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computadora en el agua

01.06.2023

Científicos de Australia han presentado un prototipo de computadora "reservorio" que realiza cálculos en un recipiente con agua y predice el futuro.

El comportamiento de las olas en el agua está sujeto a estrictas leyes físicas y conduce a un resultado predecible. Según los científicos, su invento es una computadora analógica que puede realizar una serie de tareas más rápido y con mayor precisión que cualquier plataforma digital.

Los investigadores apoyaron el prototipo con un modelo matemático efectivo (se basa en los elementos del funcionamiento de las redes neuronales), que los científicos describieron en su artículo científico.

Estructuralmente, el prototipo de la computadora "depósito" es un recipiente largo con agua corriente. El papel del circuito de entrada lo desempeña una bomba que crea ondas en la superficie del agua corriente. Cabe señalar que los científicos no estaban interesados en una onda ordinaria que pierde fuerza rápidamente, sino en una onda aislada estructuralmente estable que se propaga en un medio no lineal, el llamado solitón.

El prototipo presentado mostró que la plataforma de ondas analógicas es capaz de almacenar datos de entrada ordenados y aleatorios. Además, la plataforma de olas demostró el procesamiento de datos de entrada de acuerdo con la tarea. En varios casos, el resultado proporcionado por el depósito excedió exactamente los cálculos similares realizados en las computadoras digitales clásicas.

Para mejorar la precisión de la lectura de la amplitud y el patrón de onda, los científicos agregaron una composición fluorescente al agua. En el futuro, tienen la intención de desarrollar un microprocesador de "agua" que podría funcionar según el principio de colisión de ondas en un tanque, pero a nivel micro y de forma protegida, como un microchip clásico.

Se espera que las computadoras analógicas de "reservorio" aceleren los cálculos en climatología, sociología, el mercado de valores y donde el pronóstico depende de muchos factores probabilísticos.

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Cerebro en un tubo de ensayo 04.06.2015

Podemos aprender sobre lo que sucede dentro del cerebro con la ayuda de imágenes de resonancia magnética funcional (fMRI): le permite ver la actividad en ciertas partes del tejido nervioso y comparar con bastante precisión esta actividad con el desempeño de una tarea en particular. Pero no podremos aprender todo sobre el cerebro si no penetramos a nivel celular, a nivel de neuronas y contactos interneuronales - sinapsis, a nivel de células gliales auxiliares, que no solo nutren a las neuronas, sino que también interfieren con la conducción de una señal neuroquímica. Y cabe recordar que existen muchas variedades neurales. Por ejemplo, si examinamos cuidadosamente la corteza cerebral, encontraremos en ella seis capas, que difieren entre sí en la proporción de neuronas de diferentes tipos. Para comprender cómo se realizan las funciones cognitivas superiores a nivel celular-molecular (es decir, la corteza se involucra en ellas), necesitamos comprender la estructura y la relación de sus capas entre sí hasta las sutilezas.

Algo, por supuesto, se puede estudiar en los cerebros de roedores y primates. Además, la interacción de las neuronas a menudo se estudia en cultivo celular: las células viven en un medio nutritivo en el fondo de algún recipiente de laboratorio, y los neurocientíficos monitorean cómo, por ejemplo, cambia la fuerza de sus sinapsis en respuesta a ciertos estímulos. Como resultado, se pueden sacar algunas conclusiones sobre las causas de la esquizofrenia, el autismo y otras deficiencias cognitivas; después de todo, en el caso de tales patologías, lo que se viola es la arquitectura neuronal, la interconexión de las neuronas entre sí. Pero una capa plana de cultivo celular sigue sin ser una corteza con sus seis capas. Otra forma es analizar muestras tomadas de personas fallecidas. No hace falta decir que aquí uno siempre debe recordar los cambios post-mortem en la estructura celular, y es imposible estudiar la conducción de señales en tales muestras. Idealmente, nos gustaría tener en nuestras manos un modelo celular tridimensional que recree completamente uno u otro elemento de la estructura cerebral, si no todo el cerebro. Los experimentos de investigadores de la Universidad de Stanford nos acercan a este ideal.

Por supuesto, el asunto no fue sin células madre: Sergiu Pasca (Sergiu Pasca) y sus colegas recibieron células madre inducidas de piel humana y luego las convirtieron en neuronas. Ahora bien, esto es casi un procedimiento estándar: las células diferenciadas son obligadas a "recordar su juventud", cuando eran células madre y no podían hacer nada más que dividirse. Pero se pueden convertir en cualquier otro tipo de célula, solo necesita dirigirlas por el camino correcto utilizando señales moleculares. Al principio, todo transcurrió como de costumbre: las células madre artificiales crecieron planas en una placa de cultivo. Pero luego fueron separados del fondo y trasplantados a un nuevo "lugar de residencia" especial, donde ya no podían adherirse firmemente a las paredes o al fondo. En unas pocas horas, las células se unieron en microglobos, en los que continuaron dividiéndose. Y aquí empezaron a convertirse en células de tejido nervioso.

Después de siete semanas, el 80% de las células, por características moleculares y de otro tipo, se volvieron similares a las células nerviosas. Además, el 7% no se convirtió en neuronas, sino en astrocitos gliales, que sostienen y nutren las neuronas, las protegen de la penetración de sustancias nocivas de la sangre y también regulan la actividad neuronal. Hasta ahora, no era posible hacer crecer tanto las neuronas como las células que las sustentan a partir del mismo material troncal, había que utilizar astrocitos de terceros obtenidos de una línea de células troncales diferente, lo que significaba que genéticamente ambos resultaban ser diferentes. mientras que en el cerebro todas las células portan los mismos genes. Ahora, al parecer, esta dificultad desaparecerá.

Pero lo más importante quedó claro cuando analizaron la estructura de los complejos celulares (los llamaron esferoides corticales): resultó que su arquitectura era similar a la que se encuentra en la corteza cerebral. Además, el 80 % de las neuronas respondió a un estímulo externo y el 86 % demostró actividad espontánea y formó cadenas neuronales entre sí, transmitiéndose una señal entre sí. En otras palabras, fue posible obtener un modelo tridimensional bastante plausible de la corteza cerebral.

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