Tehisintellekti raamistik juhib fusiooniplasmat millisekundites
Princetoni plasmafüüsika laboratooriumi ja Princetoni ülikooli teadlased on demonstreerinud PACMANi, tehisintellekti tarkvararaamistikku, mis jälgib ja juhib “toroidaalse” (tokamak) reaktori fusiooniplasmat millisekundilisel ajaskaalal. Katsetes DIII-D rajatises ennustas see rebenemisrežiimi ebastabiilsust umbes 200 millisekundit ette ja kohandas parameetreid selle vältimiseks, koordineerides samal ajal mitut küttesüsteemi ning täites tiheduse ja pöörlemise sihtmärke. Moodulsüsteem töötab pidevas andmete kogumise, ennustamise ja käskude andmise tsüklis, mis on palju kiirem kui inimoperaatorid, kes reageerivad sekundite suurusjärgus.
Fusiooniplasmad võivad destabiliseeruda tuhandiksekundite jooksul, ületades tavapärase juhtimise kiiruse ja muutes täielikud füüsikasimulatsioonid reaalajas kasutamiseks liiga aeglaseks. PACMAN integreerib mitu masinõppemudelit — sealhulgas tugevdusõppe — ühisesse arhitektuuri sisseehitatud riistvara ohutuspiirangutega. Inimesed seavad endiselt kõrgtaseme eesmärgid ja vaatavad tulemused pärast iga lasku üle. Disain võimaldab uusi mudeleid vahetada päevade, mitte kuude jooksul.
Peamised ebakindlused puudutavad üldistamist suurematele või erinevalt konfigureeritud seadmetele ning pikaajalist usaldusväärsust pideva töö tingimustes. Jõudluse kasvu tuleb endiselt tasakaalustada ettenägematute plasmakäitumiste jääkriskiga, millega mudelid pole veel kokku puutunud.
Allikad: ScienceDaily (Princeton University / Nuclear Fusion), PPPL.
Rakuline ensüüm loeb kaheksatähelist geneetilist tähestikku
UC San Diego teadlased on näidanud, et bakteriaalne RNA-polümeraas transkribeerib täpselt laiendatud „kaheksatähe“ geneetilist tähestikku, mis sisaldab kaheksat tähte nelja asemel, mida kasutab kogu teadaolev elu. Krüoelektronmikroskoopia näitas, et ensüüm tunneb ära kaks sünteetilist aluspaari struktuursete ja biokeemiliste tunnuste kaudu, mis on suures osas ühised looduslike alustega. Kaasnev uuring leidis, et polümeraas saab hakkama ka hüdrofoobse ebaloomuliku paariga, millel puuduvad tavapärased vesiniksidemed.
Töö näitab, et olemasolev rakumasinavärk suudab töödelda sünteetilist geneetilist teavet ilma põhjaliku ümberkujundamiseta. Laiendatud tähestikke on juba kasutatud DNA-molekulide loomiseks, mis tunnevad ära kindlaid vähirakke; uued struktuuriandmed annavad aluse keerukamatele tehissüsteemidele, mis võiksid toota uudseid ühendeid või täita mitte-looduslikke funktsioone.
Avatud küsimused hõlmavad sünteetiliste aluste pikaajalist stabiilsust elusrakkudes, täpsust paljude paljundamise tsüklite jooksul ning seda, kas kogu rakuliste ensüümide komplekt (polümeraasid, sidujad, parandussüsteemid) talub laiendatud koodi võrdselt hästi. Üleminek in katseklaasi transkriptsioonilt funktsionaalsetele organismidele jääb märkimisväärseks insenertehniliseks väljakutseks.
Allikad: ScienceDaily (UC San Diego / Nature Communications, PNAS).
Maa magnetvälja kasutatakse tumeaine detektorina
Kyoto ülikooli juhitud meeskond käsitles Maa-ionosfääri õõnsust planeedimõõtmelise võnkesüsteemina, et otsida ülikergeid tumeaine osakesi ja tumedaid footoneid. Analüüsides kümne aasta geomagnetilisi andmeid, seadsid nad tumeaine osakese-footoni sidestusele uued piirid, mis on asjakohases massivahemikus umbes 100 korda rangemad kui varasemad laboratoorsed piirid, ning tuvastasid mitu kitsaribalist signaalikandidaati, mis on kooskõlas tumeda footoni tunnustega. Teoreetiline raamistik laiendab usaldusväärseid ennustusi umbes 30 Hz-ni, arvestades atmosfääri juhtivust.
Traditsioonilised otsingud tuginevad tugevatele laborimagnetitele piiratud mahtudes. Maa loodusliku magnetkeskkonna ja resonantsõõnsuse kasutamine suurendab dramaatiliselt efektiivset detektori suurust kõige kergemate pakutud tumeaine osakeste jaoks. Tumeaine osakeste signaalide ennustatakse geograafiliselt varieeruvat, samas kui tumeda footoni signaalid peaksid olema ühtlasemad, pakkudes potentsiaalset eristajat.
Kandidaatsignaale ei ole kinnitatud tumeainena; maised või instrumentaalsed päritolud jäävad võimalikuks. Edasised mitme asukoha mõõtmised ja täiustatud müra tõrjumine on vajalikud, et kindlaks teha, kas ükski ülejääk on astrofüüsikaline.
Allikad: ScienceDaily (Kyoto University / PTEP, Physical Review D).