Исследователи российской ГК «Нейроботикс» и Лаборатории нейроробототехники МФТИ научились воссоздавать по электрической активности мозга изображения, которые человек видит в данный момент. Это позволяет создавать новый тип устройств для постинсультной реабилитации, управляемых сигналами мозга. Препринт работы доступен на bioRxiv. Для развития методов лечения когнитивных нарушений, постинсультной реабилитации и создания устройств, управляемых мозгом, необходимо понять то, как мозг кодирует информацию. Ключевая задача для понимания принципов его работы — исследование активности мозга, возникающей при визуальном восприятии информации. Все существующие решения в области распознавания изображений по сигналам мозга используют функциональную магнитно-резонансную томографию (фМРТ) или анализ сигнала, получаемого непосредственно с нейронов. Особенности этих методов ограничивают их применение в клинической практике и повседневной жизни. Интерфейс «мозг — компьютер», созданный командой ученых из МФТИ и «Нейроботикс», напротив, использует электроэнцефалограмму (далее ЭЭГ), снимаемую с поверхности головы, и нейросети. Эта разработка с помощью ЭЭГ в режиме реального времени реконструирует кадры из видео, которое смотрит человек.
Архив рубрики: Наука
Предложено создавать микроскопические гироскопы на основе левитирующей в оптическом пинцете микрочастицы в условиях центрифугирования
Иллюстрация: K. Zeng et al / Optics Letters, 2021. Китайские физики подробно изучили поведение левитирующей в оптическом пинцете микрочастицы в условиях центрифугирования. Они показали, что такая система может быть использована для измерения массы частиц, а также в качестве детектора угловой скорости или гироскопа. Исследование опубликовано в Optics Letters. Оптические пинцеты стали неотъемлемым инструментом современного физического эксперимента. В их основе лежит способность сфокусированного пучка света удерживать микрочастицы в определенной области пространства за счет давления света. Это оказывается полезно для множества задач атомной и молекулярной физики, химии, биологии и других областей. За изобретение оптического пинцета в 2018 году была присуждена Нобелевская премия по физике, чему был посвящен наш материал «Скальпель и пинцет». Помимо чисто практических целей удержание частиц в пинцете представляет интерес благодаря богатой динамике, сопровождающей такую оптическую левитацию.
Обнаружена новая математическая последовательность для описания распределения электрического заряда на сферической поверхности
Иллюстрация: Shota Ono / Physical Review B, 2021. Японский физик рассмотрел задачу о расположении точечных зарядов на поверхности сферы с точки зрения частот их колебаний. Он получил последовательность магических чисел, которая отличается от аналогичной последовательности, полученной из энергетических соображений. Автор связал обнаруженные аномалии со степенью энергетического вырождения и симметрией зарядового распределения. Исследование опубликовано в Physical Review B. Знание о том, как распределяются заряды по поверхности сферы, имеет как практическое, так и фундаментальное значение. В первом случае это будет полезно при синтезе и применении разнообразных нанокластеров, например, фуллеренов. Во втором случае это знание связано с решением седьмой из восемнадцати нерешенных математических проблем, сформулированных Стивеном Смейлом. Эта проблему еще часто называют задачей Томсона.
Впервые сформирован мощный источник из тридцати синхронизованных с помощью топологического изолятора лазеров
Иллюстрация: A. Dikopoltsev et al / Science, 2021. Физики доказали высокую когерентность света, испускаемого массивом вертикально-излучающих очень мощных микролазеров, синхронизированных с помощью топологически защищенной моды. Для этого они сформировали из нескольких микролазеров топологический изолятор и зафиксировали интерференционную картинку от тридцати одновременно излучающих источников. Работа опубликована в Science. Топологические изоляторы — это необычный класс материалов, в которых проводимость существует только на поверхности. Изначально топологические изоляторы были обнаружены в электронике, однако со временем такое поведение было обнаружено и для других волновых процессов, включая свет. Замечательной особенностью таких структур стало то, что поверхностные состояния в них оказываются топологически защищены от различных дефектов. Это свойство оказалось полезным при проектировании лазеров с инжекционной синхронизацией мод,
В Южно-Уральском университете разработали принципиально новый прозрачный материал для защиты от радиации
Ученые Южно-Уральского государственного университета (ЮУрГУ) недавно предложили принципиально новый материал, на основе которого можно будет изготавливать специальные стекла для использования в медицинских отраслях, где необходимо применение радиации. Например, для лечения рака. Исследование опубликовано в журнале Optical Materials. Обычно при лучевой терапии, широко применяющейся в онкологии для лечения злокачественных опухолей, используются экраны, шлемы и очки из специальных стекол. Это делается для защиты медицинского персонала, здоровых участков тела пациента и чувствительных элементов оборудования от радиации. Но часто в их состав входит свинец — опасный для человека и трудный для утилизации материал. На замену ему ученые ЮУрГУ разработали материал, в основе которого находится химическое соединение из оксидов стронция и бора, а также диоксида теллура. Эта комбинация позволяет создавать стекла высокой плотности, вместе с этим обеспечивая эффективную защиту от гамма-излучения.
Когерентность кубитов на основе ультрахолодных молекул удалось существенно повысить с помощью применения магнитных полей
Иллюстрация: S. Burchesky et al / Physical Review Letters, 2021. Физики смогли увеличить время когерентности кубитов, созданных на базе ультрахолодных молекул, до ста миллисекунд, что на порядок больше, чем в предыдущих работах. Этого удалось достичь благодаря активному подавлению шума в магнитном поле и правильной ориентации магнитных и сильных электрических полей относительно друг друга. Исследование опубликовано в Physical Review Letters, доступен также препринт. Квантовая механика предписывает всем связанным микросистемам обладать дискретным энергетическим спектром. При этом чем больше в системе элементов, тем она сложнее. Энергетические уровни атомов определяются в первую очередь электронной конфигурацией, обогащаясь небольшими поправками на взаимодействия, чувствительные к орбитальным и спиновым степеням свободы электронов и ядра. У молекул же возникает куда более сложная структура, в которую дают вклад колебания ядер относительно друг друга, а также вращения в молекуле.
