Математика пробок

Все мы знаем, что дорожные пробки случаются в местах сужения магистралей и перед оживленными перекрестками – там, где движение транспорта замедляется. Но иногда пробки возникают на абсолютно прямом и неосложненном участке трассы, без всяких видимых причин. Группа ученых построила математическую модель этих аномальных заторов и разгадать секрет их появления.

Группа европейских ученых разработала математическую модель, позволяющую выяснить, как именно влияют на поток машин различные неординарные события вроде случайного выхода грузовика за пределы своей полосы или двойного перестроения. Понятно, что водитель, встречающий на дороге подобное событие, вынужден отреагировать на него, сбросить скорость своего собственного движения. Модель показала, что если скорость будет уменьшена ниже определенной критической отметки, следующая машина будет вынуждена притормозить еще сильнее, следующая за ней — еще сильнее, и так далее. В результате в нескольких километрах от точки, в которой произошло такое событие, поток машин останавливается почти полностью. При этом водителям, попавшим в затор, будет совершенно неясно, откуда он, собственно, взялся. Ведь причиной пробки является ничтожное отклонение от размеренного ритма движения, произошедшее далеко впереди.

Модель утверждает, что подобный сценарий образования пробок весьма типичен для оживленных магистралей, имеющих не менее 15 машин на километр полосы. Сформировавшиеся пробки постоянно сдвигаются в направлении, противоположном движению автомобилей, образуя т.н. обратные волны.

Говорит Габор Орож (Gábor Orosz), один из авторов исследования: «Вскоре многим из нас предстоит отправиться в небольшое путешествие, чтобы отметить Рождество в кругу семьи и ближайших друзей, и мы неизбежно столкнемся с досадными пробками, возникающими буквально на ровном месте. Наша модель показывает, что чрезмерная реакция одного-единственного водителя может оказать огромное влияние на весь транспортный поток и привести к массовым задержкам».

Мораль, следующая из этого, довольно проста: если вы едете в плотном потоке машин, нужно тормозить как можно меньше и как можно более плавно. Следите за поведением других машин и старайтесь прогнозировать развитие ситуации. Запоздалое реагирование вынуждает водителя жать на педаль тормоза более резко, при этом скорость машины может упасть то того предела, после которого образование затора позади него станет неизбежным.

«Одно-единственное нажатие на педаль тормоза может привести к тому, что в нескольких километрах позади вас движение полностью остановится, — замечает Габор Орож. — Стиль использования тормозов играет в образовании пробок колоссальную роль: плавное торможение, выполненное водителем, который заметил проблему загодя, позволяет транспортному потоку остаться плавным и непрерывным. Резкое торможение, часто обусловленное запоздалой реакцией, может привести к многокилометровой пробке».

В ближайшем будущем ученые намерены ввести в свою модель «машины» умеющие тормозить не слишком резко, и посмотреть, как это скажется на пропускной способности транспортного потока. Возможно, использование роботов-водителей поможет в перспективе избавиться, наконец, от этой изнурительной проблемы. Читайте о подобных разработках: «Робот – наш рулевой».

По публикации Не тормозить и не зевать

Социальная сеть для защитников дикой природы

Две крупнейшие международные природоохранные организации - "Всемирный фонд дикой природы" (WWF) и "Всемирный союз охраны природы" (МСОП) при поддержке компании Nokia запускают сайт Сonnect2earth.org ("подключись к Земле").

Каждый может загрузить на сайт свои видеоролики, фотографии и тексты об окружающей среде. Посетители портала могут голосовать за понравившиеся материалы, вести дискуссии по волнующим их вопросам, делиться друг с другом интересными идеями.

По информации пресс-службы WWF, победитель конкурса материалов будет выбран международным жюри, в которое войдут выдающиеся специалисты по охране природы. Победитель сможет принять участие во Всемирном конгрессе по охране природы, который пройдет в Барселоне в октябре 2008 года. "Этот молодой человек или девушка сможет рассказать о своем видении природоохранных проблем известным политикам, экологам и представителям бизнеса со всего мира", - говорится в сообщении Фонда

Источник Социальная сеть для защитников дикой природы

Ученые вновь ставят наличие свободы воли под сомнение

Исследование, проведенное группой ученых под руководством Джона-Дилана Хайнса (John-Dylan Haynes) из Института когнитивной психологии и нейрофизиологии имени Макса Планка в Лейпциге, показало: задолго до того, как человек делает сознательный, по его мнению, выбор, возрастает активность участков мозга, связанных с тем или иным решением. Ученые даже могли предсказать, какое решение примет участник эксперимента, примерно за 7 секунд до того, как он это осознавал, пишет Spiegel.
При этом точность прогнозов оказалась не очень высокой – около 60%. Это выше, чем при случайных совпадениях, добавляют ученые. Сканируя мозг участников, исследователи наблюдали за тем, сколько кислорода потребляют различные его участки. При повышении активности потребление кислорода возрастает. Таким образом, ученым удалось выделить специфические типы мозговой активности, которые наблюдались при принятии того или иного решения.
Участники эксперимента должны были решить, нажимать ли им кнопку, находящуюся под их левой рукой, или ту, которая располагалась под правой. При этом на принятие решение им отводилось неограниченное количество времени. Перед глазами участника находился экран, на котором возникали различные буквы. Нажав кнопку, участник должен был запомнить, какая именно буква была на экране в тот момент, когда он принял решение.
В целом добровольцы полагали, что решение было принято за секунду до того, как они нажимали на кнопку. Однако по изменениям активности определенных участков мозга ученые могли предсказать, какую именно руку они задействуют, примерно за 7 секунд до нажатия. "Как правило, мы считаем, что все наши решения приняты сознательно. Результаты эксперимента ставят это убеждение под сомнение", - говорит Хайнс.
"Исследование не дает ответа на вопрос, существует ли свобода воли, - добавляет он. – Речь идет о неосознанном планировании осознанного решения". Остается неизвестным, может ли человек после этого планирования изменить принятое мозгом решение.
Более чем 20 лет назад американский нейрофизиолог Бенджамин Либет установил, что активность участков мозга, отвечающих за движение, возникает на несколько миллисекунд раньше, чем человек осознанно принимает решение пошевелиться. Выводы Либета вызвали серию дебатов и многократно оспаривались: многие ученые сомневались в том, что столь маленький промежуток времени может быть точно измерен. Результаты нового исследования развеивают эти сомнения, поскольку речь идет о гораздо большем промежутке.
Источник Ученые вновь ставят наличие свободы воли под сомнение

Начало нового цикла

На этой неделе сообщество ученых, занимающихся исследованием Солнца, взбудоражено не на шутку. Нет, никаких особенных солнечных бурь не наблюдается: источник шума – сравнительно небольшая магнитная буря, появившаяся над восточным краем звезды 11 декабря.

Подозрительная вспышка, зафиксированная УФ-датчиками SOHO. Белый цвет показывает положительную, черный – отрицательную полярность


23-й цикл подходит к концу


SOHO в деле

Буря не прошла незамеченной для датчиков солнечной миссии SOHO - и для специалистов. Несмотря на кажущуюся малозначительность, «эта вспышка может свидетельствовать о начале нового солнечного цикла», - говорит Дэвид Хатевей (David Hathaway).

Более чем год Солнце проявляет сравнительно низкую активность, что говорит о приближении конца текущего – 23-го с начала наблюдений солнечного цикла, пик которого пришелся на 2000-2003-й гг. Однако время начала нового цикла пока остается неустановленным: возможно, это происходит прямо сейчас.

«Новые циклы, - поясняет Хатевей, - всегда начинаются с появления солнечного пятна на высоких широтах, пятна обратной полярности». Обратная полярность означает, что магнитные линии его имеют полярность, направленную в сторону, противоположную линиям предыдущего цикла. А высокие широты говорят о расположении пятна в окрестностях солнечных полюсов, на 25-30 градусах широты – тогда как пятна, относящиеся к старым фазам цикла, концентрируются ближе к экватору.

Буря, зафиксированная 11 декабря, удовлетворяет обоим этим критериям. Появилась она на 24 градусах северной широты, и показала обратную полярность. За единственным исключением: это не солнечное пятно. Пока что явление выглядит, как яркий узелок в магнитном поле. Если через некоторое время оно превратится в солнечное пятно, ученые с полным правом официально объявят начало нового, 24-го цикла.

Большинство исследователей склоняется к тому, что этот цикл будет особенно активным. По счастью, опасные бури не начнутся непосредственно сейчас. Прежде чем цикл наберет максимальную активность, потребуется несколько лет: «У нас есть еще некоторое спокойное время», - говорит Хатевей. Пик его придется на 2011-2012 гг., когда стоит ожидать особенно серьезного влияния солнечной погоды на земную электронику и на появление полярных сияний. Что в нашу эру спутников, GPS и мобильной связи может сделать цикл особенно незабываемым.

Читайте и о других подробностях работы солнечной обсерватории SOHO: «Ближе к Солнцу», «Ионная атака».

Источник Начало нового цикла

Очищение для омоложения

Подавление клеточного механизма очищения может вести к деградации нейронов. Но механизм этот работает и в обратном направлении: стимуляция очищения в нейронах способствует увеличению продолжительности жизни.

Вверху – мозг нормальной дрозофилы в возрасте 15 дней, внизу – мозг генетически модифицированной мушки с подавленной способностью клеток к аутофагии. При большом увеличении (справа) видны ярко-красные скопления поврежденных белков

Два пути, с помощью которых клетки очищаются от мусора – это аутофагия и убиквитин-опосредованный механизм разборки неисправных белков. Аутофагия буквально представляет собой «самопоедание»: при этом в клетке происходит сборка специализированных пузырьков-аутофагосом. Они поглощают поврежденные белки и клеточные структуры, после чего к ним присоединяются пузырьки другого типа – лизосомы, расщепляющие собранный «мусор». В итоге аутофагия стимулирует удаление поврежденных молекул, накапливающихся в процессе старения клетки. Этот процесс, кстати, можно стимулировать низкокалорийной диетой.

Аутофагия особенно важна для нервной системы: нейроны синтезируют гораздо больше поврежденных молекул, чем клетки большинства других тканей и, в отличие от других клеток, практически не делятся и функционируют в течение всей жизни. Их нормальное функционирование непосредственно зависит от аутофагии и других механизмов самоочищения.

Ученые, работающие под руководством доктора Кима Финли (Kim Finley), продемонстрировали, что стимуляция аутофагии – клеточного механизма очищения – в клетках нервной системы плодовых мушек дрозофил предотвращает прогрессирующее с возрастом накопление клеточных повреждений в нейронах и способствует увеличению продолжительности жизни.

Авторы установили также, что содержание некоторых ключевых белков в нервной ткани дрозофил снижается по мере старения организма, что указывает на подавление аутофагии, связанное с возрастом. Теоретически этот феномен может способствовать развитию нейродегенеративных заболеваний и у человека.

Интересно, что о скорости процессов старения у человека можно судить по количеству родинок: «Знаки старости».

Источник Очищение для омоложения