கணிதம் மற்றும் உயிரியல்: கொசுக்களின் மேகங்கள் நியூரான் நெட்வொர்க்குகளாக செயல்படலாம்

அந்தி வேளையில் அந்த புதிரான திரள்களை கொசுக்கள் எவ்வாறு உருவாக்குகின்றன? சாவோ பாலோ பல்கலைக்கழகத்தின் (யுஎஸ்பி) நரம்பியக்கடத்திக்கான ஆராய்ச்சி, புதுமை மற்றும் பரவல் மையத்திலிருந்து எங்கள் குழு நடத்திய ஆராய்ச்சி, ஒவ்வொரு கொசுவும் அதன் அண்டை நாடுகளுக்கு இடையிலான அருகாமையின் அடிப்படையில் அதன் நிலையை சரிசெய்கிறது என்பதைக் காட்டுகிறது. கணக்கீட்டு உருவகப்படுத்துதல்கள் மூலம், ஒரு எளிய மாதிரியைப் பயன்படுத்தி இயற்கையானவற்றுக்கு இயற்கையான திரள்களை உருவாக்க முடிந்தது.

மற்ற மாதிரிகள் கொசுக்கள் ஒரு மைய புள்ளியில் ஈர்க்கப்படுகின்றன என்று கருதுகின்றன, அவை கண்ணுக்கு தெரியாத வசந்தத்துடன் இணைக்கப்பட்டிருப்பதைப் போல. ஆனால் இந்த முன்னோக்கு விளக்குகளைச் சுற்றியுள்ள பூச்சி மேகங்களின் நிகழ்வுகளுடன் சிறப்பாக தொடர்புடையதாக இருக்கலாம், அவை இயற்கையான திரட்டல் நிகழ்வுக்கு பொருந்தாது, நாங்கள் இங்கே பகுப்பாய்வு செய்வோம்.

மற்றொரு கருதுகோள் கொசு அதற்கும் மேகத்தின் மையத்திற்கும் இடையிலான தூரத்தை கணக்கிட முடியும் என்றும் கருதியது.

கடைசி சாத்தியம் ஒரு மேகத்தில் இருக்கும் கொசுக்களின் அடர்த்தியை அடிப்படையாகக் கொண்டது, இந்த பூச்சிகளின் கூட்டு நடத்தையை மதிப்பிடுகிறது. எனவே, பாரம்பரிய கருதுகோள்களை சவால் செய்வதோடு மட்டுமல்லாமல், முடிவுகள் இயற்பியலின் கருத்துகளின் உயிரியல் பயன்பாடுகளின் புரிதலை விரிவுபடுத்துகின்றன.

மாதிரி எவ்வாறு செயல்படுகிறது

பிரேசிலிய ஜர்னல் ஆஃப் இயற்பியல் இதழில் வெளியிடப்பட்ட எங்கள் குழுவின் ஆய்வில், மூர் அக்கம் என்ற கருத்தை நாங்கள் பயன்படுத்துகிறோம் – இது கணக்கீட்டு மாதிரிகளுக்கு ஒரு பொதுவான அணுகுமுறையாகும், இது ஒரு மேகக்கட்டத்தில் பூச்சிகளிடையே இடைவெளியை உருவகப்படுத்த அனுமதிக்கிறது.

அசல் சோதனை என்பது அருகிலுள்ள எட்டு அண்டை நாடுகளின் நிலை தகவல்களை ஒன்பது புள்ளிகள் கற்பனை மட்டத்தில் பயன்படுத்துவதாகும். எங்கள் மூன்று பரிமாண அணுகுமுறைக்கு, 3x3x3 கனசதுரத்திற்கு சமமானதைக் கணக்கிடுகிறோம், அதாவது ஒரு மத்திய கொசுவுக்கு அருகிலுள்ள 26 அண்டை நாடுகள்.

கட்டங்களுக்கு விண்வெளி பிரிவு என்பது தனிப்பயனாக்கம் எனப்படும் ஒரு கருத்தை அடிப்படையாகக் கொண்டது. அவசியமான அல்லது யதார்த்தமான ஒன்று, ஆனால் கொசுக்களுக்கு சுய-ஒழுங்கமைக்க நீண்ட தூர தகவல்கள் தேவையில்லை என்ற கருத்தை நிரூபிக்க போதுமானது. ஒவ்வொரு கொசுவும் தளத்தின் அடர்த்தியின் அடிப்படையில் அதன் நிலையை சரிசெய்கிறது, அதாவது அருகிலுள்ள அண்டை நாடுகளின் எண்ணிக்கை. இந்த எளிய ஆனால் வலுவான அணுகுமுறை திரள் உருவாக்கம் மற்றும் சிதறலை துல்லியமாக மீண்டும் உருவாக்கியது, ஆச்சரியமான வடிவங்களை வெளிப்படுத்துகிறது.

இரண்டாவது வரிசை கட்ட மாற்றங்கள்

மாதிரியின் முடிவுகளில், இரண்டு கட்டங்கள் தோன்றும்: ஒன்று மிகவும் கச்சிதமான மற்றும் கடினமான திரள்கள் மற்றும் மற்றொரு கட்டம் மிகவும் சிதறிய திரள். இந்த இரண்டு கட்டங்களுக்கிடையேயான மாற்றம் பகுதியில் மட்டுமே (சிக்கலான பகுதி) மாதிரியால் அரச கொசுக்களின் மேகங்களை விவரிக்க முடியும். ஆகவே, விஞ்ஞான பார்வையில், எங்கள் ஆய்வின் முக்கிய கண்டுபிடிப்பு என்னவென்றால், கொசுக்களால் உருவாக்கப்பட்ட திரள்கள் இயற்பியலில் நன்கு நிறுவப்பட்ட ஒரு கருத்தான “இரண்டாவது -வரிசை கட்ட மாற்றங்கள்” போன்ற ஒரு கூட்டு நடத்தையை வெளிப்படுத்துகின்றன.

இந்த வகை இரண்டாவது வரிசை மாற்றம் வெளிப்புற காரணியால் ஏற்படும் ஒரு பொருளின் தொடர்ச்சியான மாற்றத்தால் வகைப்படுத்தப்படுகிறது. இதற்கு ஒரு சிறந்த எடுத்துக்காட்டு காந்தங்களின் மிகவும் ஆய்வு செய்யப்பட்ட நடத்தை. வெப்பநிலை அதிகரிக்கும் போது, ​​அணுக்கள் படிப்படியாக அவற்றின் காந்த அமைப்பை இழக்கின்றன. ஒரு முக்கியமான கட்டத்தில், பொருள் இனி காந்தமாக இருக்காது.

இந்த நடத்தைக்கு மாறாக, முதல்-வரிசை மாற்றங்கள் என்று அழைக்கப்படுவது ஆய்வின் கீழ் சில பொருட்களின் இயற்பியல் வேதியியல் பண்புகளில் திடீர் மாற்றங்களை உள்ளடக்கியது. இதற்கு மிகச் சிறந்த மற்றும் பழமையான எடுத்துக்காட்டு மிகவும் எளிதானது: நீராவி நீருக்கு திரவத்தை கடந்து செல்வது, தீவிர வெப்பத்தால் துரிதப்படுத்தப்படுகிறது.

இதற்கும் மூளைக்கு என்ன சம்பந்தம்?

உயிரியல் அமைப்புகளில் கட்டம் மற்றும் முக்கியமான மாற்றங்கள் தற்போதைய புள்ளிவிவர இயற்பியலில் முக்கியமான ஆராய்ச்சி தலைப்புகள். இந்த பொருள், முதல் பார்வையில் துண்டிக்கப்பட்டதாகத் தோன்றலாம், மூளையில் விமர்சனம் குறித்த ஆராய்ச்சியின் வரிசையில் இருந்து நியூரோமாட்டுக்கு வந்தது, இது எங்கள் ஒத்துழைப்பாளர்களின் வலையமைப்பால் உருவாக்கப்பட்டது.

இந்த ஆராய்ச்சியில், நியூரானின் நெட்வொர்க்குகள் ஒரு கட்ட மாற்றத்தின் வாசலில் முக்கியமானதாக இருக்கும்போது தகவல்களை மிகவும் திறமையாக செயலாக்க முடியும் என்பதைக் காட்டுகிறோம். இந்த கட்டத்தில், நெட்வொர்க் தூண்டுதல்களுக்கு அதிக உணர்திறன் கொண்டது மற்றும் ஒரே நேரத்தில் மிகவும் பலவீனமான மற்றும் மிகவும் வலுவான சமிக்ஞைகளைக் கண்டறிய முடியும். ஆல்ஃபாக்டரி மற்றும் விழித்திரை அமைப்பில் இதேபோன்ற நிகழ்வுகள் ஏற்படுவதால், மூளை வாசனையையும் படங்களையும் எவ்வாறு விளக்குகிறது என்பதை விளக்க இந்த வழிமுறை உதவும். கூடுதலாக, நியூரான்களுக்கு இடையிலான மின் இணைப்பு இந்த திறனை மேம்படுத்துகிறது என்று நாங்கள் முன்மொழிகிறோம், இது உலகை இன்னும் துல்லியமாக உணர அனுமதிக்கிறது.

இந்த ஆராய்ச்சிப் பகுதியில் (கொசுக்கள் போன்ற விலங்குகளின் கூட்டு இயக்கங்கள்) மீதான எங்கள் ஆர்வம், கணக்கீட்டு உயிரியலில் புள்ளிவிவர இயற்பியலின் கருத்துக்களின் உலகளாவிய தன்மை காரணமாகும். 2021 ஆம் ஆண்டில் இயற்பியலின் நோபல் பரிசு வென்றவர் ஜியோர்ஜியோ பாரிசி, நரம்பியல் நெட்வொர்க்குகளில் மாற்றங்களின் சிக்கல்களுக்கு தன்னை தீவிரமாக அர்ப்பணித்தார் என்பதை நினைவில் கொள்ளுங்கள். மற்றும் சமீபத்தில் குடிபோதையில் வாகனம் ஓட்டுதல் இயக்கங்களில். இன்னும் சமீபத்தியது, 2024 நோபல் பரிசு பரிசு பெற்றவர்களுக்கு நரம்பியல் நெட்வொர்க்குகள் குறித்த அவர்களின் கட்ட இடைநிலை யோசனைகள் வழங்கப்பட்டன.

நியூரான்கள் முதல் கொசு மக்கள் வரை இதுபோன்ற தனித்துவமான நிகழ்வுகளாக கட்ட மாற்றங்களின் கருப்பொருளைப் பார்ப்பது, இயற்பியல் மற்றும் உயிரியலில் உள்ள தத்துவார்த்த கருத்துக்கள் எவ்வாறு இணைக்கப்பட்டுள்ளன என்பதைக் காட்டுகிறது. கூடுதலாக, இந்த தரநிலைகள் சூழலியல், தொற்றுநோயியல் மற்றும் சமூகவியலில் கூட காணப்படுகின்றன பொருளாதாரம்ஒரு கட்ட மாற்றத்தின் விளிம்பில் உள்ள கூட்டு அமைப்பு சிக்கலான அமைப்புகளில் ஒரு மைய கருப்பொருளாக உள்ளது என்று பரிந்துரைக்கிறது.

இந்த ஆய்வு கொசுக்களின் கூட்டு நடத்தை பற்றிய தத்துவார்த்த புரிதலை முன்னேற்றியிருந்தாலும், புதிரான கேள்விகள் இன்னும் உள்ளன: பூச்சிகள் உள்ளூர் அடர்த்தியைக் கண்டறிந்து மாற்றத்தின் போது அவற்றின் செயல்களை எவ்வாறு ஒருங்கிணைக்கின்றன? இந்த மர்மங்கள் இயற்கையின் உலகளாவிய சட்டங்களைப் புரிந்துகொள்ள அன்றாட நிகழ்வுகளை ஆராய்வதன் முக்கியத்துவத்தை தொடர்ந்து கவர்ந்திழுக்கின்றன. இயற்பியலின் அடிப்படைக் கருத்துக்களை பல்வேறு அளவீடுகளில் உயிரியல் அமைப்புகளுடன் இணைப்பதன் மூலம் கணித மற்றும் உயிரியல் அறிவியலை அடைய எங்கள் பணி பங்களிக்கிறது என்று நாங்கள் நம்புகிறோம்.

ஒசேம் கினூச்சி FAPESP மற்றும் CNPQ இலிருந்து நிதியுதவி பெறுகிறார்

கில்ஹெர்ம் ரோன்கராட்டி கலந்தி சி.என்.பி.கியூவிடம் நிதியுதவி பெறுகிறார்.