Chi phí năng lượng của hệ thống sinh học để xử lý thông tin. Thư viện kỹ thuật miễn phí

TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, SỰ PHÁT TRIỂN TRONG ĐIỆN TỬ
Thư viện kỹ thuật miễn phí / nguồn cấp tin tức

Chi phí năng lượng của hệ thống sinh học để xử lý thông tin

25.09.2023

Hành vi, sinh lý và khả năng tồn tại của các sinh vật sống phụ thuộc vào nhiều quá trình sinh học khác nhau, bao gồm cả sự giao tiếp giữa các tế bào và các thành phần phân tử khác. Có nhiều cách để trao đổi thông tin trong các hệ thống sinh học, bao gồm truyền sóng cơ học và khử cực điện. Các nghiên cứu gần đây được thực hiện ở Mỹ nhằm mục đích xác định chi phí năng lượng để truyền thông tin giữa các tế bào.

Các nhà khoa học từ Đại học Yale đã tính toán lượng năng lượng mà tế bào thần kinh cần để truyền thông tin. Hóa ra lượng này lớn hơn đáng kể so với năng lượng cần thiết để xóa một bit thông tin.

Benjamin Mast, một trong những nhà nghiên cứu giải thích: “Chúng tôi muốn hiểu liệu đây có phải là một ví dụ về hiệu quả sinh học hay liệu có những chi phí khác hay không”.

Nghiên cứu sâu hơn của Mast và các đồng nghiệp của ông nhằm mục đích tối ưu hóa chi phí năng lượng và tìm hiểu lý do tại sao các hệ thống phân tử sử dụng các cơ chế vật lý khác nhau để liên lạc. Ví dụ, tế bào thần kinh sử dụng tín hiệu điện trong khi các tế bào khác trao đổi hóa chất.

Các nhà khoa học đã tìm cách xác định chế độ tối ưu về chi phí năng lượng để truyền một bit thông tin. Tất cả các tính toán của họ đều dựa trên việc truyền thông tin qua một kênh vật lý trong đó các hạt và điện tích chuyển động theo vật lý tế bào. Ngoài ra, họ còn tính đến ảnh hưởng của môi trường di động lên kênh này. Việc sử dụng các mô hình tương đối đơn giản giúp có thể thiết lập giới hạn thấp hơn về chi phí năng lượng cần thiết để truyền dòng điện trong hệ thống sinh học.

Nhìn chung, tính toán của các nhà khoa học đã xác nhận chi phí năng lượng cao để truyền thông tin giữa các tế bào. Những ước tính này có thể đóng vai trò là điểm khởi đầu để giải thích chi phí xử lý thông tin cao được ghi lại trong dữ liệu thử nghiệm.

Các nhà khoa học cũng đã phát triển một sơ đồ minh họa giúp hiểu được các chiến lược giao tiếp khác nhau trong những tình huống nào, chẳng hạn như quá trình truyền tín hiệu điện và trao đổi hóa học, là tối ưu nhất. Sơ đồ này có thể giúp hiểu rõ hơn các nguyên tắc truyền tín hiệu giữa các tế bào và cơ quan khác nhau, đồng thời giải thích lý do tại sao tế bào thần kinh sử dụng tín hiệu hóa học để giao tiếp ở cấp độ khớp thần kinh và tín hiệu điện để truyền thông tin qua khoảng cách xa từ sợi nhánh đến thân tế bào.

<< Quay lại: Một nhóm tàu thám hiểm không gian nhỏ bé 25.09.2023

>> Chuyển tiếp: Kỷ lục tăng tốc xe điện 24.09.2023

Tin tức khoa học công nghệ, điện tử mới nhất:

Sự tồn tại của quy luật entropy cho sự vướng víu lượng tử đã được chứng minh 09.05.2024

Cơ học lượng tử tiếp tục làm chúng ta ngạc nhiên với những hiện tượng bí ẩn và những khám phá bất ngờ. Gần đây, Bartosz Regula từ Trung tâm Điện toán Lượng tử RIKEN và Ludovico Lamy từ Đại học Amsterdam đã trình bày một khám phá mới liên quan đến sự vướng víu lượng tử và mối liên hệ của nó với entropy. Sự vướng víu lượng tử đóng một vai trò quan trọng trong khoa học và công nghệ thông tin lượng tử hiện đại. Tuy nhiên, sự phức tạp trong cấu trúc của nó khiến cho việc hiểu và quản lý nó trở nên khó khăn. Khám phá của Regulus và Lamy chứng tỏ rằng sự vướng víu lượng tử tuân theo một quy luật entropy tương tự như quy luật đối với các hệ cổ điển. Khám phá này mở ra những góc nhìn mới trong khoa học và công nghệ thông tin lượng tử, giúp chúng ta hiểu sâu hơn về sự vướng víu lượng tử và mối liên hệ của nó với nhiệt động lực học. Kết quả nghiên cứu cho thấy khả năng đảo ngược của các phép biến đổi vướng víu, điều này có thể đơn giản hóa đáng kể việc sử dụng chúng trong các công nghệ lượng tử khác nhau. Mở một quy tắc mới ... >>

Điều hòa mini Sony Reon Pocket 5 09.05.2024

Mùa hè là thời gian để thư giãn và du lịch, nhưng thường thì cái nóng có thể biến thời gian này thành một sự dày vò không thể chịu đựng được. Gặp gỡ sản phẩm mới của Sony - điều hòa mini Reon Pocket 5, hứa hẹn sẽ mang đến mùa hè thoải mái hơn cho người dùng. Sony vừa giới thiệu một thiết bị độc đáo - máy điều hòa mini Reon Pocket 5, giúp làm mát cơ thể trong những ngày nắng nóng. Với nó, người dùng có thể tận hưởng sự mát mẻ mọi lúc, mọi nơi chỉ bằng cách đeo nó quanh cổ. Máy điều hòa mini này được trang bị tính năng tự động điều chỉnh các chế độ vận hành cũng như cảm biến nhiệt độ và độ ẩm. Nhờ công nghệ tiên tiến, Reon Pocket 5 điều chỉnh hoạt động tùy thuộc vào hoạt động của người dùng và điều kiện môi trường. Người dùng có thể dễ dàng điều chỉnh nhiệt độ bằng ứng dụng di động chuyên dụng được kết nối qua Bluetooth. Ngoài ra, còn có áo phông và quần short được thiết kế đặc biệt để thuận tiện, có thể gắn một chiếc điều hòa mini. Thiết bị có thể ồ ... >>

Năng lượng từ không gian cho Starship 08.05.2024

Sản xuất năng lượng mặt trời trong không gian ngày càng trở nên khả thi hơn với sự ra đời của các công nghệ mới và sự phát triển của các chương trình không gian. Người đứng đầu công ty khởi nghiệp Virtus Solis chia sẻ tầm nhìn của mình về việc sử dụng Starship của SpaceX để tạo ra các nhà máy điện trên quỹ đạo có khả năng cung cấp năng lượng cho Trái đất. Startup Virtus Solis đã tiết lộ một dự án đầy tham vọng nhằm tạo ra các nhà máy điện trên quỹ đạo sử dụng Starship của SpaceX. Ý tưởng này có thể thay đổi đáng kể lĩnh vực sản xuất năng lượng mặt trời, khiến nó trở nên dễ tiếp cận hơn và rẻ hơn. Cốt lõi trong kế hoạch của startup là giảm chi phí phóng vệ tinh lên vũ trụ bằng Starship. Bước đột phá công nghệ này được kỳ vọng sẽ giúp việc sản xuất năng lượng mặt trời trong không gian trở nên cạnh tranh hơn với các nguồn năng lượng truyền thống. Virtual Solis có kế hoạch xây dựng các tấm quang điện lớn trên quỹ đạo, sử dụng Starship để cung cấp các thiết bị cần thiết. Tuy nhiên, một trong những thách thức quan trọng ... >>

Phương pháp mới để tạo ra pin mạnh mẽ 08.05.2024

Với sự phát triển của công nghệ và việc sử dụng ngày càng rộng rãi các thiết bị điện tử, vấn đề tạo ra nguồn năng lượng hiệu quả và an toàn ngày càng trở nên cấp thiết. Các nhà nghiên cứu tại Đại học Queensland vừa tiết lộ một phương pháp mới để tạo ra pin kẽm công suất cao có thể thay đổi cục diện của ngành năng lượng. Một trong những vấn đề chính của pin sạc gốc nước truyền thống là điện áp thấp, điều này hạn chế việc sử dụng chúng trong các thiết bị hiện đại. Nhưng nhờ một phương pháp mới được các nhà khoa học phát triển nên nhược điểm này đã được khắc phục thành công. Là một phần trong nghiên cứu của họ, các nhà khoa học đã chuyển sang một hợp chất hữu cơ đặc biệt - catechol. Nó hóa ra là một thành phần quan trọng có thể cải thiện độ ổn định của pin và tăng hiệu quả của nó. Cách tiếp cận này đã làm tăng đáng kể điện áp của pin kẽm-ion, khiến chúng trở nên cạnh tranh hơn. Theo các nhà khoa học, loại pin như vậy có một số ưu điểm. Họ có b ... >>

Nồng độ cồn của bia ấm 07.05.2024

Bia, là một trong những đồ uống có cồn phổ biến nhất, có hương vị độc đáo riêng, có thể thay đổi tùy theo nhiệt độ tiêu thụ. Một nghiên cứu mới của một nhóm các nhà khoa học quốc tế đã phát hiện ra rằng nhiệt độ bia có tác động đáng kể đến nhận thức về mùi vị rượu. Nghiên cứu do nhà khoa học vật liệu Lei Jiang dẫn đầu đã phát hiện ra rằng ở nhiệt độ khác nhau, các phân tử ethanol và nước hình thành các loại cụm khác nhau, ảnh hưởng đến nhận thức về mùi vị rượu. Ở nhiệt độ thấp, nhiều cụm giống kim tự tháp hình thành hơn, làm giảm vị cay nồng của "etanol" và làm cho đồ uống có vị ít cồn hơn. Ngược lại, khi nhiệt độ tăng lên, các cụm trở nên giống chuỗi hơn, dẫn đến mùi cồn rõ rệt hơn. Điều này giải thích tại sao hương vị của một số đồ uống có cồn, chẳng hạn như rượu baijiu, có thể thay đổi tùy theo nhiệt độ. Dữ liệu thu được mở ra triển vọng mới cho các nhà sản xuất đồ uống, ... >>

Tin tức ngẫu nhiên từ Kho lưu trữ

Năm tập đoàn chịu trách nhiệm cho 1/4 lượng rác thải nhựa của thế giới 19.04.2024

Vấn đề ô nhiễm nhựa ngày càng trở nên nghiêm trọng trong thế giới hiện đại. Tuy nhiên, một khía cạnh thú vị của vấn đề này là phần lớn rác thải nhựa có thể được truy nguyên từ một số tập đoàn nhất định.

Một nhóm các nhà nghiên cứu quốc tế đã tiến hành phân tích hàng triệu rác thải nhựa dựa trên dữ liệu từ vài năm qua. Những phát hiện của nghiên cứu thật đáng kinh ngạc: Khoảng một phần tư ô nhiễm nhựa có thể truy nguyên được có thể bắt nguồn từ chỉ năm tập đoàn lớn.

Tuy nhiên, có một mặt khác của vấn đề này. Hầu hết rác thải nhựa vẫn chưa được xác định, thiếu mẫu mã, nhãn mác nên không thể xác định được nguồn gốc.

Nghiên cứu cho thấy 24% tổng lượng rác thải nhựa có nguồn gốc từ 11 công ty lớn. Các công ty này bao gồm các nhà sản xuất nước giải khát Coca-Cola và PepsiCo, lần lượt chiếm 5% và XNUMX% tổng thị phần. Theo sau họ là Nestle, Danone và Altria.

Các nhà khoa học đang kêu gọi các tập đoàn này có trách nhiệm cao hơn trong việc giải quyết vấn đề ô nhiễm nhựa. Tuy nhiên, bản thân các công ty có thể đóng góp đáng kể vào việc giảm rác thải nhựa bằng cách xem xét lại quy trình sản xuất và đóng gói của mình.

Cần lưu ý rằng một phần đáng kể chất thải nhựa vẫn chưa được xác định. Để giải quyết vấn đề này tốt hơn, cần có các tiêu chuẩn quốc tế và cơ sở dữ liệu chung để theo dõi rác thải nhựa.

Nghiên cứu về ô nhiễm nhựa liên quan đến các tập đoàn lớn nhấn mạnh sự cần thiết phải nỗ lực phối hợp để chống lại vấn đề toàn cầu này. Các phương pháp giảm sử dụng nhựa, phát triển vật liệu đóng gói mới và cải thiện hệ thống quản lý chất thải có thể là chìa khóa để giải quyết vấn đề ô nhiễm nhựa.

Thấy hết Lưu trữ tin khoa học công nghệ, điện tử mới

Tất cả các ngôn ngữ của trang này

Trang chủ | Thư viện | bài viết | Sơ đồ trang web | Đánh giá trang web