Você pode pensar que, dado o quão básica e onipresente é a fotossíntese, há muito tempo descobrimos como ela funciona. Em vez disso, as partes principais do processo permanecem um mistério. Novas pesquisas sugerem que uma dessas fases tem semelhanças impressionantes com os capacitores de exciton, algo que os físicos tiveram que fazer de tudo para produzir em laboratório.
O professor David Mazzotti, da Universidade de Chicago, dirige um laboratório que usa modelagem computacional para tentar entender a maneira como átomos e moléculas interagem em importantes processos químicos. Poucas dessas reações são tão vitais e comuns quanto a fotossíntese, na qual plantas e algas usam a energia da luz solar para produzir açúcares e amidos.
O processo começa com os fótons atingindo os elétrons soltos nas folhas, permitindo que tanto o elétron quanto o “buraco” onde estava a carga se movam através da cromofila (molécula de clorofila), transportando energia solar. Embora isso seja conhecido há muito tempo, Mazziotti e seus colegas relatam que grupos de elétrons, buracos e buracos nem sempre se movem como indivíduos.
Juntos, um elétron e seu buraco são conhecidos como éxciton e, quando vistos juntos, um elétron tem propriedades quânticas diferentes de cada um por conta própria. Um exciton é um bóson, por exemplo, enquanto um elétron e um buraco são ambos férmions. Ao modelar o comportamento de muitos excitons, em vez de cada um individualmente, os pesquisadores perceberam como seu comportamento era semelhante a um condensado de Bose-Einstein, que às vezes é conhecido como o “quinto estado da matéria” depois de sólidos, líquidos, gases e plasmas convencionais .
Os condensados de Bose-Einstein permitem que grandes grupos de átomos exibam o tipo de comportamento quântico alucinante normalmente visto apenas no nível subatômico. Eles não apenas podem dispensar fenômenos universais como o atrito, mas também podem se envolver em atividades quânticas exóticas, como combinar comportamento de onda e partícula.
Para produzir condensados de Bose-Einstein, os cientistas precisam resfriar materiais ordenados a temperaturas um pouco acima do zero absoluto, mas as plantas estão fazendo algo semelhante fora de sua janela agora (se for dia). “A luz fotônica é coletada em um sistema à temperatura ambiente e, além disso, sua estrutura não é estruturada – ao contrário dos materiais amorfos originais e temperaturas frias que você usa para fazer condensadores de excitons”, disse Anna Skotin, primeira aluna de pós-graduação do estudo. a declaração.
A descoberta não foi feita antes, em parte porque os excitons vegetativos têm vida curta e geralmente se recombinam rapidamente. Além das baixas temperaturas, a recombinação do exciton pode ser atrasada com fortes campos magnéticos, mas é claro que as plantas também não os possuem.
“Até onde sabemos [photosynthesis and exciton condensates] A conexão não havia sido feita antes, então achamos isso muito atraente e empolgante”, disse Mazziotti.
Talvez ainda mais surpreendente, éxcitons que são coloridos por cromóforos não se tornam capacitores todos juntos. Em vez disso, as manchas, que os autores chamam de forma de “ilha”. No entanto, essas ilhas não são uma curiosidade alheia.
Um grupo folhoso de éxcitons. O artigo observa que “pode faltar algumas das propriedades associadas à condensação macroscópica do exciton”, mas “é provável que retenha muitas vantagens, incluindo a transferência eficiente de energia”. Se assim fosse, tornaria a fotossíntese mais eficiente, contribuindo para a riqueza e abundância da vida. De fato, sob condições ideais, um condensado de exciton pode dobrar a taxa de transferência de energia em comparação com o que seria possível de outra forma.
Mesmo os supercomputadores lutam para modelar a complexidade do comportamento atômico e subatômico durante a fotossíntese, de modo que os modelos se tornam mais simplistas do que muitos outros cenários científicos. No entanto, Mazziotti adverte que o comportamento grupal é algo que não deve ser descartado. “Achamos que a correlação local de elétrons é essencial para capturar como a natureza funciona na realidade”, disse ele.
A 30ª nave de carga robótica Dragon da SpaceX retornou ao seu lar na Terra.
A espaçonave Dragon partiu da Estação Espacial Internacional (ISS) hoje (28 de abril) às 13h10 EDT (1710 GMT), enquanto ambas as espaçonaves sobrevoavam a Tailândia. Era uma noite tropical naquela área, então não havia boas fotos do momento da atracação.
Dragon retornou à Terra após pousar no oceano na costa da Flórida por volta das 2h30 EDT (06h30 GMT) de terça-feira (30 de abril), confirmou a SpaceX em seu relatório. Compartilhar no X.
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A atual missão Dragon é conhecida como CRS-30, porque é a 30ª missão que a SpaceX envia à Estação Espacial Internacional sob um contrato comercial de serviços de reabastecimento com a NASA.
O lançamento do CRS-30 começou em 21 de março a bordo de um foguete SpaceX Falcon 9. A cápsula atracou no laboratório orbital em 23 de março, entregando aproximadamente 3 toneladas de instrumentos científicos e suprimentos ao laboratório orbital.
O pod também reboca carga para baixo – “mais de 4.100 libras [1,860 kilograms] “A partir de suprimentos e experimentos científicos projetados para aproveitar as vantagens do ambiente de microgravidade da estação espacial”, escreveram funcionários da NASA em um artigo. Atualizado na sexta-feira (26 de abril).
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“O lançamento na costa da Flórida permite o transporte rápido de experimentos para o Centro de Processamento de Sistemas Espaciais da NASA no Centro Espacial Kennedy, na Flórida, permitindo aos pesquisadores coletar dados com exposição mínima da amostra à gravidade da Terra”, acrescentaram.
Dragon é o único veículo de carga capaz de trazer equipamentos da Estação Espacial Internacional para casa com segurança. As outras duas espaçonaves de carga atualmente operacionais, a espaçonave Progress da Rússia e a espaçonave Cygnus da Northrop Grumman, queimam na atmosfera da Terra após a conclusão de seu trabalho em órbita.
Ainda há uma espaçonave SpaceX acoplada à ISS, mesmo após a separação do CRS-30, o veículo Dragon que voa na missão de astronauta Crew-8 da empresa para a NASA.
A Crew-8 foi lançada em 3 de março, enviando os astronautas da NASA Matthew Dominick, Michael Barratt, Janet Epps e Alexander Grebenkin da agência espacial russa Roscosmos à Estação Espacial Internacional para uma estadia de seis meses.
Um estilo de vida saudável pode compensar a influência dos genes em mais de 60% e acrescentar mais cinco anos à sua vida, de acordo com um estudo que é o primeiro do género.
Está bem estabelecido que algumas pessoas têm uma predisposição genética para uma vida mais curta. Sabe-se também que fatores de estilo de vida, especificamente tabagismo, consumo de álcool, dieta alimentar e atividade física, podem ter impacto na longevidade.
No entanto, até agora não houve pesquisas para compreender como um estilo de vida saudável pode equilibrar os genes.
Os resultados de vários estudos de longo prazo indicam que um estilo de vida saudável pode compensar os efeitos dos genes que encurtam a vida em 62% e acrescentar até cinco anos à sua vida. E os resultados foram Publicado no BMJ Medicina Baseada em Evidências.
Os pesquisadores concluíram: “Este estudo demonstra o papel fundamental de um estilo de vida saudável na mitigação do efeito de fatores genéticos na redução da expectativa de vida”. “As políticas de saúde pública para melhorar estilos de vida saudáveis servirão como complementos poderosos aos cuidados de saúde tradicionais e mitigarão o impacto dos factores genéticos na esperança de vida humana.”
O estudo incluiu 353.742 pessoas do Biobank do Reino Unido e mostrou que aqueles com alto risco genético para vidas mais curtas tinham um risco 21% maior de morte prematura em comparação com aqueles com baixo risco genético, independentemente do estilo de vida.
Entretanto, investigadores da Escola de Medicina da Universidade de Zhejiang, na China, e da Universidade de Edimburgo descobriram que as pessoas que levam estilos de vida pouco saudáveis têm uma probabilidade 78% maior de morte prematura, independentemente do seu risco genético.
O estudo acrescentou que seguir um estilo de vida pouco saudável e genes com menor expectativa de vida aumenta o risco de morte prematura em mais que o dobro em comparação com pessoas com genes mais afortunados e estilos de vida saudáveis.
No entanto, os pesquisadores descobriram que as pessoas pareciam ter um certo grau de controle sobre o que acontecia. Os pesquisadores descobriram que o risco genético de redução da expectativa de vida ou morte precoce pode ser compensado por um estilo de vida adequado em cerca de 62%.
“Os participantes com alto risco genético poderiam prolongar aproximadamente 5,22 anos de expectativa de vida aos 40 anos com um estilo de vida adequado”, escreveram.
Acontece que a “combinação ideal de estilo de vida” para uma vida mais longa é “nunca fumar, praticar atividade física regular, dormir adequadamente e ter uma dieta saudável”.
O estudo acompanhou pessoas por uma média de 13 anos, durante os quais ocorreram 24.239 mortes. Os indivíduos foram agrupados em três categorias de idade geneticamente determinadas, incluindo longo (20,1%), médio (60,1%) e curto (19,8%), e três categorias de estilo de vida incluindo favorável (23,1%), intermediário (55,6%) e desfavorável. (21,3%). ).
Os pesquisadores usaram pontuações de risco poligênico para observar múltiplas variantes genéticas e chegar à predisposição genética geral de uma pessoa para uma vida mais longa ou mais curta. Outros resultados analisaram se as pessoas fumavam, bebiam álcool, faziam exercício, a forma do corpo, a dieta saudável e o sono.
Matt Lambert, diretor de informação de saúde do Fundo Mundial de Pesquisa do Câncer, disse: “Esta nova pesquisa mostra que, apesar dos fatores genéticos, viver um estilo de vida saudável, incluindo uma dieta equilibrada e permanecer ativo, pode nos ajudar a viver mais”.
resumo: Os pesquisadores descobriram se os robôs modernos podem superar os organismos biológicos em velocidade e agilidade. O estudo concluiu que, apesar dos avanços na engenharia, os animais ainda superam os robôs em eficiência locomotiva em ambientes naturais.
Os pesquisadores descobriram que a integração de componentes robóticos fica aquém do processo coerente em nível de sistema observado em animais. Esta visão está a impulsionar o desenvolvimento de sistemas robóticos mais integrados e adaptáveis, inspirados no design da natureza.
Principais fatos:
Eficiência robótica versus biológica: O estudo confirma que os subsistemas robóticos individuais, como potência e atuação, podem igualar ou exceder os seus homólogos biológicos, mas os robôs não têm um desempenho tão bom como os animais quando estes sistemas são combinados.
Modelos biológicos inspiradores: A pesquisa destaca como os animais, como as aranhas-lobo e as baratas, se destacam em terrenos e tarefas complexas devido aos seus sistemas biológicos integrados e versáteis.
Tendências futuras da engenharia: As descobertas incentivam os engenheiros a repensar o design dos robôs e exigem uma abordagem mais integrada, semelhante aos sistemas biológicos, onde diferentes funções são combinadas em componentes únicos.
fonte: Universidade do Colorado
Talvez a questão seja uma versão do século XXI da história da tartaruga e da lebre: quem venceria uma corrida entre um robô e um animal?
Num artigo de nova perspectiva, uma equipa de engenheiros dos Estados Unidos e do Canadá, incluindo o roboticista Kaushik Jayaram, da Universidade do Colorado em Boulder, decidiu responder a este mistério.
Então, como podem os engenheiros construir robôs que, tal como os animais, sejam mais do que apenas a soma das suas partes? Crédito: Notícias de Neurociências
O grupo analisou dados de dezenas de estudos e chegou a um sonoro “não”. Em quase todos os casos, criaturas biológicas, como chitas, baratas e até humanos, parecem ser capazes de superar os seus homólogos robóticos.
Os pesquisadores, liderados por Samuel Borden, da Universidade de Washington, e Maxwell Donnellan, da Universidade Simon Fraser, publicaram suas descobertas na semana passada na revista. Robótica científica.
“Como engenheiro, é meio chato”, disse Jayaram, professor assistente do Departamento de Engenharia Mecânica Paul M. Rady da Universidade do Colorado em Boulder. “Ao longo de 200 anos de extensa engenharia, conseguimos enviar naves espaciais para a Lua, Marte e muito mais. Mas é intrigante que ainda não tenhamos robôs que sejam muito melhores a mover-se em ambientes naturais do que os sistemas biológicos.”
Ele espera que este estudo inspire os engenheiros a aprender como construir robôs mais inteligentes e adaptáveis. Os investigadores concluíram que o fracasso dos robôs em superar os animais não se deve a uma deficiência em qualquer peça de maquinaria, como baterias ou motores. Em vez disso, os engenheiros podem ter dificuldades para fazer com que essas peças funcionem juntas de forma eficiente.
Essa busca é uma das principais paixões de Jayaram. Seu laboratório no campus da CU Boulder é o lar de muitos rastejadores assustadores, incluindo várias aranhas-lobo peludas do tamanho de meio dólar.
“As aranhas-lobo são caçadoras naturais”, disse Jayaram. “Eles vivem sob as rochas e podem correr em terrenos complexos a uma velocidade incrível para capturar presas.”
Ele imagina um mundo em que os engenheiros constroem robôs que agem mais como essas aranhas incomuns.
“Os animais são, até certo ponto, a personificação deste princípio de design definitivo, um sistema que funciona bem em conjunto”, disse ele.
Energia da barata
Pergunta “Quem corre melhor, animais ou robôs?” É complicado porque a operação em si é complicada.
Em pesquisas anteriores, Jayaram e seus colegas da Universidade de Harvard projetaram um grupo de robôs que buscam imitar o comportamento aversivo das baratas. O modelo HAMR-Jr da equipe cabe em uma moeda e corre a velocidades equivalentes à de uma chita. Mas, observou Jayaram, embora o HAMR-Jr possa se mover para frente e para trás, ele não se move bem de um lado para o outro ou em terrenos acidentados.
Em contraste, a humilde barata não tem problemas em atravessar superfícies que vão desde porcelana até terra e cascalho. Eles também podem quebrar paredes e passar por pequenas rachaduras.
Para entender por que esta diversidade é um desafio para a robótica, os autores do novo estudo dividiram estas máquinas em cinco subsistemas, incluindo potência, estrutura, atuação, detecção e controle. Para surpresa do grupo, alguns destes subsistemas pareciam estar aquém dos seus homólogos animais.
Por exemplo, baterias de íons de lítio de alta qualidade podem fornecer até 10 quilowatts de energia para cada quilograma (2,2 libras) que pesam. Por outro lado, o tecido animal produz cerca de um décimo disso. Enquanto isso, os músculos não chegam nem perto de igualar o torque absoluto de muitos motores.
“Mas no nível do sistema, os robôs não são bons”, disse Jayaram. “Enfrentamos compromissos inerentes ao design. Se tentarmos melhorar uma coisa, como a velocidade de avanço, podemos perder outra coisa, como a capacidade de virar.
Sentidos de aranha
Então, como podem os engenheiros construir robôs que, tal como os animais, sejam mais do que apenas a soma das suas partes?
Jayaram observou que os animais não são divididos em subsistemas separados da mesma forma que os robôs. Por exemplo, seus quadríceps impulsionam suas pernas como os motores HAMR-Jr impulsionam seus membros. Mas os quadríceps também produzem sua própria força, quebrando gorduras e açúcares e integrando células nervosas que podem sentir dor e pressão.
Jayaram acredita que o futuro da robótica pode estar limitado a “subunidades funcionais” que fazem a mesma coisa: em vez de manter as fontes de alimentação separadas dos motores e das placas de circuito, por que não integrá-las todas numa única peça?
Num artigo de 2015, o cientista da computação Nicholas Curiel, que não esteve envolvido no estudo atual, propôs tais “materiais robóticos” teóricos que agiriam mais como quads.
Os engenheiros ainda estão longe de atingir esse objetivo. Alguns, como Jayaram, estão tomando medidas nessa direção, como acontece com o Robô Artrópode Inseto Articulado (CLARI) de seu laboratório, um robô com várias pernas que se move um pouco como uma aranha.
Jayaram explicou que o CLARI é baseado em um design modular, com cada uma de suas pernas atuando como um robô autônomo com motor, sensores e circuitos de controle próprios. A nova e melhorada versão da equipe, chamada mCLARI, pode se mover em todas as direções em espaços apertados, uma novidade para robôs de quatro patas.
É outra coisa que engenheiros como Jayaram podem aprender com esses caçadores por excelência, as aranhas-lobo.
“A natureza é uma professora realmente útil.”
Sobre notícias de pesquisa em robótica e neurotecnologia
autor: Daniel Tensão fonte: Universidade do Colorado comunicação: Daniel Strain – Universidade do Colorado foto: Imagem creditada ao Neuroscience News
Os animais correm muito melhor do que os robôs. A diferença no desempenho surge nas importantes dimensões de agilidade, alcance e durabilidade.
Para compreender as razões por trás desta lacuna de desempenho, comparamos tecnologias naturais e artificiais em cinco subsistemas operacionais críticos: potência, estrutura, atuação, detecção e controle.
Com poucas exceções, as tecnologias projetadas atendem ou excedem o desempenho de suas contrapartes biológicas.
Concluímos que a vantagem da biologia sobre a engenharia surge de uma melhor integração dos subsistemas e identificamos quatro obstáculos principais que os roboticistas devem superar.
Para atingir esse objetivo, destacamos direções de pesquisa promissoras que têm um enorme potencial para ajudar futuros robôs a alcançarem desempenho de nível animal.
