Koszty energii biologicznych systemów przetwarzania informacji. Bezpłatne wiadomości z biblioteki technicznej

NOWOŚCI NAUKI I TECHNOLOGII, NOWOŚĆ W ELEKTRONIKI
Bezpłatna biblioteka techniczna / Kanał wiadomości

Koszty energii biologicznych systemów przetwarzania informacji

25.09.2023

Zachowanie, fizjologia i żywotność organizmów żywych zależą od różnych procesów biologicznych, w tym komunikacji między komórkami i innymi składnikami molekularnymi. Istnieje wiele sposobów wymiany informacji w układach biologicznych, w tym przenoszenie fal mechanicznych i depolaryzacja elektryczna. Ostatnie badania przeprowadzone w USA miały na celu określenie kosztów energetycznych przesyłania informacji pomiędzy komórkami.

Naukowcy z Uniwersytetu Yale obliczyli ilość energii potrzebnej neuronowi do przesłania informacji. Okazało się, że jest to ilość znacznie większa niż energia potrzebna do usunięcia jednego bitu informacji.

„Chcieliśmy zrozumieć, czy stanowi to przykład skuteczności biologicznej, czy też wiążą się z tym inne koszty” – wyjaśnił Benjamin Mast, jeden z badaczy.

Dalsze badania Masta i jego współpracowników miały na celu optymalizację kosztów energii i zrozumienie, dlaczego systemy molekularne wykorzystują różne mechanizmy fizyczne do komunikacji. Na przykład neurony wykorzystują sygnały elektryczne, podczas gdy inne komórki wymieniają substancje chemiczne.

Naukowcy starali się określić optymalny tryb pod względem kosztów energii potrzebny do przesłania jednego bitu informacji. Wszystkie ich obliczenia opierały się na transmisji informacji kanałem fizycznym, w którym cząstki i ładunki poruszają się zgodnie z fizyką komórkową. Dodatkowo uwzględniono wpływ środowiska komórkowego na ten kanał. Zastosowanie stosunkowo prostych modeli pozwoliło ustalić dolną granicę kosztów energii potrzebnej do przesyłania prądów w układzie biologicznym.

Ogólnie rzecz biorąc, obliczenia naukowców potwierdziły wysokie koszty energii związane z przesyłaniem informacji między komórkami. Szacunki te mogą służyć jako punkt wyjścia do wyjaśnienia wysokich kosztów przetwarzania informacji zarejestrowanych w danych eksperymentalnych.

Naukowcy opracowali także poglądowy diagram, który pomaga zrozumieć, w jakich sytuacjach różne strategie komunikacji, takie jak sygnalizacja elektryczna i procesy wymiany chemicznej, są najbardziej optymalne. Diagram ten może pomóc w lepszym zrozumieniu zasad sygnalizacji pomiędzy różnymi komórkami i narządami, a także wyjaśnić, dlaczego neurony wykorzystują sygnały chemiczne do komunikacji na poziomie synaptycznym, a sygnały elektryczne do przesyłania informacji na duże odległości od dendrytów do ciała komórki.

<< Powrót: Rój maleńkich statków kosmicznych 25.09.2023

>> Naprzód: Rekord przyspieszenia samochodu elektrycznego ustanowiony 24.09.2023

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Udowodniono istnienie reguły entropii dla splątania kwantowego 09.05.2024

Mechanika kwantowa wciąż zadziwia nas swoimi tajemniczymi zjawiskami i nieoczekiwanymi odkryciami. Niedawno Bartosz Regula z Centrum Obliczeń Kwantowych RIKEN i Ludovico Lamy z Uniwersytetu w Amsterdamie przedstawili nowe odkrycie dotyczące splątania kwantowego i jego związku z entropią. Splątanie kwantowe odgrywa ważną rolę we współczesnej nauce i technologii informacji kwantowej. Jednak złożoność jego struktury utrudnia zrozumienie go i zarządzanie nim. Odkrycie Regulusa i Lamy'ego pokazuje, że splątanie kwantowe podlega zasadzie entropii podobnej do tej obowiązującej w układach klasycznych. Odkrycie to otwiera nowe perspektywy w dziedzinie informatyki i technologii kwantowej, pogłębiając naszą wiedzę na temat splątania kwantowego i jego powiązania z termodynamiką. Wyniki badań wskazują na możliwość odwracalności transformacji splątania, co mogłoby znacznie uprościć ich zastosowanie w różnych technologiach kwantowych. Otwarcie nowej reguły ... >>

Mini klimatyzator Sony Reon Pocket 5 09.05.2024

Lato to czas relaksu i podróży, jednak często upały potrafią zamienić ten czas w udrękę nie do zniesienia. Poznaj nowość od Sony - miniklimatyzator Reon Pocket 5, który obiecuje zapewnić użytkownikom większy komfort lata. Sony wprowadziło do oferty wyjątkowe urządzenie – miniodżywkę Reon Pocket 5, która zapewnia schłodzenie ciała w upalne dni. Dzięki niemu użytkownicy mogą cieszyć się chłodem w dowolnym miejscu i czasie, po prostu nosząc go na szyi. Ten mini klimatyzator wyposażony jest w automatyczną regulację trybów pracy oraz czujniki temperatury i wilgotności. Dzięki innowacyjnym technologiom Reon Pocket 5 dostosowuje swoje działanie w zależności od aktywności użytkownika i warunków otoczenia. Użytkownicy mogą łatwo regulować temperaturę za pomocą dedykowanej aplikacji mobilnej połączonej przez Bluetooth. Dodatkowo dla wygody dostępne są specjalnie zaprojektowane koszulki i spodenki, do których można doczepić mini klimatyzator. Urządzenie może och ... >>

Energia z kosmosu dla Starship 08.05.2024

Wytwarzanie energii słonecznej w przestrzeni kosmicznej staje się coraz bardziej wykonalne wraz z pojawieniem się nowych technologii i rozwojem programów kosmicznych. Szef startupu Virtus Solis podzielił się swoją wizją wykorzystania statku kosmicznego SpaceX do stworzenia orbitalnych elektrowni zdolnych zasilić Ziemię. Startup Virtus Solis zaprezentował ambitny projekt stworzenia elektrowni orbitalnych przy użyciu statku Starship firmy SpaceX. Pomysł ten mógłby znacząco zmienić dziedzinę produkcji energii słonecznej, czyniąc ją bardziej dostępną i tańszą. Istotą planu startupu jest obniżenie kosztów wystrzeliwania satelitów w przestrzeń kosmiczną za pomocą Starship. Oczekuje się, że ten przełom technologiczny sprawi, że produkcja energii słonecznej w kosmosie stanie się bardziej konkurencyjna w stosunku do tradycyjnych źródeł energii. Virtual Solis planuje budowę dużych paneli fotowoltaicznych na orbicie, wykorzystując Starship do dostarczenia niezbędnego sprzętu. Jednak jedno z kluczowych wyzwań ... >>

Nowa metoda tworzenia potężnych akumulatorów 08.05.2024

Wraz z rozwojem technologii i coraz większym wykorzystaniem elektroniki, kwestia tworzenia wydajnych i bezpiecznych źródeł energii staje się coraz pilniejsza. Naukowcy z Uniwersytetu w Queensland zaprezentowali nowe podejście do tworzenia akumulatorów cynkowych o dużej mocy, które mogą zmienić krajobraz branży energetycznej. Jednym z głównych problemów tradycyjnych akumulatorów wodnych było ich niskie napięcie, co ograniczało ich zastosowanie w nowoczesnych urządzeniach. Ale dzięki nowej metodzie opracowanej przez naukowców udało się pokonać tę wadę. W ramach swoich badań naukowcy zajęli się specjalnym związkiem organicznym – katecholem. Okazało się, że jest to ważny element, który może poprawić stabilność akumulatora i zwiększyć jego wydajność. Takie podejście doprowadziło do znacznego wzrostu napięcia akumulatorów cynkowo-jonowych, czyniąc je bardziej konkurencyjnymi. Zdaniem naukowców takie akumulatory mają kilka zalet. Mają b ... >>

Zawartość alkoholu w ciepłym piwie 07.05.2024

Piwo, jako jeden z najpopularniejszych napojów alkoholowych, ma swój niepowtarzalny smak, który może zmieniać się w zależności od temperatury spożycia. Nowe badanie przeprowadzone przez międzynarodowy zespół naukowców wykazało, że temperatura piwa ma znaczący wpływ na postrzeganie smaku alkoholu. Badanie prowadzone przez naukowca zajmującego się materiałami Lei Jianga wykazało, że w różnych temperaturach cząsteczki etanolu i wody tworzą różnego rodzaju skupiska, co wpływa na postrzeganie smaku alkoholu. W niskich temperaturach tworzą się bardziej piramidalne skupiska, co zmniejsza ostrość smaku „etanolu” i sprawia, że napój ma mniej alkoholowy smak. Wręcz przeciwnie, wraz ze wzrostem temperatury grona stają się bardziej łańcuchowe, co skutkuje wyraźniejszym alkoholowym posmakiem. To wyjaśnia, dlaczego smak niektórych napojów alkoholowych, takich jak baijiu, może zmieniać się w zależności od temperatury. Uzyskane dane otwierają nowe perspektywy dla producentów napojów, ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum

Chip FM31x firmy RAMTRON 28.01.2004

Światowej sławy producent ferroelektrycznych chipów pamięci RAMTRON wypuścił na rynek chip FM31x.

Oprócz pamięci 256 Kbit zawiera procesor, nadzorcę i zegar nadzoru, co może radykalnie zwiększyć niezawodność urządzenia.

Zobacz całość Archiwum wiadomości z nauki i techniki, nowa elektronika

Wszystkie języki tej strony

Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn