Mathematical Models of the Real World
798 subscribers
307 photos
3 videos
19 files
849 links
Channel of Professor Andrey Uskov @ProfUskov about mathematical models.
Download Telegram
Сгенерированные нейросетью микрофотографии материалов достигли такого уровня, что отличить подделку не могут даже профильные специалисты. Во всяком случае, к таком выводу пришли авторы статьи, в Nature Nanotechnology, после того, как разослали реальные и сгенерированные фотографии 250 ученым со степенью в области материаловедения.
Микрофотографиями материалов называют снимки, полученные с помощью микроскопа: просвечивающего, сканирующего или атомно-силового. На хорошей микрофотографии можно рассмотреть текстуру материала, кристалличность, размер пор, количество и разновидности дефектов. Без таких изображений не обходится сегодня ни одно исследование по материаловедению и нанотехнологиям. Удачные микрофотографии нередко попадают на обложки научных журналов, в научно-популярные публикации и учебники.
https://www.nature.com/articles/s41565-025-02009-9
На русском https://nplus1.ru/news/2025/10/13/micro-fake
👍4
Мозг может заранее распознать угрозу инфекции — даже виртуальной — и активировать иммунную систему

Исследователи проверили, может ли человеческий мозг при приближении инфекции заранее подготовить иммунный ответ, ещё до реального контакта с патогеном. Для этого они использовали виртуальную реальность, где участникам показывали аватары людей с признаками болезни, которые приближались.
Что было обнаружено:
Мозг реагирует на приближение «заражённых» аватаров, активируя сети внимания и сенсомоторные зоны.
Эта реакция запускает изменения в работе врождённого иммунитета, особенно в естественных киллерах (NK-клетках) и врождённых лимфоидных клетках (ILC) — так же, как при настоящей инфекции.
Изменения в связях между зонами мозга, отвечающими за восприятие инфекции, и гипоталамусом указывают на участие гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой оси — важной системы регуляции иммунного и гормонального ответа.
Моделирование подтвердило, что между мозгом и иммунной системой существует перекрёстная связь, которая может активироваться даже при виртуальной угрозе.

Исследование было довольно необычным и многослойным — вот как его проводили:
Эксперимент в виртуальной реальности (VR):
Участников помещали в VR-среду, где к ним приближались аватары с признаками инфекции (например, лица с сыпью, покраснением и другими визуальными симптомами).
Эти аватары входили в периперсональное пространство — область вокруг тела, которую мозг воспринимает как «личную зону».
Измерение нейронной активности:
Использовали ЭЭГ (электроэнцефалографию) и фМРТ (функциональную МРТ), чтобы отслеживать, какие зоны мозга активируются при приближении «заражённых» аватаров.
Особое внимание уделялось сенсомоторным зонам и сети значимости (salience network) — они отвечают за восприятие угроз и подготовку к действию.
Оценка иммунного ответа:
До и после VR-экспозиции у участников брали образцы крови.
С помощью проточной цитометрии и масс-спектрометрии измеряли количество и активность врождённых лимфоидных клеток (ILC) и естественных киллеров (NK-клеток).
Для сравнения использовали контрольные стимулы и реальную иммунную активацию — например, после прививки от гриппа.
Анализ связей между мозгом и иммунной системой:
Исследовали, как изменяется связность между зонами мозга, воспринимающими инфекцию, и гипоталамусом — ключевым регулятором гормонального и иммунного ответа.
Также изучали влияние на гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковую ось (HPA) — систему, запускающую стресс-реакции.
Моделирование нейросетей:
Создали компьютерную модель, чтобы воспроизвести взаимодействие между нейронной и иммунной реакцией.
Итог: даже виртуальное приближение «заражённого» объекта может активировать мозг и запустить иммунную реакцию, как при настоящей угрозе.
https://www.nature.com/articles/s41593-025-02008-y
👍4🤔1
Родители Нобелевских лауреатов чаще всего принадлежали к верхней декаде общества по своему уровню образования и доходам.
🤔7🔥5👍2
Про большие волны в океане

Веками моряки рассказывали истории о том как они встречали в океане уединённые чудовищные волны, которые были больше и круче окружающих. Часто речь шла о «стенах воды», или о «дырах в море», или о нескольких последовательных высоких волнах («три сестры»), которые появляются без видимых причин. Долгое время эти байки были лишь частью морского фольклора. Но с 70-х годов прошлого века океанографы начали в них верить. Наблюдения, собранные нефтяной и судоходной промышленностью, свидетельствуют о том, что существуют настоящие монстры глубин, которые пожирают корабли и моряков без пощады и предупреждения. Существует несколько определений для таких удивительных огромных волн. Очень часто термин «экстремальные волны» используется для обозначения хвоста некоторого типичного статистического распределения высот волн (обычно распределения Рэлея), в то время как термин «волны-убийцы» («чудовища», «гиганты», «изгои») описывает волны большой амплитуды и аномальной крутизны, возникающие чаще, чем можно было бы ожидать.
Для прогнозирования высоты волн обычно используются линейные модели, для которых справедлив принцип суперпозиции: результатом совпадения двух независимых возмущений будет сумма этих возмущений. Такой подход не накладывает ограничения на максимальную высоту, но подразумевает необходимость множества совпадений, что делает экстремальные волны весьма редким явлением. Общепринятое в океанологии распределение Рэлея предсказывало, что при сильном шторме, когда высота волн достигает 12 метров, шансы встретить 30 метровую составляли 1 к 100 000. И на такие модели полагались в многомиллиардной кораблестроительной индустрии и логистике корпораций.

И в конце двадцатого века исследователи всерьёз задались вопросом о том, что такое волна-убийца: редкая реализация типичной статистики или типичная реализация редкой популяции. Часто определение волн-чудовищ включает в себя то, что такие волны слишком высокие (в 2-3 раза выше окружающих), слишком асимметричные и слишком крутые. Они возникают во время шторма, после него, но могут появляться в ясную погоду. Появление может быть неожиданным, с таким же быстрым исчезновением, либо же волна воплощается как стена воды и в такой форме преодолевает десятки километров.

В настоящее время вопрос волн-убийц сформирован как полноправное направление научных исследований. Разрабатываются математические модели, проводится компьютерное моделирование, ставятся эксперименты, собирается статистика с помощью метеорологических буёв, разбросанных по ключевым зонам, радаров на буровых платформах и танкерах, а также с помощью спутниковых систем.
https://habr.com/ru/companies/ruvds/articles/585414/
🤔6👍5
Геометрическая алгебра (не путать с алгебраической геометрией) - это расширение векторной алгебры, которое объединяет скалярные, векторные, комплексные и другие математические объекты в единую систему, позволяя описывать геометрию и физику более компактно и наглядно.
Идеи геометрической алгебры восходят к Уильяму Клиффорду (1878), который объединил работы Грассмана и Гамильтона.
В XX веке получила развитие благодаря Дэвиду Хестенесу, который продвигал её как язык физики.

Примеры применения геометрической алгебры
Физика: описание вращений, электромагнетизма, квантовой механики
Компьютерная графика: преобразования объектов, работа с ориентацией.
Робототехника: моделирование движений и взаимодействий.
Машинное обучение: представление данных в многомерных пространствах.

В статье рассмотрено, как с помощью геометрической алгебры четыре уравнения Максвелла записываются одним простым уравнением.

https://habr.com/ru/articles/958088/
👍7🕊21
Принцип publish or perish, «публикуйся или умри», — норма жизни современного ученого во всем мире, если он не занимается параллельно каким-то бизнесом. В статье всесторонне обсуждается эта проблема.
💯4👍2
Физики из Университета Аалто впервые подключили кристалл времени к внешней системе, открыв путь к новым квантовым технологиям. Это достижение может радикально улучшить квантовую память и сенсоры.

Напомним, что такое кристаллы времени.
Это экзотические квантовые системы, которые находятся в состоянии постоянного движения даже при минимальной энергии — без внешнего источника.
В отличие от обычных кристаллов, которые повторяются в пространстве, кристаллы времени повторяются во времени.

Исследователи охладили гелий-3 до температуры, близкой к абсолютному нулю.
С помощью радиоволн они создали магноны — квазичастицы, которые ведут себя как единое целое.
После отключения радионакачки магноны сформировали кристалл времени, который продолжал колебаться несколько минут.
В процессе затухания он взаимодействовал с механическим осциллятором, что стало первым успешным подключением к внешней системе.

Это первое в мире подключение кристалла времени к внешнему объекту — ранее считалось невозможным из-за риска разрушения его устойчивого состояния.

Взаимодействие напоминало оптомеханические явления, аналогичные тем, что используются в обсерваториях гравитационных волн типа LIGO.

Потенциальные применения:

Квантовая память: кристаллы времени живут дольше, чем обычные квантовые системы, что делает их идеальными для хранения информации.
Сверхточные датчики: могут использоваться как частотные гребенки в измерительных приборах.
Квантовые компьютеры: устойчивость и способность к взаимодействию открывают путь к новым архитектурам вычислений.

https://phys.org/news/2025-10-crystals-power-future-quantum.html
👍3🔥1
Физики из Университета Штутгарта доказали, что квантовые машины могут превзойти предел эффективности, установленный принципом Карно, используя энергию квантовых корреляций между частицами. Это открытие расширяет второй закон термодинамики и открывает путь к созданию ультраэффективных нанодвигателей.

Принцип Карно сформулирован в 1824 году, он определяет максимально возможный КПД тепловой машины, работающей между двумя резервуарами — горячим и холодным.
Суть принципа Карно:
Коэффициент полезного действия (КПД) любой тепловой машины, работающей между двумя тепловыми резервуарами, не может превышать КПД идеальной машины, работающей по обратимому циклу Карно.
КПД цикла Карно зависит только от температур (выраженной в Кельвинах) нагревателя (𝑇1) и холодильника (𝑇2):

𝜂 = 1−𝑇2/𝑇1

Объясняется вторым законом термодинамики, применимым ко всем тепловым процессам и устройствам.

Исследование показало, что на атомном уровне принцип Карно не действует в полной мере.
В квантовых системах частицы могут быть связаны невидимыми корреляциями — состояниями, при которых поведение одной частицы зависит от другой, даже на расстоянии.
Эти корреляции становятся дополнительным источником энергии, который не учитывается в классической термодинамике.
Учёные разработали математическую модель, учитывающую квантовые связи.
Квантовая машина может извлекать энергию не только из тепла, но и из внутренних состояний системы.
Это позволяет превысить КПД, предсказанный Карно, без нарушения второго закона — он просто дополняется квантовыми эффектами.
Это не отмена, а расширение термодинамики.
Классические законы остаются верны для макроскопических систем, но в квантовом масштабе действуют новые правила.
Открытие меняет представление о фундаментальных ограничениях и открывает путь к новому поколению энергетических устройств.
Если раньше термодинамика была наукой о парах и поршнях, то теперь она становится наукой о квантовых связях и наномоторах.

Практические перспективы:
Квантовые двигатели размером с атом или молекулу.
Медицинские нанороботы, способные перемещаться по кровеносной системе и выполнять точечные задачи.
Промышленные наномеханизмы, работающие с материалами на атомарном уровне.

Первоисточник https://www.science.org/doi/epdf/10.1126/sciadv.adw8462
Подробности также доступны на сайте Университета Штутгарта.
https://www.uni-stuttgart.de/en/university/news/all/More-efficient-than-Carnot-Quantum-mechanics-trumps-the-second-law-of-thermodynamics/
На русском https://www.securitylab.ru/news/565093.php
🔥5🤔3
Классическая экономическая теория предсказывала исчезновение низкоквалифицированного труда из-за автоматизации, но на практике под удар попали офисные и интеллектуальные профессии — клерки, бухгалтеры, юристы, переводчики, операторы call-центров и даже программисты.

Экономисты, начиная с Адама Смита и Джона Мейнарда Кейнса, предполагали, что технологический прогресс вытеснит ручной труд, а люди будут переходить к более интеллектуальной и творческой деятельности.
В XX веке эта идея получила развитие в трудах Даниэла Белла (концепция постиндустриального общества) и Элиаса Хелпмана, подчеркивавших, что автоматизация затронет в первую очередь низкоквалифицированные и рутинные профессии.
Однако реальность XXI века оказалась иной.

Согласно данным Всемирного экономического форума и другим исследованиям:

Сокращаются:
Клерки и офисные работники — автоматизация документооборота и ИИ-системы управления.
Бухгалтеры и аудиторы — замена на облачные сервисы и алгоритмы.
Юристы и параюристы — ИИ способен анализировать документы, искать прецеденты и составлять типовые контракты.
Операторы call-центров — чат-боты и голосовые помощники.
Переводчики — машинный перевод достиг уровня, достаточного для большинства задач.
Программисты начального уровня — генерация кода с помощью ИИ (например, Copilot).
Журналисты и копирайтеры — генерация текстов ИИ-системами.

Остаются востребованными:
Уборщики, сантехники, электрики — физическая работа в нестандартизированных условиях требует гибкости и моторики, пока недоступных роботам.
Медсёстры, сиделки, воспитатели — профессии, требующие эмпатии и межличностного взаимодействия.
Ремесленники и мастера — индивидуальный подход, работа с уникальными объектами.
Логисты и водители доставки — несмотря на развитие автономного транспорта, спрос остаётся высоким.

Ручной труд часто требует адаптации к непредсказуемым условиям, что сложно автоматизировать.
Офисные задачи — напротив, структурированы и повторяемы, что делает их идеальной мишенью для алгоритмов.
ИИ и цифровизация развиваются быстрее в сфере обработки информации, чем в сфере физического взаимодействия с миром.

Современная автоматизация нарушает традиционные представления о «высококвалифицированной» и «низкоквалифицированной» работе.
5👍3🤔3
Постепенно сфера IT стала одной из самых энергоемких.
Первый звоночек прозвенел, когда повиливать криптовалюты с их майнингом, теперь это еще центры обработки данных, поддерживающие системы искусственного интеллекта.
Amazon собирается построить собственную атомную станцию для поддержки своих ИИ-программ.
Для тех, у кого возможности поскромнее и энергия нужна здесь и сейчас начали разворачивать ТЭЦ на основе списанных самолетных реактивных двигателей.
Похоже, эпоха борьбы за экологию заканчивается.
https://www.securitylab.ru/news/564957.php
👍3😁2🤷‍♀1
Mathematical Models of the Real World pinned «Теперь зеркало группы еще и ВКонтакте https://vk.com/mathmodels»
Про схемы управления освещением

Интересно находить в книгах моменты, когда решение автора оказывается далеко не самым оптимальным.
Моя в свое время любима книжка "Юный кибернетик" (автор - Отряшенков Юрий Михайлович), на рисунке показана схема из этой книги, как сделать так, чтобы освещение можно было включать и выключать в трех местах. Видно, что придется повозиться, чтобы найти трехполюсные переключатели, да еще необходимо трехжильный провод вести между переключателями.
В тоже время, существует гораздо более простое решение, достаточно иметь два стандартных однополюсных и один двухполюсный переключатель, как показан на рисунке, и трехжильный провод тоже не понадобится. Схема приведена по ссылке https://eleko.pro/articles/Upravlenie_osveshcheniem_s_treh_mest/
👍6
Учёные из Университета Висконсин-Мэдисон совместно с коллегами из Германии и Франции проанализировали данные о смертности за последние 100 лет в 23 странах с высоким уровнем дохода. Они обнаружили, что в первой половине XX века продолжительность жизни росла стремительно, в основном за счёт снижения младенческой смертности. Однако с 1939 года темпы роста замедлились, и теперь дальнейшее увеличение возможно только за счёт улучшения выживаемости в пожилом возрасте.
Основные выводы:
С 1900 по 1938: прирост продолжительности жизни — около 5,5 месяцев на поколение
С 1939 по 2000: прирост — всего 2,5–3,5 месяца на поколение
Поколение 1980 года и позже не достигнет средней продолжительности жизни в 100 лет
Причина — исчерпание потенциала снижения детской смертности, а прогресс в старшем возрасте идёт медленно.
Материалы и методы исследования:
Использовано 6 независимых моделей прогнозирования
Источник данных — Human Mortality Oracle Database

https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2519179122
👍4🤷‍♀1🤔1
Парадокс Симпсона и альтруизм

Гипотетический пример действия «парадокса Симпсона». В исходной популяции было 50% альтруистов и 50% эгоистов (кружок слева вверху). Эта популяция подразделилась на три субпопуляции с разным соотношением альтруистов и эгоистов (три маленьких кружка справа вверху). В ходе роста каждой из трех субпопуляций альтруисты оказались в проигрыше — их процент снизился во всех трех случаях. Однако те субпопуляции, в которых изначально было больше альтруистов, выросли сильнее благодаря тому, что они имели в своем распоряжении больше «общественно-полезного продукта», производимого альтруистами (три кружка справа внизу). В результате, если сложить вместе три выросших субпопуляции, мы увидим, что «глобальный» процент альтруистов вырос (большой кружок слева внизу).
https://www.science.org/doi/abs/10.1126/science.1166739
На русском https://elementy.ru/novosti_nauki/430970
👍5
Учёные из Беркли позволили людям увидеть новый цвет — «оло»

Человеческий глаз обычно использует три типа колбочек: чувствительные к синему (S), зелёному (M) и красному (L) свету. Цвета, которые мы видим, — это результат их совместной активации. Но в эксперименте:
Использовался лазер с длиной волны 488 нм
Он точечно активировал только M-колбочки (зелёные)
Остальные типы колбочек не участвовали
Мозг получил непривычный сигнал, который не соответствует ни одному известному цвету
Так родился «оло» — цвет, который не может быть воспроизведён на экране или описан словами.
Что видели участники
Пять добровольцев описали цвет как «невероятно насыщенный, чистый, сине-зелёный»
Он был ярче и интенсивнее любого знакомого оттенка
При попытке подобрать аналог на экране — все выбрали яркий бирюзовый, но он оказался менее насыщенным
Подтверждение
Участникам предложили «разбавить» белым светом «оло» и бирюзовый
Все добавили белый именно к «оло», подтверждая его большую насыщенность
Это доказывает, что восприятие было не иллюзией, а результатом точной стимуляции
Возможные применения
Коррекция дальтонизма: технология может помочь различать цвета, которые раньше сливались
Расширение цветовой палитры: возможно создание новых визуальных интерфейсов, недоступных ранее
Нейронаука и психофизика: исследование границ восприятия и работы мозга
Цвет «оло» — это не просто открытие, а вызов привычной модели восприятия. Он показывает, что:
Наш мозг способен интерпретировать сигналы иначе, если изменить входные данные
Реальность, которую мы видим, — не абсолютна, а результат биологических ограничений
С помощью технологий можно расширить границы восприятия, буквально «увидеть то, чего не существует»

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adu1052
👍4
Fedora утвердила первый кодекс взаимодействия человека и машины в мире Linux

Вот краткое изложение сути статьи о новой политике Fedora по использованию ИИ:

Fedora предлагает официальную позицию по использованию ИИ в проекте. Цель — поощрять инновации, но при этом защитить ценности сообщества, такие как свобода, прозрачность и качество.

Основные принципы
1. ИИ как инструмент, не как автор
ИИ может помогать в разработке, но человек остаётся автором и несёт ответственность.
ИИ-контент должен быть проверен, протестирован и понят перед публикацией.
Нельзя отправлять «сырые» машинные тексты или код — это нагрузка на сообщество.
2. Прозрачность
Если ИИ существенно помог — это нужно отметить в коммите или pull request'е (например, Assisted-by: Copilot).
Это помогает развивать этику и лучшие практики.
3. Сохранение голоса автора
ИИ можно использовать для перевода или преодоления языковых барьеров, но Fedora ценит уникальный стиль и голос каждого участника.
4. Ограничения на использование ИИ в управлении
ИИ не должен оценивать заявки на финансирование, доклады, лидерские позиции или нарушения кодекса поведения.
Допустимы только технические задачи, такие как фильтрация спама или ведение заметок.

Для пользователей Fedora
Все ИИ-функции должны быть опциональными — включаются только с осознанного согласия пользователя.
Fedora поощряет использование ИИ для улучшения доступности: перевод, озвучка, транскрипция.
https://communityblog.fedoraproject.org/council-policy-proposal-policy-on-ai-assisted-contributions/#comment-7945
🔥51
Учёные обнаружили, что даже слабое ночное освещение (например, от уличных фонарей или экранов) значимо повышает риск развития пяти основных сердечно-сосудистых заболеваний, включая гипертонию, ишемическую болезнь сердца и сердечную недостаточность.
Исследование проводилось международной группой учёных из Австралии (Flinders Health and Medical Research Institute), Великобритании и США.
В нём участвовали 88 905 человек из базы данных UK Biobank, каждый из которых носил светочувствительный датчик на запястье в течение недели.
Всего было собрано 13 миллионов часов данных, которые сопоставили с медицинскими записями за 9,5 лет.

В статистике есть такое понятие - ложная корреляция.
А может быть просто люди, которые чувствуют себя хуже не хотят оставаться в полной темноте ночью и не зашторивают окна или даже оставляют ночной свет?

https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2025.06.20.25329961v1
🤔3👍1