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Se il DNA diventa un compute

Post n°2129 pubblicato il 17 Aprile 2019 da blogtecaolivelli

fonte: Le Scienze

Se il DNA diventa un computer

Filamenti di DNA sintetico in grado di autoas-

semblarsi e produrre l'equivalente molecolare

di un computer, eseguendo alcuni algoritmi i

cui risultati possono essere letti con il microscopio

elettronico. Li ha realizzati un gruppo internazionale

di ricerca, dimostrando che il calcolo automatico

è prossimo a entrare nel dominio molecolare.

computer sciencegenetica

Filamenti di DNA che sono in grado di funzionare

come i componenti essenziali di un computer,

eseguendo semplici algoritmi di calcolo.

Li ha realizzati un gruppo di informatici dell'università

della California a Davis, della Maynooth University a

Kildare, in Irlanda, e del California Institute of

Technology che li descrivono su "Nature",

dimostrando che le tecniche di manipolazione

nanotecnologica sono mature per trasferire nel

dominio molecolare le regole fondamentali

dell'informatica, finora sviluppate e applicate

nel dominio dell'elettronica.

Se il DNA diventa un computer

Science Photo Library RF / AGFSecondo queste

regole, il calcolo automatico si basa sulla codifica

delle unità d'informazione binaria, o bit, che

possono assumere solo i valori 0 e 1, con lo

stato aperto o chiuso di un interruttore elettrico.

Combinando in modo opportuni diversi interruttori,

è possibile realizzare le cosiddette porte logiche,

che forniscono un risultato di output, in termini di

0 e 1, in risposta a una coppia di valori di input,

sempre in forma di 0 e 1.

La combinazione di più porte logiche fornisce un

circuito digitale in grado di "far girare" un algoritmo,

una volta che il circuito viene percorso da una

corrente elettrica.

Gli studi di biologia molecolare mostrano che

anche i sistemi chimici possono immagazzinare

ed elaborare l'informazione necessaria a dirigere

la sintesi di strutture complesse a partire da

molecole di base.

Nel campo delle nanotecnologie, una molecola

particolarmente interessante per eseguire

algoritmi è il DNA, la cui struttura fondamentale

è una catena lineare di unità di base chiamate

nucleotidi.

Ogni nucleotide è formato da un gruppo fosfato,

dallo zucchero desossiribosio e da una base

azotata che può essere solo di quattro tipi:

adenina, citosina, guanina e timina (indicate 

anche con le iniziali A, C, G, T).

Nella sua forma completa, il DNA è descritto

come una "doppia elica": due filamenti singoli

si accoppiano a formare una sorta di scala a

chiocciola, in cui i gradini sono formati dall'unione

dell'adenina con la timina e della citosina con

la guanina (chimicamente non sono permessi

altri legami).

Nello studio, gli autori hanno utilizzato in

particolare la tecnica delle piastrelle a DNA

(DNA tile).

Ogni piastrella è costituita da un singolo filamento

di DNA sintetico, lungo 42 basi e suddiviso al suo

interno in quattro domini di 10-11 basi.

Ogni dominio rappresenta i valori 0 oppure 1, e

ogni piastrella contiene due domini di input e due

domini di output. Le piastrelle, inoltre, si legano

tra loro spontaneamente e in modo specifico,

secondo le regole di accoppiamento delle basi

di DNA: A-T, C-G, fino a formare strutture più grandi.

Proprio questo autoassemblaggio è ciò che

consente di svolgere il calcolo: in assenza

dell'elettricità che scorre nei circuiti elettrici dei

computer, in questo caso sono i filamenti di DNA

che si aggiungono via via, facendo procedere

l'algoritmo.

A seconda delle piastrelle scelte dai ricercatori

per iniziare il programma, che costituiscono

l'input, si avrà un determinato risultato di output

alla fine dell'assemblaggio, risultato che può

essere letto mediante un microscopio a forza

atomica in grado di rilevare specifici marcatori

legati al DNA.

A conferma delle grandi potenzialità del sistema,

i ricercatori sono riusciti a dimostrare nel corso

degli esperimenti la corretta esecuzione di 21

algoritmi con scopi diversi. (red)

 
 
 

Scienze della Terra-Computer science

Post n°2128 pubblicato il 17 Aprile 2019 da blogtecaolivelli

fonte: Le Scienze

05 settembre 2018

L'intelligenza artificiale e le repliche di grandi terremoti

Le analisi delle reti neurali sono più accurate

rispetto ai metodi che in genere gli scienziati

usano per capire dove colpiranno questi tremori

successivi a una scossa principale e suggeriscono

cambiamenti fisici che potrebbero essere avvenuti

nel suolo dopo il terremoto inizialedi

Alexandra Witze / Nature

scienze della terracomputer science

Uno studio basato sull'apprendimento automatico

che ha analizzato centinaia di migliaia di terremoti

ha superato il metodo standard per prevedere la

posizione delle repliche (aftershocks) .

Gli scienziati dicono che il lavoro fornisce un modo

nuovo di analizzare come i cambiamenti nello stress

del suolo, per esempio quelli che si verificano

durante un grande terremoto, innescano i terremoti

che seguono.

Potrebbe inoltre aiutare i ricercatori a sviluppare

nuovi metodi di valutazione del rischio sismico.

Casa crollata in seguito al terremoto a Christchurch,

in Nuova Zelanda, a settembre 2010.

"Abbiamo appena graffiato la superficie di quello

che l'apprendimento automatico potrebbe essere

in grado di fare nella previsione delle repliche",

dice Phoebe DeVries, sismologa alla Harvard

University di Cambridge, in Massachusetts.

Lei e i suoi colleghi riferiscono i loro

risultati su "Nature".

Le repliche si verificano dopo il terremoto principale

e possono essere altrettanto dannose - o

addirittura più dannose - rispetto alla scossa iniziale.

Nel settembre 2010 un terremoto di magnitudo

7.1 nei pressi di Christchurch, in Nuova Zelanda,

non ha ucciso nessuno: ma una replica di magnitudo

6.3, verificatasi oltre cinque mesi dopo e più vicina

al centro della città, ha causato 185 morti.

Di solito i sismologi possono prevedere quanto

saranno grandi le repliche, ma faticano a prevedere

dove si verificheranno i terremoti.

Finora, la maggior parte degli scienziati ha usato

una tecnica in cui si calcola come un terremoto

cambia lo stress nelle rocce vicine e poi prevede

quanto è probabile che quel cambiamento si

traduca in una replica in un luogo particolare.

Questo metodo di stress-frattura può spiegare

con successo gli andamenti (pattern) delle

scosse successive per molti grandi terremoti,

ma non sempre funziona.

Ci sono grandi quantità di dati disponibili sui

terremoti del passato, e DeVries e i suoi colleghi

hanno deciso di usarli per elaborare un metodo

di previsione migliore.

"L'apprendimento automatico è uno strumento

molto potente in questo tipo di scenario",

afferma DeVries.

Rete Neurale
Gli scienziati hanno esaminato più di 131.000

scosse principali e repliche, tra cui alcune delle

più potenti della storia recente, come il devastante

evento di magnitudo 9.1 che ha colpito il Giappone

a marzo 2011. I ricercatori hanno usato questi dati

per addestrare una rete neurale che modellava una

griglia di celle di cinque chilometri di lato, tutto

intorno a ogni scossa principale.

Hanno indicato alla rete che si era verificato un terremoto,

dandogli i dati su come era cambiato lo stress al

centro di ogni cella della rete.

Poi gli scienziati hanno chiesto di fornire la probabilità

che ogni cella della griglia generasse una o più repliche.

La rete ha trattato ogni cella come un piccolo problema

isolato da risolvere, invece di calcolare come lo stress

si spostava in sequenza attraverso le rocce.

Quando i ricercatori hanno testato il loro sistema su

30.000 eventi di scossa principale-repliche, le previsioni

della rete neurale indicavano le posizioni delle repliche

più accuratamente di quanto non facesse il solito

metodo di stress-frattura.

Cosa forse più importante, dice DeVries, la rete

neurale ha anche suggerito cambiamenti fisici che

potrebbero essere avvenuti nel suolo dopo la

scossa principale.

Ha indicato come potenzialmente importanti

alcuni parametri, quelli che descrivono le

variazioni di stress in materiali come i metalli,

ma che i ricercatori non usano spesso per

studiare i terremoti.

 risultati rappresentano un buon passo verso

l'analisi delle repliche con occhi nuovi, dice

Daniel Trugman, sismologo al Los Alamos

National Laboratory, in New Mexico.

"L'algoritmo di apprendimento automatico ci

sta dicendo qualcosa di fondamentale sui

processi complessi che sono alla base dell'innesco

del terremoto", dice.

Lo studio non sarà l'ultima parola sulle previsioni

delle repliche, dice Gregory Beroza, geofisico alla

Stanford University, in California. Per esempio,

non considera un tipo di cambiamento di stress

che avviene quando le onde sismiche attraversano

la Terra.

Ma "questo articolo dovrebbe essere visto come

un nuovo approccio all'innesco delle repliche",

dice. "Questo è importante e motivante".

--------------------------
(L'originale di questo articolo è stato

 pubblicato su "Nature" il 29 agosto 2018.

Traduzione ed editing a cura di Le Scienze.

Riproduzione autorizzata, tutti i diritti riservati.)

 
 
 

Un antico tempio di Zoroastro...

Post n°2127 pubblicato il 17 Aprile 2019 da blogtecaolivelli

fonte: Le Scienze

ARCHEOLOGIA

Scoperto il tempio di Zoroastro che potrebbe

riscrivere la storia delle religion

Le antiche rovine di un tempio risalente al V secolo

avanti Cristo potrebbero riscrivere la storia delle

religioni in Medio Oriente.

Nel villaggio di Toklucak, nella regione della Turchia

settentrionale di Amasya, un'equipe di archeologi turchi

ha scoperto quelle che parrebbero essere le rovine di un

tempio del fuoco, luogo di culto della religione zoroastriana.

La scoperta ha un grande valore archeologico dal momento

che è il più antico ritrovamento di un tempio del fuoco e,

inoltre, prova la diffusione del credo zoroastriano al di fuori

di quelli che erano ritenuti esserne i confini.

«Con questa scoperta sappiamo che anche in Anatolia erano

diffusi culti legati al fuoco - ha detto Şevket Dönmez, archeologo

dell'Università di Instanbul -.

Questa scoperta traccia nuovi scenari nella storia delle religioni

precristiane. Crediamo che questa costruzione religiosa risalga

alle prime fasi della religione zoroastriana».

Il culto di Zoroastro

Lo Zoroastrismo è la religione che si basa sul culto degli

insegnamenti del profeta Zoroastro, vissuto nella regione

dell'attuale Iran tra il IX-XVIII secolo a.C., e raccolti nel testo

sacro dell'Avesta.

Considerata una delle prime dottrine monoteiste della storia,

un tempo questa era la religione più diffusa dell'Asia Centrale.

Attualmente, si stima che siano circa 190mila i seguaci di

questa fede.

© RIPRODUZIONE RISERVATA

 
 
 

Scoperto un nuovo vulcano in America Centrale.

Post n°2126 pubblicato il 17 Aprile 2019 da blogtecaolivelli

fonte: Le Scienze

Considerata fino ad oggi una depressione

vulcano-tettonica, la Valle di Santa Maria di

Pantasma, un avvallamento perfettamente

circolare del Nicaragua centro settentrionale,

è in realtà l'impronta di un impatto meteoritico 

anche piuttosto recente.

Secondo un nuovo studio pubblicato da un team

internazionale di ricercatori provenienti da Francia,

Australia, Belgio, Canada, Stati Uniti e Messico e

pubblicato recentemente su 

Meteoritics and Planetary Science,Pantasma non è

una caldera, e dunque il risultato morfologico di

un'imponente eruzione, quanto piuttosto il relitto

di un cratere ormai fortemente eroso dagli agenti

atmosferici e generato dall'impatto di un corpo

celeste con il suolo avvenuto in pieno Pleistocene.

I risultati dello studio

I ricercatori hanno mappato e studiato nel

dettaglio le caratteristiche geomorfologiche,

geologiche e petrografiche del sito e delle

rocce affioranti collezionando numerose

osservazioni a sostegno della tesi da impatto.

Flussi lavici deformati che immergono verso

l'esterno della depressione, la presenza di

brecce polimittiche specialmente al centro della

struttura e contenenti fuso vetrificato, ma anche

 vetri da impatto come la folgorite (o lechatelirite,

un mineraloide di silice amorfa che si genera

solamente per la fusione di sabbia dovuta

all'impatto di un corpo celeste oppure in prossimità

del punto di caduta di un fulmine) e brecce da impatto

contenenti clasti di rocce Paleozoiche che generalmente

si trovano a centinaia di metri di profondità, sono

queste le evidenze più importanti trovate dal team

di ricerca.

In aggiunta le brecce polimittiche presentano coesite,

uno stato polimorfo del silicio che si forma soltanto

ad altissime pressioni (2-3 GPa) e tracce di cromo

isotopico extraterrestre (54Cr).

Le analisi geocronologiche hanno rivelato un'età

dell'impatto stimata in circa 815 ± 11ka (815mila

con un errore di ± 11mila anni), dunque geologicamente

piuttosto recente.

Altri crateri "pantasma"

Pantasma diviene così la terza struttura da impatto

con diametro maggiore di 10 km risalente alPleistocene 

ad essere rinvenuta sulla superficie terrestre: le altre

due sono il lago di Bosumtwi(Ghana) e il cratere di 

Zhamanshin (Kazakhstan).

È inoltre la prima struttura pleistocenica di questo

tipo ad essere scoperta in America Centrale tra i

30ºN e gli 8ºS. Secondo le statistiche degli studiosi

sono ancora decine i crateri da impatto meteoritico

che restano da individuare nelle zone continentali

di Europa, Nord America e Australia. Verrebbe quasi

da dire: "una notizia pantastica"!

© RIPRODUZIONE RISERVATA

 
 
 

Trovata una nuova specie umana.

Post n°2125 pubblicato il 17 Aprile 2019 da blogtecaolivelli

fonte: Le Scienze

Si chiama "Homo luzonensis" ed è una nuova

specie di ominidi scoperta nell'isola di Luzon, nelle

Filippine.

La specie ha abitato l'area in un periodo compreso

tra i 50.000 e i 67.000 anni fa.

La scoperta è il frutto di lunghi anni di scavi,

effettuati dal 2007,nella grotta di Callao, in un'area

montuosa dell'isola.

Nella cavità sono stati scoperti sette denti, due ossa

delle dita, due ossa delle dita dei piedi e un osso

della parte superiore della gamba.

I resti portati alla luce rappresentano una chiara

prova dell'antica presenza umana nelle Filippine

ed appartenevano ad almeno tre individui.

L'analisi del piede portato alla luce nel 2007, in

particolare, ha suggerito la presenza di un uomo

del genere Homo, la cui specie da subito non

appariva chiara.


Homo luzonensis, la nuova specie scoperta nelle Filippine

Gli autori dello studio hanno spiegato come anche

altri esemplari scoperti "mostrano combinazioni

di caratteristiche morfologiche primitive e derivate

diverse dalla combinazione di altre specie del genere

Homo", come "Homo floresiensis" e "Homo sapiens";

una caratteristica sufficiente per l'attribuzione a una

nuova specie.

Le ossa delle dita dei piedi e degli antichi abitanti di

Luzon sono curve e suggeriscono una capacità di

arrampicarsi sugli alberi paragonabile a quella degli

ominidi che vivevano sul nostro pianta oltre i due

milioni di anni fa.

La scoperta di questa specie conferma, ancora una

volta, l'importanza dell'isola sud-est asiatica

nell'evoluzione del genere Homo.

Basti pensare che questa storica scoperta è la seconda

mai realizzata nelle isole nel sud-est asiatico.

 
 
 
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