ' έξω, πράγμα που μπορεί να καταστήσει αόρατο το αντικείμενο, τουλάχιστον αν το δει κανείς από μια συγκεκριμένη οπτική γωνία και μήκος κύματος.

Οι αυστριακοί και οι έλληνες ερευνητές ακολουθούν ένα διαφορετικό δρόμο, καθοδηγώντας το κύμα του φωτός μέσω του αντικειμένου, σαν το αντικείμενο να μη βρίσκεται εκεί. Αν και ακούγεται παράξενο, κάτι τέτοιο είναι εφικτό για συγκεκριμένα υλικά, τα οποία συνδυάζουν με μοναδικό τρόπο την απόσβεση και την ενίσχυση της ακτινοβολίας, χρησιμοποιώντας μια ειδική τεχνολογία κυμάτων.

Οι προσομοιώσεις που έχουν γίνει μέχρι σήμερα σε υπολογιστές, δείχνουν ότι η τεχνική δουλεύει. Ήδη, οι ερευνητές σχεδιάζουν να κάνουν τα σχετικά πειράματα προς επιβεβαίωση στην πράξη. Ίσως, μάλιστα, να ξεκινήσουν από τα ακουστικά κύματα και όχι του φωτός, επειδή τα πρώτα θεωρούνται από πειραματικής άποψης πιο εύκολα στο χειρισμό τους.

Konstantinos Makris obtained his Diploma from the National Technical University of Athens (Greece) in 2002 and his PhD in Theoretical Photonics from the School of Optics and Photonics (CREOL-FCPE) at the University of Central Florida, Orlando (USA) in 2008. From 2008 until 2010 he was a postdoctoral researcher at Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL), Switzerland. During 2011 he was Lecturer at Institute for Theoretical Physics of Vienna University of Technology (TU-Wien), Austria. From 2012 until 2015 he was a Marie Curie International Outgoing fellow (MC-IOF) between Princeton University, USA and TU-Wien, Austria. He was elected Assistant Professor at the Physics department of the University of Crete, in 2017.

Ο Κωνσταντίνος Μακρής σπούδασε στη Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών του ΕΜΠ (2002) και πήρε το διδακτορικό του στη θεωρητική φυσική φωτονικών συστημάτων από το Πανεπιστήμιο της Κεντρικής Φλόριντα των ΗΠΑ (2008). Μεταξύ 2008 - 2010 έκανε μεταδιδακτορική έρευνα στην Ομοσπονδιακή Πολυτεχνική Σχολή της Λωζάννης (EPFL) της Ελβετίας, στη συνέχεια διετέλεσε λέκτορας στο Πανεπιστήμιο Τεχνολογίας της Βιέννης (TU-Wien), ενώ από το 2012 έως το 2015 εργάσθηκε στα πανεπιστήμια Πρίνστον και TU-Wien ως υπότροφος Μαρί Κιουρί. Το 2017 εξελέγη επίκουρος καθηγητής στο Τμήμα Φυσικής του Πανεπιστημίου Κρήτης.

Πηγές: Konstantinos G Makris, Andre Brandstötter, Philipp Ambichl, Ziad H Musslimani, Stefan Rotter. Wave propagation through disordered media without backscattering and intensity variations. Light: Science & Applications, 2017; 6 (9): e17035 DOI: 10.1038/lsa.2017.35 - www.sciencedaily.com - http://www.tovima.gr/science/article/?aid=901805

Υπολογιστές με ανθρώπινο μυαλό. Computers Are Taking Design Cues From Human Brains

After years of stagnation, the computer is evolving again, prompting some of the world’s largest tech companies to turn to biology for insights. Credit: Minh Uong/The New York Times

«Περιμένουμε πάρα πολλά από τους υπολογιστές σήμερα. Θα πρέπει να έχουν την ικανότητα να μιλούν μαζί μας, να αναγνωρίζουν τα πάντα, από πρόσωπα μέχρι διαφορετικά είδη λουλουδιών και, ίσως, σύντομα, να τους ζητήσουμε να οδηγούν και τα αυτοκίνητά μας. Όλες αυτές οι δυνατότητες, που επιτυγχάνονται μέσω της Τεχνητής Νοημοσύνης, απαιτούν μια τεράστια ποσότητα υπολογιστικής μνήμης, η οποία υπερβαίνει τα όρια και την αντοχή ακόμα και των πιο εξελιγμένων μηχανών», σημειώνει ο Cade Metz σε πρόσφατο άρθρο στην εφημερίδα The New York Times.

Xuedong Huang, left, and Doug Burger of Microsoft are among the employees leading the company’s efforts to develop specialized chips. Credit: Ian C. Bates for The New York Times

Με ποιο τρόπο μπορούν να ξεπεραστούν τέτοιου είδους δυσκολίες; Ο αρθρογράφος σημειώνει ότι μερικές από τις μεγαλύτερες εταιρίες τεχνολογίας στον κόσμο προσπαθούν να ανταποκριθούν στις αυξανόμενες ανάγκες της εποχής, μελετώντας παραδείγματα από τη Βιολογία. Επανεξετάζουν τη φύση των ηλεκτρονικών υπολογιστών για να δημιουργήσουν νέου τύπου μηχανές. Η λειτουργία τους θα μοιάζει με εκείνη του ανθρώπινου εγκεφάλου, στον οποίο ένα κεντρικό στέλεχος ελέγχει το νευρικό σύστημα και συνδέεται με διαφόρων ειδών λειτουργίες, όπως είναι η ακοή και η όραση.

«Πρόκειται για τεράστια αλλαγή», τονίζει ο John Hennessy, πρώην πρόεδρος του Πανεπιστημίου του Stanford. Και προσθέτει, «ότι αυτή η προσέγγιση είναι εξοντωτική, καθώς οι επιστήμονες προσπαθούν να επανασχεδιάσουν την αρχιτεκτονική του συστήματος λειτουργίας των υπολογιστών». Η διαδικασία δεν είναι απλή ούτε εύκολη. Τα συστήματα που βασίζονται σε νευρωνικά δίκτυα είναι ικανά να μαθαίνουν μόνα τους και εξελίσσονται γρήγορα, αφού δεν βασίζονται σε προγραμματιστές που γράφουν ατέλειωτους κώδικες για να εξηγούν στο σύστημα πώς πρέπει να συμπεριφέρεται.

Η μεταφορά μιας ανάλογης λειτουργίας στον κόσμο των υπολογιστών, η οποία θα τους επιτρέπει να αναγνωρίζουν λέξεις με τον τρόπο των ανθρώπων, απαιτεί αδιάκοπη εκπαίδευση των μηχανών, διαρκείς αλλαγές στους αλγόριθμους, τεράστια υπολογιστική ισχύ, πολύ χρόνο και χρήμα.

An older board and chip combination at Microsoft’s offices. Chips now being developed by the company can be reprogrammed for new tasks on the fly. Credit: Ian C. Bates for The New York Times

Περισσότερο από μισό αιώνα, οι κατασκευαστές ηλεκτρονικών υπολογιστών έχτιζαν τα συστήματά τους γύρω από ένα ενιαίο τσιπ, σαν αυτά που υπάρχουν, σήμερα, στους φορητούς υπολογιστές και στα έξυπνα τηλέφωνά μας. Τώρα, οι μηχανικοί υπολογιστών δημιουργούν περισσότερο πολύπλοκα συστήματα. Διαιρούν το έργο τους σε μικρότερα μέρη και αξιοποιούν εξειδικευμένα τσιπ που καταναλώνουν λιγότερη ενέργεια.

Jeff Dean, one of Google’s most celebrated engineers, said the company should develop a chip for running a type of artificial intelligence; right, Google’s Tensor Processing Unit, or T.P.U. Credit: Ryan Young for The New York Times

Οι νέοι υπολογιστές μιμούμενοι, κατά κάποιον τρόπο, το βιολογικό σχεδιασμό του εγκεφάλου, μπορούν να βελτιώσουν την ταχύτητα εξέλιξης στον τομέα της Τεχνητής Νοημοσύνης. Έτσι, ο στόχος να κινηθούν κάποια μέρα οι μηχανές με αυτονομία στον φυσικό κόσμο είναι πλέον ορατός.

Πηγές: thalesandfriends.org – The New York Times