Zdrowe rafy koralowe kojarzą się z ich wizualnym przepychem: żywą różnorodnością kolorów i kształtów, które wypełniają te piękne podwodne ekosystemy.

Ale mogą to być również miejsca dość hałaśliwe. Jeśli kiedykolwiek nurkowałeś z rurką w środowisku rafy koralowej, będziesz zaznajomiony z charakterystycznymi dźwiękami klikania i dźwięków wydawanych przez różne podwodne organizmy morskie, takie jak klikanie krewetek i karmienie ryb.

Ten szum tła - prawie jak terkot zakłóceń radiowych - jest unikalną cechą pejzażu dźwiękowego rafy koralowej i może pomóc nam monitorować stan tych zagrożonych siedlisk morskich. W nowym badaniu naukowcy wykorzystali uczenie maszynowe do wytrenowania algorytmu rozpoznawania subtelnych różnic akustycznych między zdrową, żywą rafą a zdegradowaną łatą koralową – kontrast akustyczny tak słaby, że człowiek nie jest w stanie go odróżnić.

Zespół stwierdził, że w porównaniu z innymi pracochłonnymi i czasochłonnymi procesami monitorowania stanu raf – nurkowie odwiedzający rafy w celu wizualnej oceny pokrywy koralowej lub ręczne słuchanie zapisów rafy – nowe narzędzie może przynieść znaczące korzyści. Ponadto wielu mieszkańców rafy ukrywa się lub jest widocznych tylko w nocy, co dodatkowo komplikuje wszelkie badania wizualne.

Aby uchwycić akustykę koralowców, naukowcy dokonali nagrań w siedmiu różnych miejscach na Archipelagu Spermond, u południowo-zachodniego wybrzeża indonezyjskiej wyspy Sulawesi, gdzie realizowany jest projekt Mars Coral Restoration Project. Zapisy dotyczyły czterech różnych typów siedlisk rafowych – zdrowych, zdegradowanych, dojrzałych, odrestaurowanych i niedawno odrestaurowanych – z których każdy różnił się ilością pokrywy koralowej, a tym samym tworzył inny wzór hałasu niż stworzenia wodne żyjące i żerujące na tym obszarze.

Aby zautomatyzować ten proces, zespół wyszkolił algorytm uczenia maszynowego, aby rozróżniać różne typy rekordów koralowych. Kolejne testy wykazały, że narzędzie AI potrafiło określić stan rafy na podstawie nagrań audio z 92-procentową dokładnością. Zdaniem naukowców wyniki algorytmu zależą od kombinacji czynników w podwodnym krajobrazie dźwiękowym, w tym obfitości i różnorodności wokalizacji ryb, dźwięków wydawanych przez bezkręgowce, a nawet cichych dźwięków, które mogą być wydawane przez glony.

Wyniki badań zostały przedstawione w czasopiśmie Ecological Indicators.

Oznaczanie upływu czasu w świecie tykających zegarów i kołyszących się wahadeł to prosty przypadek odliczania sekund między „wtedy” a „teraz”. Jednak w skali kwantowej brzęczących elektronów „później” nie zawsze jest przewidywalne. Co gorsza, „teraz” często rozmywa się we mgle niepewności. W niektórych sytuacjach stoper po prostu nie jest odpowiedni. Według naukowców z Uniwersytetu w Uppsali w Szwecji, potencjalne rozwiązanie można znaleźć w postaci samej mgły kwantowej.

Ich eksperymenty z falistą naturą tego, co nazywa się stanem Rydberga, ujawniły nowy sposób pomiaru czasu, który nie wymaga precyzyjnego punktu odniesienia. Atomy Rydberga to napompowane balony w sferze cząstek. Napompowane laserami zamiast powietrza atomy te zawierają elektrony w ekstremalnie wysokich stanach energetycznych, krążące z dala od jądra.

Oczywiście nie każde pompowanie lasera powinno nadmuchać atom do rozmiarów karykaturalnych. W rzeczywistości lasery są regularnie używane do wprowadzania elektronów do wyższych stanów energetycznych do różnych celów. W niektórych zastosowaniach drugi laser może być używany do monitorowania zmian pozycji elektronu, w tym w czasie. Takie metody „pompy sondy” mogą być stosowane na przykład do pomiaru prędkości niektórych ultraszybkich urządzeń elektronicznych.

Wprowadzanie atomów w stan Rydberga to wygodna sztuczka dla inżynierów, zwłaszcza podczas projektowania nowych komponentów komputerów kwantowych. Nie trzeba dodawać, że fizycy zgromadzili znaczną ilość informacji o tym, jak elektrony poruszają się po wejściu w stan Rydberga.

Matematyczny podręcznik zasad tej dzikiej gry nazywa się Rydberg Wave Packet. Podobnie jak fale w stawie, posiadanie więcej niż jednego pakietu fal Rydberga w przestrzeni powoduje zakłócenia, co skutkuje unikalnymi wzorami falowania. Wrzuć wystarczającą liczbę paczek fal Rydberga do tego samego stawu atomowego, a każdy z tych unikalnych wzorów będzie reprezentował określony czas potrzebny na ewolucję paczek fal zgodnie ze sobą.

To właśnie te „odciski palców” czasu fizycy stojący za najnowszą serią eksperymentów postanowili sprawdzić, czy są one wystarczająco spójne i niezawodne, aby służyć jako forma kwantowego zapisu czasu.Ich badanie obejmowało pomiar wyników wzbudzania laserowego atomów helu i porównanie wyników z przewidywaniami teoretycznymi, aby pokazać, w jaki sposób ich sygnatury mogą reprezentować długość czasu.

„Jeśli używasz licznika, musisz zdefiniować zero. W pewnym momencie zaczynasz liczyć” – powiedziała New Scientist fizyk Martha Berholts z Uppsala University w Szwecji, która kierowała zespołem. „Zaletą tej metody jest to, że nie musisz nakręcać zegara – po prostu patrzysz na wzór interferencji i mówisz 'OK, minęły 4 nanosekundy'”.

Podręcznik opracowywania pakietów fal Rydberga może być używany w połączeniu z innymi formami spektroskopii z sondą pompującą, które mierzą zdarzenia w małej skali, gdy jest to mniej wyraźne od czasu do czasu lub po prostu zbyt niewygodne do zmierzenia. Ważne jest, aby pamiętać, że żaden z wydruków nie wymaga „wtedy” i „teraz” jako punktu początkowego i końcowego. To byłoby jak mierzenie biegu nieznanego sprintera z kilkoma zawodnikami biegającymi z określoną prędkością.

Szukając sygnatury zakłócających stanów Rydberga w próbce atomów za pomocą sondy pompującej, naukowcy mogli obserwować znacznik czasu zdarzeń zachodzących w zaledwie 1,7 bilionowych części sekundy. Przyszłe eksperymenty z zegarem kwantowym mogłyby zastąpić hel innymi atomami, a nawet wykorzystać impulsy laserowe o różnych energiach, aby rozszerzyć przewodnik po znacznikach czasu dla szerszego zakresu warunków.

Badanie to zostało opublikowane w czasopiśmie Physical Review Research.

Neuronaukowcy i eksperci psychologów klinicznych z Finlandii odkryli, że śpiew może poprawić funkcjonowanie mózgu, a także leczyć afazję (całkowitą lub częściową utratę mowy). Stało się to znane dzięki projektowi PREMUS.

Koordynator projektu PREMUS, profesor Särkämö wraz z kolegami, bada wpływ śpiewu na pacjentów z afazją (utratą zdolności mówienia). W ramach tego projektu powstaje kilka chórów. W jednym takim chórze jest 25 osób, a są to osoby z afazją i ich bliscy, którzy się nimi opiekują.

Eksperymenty przeprowadzone przez fińskich naukowców pokazują, że śpiew ma naprawdę pozytywny wpływ na takich pacjentów. Ponadto eksperci przeskanowali mózgi młodych ludzi, osób w średnim wieku i starszych śpiewających w chórze. Okazało się, że obszary mózgu biorące udział w śpiewaniu nie zmieniają się z wiekiem tak bardzo, jak obszary przetwarzające mowę.

Christian A. Drewon, profesor medycyny na Uniwersytecie w Oslo (Norwegia), zauważa, że ​​śpiew może rzeczywiście być świetnym sposobem na trenowanie mózgu. Śpiew szkoli również umiejętność zapamiętywania informacji.

Klimatolodzy odkryli nieznane wcześniej 22.000-letnie wahania klimatyczne związane z okresowymi zmianami odległości między Słońcem a Ziemią, a także zmianami okrągłości orbity Ziemi. Ten cykl orbitalny wpływa na zjawisko El Niño i klimat równikowych regionów Pacyfiku. Praca na ten temat została opublikowana w czasopiśmie Nature. Wyniki zostały ogłoszone przez służbę prasową Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley (UCB).

Od pierwszych klas szkoły wiemy, że pory roku na Ziemi istnieją dzięki nachyleniu jej orbity.Są inne parametry orbity, które wpływają na klimat, w tym przesunięcia w średniej odległości między Ziemią a Słońcem. Nowe badanie wykazało, że wpływ zmian w tym dystansie okazał się znacznie ważniejszy dla klimatu, niż sądzono w przeszłości.

Anthony Broccoli, profesor Rutgers University Broccoli i jego koledzy odkryli nieznany wcześniej 22 000-letni cykl orbitalny, który odgrywa ważną rolę w zjawiskach klimatycznych El Niño i La Niña. Ich aktywność, a także okresowa intensyfikacja i osłabienie determinują temperaturę wód w tropikalnych i równikowych rejonach Oceanu Spokojnego i tym samym wpływają na klimat całej planety.

Oba te zjawiska, wyjaśniają naukowcy, wpływają na klimat Ziemi poprzez sposób, w jaki zmieniają temperaturę tzw. zimnego języka Pacyfiku, potężnego zimnego prądu, który wznosi się z głębokiego oceanu u wybrzeży Ameryki Środkowej i przemieszcza się na zachód wzdłuż równika . Kiedy aktywuje się El Niño, ten prąd staje się cieplejszy niż zwykle, a La Niña sprawia, że ​​jest chłodniej.

W przeszłości naukowcy uważali, że prawie wszystkie właściwości „zimnego języka” Pacyfiku były zdeterminowane nachyleniem osi Ziemi, to znaczy zależą wyłącznie od zmiany pór roku. Profesor Broccoli i jego koledzy sprawdzili, czy rzeczywiście tak jest. Stworzyli szczegółowy model klimatu Ziemi, biorąc pod uwagę wpływ parametrów orbitalnych planety.

Obliczenia wykazały, że na temperaturę tego zimnego prądu oraz zachowanie El Niño i La Niña miały wpływ dwa dodatkowe parametry orbity - odległość między Słońcem a Ziemią oraz okrągłość orbity naszej planety. Ich okresowe przesunięcia razem tworzą nieznaną wcześniej fluktuację klimatyczną trwającą 22 tysiące lat, która znacząco wpływa na temperaturę wody w „zimnym języku” Pacyfiku.

Kolejne obliczenia badaczy wskazywały, że odkryty przez nich cykl orbitalny powinien znacząco wpłynąć na charakter ruchu monsunów i rozkład ciepła nad Ziemią, poza już odkrytymi i zbadanymi czynnikami, które wpływają na działanie El Niño i La. Nina. Ze względu na obecną konfigurację orbity naszej planety wpływ tego cyklu jest wciąż minimalny, ale w przyszłości lub w przeszłości jego wpływ na klimat był bardziej wyraźny.

Takie odkrycie, jak zauważają badacze, sugeruje, że istniejące rekonstrukcje klimatu minionych epok geologicznych mogą okazać się niedokładne lub z gruntu błędne. Z tego powodu profesor Broccoli i jego koledzy proponują powtórzenie tych obliczeń, biorąc pod uwagę istnienie odkrytego przez nich cyklu orbitalnego.