정보 처리를 위한 생물학적 시스템의 에너지 비용. 무료 기술 라이브러리 뉴스

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정보 처리를 위한 생물학적 시스템의 에너지 비용

25.09.2023

살아있는 유기체의 행동, 생리학 및 생존 가능성은 세포와 기타 분자 구성 요소 간의 통신을 포함한 다양한 생물학적 과정에 따라 달라집니다. 기계적 파동 전송 및 전기적 탈분극을 포함하여 생물학적 시스템에서 정보를 교환하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 최근 미국에서 실시된 연구는 세포 간 정보 전송에 드는 에너지 비용을 결정하는 것을 목표로 했습니다.

예일 대학교의 과학자들은 뉴런이 정보를 전송하는 데 필요한 에너지의 양을 계산했습니다. 이 양은 정보 XNUMX비트를 삭제하는 데 필요한 에너지보다 훨씬 더 많은 것으로 밝혀졌습니다.

연구원 중 한 명인 Benjamin Mast는 "우리는 이것이 생물학적 효과의 예인지, 아니면 다른 비용이 있는지를 이해하고 싶었습니다."라고 설명했습니다.

Mast와 그의 동료들의 추가 연구는 에너지 비용을 최적화하고 분자 시스템이 통신을 위해 서로 다른 물리적 메커니즘을 사용하는 이유를 이해하는 것을 목표로 했습니다. 예를 들어 뉴런은 전기 신호를 사용하는 반면 다른 세포는 화학 물질을 교환합니다.

과학자들은 정보 XNUMX비트를 전송하기 위한 에너지 비용 측면에서 최적의 모드를 결정하려고 했습니다. 그들의 모든 계산은 세포 물리학에 따라 입자와 전하가 이동하는 물리적 채널을 통한 정보 전송을 기반으로 했습니다. 또한 그들은 이 채널에 대한 셀룰러 환경의 영향을 고려했습니다. 상대적으로 간단한 모델을 사용하면 생물학적 시스템에서 전류를 전송하는 데 필요한 에너지 비용의 하한선을 설정할 수 있습니다.

일반적으로 과학자들의 계산에 따르면 세포 간 정보 전송에 드는 에너지 비용이 높다는 것이 확인되었습니다. 이러한 추정치는 실험 데이터에 기록된 높은 정보 처리 비용을 설명하는 출발점이 될 수 있습니다.

과학자들은 또한 전기 신호 및 화학 교환 과정과 같은 다양한 통신 전략이 어떤 상황에서 가장 최적인지 이해하는 데 도움이 되는 설명 다이어그램을 개발했습니다. 이 다이어그램은 서로 다른 세포와 기관 사이의 신호 전달 원리를 더 잘 이해하는 데 도움이 될 수 있으며, 뉴런이 왜 화학적 신호를 사용하여 시냅스 수준에서 통신하고 전기 신호를 사용하여 수상돌기에서 세포체까지 장거리 정보를 전송하는지 설명합니다.

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양자 얽힘에 대한 엔트로피 규칙의 존재가 입증되었습니다. 09.05.2024

양자역학은 신비한 현상과 예상치 못한 발견으로 우리를 계속해서 놀라게 하고 있습니다. 최근 RIKEN 양자 컴퓨팅 센터의 Bartosz Regula와 암스테르담 대학교의 Ludovico Lamy는 양자 얽힘과 엔트로피와의 관계에 관한 새로운 발견을 발표했습니다. 양자 얽힘은 현대 양자 정보 과학 및 기술에서 중요한 역할을 합니다. 그러나 구조가 복잡하기 때문에 이해하고 관리하는 것이 어렵습니다. 레굴루스와 라미의 발견은 양자 얽힘이 고전 시스템의 엔트로피 규칙과 유사한 엔트로피 규칙을 따른다는 것을 보여줍니다. 이 발견은 양자 정보 과학 및 기술에 새로운 관점을 열어 양자 얽힘과 열역학과의 연관성에 대한 이해를 심화시킵니다. 연구 결과는 얽힘 변환의 가역성 가능성을 나타내며, 이는 다양한 양자 기술에서의 사용을 크게 단순화할 수 있습니다. 새로운 규칙 열기 ...>>

미니 에어컨 소니 레온 포켓 5 09.05.2024

여름은 휴식과 여행을 위한 시간이지만 종종 더위가 이 시간을 참을 수 없는 고통으로 만들 수 있습니다. 사용자에게 더욱 편안한 여름을 선사할 소니의 신제품 Reon Pocket 5 미니 에어컨을 만나보세요. 소니는 더운 날 몸을 식혀주는 독특한 장치인 Reon Pocket 5 미니 컨디셔너를 출시했습니다. 목에 걸기만 하면 언제 어디서나 시원함을 느낄 수 있다. 이 미니 에어컨에는 작동 모드 자동 조정 기능과 온도 및 습도 센서가 장착되어 있습니다. 혁신적인 기술 덕분에 Reon Pocket 5는 사용자의 활동과 환경 조건에 따라 작동을 조정합니다. 사용자는 블루투스로 연결된 전용 모바일 앱을 이용해 쉽게 온도를 조절할 수 있다. 또한 미니에어컨을 부착할 수 있는 특별 디자인의 티셔츠와 반바지도 준비되어 있어 더욱 편리합니다. 장치는 오 ...>>

우주선을 위한 우주 에너지 08.05.2024

새로운 기술의 출현과 우주 프로그램 개발로 인해 우주에서 태양 에너지를 생산하는 것이 점점 더 실현 가능해지고 있습니다. 스타트업 Virtus Solis의 대표는 SpaceX의 Starship을 사용하여 지구에 전력을 공급할 수 있는 궤도 발전소를 만들겠다는 비전을 공유했습니다. 스타트업 Virtus Solis는 SpaceX의 Starship을 사용하여 궤도 발전소를 건설하는 야심찬 프로젝트를 공개했습니다. 이 아이디어는 태양 에너지 생산 분야를 크게 변화시켜 더 쉽게 접근할 수 있고 더 저렴하게 만들 수 있습니다. 스타트업 계획의 핵심은 스타십을 이용해 위성을 우주로 발사하는 데 드는 비용을 줄이는 것이다. 이러한 기술적 혁신은 우주에서의 태양 에너지 생산을 기존 에너지원에 비해 더욱 경쟁력 있게 만들 것으로 예상됩니다. Virtual Solis는 Starship을 사용하여 필요한 장비를 제공하여 궤도에 대형 태양광 패널을 구축할 계획입니다. 그러나 주요 과제 중 하나는 ...>>

강력한 배터리를 만드는 새로운 방법 08.05.2024

기술이 발전하고 전자제품의 사용이 확대됨에 따라 효율적이고 안전한 에너지원을 만드는 문제가 점점 더 시급해지고 있습니다. 퀸즈랜드 대학의 연구원들은 에너지 산업의 지형을 바꿀 수 있는 고출력 아연 기반 배터리를 만드는 새로운 접근 방식을 공개했습니다. 기존 수성 충전 배터리의 주요 문제점 중 하나는 전압이 낮아 현대 장치에서의 사용이 제한되었다는 것입니다. 그러나 과학자들이 개발한 새로운 방법 덕분에 이러한 단점은 성공적으로 극복되었습니다. 연구의 일환으로 과학자들은 특수 유기 화합물인 카테콜에 눈을 돌렸습니다. 배터리 안정성을 높이고 효율을 높일 수 있는 중요한 부품임이 밝혀졌습니다. 이러한 접근 방식으로 인해 아연 이온 배터리의 전압이 크게 증가하여 경쟁력이 향상되었습니다. 과학자들에 따르면 이러한 배터리에는 몇 가지 장점이 있습니다. 그들은 b를 가지고 있다 ...>>

따뜻한 맥주의 알코올 함량 07.05.2024

가장 흔한 알코올 음료 중 하나인 맥주는 마시는 온도에 따라 고유한 맛이 변할 수 있습니다. 국제 과학자 팀의 새로운 연구에 따르면 맥주 온도가 알코올 맛에 대한 인식에 중요한 영향을 미치는 것으로 나타났습니다. 재료 과학자 Lei Jiang이 주도한 연구에서는 서로 다른 온도에서 에탄올과 물 분자가 서로 다른 유형의 클러스터를 형성하여 알코올 맛의 인식에 영향을 미친다는 사실을 발견했습니다. 저온에서는 더 많은 피라미드 모양의 클러스터가 형성되어 "에탄올" 맛의 매운 맛을 줄이고 음료의 알코올 맛을 덜 만듭니다. 반대로 온도가 높아질수록 클러스터가 사슬 모양으로 변해 알코올 맛이 더욱 뚜렷해집니다. 이는 바이주와 같은 일부 알코올 음료의 맛이 온도에 따라 변하는 이유를 설명합니다. 획득된 데이터는 음료 제조업체에 새로운 전망을 열어줍니다. ...>>

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5개 기업이 전 세계 플라스틱 폐기물의 4분의 1을 담당하고 있습니다. 19.04.2024

현대 사회에서 플라스틱 오염 문제는 점점 더 심각해지고 있습니다. 그러나 이 문제의 흥미로운 점은 플라스틱 폐기물의 대부분이 특정 기업에서 유래되었다는 점입니다.

국제 연구팀이 지난 몇 년간의 데이터를 바탕으로 수백만 개의 플라스틱 폐기물을 분석하기 시작했습니다. 연구 결과는 놀라웠습니다. 추적 가능한 플라스틱 오염의 약 4분의 1은 단 5개의 대기업에서 추적될 수 있었습니다.

그러나 이 문제에는 또 다른 측면이 있습니다. 대부분의 플라스틱 폐기물은 정체를 알 수 없는 상태로 남아 있고 디자인이나 라벨이 없어 원산지를 확인할 수 없습니다.

연구에 따르면 추적된 모든 플라스틱 폐기물의 24%가 11개 주요 회사와 연결되어 있는 것으로 나타났습니다. 이들 기업에는 청량음료 제조사인 코카콜라와 펩시코가 포함되어 있으며 각각 전체의 5%와 XNUMX%를 차지하고 있습니다. 그 뒤를 네슬레, 다논, 알트리아가 따르고 있다.

과학자들은 플라스틱 오염 문제를 해결하기 위해 이들 기업에 더 큰 책임을 요구하고 있습니다. 그러나 기업 자체가 생산 및 포장 공정을 검토함으로써 플라스틱 폐기물을 줄이는 데 크게 기여할 수 있습니다.

플라스틱 폐기물의 상당 부분이 아직 확인되지 않은 상태로 남아 있다는 점에 유의해야 합니다. 이 문제를 더 잘 해결하려면 플라스틱 폐기물을 추적하기 위한 국제 표준과 공통 데이터베이스가 필요합니다.

대기업과 관련된 플라스틱 오염에 대한 연구는 이 글로벌 문제를 해결하기 위한 공동 노력의 필요성을 강조합니다. 플라스틱 사용을 줄이고, 새로운 포장재를 개발하고, 폐기물 관리 시스템을 개선하는 접근 방식이 플라스틱 오염 문제를 해결하는 데 핵심이 될 수 있습니다.

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