Δροσος Γεωργιος

Χημικά στοιχεία : Αυτή θα είναι η χρονιά τους! Co1 Mo3 Se4 Cr7 F13 Mn13 I14 Cu76 Zn2.110 Fe2.680 Si38.600 Mg40.000 Cl127.000 K177.000 Na183.000 S206.000 P1.020.000 Ca1.500.000 N6.430.000 C85.700.000 O132.000.000 H375.000.000. Αυτός ο όχι και τόσο εύκολος στην απομνημόνευσή του με την πρώτη ματιά συρμός από σύμβολα και αριθμούς δημιουργήθηκε το 2015 από τον τεξανό βιολόγο και αρθρογράφο Τζο Χάνσον. Με τη φιλοδοξία να είναι η σε μόλις δύο γραμμές αντιπροσωπευτική κατά κάποιον τρόπο σύνθεση όλων των απαραίτητων χημικών στοιχείων που συγκροτούν έναν ανθρώπινο οργανισμό όταν αυτός έχει μόλις γεννηθεί. Αν και πρόκειται απλώς για ένα καλοφτιαγμένο χημικοφιλολογικό πυροτέχνημα, είναι χρήσιμο να το θυμόμαστε κάποιες φορές, όταν χρειάζεται να υπογραμμιστούν δύο τουλάχιστον ιδέες. Η μία είναι το ότι, αρκετά πιο πίσω από το χιλιοφορεμένο πλέον «είσαι ό,τι τρως», ακόμα και εμείς οι ίδιοι είμαστε ένα σύνολο από χημικά στοιχεία, αποτελεσματικά «δεμένα» μεταξύ τους. Που βέβαια βρίσκονται και αυτά, μαζί με τα υπόλοιπα, πολύ σοφά τοποθετημένα στον λεγόμενο Περιοδικό Πίνακα. Το δεύτερο είναι ότι ο καθιερωμένος συμβολισμός, με δύο μόλις χαρακτήρες το καθένα, των 118 χημικών στοιχείων που έχουν βρεθεί ή κατασκευαστεί έως τώρα από τους ανθρώπους, μαζί με εκείνον τον (ατομικό) αριθμό στον πίνακα, δίπλα στο κάθε σύμβολο, αυτή η τόσο απλή επινόηση, είναι ένα ακόμα επίτευγμα του ανθρώπινου μυαλού. Και μόνο η τοποθέτησή τους με συγκεκριμένο τρόπο σε αυτόν τον πίνακα έχει διευκολύνει αφάνταστα επιστήμες όπως η Χημεία, η Βιολογία, η Ιατρική, η Φαρμακολογία και η Αστροβιολογία. Ερχεται λοιπόν τώρα η UNESCO και αναγορεύει το 2019 ως το παγκόσμια εορταζόμενο Ετος για τον Περιοδικό Πίνακα των Χημικών Στοιχείων! Με γιορτές, ομιλίες, παρουσιάσεις από την ίδια, αλλά και προτροπή προς όλα τα κράτη της Γης να διοργανώσουν εκδηλώσεις για να τονίσουν τη σημασία ενός πίνακα-επιτεύγματος που είναι σε θέση να λέει πολλά. Σε όποιον βέβαια θελήσει να τον κοιτάξει προσεκτικά. Αν και του τα «λέει» σε μια γλώσσα που, παρ’ όλες τις αναρίθμητες ώρες στα σχολικά θρανία, μπορεί και να έχει παραμείνει ακατάληπτη. Κοιτάζοντας στο εσωτερικό Κάποιος έγραψε ότι κοιτάζοντας τον Περιοδικό Πίνακα έχεις την εντύπωση πως έδωσαν σε κάποιο μαϊμουδάκι τα αυτοκόλλητα με τα ονόματα των στοιχείων να τα τοποθετήσει και εκείνο τα έβαλε έτσι, δηλαδή στην τύχη, όπως νόμιζε και όπως του άρεσε. Εχουν όμως περάσει 150 χρόνια ακριβώς από την πρώτη εμφάνιση ενός τέτοιου πίνακα, από τον Μεντελέγεφ, και αποκλείεται τα πράγματα να έχουν γίνει με αυτόν τον τρόπο. Ο πίνακας των στοιχείων, αντίθετα, είναι το προϊόν κατασταλαγμένης γνώσης και μακροχρόνιων ερευνητικών προσπαθειών. Χρειάζεται όμως να κατέχει κάποιος τα απαραίτητα κλειδιά για να πάρει από τα διάφορα κουτάκια τις πληροφορίες που μπορεί να του δώσει. Κοιτάζοντας τον πίνακα μπορούμε να φανταστούμε ότι επάνω σε αυτόν έχουμε μια μεγάλη σύναξη διαφορετικών και πολύ ετερόκλητων «ατόμων». Κάτι σαν τη συναυλία στο Γούντστοκ. Οι θέσεις που έχουν πάρει όμως δεν είναι τυχαίες, όπως δεν είναι ούτε οι δεσμοί που μπορεί να δημιουργηθούν. Αρχίζοντας με την τελευταία στήλη δεξιά, μπορούμε να φανταστούμε πως εκεί είναι οι άνθρωποι για την τήρηση της τάξης στη συναυλία, οι «φουσκωτοί», γνωστοί και ως bouncers. Οι χημικοί βέβαια τους έχουν δώσει τα ονόματα «αδρανή ή και ευγενή αέρια». Ο Ιταλός Πρίμο Λέβι (1919-1987), ο οποίος είναι περισσότερο διάσημος ως λογοτέχνης, είχε σπουδάσει Χημεία στο Τουρίνο ενώ έμεινε και 11 μήνες κρατούμενος στο Αουσβιτς. Το 1975 έγραψε ένα βιβλίο με τον τίτλο «Περιοδικό Σύστημα». Σε αυτό αναφέρεται και στα αδρανή αέρια γράφοντας, με σαφώς αλληγορική διάθεση βέβαια: «Είναι πράγματι τόσο αδρανή, τόσο ικανοποιημένα με την κατάστασή τους που δεν ανακατεύονται σε οποιαδήποτε χημική αντίδραση δεν δεσμεύονται με άλλα στοιχεία, και για τον λόγο αυτόν πέρασαν επί αιώνες απαρατήρητα». Και είναι αλήθεια αυτό. Βαφτίζοντας στοιχεία Στον πίνακα ο Σουηδός Γενς Γιάκομπ Μπερτσέλιους (1779-1848) είναι αυτός που καθιέρωσε τη σήμανση των χημικών στοιχείων με μόνο δύο γράμματα, παρμένα από το όνομά τους, ενώ ο αριθμός που συνοδεύει το καθένα από αυτά στον πίνακα δείχνει τον αριθμό των πρωτονίων στον πυρήνα και αυτός με τη σειρά του είναι ίσος με τον αριθμό όσων ηλεκτρονίων περιφέρονται σε διάφορες αποστάσεις γύρω από τον πυρήνα. Τι ισχύει όμως αυτή τη στιγμή για το πώς παίρνει το όνομά του ένα νέο στοιχείο; Οι κανόνες, που πρόσφατα αναθεωρήθηκαν από τη Διεθνή Ενωση για τη Χημεία, αναφέρουν ότι το όνομα μπορεί να έχει σχέση με κάτι μυθικό, με το όνομα ενός ορυκτού, ενός ονόματος από τη Γεωγραφία, μια ιδιότητα του στοιχείου ή το όνομα ενός επιστήμονα. Στοιχεία που ανήκουν στις στήλες 1 έως 16 του πίνακα έχουν κατάληξη -ium, στη στήλη 17 κατάληξη -ine και στη στήλη 18 κατάληξη -on. Ο όρος «χημικό στοιχείο» είναι κάτι σαν την επιγραφή έξω από μια αποθήκη που μέσα υπάρχει μόνο ένα είδος εμπορεύματος. Π.χ. κουβέρτες από το ίδιο υλικό αλλά σε διαφορετικά ίσως χρώματα. Ξέρουμε αντίστοιχα πως κάθε άτομο μπορεί να εμφανίζεται σε λίγο διαφορετικές εκδόσεις. Δηλαδή να ανήκουν στο ίδιο στοιχείο άτομα απαραιτήτως με τον ίδιο αριθμό πρωτονίων στον πυρήνα, αλλά μπορεί να διαθέτουν διαφορετικούς αριθμούς νετρονίων. Αυτές οι λίγο διαφορετικές εκδόσεις ονομάζονται ισότοπα. Το όνομα λοιπόν κάθε χημικού στοιχείου θα θεωρούμε ότι καλύπτει όσα άτομα έχουν τον ίδιο αριθμό πρωτονίων με τον αριθμό αυτόν δίπλα από το σύμβολο του στοιχείου, ανεξάρτητα όμως από το ποια και πόσα ισότοπα έχει Η γεωγραφία των στοιχείων Πραγματικά ο πίνακας των στοιχείων φέρνει στον νου ένα πλήθος διαφορετικών ομάδων ανθρώπων με διαφορετικό τρόπο αντίδρασης, που έχουν συρρεύσει για να συμμετάσχουν σε μια μεγάλη υπαίθρια συναυλία. Η πρώτη ομάδα που κινεί την προσοχή είναι οι δύο στήλες στα αριστερά. Είναι από τις πιο ζωηρές. Τα μέλη της ψάχνονται πολύ ώστε να μπορέσουν να… ζευγαρώσουν στον χώρο του πίνακα με άλλες ομάδες, κυρίως με τα μέλη της στήλης 17 που είναι τα αλογόνα (F, Cl, Br, I). Γενικά ο παρατηρητής του χώρου θα καταλαβαίνει από τον πίνακα ότι διατρέχοντας τις σειρές (που ονομάζονται εδώ «περίοδοι») από επάνω προς τα κάτω αυξάνεται η δραστικότητα των στοιχείων καθώς και ο χώρος στον οποίο εκτείνεται το κάθε άτομο. Αυτό το τελευταίο ονομάζεται πιο… επαγγελματικά «ατομική ακτίνα» και ξέρουμε ότι στον πίνακα μεγαλώνει όσο κινούμεθα από επάνω προς τα κάτω και από δεξιά προς τα αριστερά. Τι καταλαβαίνουμε από αυτό; Καταλαβαίνουμε ότι όσο μεγαλύτερη η ακτίνα τόσο πιο απομακρυσμένα είναι τα αρνητικά φορτισμένα ηλεκτρόνια από τον θετικά φορτισμένο πυρήνα, άρα είναι πιο χαλαρά συνδεδεμένα με το άτομο, και αυτά που κινούνται στα… σύνορα μπορούν να συμπράξουν σε διάφορες ενώσεις με άλλα στοιχεία. Στην ουσία τα άτομα συρρικνώνονται καθώς προχωρούμε στον πίνακα διαγώνια και από αριστερά προς τα δεξιά. Η επόμενη ομάδα, από τη στήλη 3 έως τη στήλη 12, είναι τα μέταλλα. Το χαρακτηριστικό τους είναι πως τα πιο απομακρυσμένα από τον πυρήνα ηλεκτρόνια έχουν αρκετά χαλαρή σύνδεση με τον πυρήνα και έτσι σε ένα κομμάτι μέταλλο, ακόμα και σε ένα λεπτό χάλκινο συρματάκι, έχουμε μια «θάλασσα» ηλεκτρονίων που είναι πρόθυμα να κινηθούν συντεταγμένα προς τη μία ή προς την άλλη κατεύθυνση μόλις δημιουργηθούν οι κατάλληλες συνθήκες ώθησης, π.χ. με την παρέμβαση μιας μπαταρίας. Διαγώνια από αριστερά και προς τα κάτω γίνεται πιο έντονος αυτός ο «heavy metal» χαρακτήρας όσων βρίσκονται στην περιοχή. Μετακινούμενοι μέσα στο πλήθος προς τα επάνω και δεξιά συναντούμε επτά στοιχεία στις στήλες 13, 14 και 15 από το αργίλιο έως το βισμούθιο, που αρχίζουν να χάνουν τον μεταλλικό τους χαρακτήρα αλλά κάνουν καλή παρέα και δίνουν πολύ χρήσιμα κράματα με τα μέταλλα. Στη συνέχεια στις στήλες κατεβαίνεις πραγματικά τα σκαλοπάτια ένα-ένα από το βόριο έως το πολώνιο, όπου επικρατεί μια κατάσταση ενδιάμεση μεταξύ μεταλλικού και αμέταλλου χαρακτήρα, την οποία έχουν εκμεταλλευθεί με μοναδικό τρόπο οι άνθρωποι με τα υλικά που φτιάχτηκαν από τέτοιους «ημιαγωγούς» και είχαμε τα ολοκληρωμένα κυκλώματα των υπολογιστών. Επάνω από τους ημιαγωγούς, διαγώνια δεξιά είναι τα έξι στοιχεία που χαρακτηρίζονται αμέταλλα – άνθρακας, άζωτο, οξυγόνο, φωσφόρος, θείο, σελήνιο – διότι έχουν χαρακτήρα αντίθετο από αυτόν των μετάλλων. Θέλουν να προσλάβουν ηλεκτρόνια και όχι να δώσουν. Αν και είναι τόσο λίγα, μαζί με το υδρογόνο και το ήλιο δίνουν το 99% της ορατής ύλης στο Σύμπαν. Τέλος, λίγο πριν από τους bouncers, δηλαδή τα ευγενή ή αδρανή αέρια, είναι η ομάδα των αλογόνων, πολύ δραστήρια και πρόθυμη να κάνει σχέσεις με όσους κινούνται στην απέναντι πλευρά του πίνακα. Χημεία ίσον ηλεκτρόνια Ενα μόνο πρωτόνιο χωρίζει το άζωτο από τον άνθρακα στον πίνακα και όμως συμπεριφέρονται τόσο διαφορετικά. Τα πρωτόνια υπαγορεύουν τον χαρακτήρα ενός στοιχείου, ενώ τα ηλεκτρόνια, και μάλιστα τα πιο απόμακρα σε σχέση με τον πυρήνα, καθορίζουν σε ποιες χημικές αντιδράσεις θα συμμετέχει. Και από τις σχέσεις των ηλεκτρονίων μεταξύ τους το αν θα είναι, για παράδειγμα, καλός αγωγός του ηλεκτρισμού ή της θερμότητας. Επομένως στις επιστήμες που ενδιαφέρονται για τη χημική δράση των στοιχείων σημασία έχει πιο πολύ η συμπεριφορά των ηλεκτρονίων. Και τη συμπεριφορά τους την καθορίζει το πώς κατανέμονται κάθε στιγμή γύρω από τον πυρήνα κάθε ατόμου. Φεύγοντας από το σχολείο παίρνουμε μαζί, μεταξύ άλλων, και μια πολύ πρόχειρη και χοντροκομμένη εικόνα για τη δομή του ατόμου. Με τα ηλεκτρόνια σαν σιδερένιες μπαλίτσες που γυρίζουν γύρω από τον πυρήνα σε σφαιρικούς φλοιούς, έτσι ώστε το άτομο να το έχουμε στο μυαλό μας πιο πολύ σαν κρεμμύδι παρά οτιδήποτε άλλο. Δεν είναι όμως έτσι τα πράγματα. Οταν έχουμε φορτισμένα σωματίδια (πρωτόνια – ηλεκτρόνια) σε τόσο μικρές διαστάσεις όπως αυτές ενός ατόμου, συμπεριφέρονται περισσότερο ως κύματα παρά ως υλικά σώματα, οι κινήσεις τους ακολουθούν νόμους μιας άλλης Φυσικής, της λεγόμενης Κβαντικής, και βρίσκονται με τη βοήθεια άλλων εξισώσεων από ό,τι ισχύει σε πιο μεγάλες κλίμακες. Σε αυτόν λοιπόν τον αραχνοΰφαντο μικρόκοσμο των ατόμων, για τα ηλεκτρόνια ξέρουμε μόνο την πιθανότητα για το πού «περίπου» μπορεί να βρεθούν, και οι εξισώσεις της Κβαντικής Φυσικής μάς δίνουν το σχήμα των περιοχών αυτών. Από εκεί βρίσκουμε ότι δεν κινούνται πάντα σε χώρους με σφαιρική κατανομή αλλά και με δίλοβες δομές (κάτι σαν δύο αντιδιαμετρικοί κώνοι που οι κορυφές τους έχουν στραφεί και σχεδόν ακουμπούν τον πυρήνα) ή και μέσα σε πολλαπλούς λοβούς, σαν τα πολλά μπαλόνια ενός υπαίθριου πωλητή, τα δεμένα μαζί. Αυτοί οι χώροι πιθανότητας να βρούμε το ηλεκτρόνιο ονομάζονται τροχιακά. Αλλο όμως τροχιά και άλλο τροχιακό. Ενώ για ένα σωματίδιο σε μια τροχιά ξέρουμε κάθε στιγμή τα σημεία στα οποία θα βρεθεί με ακρίβεια, με τον όρο τροχιακό εννοούμε πως είναι σαν να ζητούμε κάποιον σε μια πλατεία γεμάτη τραπεζοκαθίσματα. Για τον άνθρωπο που ψάχνουμε γνωρίζουμε ότι βρίσκεται κάπου σε αυτή την πλατεία και υπάρχουν θέσεις στις οποίες είναι πιο πιθανόν κάποια στιγμή να τον εντοπίσουμε γιατί έχει προτίμηση σε ορισμένα από τα μαγαζιά, αλλά για το ακριβές σημείο στο οποίο θα βρίσκεται επικρατεί πάντα αβεβαιότητα. Σήμερα υπάρχουν κανόνες για τα τροχιακά. Χωρίζονται σε ομάδες γνωστές ως s, p, d, f(s->sharp, p->pure, d->diffuse, f->fine) και ο Πίνακας των Στοιχείων βοηθάει στο να έχουμε καλή εικόνα του πώς μοιράζονται στον χώρο, γύρω από κάθε άτομο, τα ηλεκτρόνια, ώστε να είναι προβλέψιμη η συμπεριφορά του όταν θα αντιδράσει με άλλα άτομα. Κάθε κατεργάρης… Οταν τα πράγματα στον ανόργανο κόσμο αφήνονται να δράσουν αυθόρμητα, προτιμούν τις θέσεις με τη μικρότερη ενέργεια. Οπως ένας βράχος που από την κορυφή έχει την τάση να κυλήσει μέχρι και τους πρόποδες ενός βουνού. Τα ηλεκτρόνια γύρω από τον πυρήνα κάνουν το ίδιο, ξεκινούν να κινούνται σε καθορισμένους χώρους. Αυτοί ονομάζονται γενικά στιβάδες που περιβάλλουν τον πυρήνα. Η κάθε νοητή στιβάδα είναι χωρισμένη στην πραγματικότητα στα τροχιακά και το καθένα χωράει μέχρις έναν μέγιστο αριθμό ηλεκτρονίων. Οσο πιο μακριά από τον πυρήνα τόσο μεγαλύτερη η ενέργεια ενός ηλεκτρονίου. Στην πρώτη στοιβάδα ο χώρος είναι σφαιρικός και το τροχιακό έχει σήμανση 1s. Χωρούν εκεί μόνο δύο ηλεκτρόνια, όπως και στη δεύτερη. Αλλη μια σφαίρα που αγκαλιάζει και περιέχει και την πρώτη είναι η 2s. Στη δεύτερη στοιβάδα ανήκει άλλη μια περιοχή κίνησης ηλεκτρονίων, το τροχιακό 2d με τρία ζεύγη κωνικών χώρων όπου είναι πιθανόν να βρεθούν ηλεκτρόνια και μπορούν να χωρέσουν μόνο 2Χ3=6 το πολύ. Στην τρίτη, εκτός από τα δύο, s και p, προστίθεται το d, που χωράει 10 ακόμα ηλεκτρόνια. Προχωρώντας βρίσκουμε στην πέμπτη στιβάδα και το f, με 14 ηλεκτρόνια μέγιστη χωρητικότητα. Ας φανταστούμε την κάθε στοιβάδα σαν ένα λεωφορείο με συγκεκριμένο αριθμό θέσεων που είναι διπλές, δεν παίρνει επιβάτες όρθιους αλλά μόνον όσο υπάρχουν θέσεις και αυτοί κάθονται ανά δύο βλέποντας σε αντίθετες ακριβώς κατευθύνσεις(=ηλεκτρόνια με αντίθετη φορά «περιστροφής»). Οταν συμπληρωθούν οι θέσεις (όπως συμβαίνει με τα αδρανή αέρια), το λεωφορείο δεν παίρνει άλλους. Οι αντιδράσεις και οι σχηματισμοί μορίων γίνονται ακριβώς για να συμπληρωθεί η εξώτερη στιβάδα. Η συμπλήρωση γίνεται με βάση τον κανόνα του Hund που αναφέρει (σχηματικά θα το πούμε εδώ): όσο υπάρχουν άλλες κενές θέσεις δεν θα κάθονται οι επιβάτες σε θέσεις όπου θα είναι ο ένας αντίκρυ στον άλλον. Για κάποια στοιχεία όπως ο άνθρακας ο οδηγός κάνει ειδικές ρυθμίσεις στις θέσεις των επιβατών Τα πιο «φρέσκα»από τα στοιχεία Nh, Mc, Ts, Og. Εδώ τα καλά… νέα χημικά στοιχεία. Που μας έρχονται από χώρες όπως οι Ηνωμένες Πολιτείες, η Ιαπωνία, η Ρωσία. Γνωστές και αναμενόμενες, αφού εκεί γίνεται εδώ και χρόνια η πιο εντατική έρευνα για την παραγωγή νέων, τεχνητών μορφωμάτων, που ανήκουν πλέον στα λεγόμενα «υπερβαρέα-στοιχεία». Από τον Δεκέμβριο του 2016 μάλιστα η Διεθνής Ενωση για τη Βασική και Εφαρμοσμένη Χημεία (IUPAC) έχει εγκρίνει τα ονόματα για τα τέσσερα χημικά στοιχεία που πιο πρόσφατα εντάχθηκαν στον Περιοδικό Πίνακα. Αυτά είναι: 1. Nihonium (Nh, AA 113): Στη Σαϊτάμα, λίγο πιο έξω από την πρωτεύουσα της Ιαπωνίας, βρίσκεται το RIKEN. Ενα πολυδύναμο κέντρο επιστημονικών ερευνών που κάποιες από αυτές διεξάγονται με τη βοήθεια επιταχυντών. Στο τμήμα που φέρει το όνομα του Γιόσιο Νισίνα, πατέρα της Πυρηνικής Φυσικής στη χώρα αυτή, «κατασκευάστηκε» το στοιχείο νιχόνιο, με 113 πρωτόνια στον πυρήνα, βομβαρδίζοντας βισμούθιο με ιόντα ψευδαργύρου. Είναι το πρώτο που δημιουργείται στην ασιατική ήπειρο. Nihon είναι ο ένας από τους δύο τρόπους να πεις την Ιαπωνία στα ιαπωνικά. Και αυτό διότι, ναι, είναι εύκολο για τον καθένα να το μαντέψει, σημαίνει «χώρα του ανατέλλοντος ηλίου». 2. Moscovium (Mc, AA115): Με 115 πρωτόνια το στοιχείο μοσκόβιο θα θυμίζει με το όνομά του τη ρωσική πρωτεύουσα για τον λόγο ότι σε προάστιο αυτής της πόλης, την Ντούμπνα, βρίσκεται ένα κέντρο πυρηνικών ερευνών μαζί με επιταχυντή και είναι στην πρώτη γραμμή της έρευνας για τα υπερβαρέα στοιχεία. 3. Tennessine (Ts, AA 117): Το τενέσιο οφείλει το όνομά του στο ότι η Πολιτεία του Τενεσί στεγάζει στο έδαφός της τα ονομαστά για την έρευνά τους γύρω από τα υπερβαρέα στοιχεία εργαστήρια των Oak Ridge National Laboratory, University of Tennessee και Vanderbilt University. Επόμενο ήταν κάποια στιγμή να δοθεί και σε ένα στοιχείο όνομα που να απαθανατίζει όλη αυτή τη δραστηριότητα. 4. Oganessine (Og, AA 118): Για το ογκανέσιο είναι αξιοπρόσεκτο πως η πρόταση ήταν και των δύο. Και του Joint Institute for Nuclear Research στην Dubna και του Lawrence Livermore National Laboratory στις Ηνωμένες Πολιτείες. Για έναν άνθρωπο, τον πυρηνικό επιστήμονα Γιούρι Ογκανεσιάν, διευθυντή στο ρωσικό εργαστήριο για τα υπερβαρέα στοιχεία, γεννημένο το 1933, καθηγητή και αυθεντία στο θέμα «νησίδες ευσταθείας». Αφού απέδειξε τη θεωρητική υπόθεση ότι θα μπορούσαν να υπάρξουν υπερβαρέα στοιχεία τα οποία, σε αντίθεση με τα υπάρχοντα αυτή τη στιγμή, με ελάχιστο χρόνο ζωής, να είναι πολύ πιο σταθερά! Πώς «δένονται»τα καινούργια στοιχεία Στοιχεία που βρίσκονται στον πίνακα μετά το πλουτώνιο, δηλαδή με ατομικό αριθμό πέρα από το 94, δεν συναντώνται έτσι ελεύθερα επάνω στη Γη και συντίθενται με τεχνητό τρόπο. Είναι ακριβή ενασχόληση και μόνο χώρες όπως η Γερμανία, η Κίνα, η Ιαπωνία, η Ρωσία και οι Ηνωμένες Πολιτείες μπορούν να την έχουν, διότι τα πειράματα είναι πολύπλοκα, οι προετοιμασίες πολύχρονες και αν παραχθεί καινούργιο στοιχείο μπορεί να έχει ζωή από δευτερόλεπτα έως και χιλιοστά του δευτερολέπτου. Ας μην ξεχνάμε ότι φθάνοντας στον στόχο οι με το ίδιο φορτίο πυρήνες θα έχουν την τάση να απωθούνται, ενώ για να πετύχεις τον στόχο μέσα στο κενό που υπάρχει σε ένα άτομο είναι σαν να σημαδεύεις όντας έξω από ένα ολόκληρο γήπεδο το πορτοκάλι που έχει τοποθετηθεί στο κέντρο του! Μια ακτίνα ιόντων ενός ελαφρότερου στοιχείου, π.χ. τιτανίου (με ατομικό αριθμό 22), δημιουργείται και αποκτά μεγάλη ταχύτητα μέσα σε ειδικούς επιταχυντές για να χτυπήσει τελικά τον στόχο, φτιαγμένο από στοιχείο με αρκετά μεγαλύτερο ατομικό αριθμό, π.χ. μπερκέλιο (με ατομικό αριθμό 97), άρα μεγαλύτερο πυρήνα, με την ελπίδα ότι οι δύο πυρήνες θα γίνουν ένα. Κάτι όχι και τόσο απλό να συμβεί. Διότι αν δεν έχει η ακτίνα τη σωστή ενέργεια, ή θα αναπηδήσει χτυπώντας στον στόχο ή θα τον συντρίψει. Απώτερος στόχος είναι να φθάσουν στα «νησιά της ηρεμίας», δηλαδή σε στοιχεία με τέτοιους πυρήνες που να είναι πιο σταθεροί, άρα να «ζουν» περισσότερο. Λίγο πριν από τη γιορτή Εννοείται πως περιμένουμε να δούμε και στην Ελλάδα αν θα γίνει κάποιος εορτασμός. Πάντως η τελετή που θα λάβει χώρα στο Παρίσι σε λίγες ημέρες έχει και έναν ακόμα ιδιαίτερο συμβολισμό. Διότι ένας από τους μεγαλύτερους χημικούς στην παγκόσμια ιστορία ήταν και ο Γάλλος Αντουάν Λαβουαζιέ. Που δυστυχώς δικάστηκε και καταδικάστηκε σε θάνατο από τους ανθρώπους της Γαλλικής Επανάστασης επειδή το κύριο επάγγελμά του ήταν φοροεισπράκτορας. Λέγεται ότι ο πρόεδρος του Δικαστηρίου είπε το περιβόητο «Η Δημοκρατία δεν έχει ανάγκη από χημικούς και σοφούς» (!). Και έτσι ο Λαβουαζιέ έχασε το κεφάλι του το 1794. Σήμερα ευτυχώς δεν επικρατούν τέτοιες απόψεις. Ενας άλλος συνάδελφος του Λαβουαζιέ από την πλευρά της Χημείας, ο Πρίμο Λέβι, στα τελευταία χρόνια της ζωής του έτυχε ευρύτερης αναγνώρισης και το βιβλίο του «Περιοδικό Σύστημα» επαινέθηκε για το ύφος και το περιεχόμενό του. Τα 21 κεφάλαια του έργου του έχουν ως τίτλο το όνομα ενός διαφορετικού χημικού στοιχείου και διάλεξε τον (τόσο σημαντικό) άνθρακα για το τέλος, κλείνοντας με αυτή τη φράση: «Το εν λόγω άτομο (αυτό του άνθρακα) είναι επιφορτισμένο με το γράψιμό μου, σε ένα γιγάντιο μικροπαιχνίδι που δεν έχει κανείς περιγράψει έως τώρα. Αυτό που ετούτη τη στιγμή βγαίνοντας μέσα από ένα λαβυρινθώδες μπλέξιμο με «ναι» και «όχι» κάνει το χέρι μου να τρέχει επάνω στο μονοπάτι του χαρτιού, σημαδεύοντάς σήματα όπως αυτό «:», ένα διπλό χτύπημα, επάνω και κάτω, ανάμεσα σε δυο επίπεδα ενέργειας, οδηγώντας το χέρι μου να στίξει στο χαρτί αυτή την τελεία εδώ, να την «.»». Εκλεκτικές συγγένειες Υπάρχουν ορισμένα πράγματα που πρέπει να προσέξει κανείς κάπως περισσότερο στον Πίνακα των Στοιχείων για να αντιληφθεί όλο του το μεγαλείο. Παραδείγματος χάριν, στις κάθετες στήλες, οι οποίες στη Χημεία ονομάζονται Ομάδες, μπορεί να συναντήσει κανείς στερεά, υγρά, αέρια και, ενώ είναι τόσο διαφορετικά, η χημική συμπεριφορά τους να παρουσιάζει μεγάλες ομοιότητες. Οπως για παράδειγμα συμβαίνει με το φθόριο και το χλώριο (τα οποία είναι αέρια), το βρόμιο (υγρό) και το ιώδιο και το άστατο (στερεά). Επίσης υπάρχει η λεγόμενη «Διαγώνιος Συμπεριφορά», όπου ένα στοιχείο στον πίνακα μπορεί να παρουσιάζει περισσότερες ομοιότητες στην αντίδρασή του με ένα άλλο στοιχείο τοποθετημένο διαγώνια στον πίνακα από ό,τι με στοιχεία της ίδιας ομάδας. Για παράδειγμα, το λίθιο με το μαγνήσιο ή το βόριο με το πυρίτιο. Επίσης έχουμε τις ομοιότητες που παρουσιάζουν μερικά στοιχεία με το δέκατο σε απόσταση από αυτά, όπως είναι το μαγνήσιο με τον ψευδάργυρο. Ή οι ομοιότητες μεταξύ στοιχείων που ενώνονται στον πίνακα με μια κίνηση όπως αυτή του αλόγου στο σκάκι (!), π.χ. ο ψευδάργυρος (Zn, 30) με τον κασσίτερο (Sn, 50). Και αν ακόμα θεωρήσουμε πως όλα αυτά είναι εσωτερικές υποθέσεις των ειδικών, μελετώντας τα στοιχεία, υπάρχουν και πολύ ενδιαφέροντα πράγματα για τον καθένα, τα οποία όμως δεν μπορεί να φανταστεί αν δεν του τα πουν. Οπως, σύμφωνα με τον κ. Μεθενίτη, το ότι «τοξικές ενώσεις σε μικρές δόσεις επιδεικνύουν θεραπευτικές ιδιότητες, ενώ βασικά στοιχεία για τη ζωή μετατρέπονται σε τοξικά σε μεγάλες δόσεις. Οπως είναι γνωστό, ο καρκίνος κατατάσσεται στις πρώτες τρεις αιτίες θανάτου παγκοσμίως και δεν θεραπεύεται εύκολα. Επιπλέον είναι δύσκολο, αν όχι αδύνατο, να βρεθούν φάρμακα τα οποία συγχρόνως να είναι δραστικά έναντι της ασθένειας και να εμφανίζουν χαμηλή τοξικότητα. Σύμπλοκες ενώσεις διαφόρων μετάλλων χρησιμοποιούνται ή δοκιμάζονται ως θεραπευτικοί αντικαρκινικοί παράγοντες». Τα θεμέλια των ζωντανών οργανισμών Εχει μεγάλο ενδιαφέρον, με την ευκαιρία αυτή, να μάθουμε ποια είναι τα βασικότερα στοιχεία από όλα όσα περιλαμβάνονται στον Περιοδικό Πίνακα και τη σχέση τους με τη ζωή μας. Οπως είπε μιλώντας στο ΒΗΜΑ-Science ο κ. Κώστας Μεθενίτης, καθηγητής Ανόργανης Χημείας στο Πανεπιστήμιο της Αθήνας: «Εντεκα στοιχεία απαιτούνται για όλες τις μορφές ζωής: H, Na, Mg, K, Ca, C, N, O, P, S, Cl. Εξι από τα παραπάνω στοιχεία, τα C, H, N, O, P, S ή CHNOPS, είναι τα κύρια συστατικά των κυττάρων (πρωτεΐνες, νουκλεϊνικά οξέα, λιπίδια, μεμβράνες, πολυσακχαρίτες, μεταβολίτες κ.ά.) και γι’ αυτό ονομάζονται και “big six”. Δεκατέσσερα επιπλέον στοιχεία θεωρούνται βασικά για τα περισσότερα βακτήρια, φυτά και ζώα: Β, F, Si, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Se, Mo, I. Ο κατάλογος αυτός δεν είναι οριστικός. Π.χ. τα Cr και B τείνουν να θεωρηθούν μη βασικά και το Si θεωρείται βασικό μόνο και μόνο διότι εμποδίζει την τοξικότητα του Al. Επτά επιπλέον στοιχεία χρησιμοποιούνται μόνο από ορισμένους οργανισμούς: Sr, Ba, W, Cd, Sn, As, B. Τουλάχιστον 24 στοιχεία είναι απαραίτητα για τη ζωή των θηλαστικών: H, C, N, O, P, F, Na, Mg, K, Ca, S, Cl, F, Si, V, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Se, Mo και I. Η λίστα αυτή συνεχώς αναθεωρείται με την προσθήκη ή την αφαίρεση στοιχείων. Η βιοχημεία ορισμένων από αυτά δεν έχει πλήρως κατανοηθεί (π.χ. V, Ni και Sn). To Co έχει βρεθεί στους οργανισμούς μόνο σε μια ειδική ένωση στο συνένζυμο Β12. Το Se είναι βασικό ακόμα και αν οι ενώσεις του είναι πολύ τοξικές. Σύμπλοκα τόσο των βασικών όσο και των μη βασικών μετάλλων είναι δυνατόν να χρησιμοποιηθούν ως θεραπευτικές ή διαγνωστικές ουσίες». UNESCO και Περιοδικός Πίνακας Στοιχείων! Ο νέος χρόνος μέσα στον πρώτο μήνα του φέρνει, ανάμεσα στα άλλα, και μια λαμπρή γιορτή, σχετική με τα χημικά στοιχεία που αποτελούν τους δομικούς λίθους αν όχι ολόκληρου, τουλάχιστον ενός αρκετά μεγάλου κομματιού του Σύμπαντος. Στις 29 Ιανουαρίου στο Παρίσι, εκεί όπου βρίσκεται και το UNESCO House, για μία ολόκληρη ημέρα σχεδόν, από τις 10 το πρωί έως τις 7 το βράδυ, διάσημοι ομιλητές, εκθέσεις και παρουσιάσεις νέων επιστημόνων θα υπογραμμίσουν ότι το 2019 μεταξύ άλλων έχει κηρυχθεί και ως International Year for the Periodic Table, IYPT2019. Δηλαδή θα έχουμε ένα ολόκληρο έτος εκδηλώσεων με σκοπό να τονιστεί η σημασία που είχε για την εξέλιξη όλων των θετικών επιστημών η ένταξη των κατά καιρούς ανακαλυπτόμενων χημικών στοιχείων σε έναν πίνακα με πολύ αυστηρούς κανόνες… συμπεριφοράς. Ηταν το 1869, δηλαδή ακριβώς 150 χρόνια πριν, που ο Ρώσος Ντμίτρι Μεντελέγεφ παρουσίαζε, από την Αγία Πετρούπολη, έπειτα από προσπάθειες πολλών ετών, σε μια πρώτη μορφή του τον γνωστό και σήμερα Πίνακα Χημικών Στοιχείων. Ο πίνακας αυτός τότε περιείχε μόλις 63 καταχωρίσεις, ενώ σήμερα επιβεβαιωμένα και επίσημα βρισκόμαστε στον αριθμό 118. Ηταν όμως τόσο σωστός στη σύλληψή του που άφηνε θέσεις και για στοιχεία ακόμη άγνωστα στους επιστήμονες εκείνης της εποχής. Δίκαια λοιπόν γιορτάζεται σήμερα αυτό το συλλογικό πλέον επίτευγμα στην πορεία του χρόνου. Στον κατάλογο των ομιλητών εκείνης της ημέρας στο Παρίσι διακρίνει κανείς ονόματα με μεγάλο ειδικό βάρος. Οπως ο Ολλανδός Μπερνάρ (Μπεν) Φέρινγα, κάτοχος του Νομπέλ στη Χημεία για το 2016, ειδικός στη μοριακή νανοτεχνολογία, ο ρωσοαρμένιος πυρηνικός φυσικός, με παγκόσμια αναγνώριση στον τομέα των υπερβαρέων χημικών στοιχείων, Γιούρι Ογκανεσιάν (με ένα χημικό στοιχείο, το τελευταίο προς το παρόν, στον πίνακα να έχει πάρει και το όνομά του!). Μαζί τους και ο καθηγητής Χημείας σερ Μάρτιν Πολιακόφ, γνωστός στους πιο πολλούς ως ο χημικός-σταρ με το ασημένιο σε αφρο-στυλ μαλλί, ο οποίος έχει παρουσιάσει με σύντομα βίντεο πολλά από τα χημικά στοιχεία. Και ακόμη βρισκόμαστε στην αρχή αυτού του έτους που θέλει να τονίσει τις επιστημονικές προσπάθειες 150 χρόνων. https://www.tovima.gr/printed_post/ximika-stoixeia-ayti-tha-einai-lfi-xronia-tous/

Science: Κορυφαίο επίτευγμα του 2018 η μέθοδος παρακολούθησης της ανάπτυξης κυττάρων του εμβρύου. Το κορυφαίο επιστημονικό περιοδικό «Science» ανακήρυξε ως το σημαντικότερο επιστημονικό επίτευγμα του 2018 μια «τριπλέτα» νέων μεθόδων, που επιτρέπουν στους επιστήμονες να παρακολουθούν για πρώτη φορά διαχρονικά και με μεγαλύτερη λεπτομέρεια από κάθε άλλη φορά τη γονιδιακή δραστηριότητα και την ανάπτυξη μεμονωμένων κυττάρων ενός εμβρύου. Αλλά και οι υψηλού επιπέδου αναγνώστες του περιοδικού, σε ηλεκτρονική ψηφοφορία με τη συμμετοχή άνω των 12.000 ατόμων, επέλεξαν την ίδια επιστημονική «τριπλέτα» ως τη σημαντικότερη επιστημονική εξέλιξη για φέτος. Από την εποχή του Ιπποκράτη οι επιστήμονες έχουν μαγευτεί από το μυστήριο της μεταμόρφωσης ενός μόνο κυττάρου σε ένα ζώο με δισεκατομμύρια κύτταρα και πολλά όργανα. Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι το νέο επίτευγμα θα μεταμορφώσει τη βασική βιοϊατρική έρευνα μέσα στην επόμενη δεκαετία, ανοίγοντας το δρόμο για τη δημιουργία υψηλής ανάλυσης «ταινιών» σε κυτταρικό επίπεδο, τόσο της εμβρυϊκής ανάπτυξης όσο και διαφόρων ασθενειών. Χάρη στη νέα τριπλή τεχνική «αλληλούχισης RNA μεμονωμένου κυττάρου» (single-cell RNA-seq) οι ερευνητές είναι σε θέση αρχικά να απομονώνουν χιλιάδες κύτταρα έμβιων οργανισμών, στη συνέχεια να τα αναλύουν ώστε να γνωρίζουν σε επίπεδο ενός και μόνο κυττάρου ποιά γονίδια ενεργοποιούνται και ποιά «σωπαίνουν», και τελικά να βλέπουν σαν σε ταινία στην πορεία του χρόνου πώς συνδέονται και εξελίσσονται αυτά τα κύτταρα, καθώς το έμβρυο αναπτύσσεται. Η νέα μέθοδος απομονώνει κύτταρα από ένα οργανισμό και μετά προχωρά σε αλληλούχιση («ανάγνωση») του γενετικού περιεχομένου κάθε κυττάρου, παρακολουθώντας στην πορεία του χρόνου και της αναπτυξιακής διαδικασίας πώς το κάθε κύτταρο διαιρείται σε άλλα είδη κυττάρων. «Αυτές οι τεχνολογίες δημιουργούν μερικές από τις πιο εντυπωσιακές ταινίες που έχουν γίνει ποτέ», δήλωσε ο αρχισυντάκτης του «Science» Τιμ Απενζέλερ. «Η ικανότητα να απομονώνονται χιλιάδες μεμονωμένα κύτταρα και να αλληλουχίζεται το γενετικό υλικό καθενός από αυτά, παρέχει ένα «φωτογραφικό στιγμιότυπο» του RNA που παράγεται μέσα σε κάθε κύτταρο την κάθε στιγμή. Επειδή οι αλληλουχίες του RNA είναι εξειδικευμένες για κάθε γονίδιο που τις παράγει, οι ερευνητές μπορούν αμέσως να δουν ποιά γονίδια είναι ενεργά. Και αυτά τα ενεργά γονίδια καθορίζουν τι κάνει ένα κύτταρο», εξήγησε η επιστημονική συντάκτρια Ελίζαμπεθ Πενίζι. Ερευνητικές ομάδες διεθνώς ήδη εφαρμόζουν τη νέα τεχνική για να μελετήσουν πώς ωριμάζουν τα ανθρώπινα κύτταρα στην πορεία του χρόνου, πώς αναγεννιούνται οι ιστοί και πώς τα κύτταρα αλλάζουν σε ασθένειες όπως ο καρκίνος. Άλλες σημαντικές επιστημονικές ανακαλύψεις Στις αξιοσημείωτες εξελίξεις το 2018, σύμφωνα με το «Science», περιλαμβάνονται: -Η ανακάλυψη το Νοέμβριο με εναέριο ραντάρ κάτω από πάγους πάχους ενός χιλιομέτρου στη Γροιλανδία ενός τεράστιου κρατήρα πρόσκρουσης αστεροειδούς, διαμέτρου 31 χιλιομέτρων, ενός από τους 25 μεγαλύτερους κρατήρες που έχουν βρεθεί στη Γη, ο οποίος είναι αρκετά πρόσφατος, καθώς χρονολογείται προ 13.000 έως 100.000 ετών. -Η γενετική ανάλυση του οστού μιας γυναίκας (η οποία ζούσε πριν 50.000 χρόνια), που έχει βρεθεί στη Σιβηρία και αποκαλύπτει ότι η μητέρα της ήταν Νεάντερταλ και ο πατέρας της Ντενίσοβαν, άρα αποδεικνύεται ότι υπήρχαν επιμειξίες ανάμεσα στις δύο ομάδες που προϋπήρξαν του Homo sapiens. -H εγκαινίαση του νέου επιστημονικού πεδίου της «εγκληματολογικής γενεαλογίας», με τον εντοπισμό από την αστυνομία των ΗΠΑ τον Απρίλιο ενός κατά συρροή δολοφόνου και βιαστή, ο οποίος είχε τελέσει τα εγκλήματά του στην Καλιφόρνια στις δεκαετίες του ’70 και του ’80, αλλά πιάστηκε μόλις τώρα χάρη στη συσχέτιση παλιού DNA με μια δημόσια online βάση γενεαλογικών δεδομένων. -Η χορήγηση της έγκρισης κυκλοφορίας για το πρώτο φάρμακο «παρεμβολής RNA» (RNAi), που χρησιμοποιεί μια νέα μέθοδο «σίγασης» (απενεργοποίησης) γονιδίων. -Η διεύρυνση της λεγόμενης «αστρονομίας πολλαπλών μηνυμάτων» με την προσθήκη των νετρίνων στα φωτόνια, στα σωματίδια της κοσμικής ακτινοβολίας και στα βαρυτικά κύματα, καθώς για πρώτη φορά φέτος το τηλεσκόπιο Fermi της NASA εντόπισε μια φωτεινή πηγή (μαύρη τρύπα στο κέντρο ενός άλλου γαλαξία) ως την προέλευση ενός νετρίνου που είχε προηγουμένως ανιχνεύσει ο ανιχνευτής Ice Cube κάτω από τους πάγους του Νοτίου Πόλου. ..και τα άσχημα του 2018 Ως τις πιο αρνητικές εξελίξεις στον κόσμο της επιστήμης διεθνώς το 2018, το «Science» χαρακτηρίζει: -Τις απανωτές πυρκαγιές, πλημμύρες και άλλες φυσικές καταστροφές που σχετίζονται με την κλιματική αλλαγή, ενώ την ίδια στιγμή οι κυβερνήσεις (ιδίως οι ΗΠΑ του Ντόναλντ Τραμπ) δεν στάθηκαν στο ύψος των περιστάσεων. -Την πυρκαγιά που στις αρχές Σεπτεμβρίου κατέστρεψε το ιστορικό Εθνικό Μουσείο της Βραζιλίας στο Ρίο ντε Τζανέιρο, κάνοντας στάχτες πλήθος επιστημονικών εκθεμάτων. -Την ανακοίνωση το Νοέμβριο του Κινέζου γενετιστή Χε Τζιανκούι ότι δημιούργησε τα πρώτα γενετικά τροποποιημένα μωρά, τα οποία -υποτίθεται ότι- είναι πιο ανθεκτικά στον ιό HIV (κάτι που μένει να αποδειχθεί), ανοίγοντας έτσι το «κουτί της Πανδώρας». Περισσότερες πληροφορίες στον σύνδεσμο του περιοδικού Science. https://vis.sciencemag.org/breakthrough2018/ https://www.in.gr/2018/12/20/tech/science-epistimoniko-epiteygma-tou-2018-parakolouthisi-tis-anaptyksis-kyttaron-tou-emvryou/

Πέθανε ο «πατέρας του σωματιδίου του Θεού» Λίον Λέντερμαν. Πέθανε σε ηλικία 96 ετών ο Αμερικανός νομπελίστας φυσικός Λίον Λέντερμαν, ο οποίος είχε εφεύρει το νεολογισμό «σωματίδιο του Θεού» για το μποζόνιο του Χιγκς που ανακαλύφθηκε τελικά στο CERN το 2012. Ο θάνατός του, στο Αϊντάχο όπου ζούσε μετά τη συνταξιοδότησή του, επιβεβαιώθηκε από τη γυναίκα του και ανακοινώθηκε από το Εθνικό Εργαστήριο Επιταχυντών Φέρμι (Fermilab) των ΗΠΑ στο Ιλινόι, όπου ο Λέντερμαν διετέλεσε διευθυντής από το 1978 έως το 1989, σύμφωνα με το "Science" και τους «Τάιμς της Νέας Υόρκης». Ο Λέντερμαν είχε μοιρασθεί μαζί με δύο άλλους επιστήμονες, τους Τζακ Σταϊνμπέργκερ και Μέλβον Σβαρτς, το Νόμπελ Φυσικής του 1988 για την ανακάλυψη -πριν 22 χρόνια- ότι τα νετρίνα έχουν δύο μορφές (σήμερα είναι πια γνωστό ότι υπάρχουν τρία είδη νετρίνων: ηλεκτρονίου, μιονίου και ταυ). Μεταξύ άλλων, ο Λέντερμαν υπήρξε επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας που ανακάλυψε το 1977 ένα ακόμη υποατομικό σωματίδιο, το «χαμηλό» κουάρκ (bottom), ενώ καθοδήγησε και το Fermilab για την κατασκευή του επιταχυντή Tevatron, του μεγαλύτερου εκείνη την εποχή και στη συνέχεια δεύτερου ισχυρότερου μετά το CERN. Παρόλα αυτά τα επιτεύγματα, τελικά έγινε ευρύτερα γνωστός για τον όρο «σωματίδιο του Θεού», που πρωτοεμφανίσθηκε στο βιβλίο του το 1993 «Το Σωματίδιο του Θεού: Αν το σύμπαν είναι η απάντηση, ποια είναι η ερώτηση;». Ορισμένοι άλλοι φυσικοί κορόιδεψαν τον όρο, θεωρώντας ότι κακώς ανακατεύει την επιστήμη με τη θρησκεία, αλλά ο όρος «κόλλησε». Ο ίδιος ο Λέντερμαν είπε ότι ο εκδότης του προτίμησε αυτό τον τίτλο, αντί για εκείνο που ήθελε ο συγγραφέας («το καταραμένο σωματίδιο», επειδή διέφευγε της ανακάλυψης για πολλά χρόνια μετά τη θεωρητική σύλληψη της ύπαρξής του από τον βρετανό φυσικό Πίτερ Χιγκς), αλλά και επειδή, όπως ανέφερε, «υπάρχει μια σύνδεση κάποιου είδους με ένα άλλο βιβλίο, πολύ παλαιότερο…», εννοώντας τη Βίβλο. Ο Λέντερμαν, από Ρωσοεβραίους γονείς μετανάστες στις ΗΠΑ, είχε πολεμήσει στο Β' Παγκόσμιο Πόλεμο με τον αμερικανικό στρατό στη Γαλλία, είχε πάρει το διδακτορικό του από το Πανεπιστήμιο Κολούμπια της Νέας Υόρκης το 1951 και διακρινόταν τόσο για το χιούμορ του, όσο και για την ικανότητά του να εκλαϊκεύει τη φυσική και να την κάνει προσιτή στους νέους. Στα 90 του είχε διαγνωσθεί με άνοια και το 2015 είχε αναγκασθεί να πουλήσει το μετάλλιο του βραβείου Νόμπελ σε δημοπρασία αντί 765.000 δολαρίων, προκειμένου να καλύψει τα αυξημένα ιατρικά έξοδά του. Δεν θυμόταν πια τίποτε, ούτε για το Νόμπελ, ούτε για το «σωματίδιο του Θεού». Όπως είπε σε ένα δημοσιογράφο, ο οποίος τον επισκέφθηκε σε μια κλινική στο ανατολικό Αϊντάχο, «απλώς κάθομαι στη βεράντα και κοιτάζω τα βουνά…» http://www.kathimerini.gr/988043/gallery/epikairothta/kosmos/pe8ane-o-pateras-toy-swmatidioy-toy-8eoy-lion-lenterman

Τρεις επιστήμονες τιμήθηκαν με το Νομπέλ Χημείας 2018 Οι επιστήμονες Φράνσις Άρνολντ, Τζορτζ Σμιθ και Γκρέγκορι Ουίντερ τιμήθηκαν με το βραβείο Νομπέλ Χημείας 2018 για τις έρευνές τους με τη χρήση της κατευθυνόμενης εξέλιξης για την παραγωγή ενζύμων για νέες χημικές και φαρμακευτικές ουσίες, ανακοίνωσε σήμερα η Βασιλική Σουηδική Ακαδημία Επιστημών που απονέμει το βραβείο. «Οι φετινοί Νομπελίστες Χημείας εμπνεύσθηκαν από τη δύναμη της εξέλιξης και χρησιμοποίησαν τις ίδιες αρχές --γενετική αλλαγή και επιλογή-- για να αναπτύξουν πρωτεΐνες που λύνουν χημικά προβλήματα της ανθρωπότητας», αναφέρει η Σουηδική Βασιλική Ακαδημία Επιστημών σε δήλωσή της για το βραβείο, το οποίο συνοδεύεται από χρηματικό έπαθλο 9 εκατομμυρίων κορωνών Σουηδίας (1 εκατομμύριο δολάρια). Οι βραβευθέντες «τιθάσσευσαν τις αρχές εξέλιξης» ανοίγοντας τον δρόμο για την παραγωγή νέων υλικών ή πιο καθαρών βιοκαυσίμων, και για καινοτόμες θεραπείες, τονίζει η Ακαδημία. Το βραβείο απονέμεται κατά το ήμισυ στην Αμερικανίδα Φράνσις Χ. Άρνολντ και κατά το έτερο ήμισυ στον συμπατριώτη της Τζορτζ Π. Σμιθ και στον Βρετανό Γκρέγκορι Π. Ουίντερ. BREAKING NEWS: The Royal Swedish Academy of Sciences has decided to award the #NobelPrize in Chemistry 2018 with one half to Frances H. Arnold and the other half jointly to George P. Smith and Sir Gregory P. Winter. pic.twitter.com/lLGivVLttB — The Nobel Prize (@NobelPrize) October 3, 2018 Η Άρνολντ είναι η δεύτερη γυναίκα που κερδίζει φέτος βραβείο Νομπέλ, μετά την Καναδέζα Ντόνα Στρίκλαντ που μοιράσθηκε χθες Τρίτη το Νομπέλ Φυσικής. Η χρήση ενζύμων, που αναπτύχθηκε από την Άρνολντ, περιλαμβάνει την πιο φιλική προς το περιβάλλον παρασκευή χημικών ουσιών, όπως φαρμάκων, και την παραγωγή ανανεώσιμων καυσίμων για πιο πράσινες μεταφορές. Ο Σμιθ ανέπτυξε μια μέθοδο που χρησιμοποιεί έναν ιό που προσβάλλει βακτήρια για να παραγάγει νέες πρωτεΐνες, ενώ ο Ουίντερ χρησιμοποίησε την ίδια μέθοδο για την κατευθυνόμενη εξέλιξη αντισωμάτων, με στόχο την παραγωγή νέων φαρμάκων. Το Νομπέλ Χημείας είναι το τρίτο από τα φετινά βραβεία Νομπέλ έπειτα από εκείνα της Ιατρικής και της Φυσικής. http://www.kathimerini.gr/987924/gallery/epikairothta/episthmh/treis-episthmones-timh8hkan-me-to-nompel-xhmeias-2018-vinteo

Νόμπελ στη Φυσική με άρωμα γυναίκας μετά από 55 χρόνια. Στους Αρθουρ Ασκιν από τις ΗΠΑ, Ζεράρ Μουρού από τη Γαλλία και Ντόνα Στρίκλαντ από τον Καναδά απονεμήθηκε το Νόμπελ Φυσικής 2018 για τις έρευνές τους στον τομέα των laser που επέτρεψαν την ανάπτυξη εργαλείων που χρησιμοποιούνται στην βιομηχανία και την Ιατρική. Το ήμισυ του βραβείου δίνεται στον Αμερικανό Αρθουρ Ασκιν και το άλλο ήμισυ από κοινού στον Γάλλο Ζεράρ Μουρού και την Καναδή Ντόνα Στρίκλαντ. Σύμφωνα με την Ακαδημία, ο Ασκιν ανέπτυξε «λαβίδες φωτός» που μπορούν να αρπάξουν μικροσκοπικά σωματίδια, όπως είναι οι ιοί χωρίς όμως να τα καταστρέψουν, ενώ από την πλευρά τους οι Μουρού και Στρίκλαντ βοήθησαν στην ανάπτυξη βραχέων και έντονων παλμών λέιζερ που έχουν ευρείες βιομηχανικές και ιατρικές εφαρμογές. Τέτοια λέιζερ μπορούν, μεταξύ άλλων, να χρησιμοποιηθούν για να ανοίξουν οπές ακριβείας σε άψυχα υλικά και σε ζωντανούς ιστούς. Οι διορθωτικές επεμβάσεις για παθήσεις των ματιών βασίζονται σε τέτοιου είδους λέιζερ, τα οποία έχουν πολλές ακόμη πρακτικές εφαρμογές στα ηλεκτρονικά, στη χημεία, στη φαρμακευτική, στην ενέργεια κ.α. Νόμπελ με άρωμα γυναίκας μετά από 55 χρόνια Τα φώτα της δημοσιότητας έχουν, ωστόσο, στραφεί στην Καναδή φυσικό καθώς πρόκειται είναι μόλις η τρίτη φορά στην ιστορία που η Σουηδική Ακαδημία βραβεύει γυναίκα με το Νόμπελ Φυσικής, με πρώτη τιμώμενη την Μαρί Κιουρί το 1903 και δεύτερη τη Μαρία Γκέπερτ-Μάγιερ το 1963, για την ανάπτυξη του προτύπου των φλοιών για τους ατομικούς πυρήνες. «Είναι τιμή μου να είμαι μια από τις λίγες γυναίκες που έχουν βραβευτεί με το Νόμπελ Φυσικής μέχρι σήμερα», δήλωσε η Στρίκλαντ, ενώ είπε ότι η πρώτη σκέψη που της πέρασε από το μυαλό όταν της ανακοίνωσαν τα αποτελέσματα ήταν ότι «αυτό είναι τρελό». «Πάντα θα αναρωτιέμαι αν είναι αλήθεια», δήλωσε στο Associated Press λίγη ώρα μετά την ανακοίνωση της απονομής από τη Σουηδική Βασιλική Ακαδημία των Επιστημών. Γεννημένη το 1959 η Ντόνα Στρίκλαντ, μαζί με τον Ζεράρ Μουρού (ο οποίος ήταν ο επόπτης των ερευνών της όταν εκείνη έκανε το διδακτορικό της), άνοιξαν τον δρόμο - με μία επιστημονική δημοσίευσή τους το 1985 - για τη δημιουργία των βραχύτερων υψηλής ενέργειας παλμών φωτός (λέιζερ) που έχουν υπάρξει. Υπενθυμίζεται ότι το περσινό Νόμπελ Φυσικής απονεμήθηκε σε τρεις Αμερικανούς, οι οποίοι πρωτοστάτησαν στη δημιουργία και ανάπτυξη των ειδικών παρατηρητηρίων LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) τα οποία εντόπισαν και τελικά απέδειξαν την πραγματικότητα της ύπαρξης των βαρυτικών κυμάτων που είχε προβλέψει η Θεωρία της Γενικής Σχετικότητας του Albert Einstein από το 1916. Τη Δευτέρα, δύο ανοσολόγοι, ο Αμερικανός Τζέιμς Αλισον και ο Ιάπωνας Τασούκου Χόνζο βραβεύτηκαν με το Νόμπελ Ιατρικής για τις έρευνές τους στον τομέα της ανοσοθεραπείας που αποδείχθηκαν ιδιαίτερα αποτελεσματικές στην αντιμετώπιση του επιθετικού καρκίνου. http://www.kathimerini.gr/987735/gallery/epikairothta/episthmh/nompel-sth-fysikh-me-arwma-gynaikas-meta-apo-55-xronia

Τα δεδομένα της νέας βιολογίας. Στα μέσα του Σεπτεμβρίου έλαβε χώρα στην Αθήνα, και συγκεκριμένα στο Κέντρο Πολιτισμού Ιδρυμα Σταύρος Νιάρχος, το 17ο Ευρωπαϊκό Συνέδριο Υπολογιστικής Βιολογίας (17th European Conference of Computational Biology, ECCB). Την ευθύνη της διοργάνωσης είχε η καθηγήτρια Πληροφορικής του Πανεπιστημίου Θεσσαλίας και ερευνήτρια του Ελληνικού Ινστιτούτου Παστέρ κυρία Αρτεμις Χατζηγεωργίου συνεπικουρούμενη από τον συνάδελφό της κ. Παντελή Μπάγκο, αναπληρωτή καθηγητή στο Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας. Με περισσότερους από 1.000 συνέδρους, η εν λόγω επιστημονική συνάντηση αποτελεί πάντοτε την κορωνίδα του εν πλήρει ανθήσει πεδίου της υπολογιστικής βιολογίας και της βιοπληροφορικής. Το ίδιο συνέβη και εφέτος, με την ποιότητα των εργασιών, οι οποίες παρουσιάζονταν παράλληλα σε τρία αμφιθέατρα, να καθιστά δύσκολη την επιλογή στον επίδοξο ακροατή. Προφανώς είναι αδύνατον να μεταφερθούν σε δύο σελίδες εφημερίδας τα τεκταινόμενα τεσσάρων ημερών. Ετσι σταχυολογήσαμε παρουσιάσεις που δόθηκαν στο σύνολο του ακροατηρίου (plenary lectures) δείχνοντας μια προτίμηση σε επιφανείς έλληνες επιστήμονες. Στην εποχή των «όμικς» Αλλά ας αρχίσουμε από την αρχή. Η υπολογιστική βιολογία είναι ένα διεπιστημονικό πεδίο, όπου η βιολογία, τα μαθηματικά και η πληροφορική «τέμνονται» προκειμένου να κατανοηθούν σε βάθος βιολογικά φαινόμενα ή/και συστήματα. Αν και τα μαθηματικά, και κυρίως η στατιστική, υπήρξαν πάντα ένα αναπόσπαστο εργαλείο στη βιολογία, η πληροφορική άρχισε να μπαίνει στη βιολογία μετά τη δεκαετία του 1950, όταν έπρεπε να συγκριθούν μεταξύ τους πρωτεϊνικές αλληλουχίες και αργότερα αλληλουχίες γονιδίων. Βεβαίως, από τα τέλη του περασμένου αιώνα και μετά η βιοπληροφορική γνώρισε τεράστια άνθηση και στην πραγματικότητα συνέβαλε καθοριστικά στη διαμόρφωση της σύχρονης βιολογίας. Μιας βιολογίας που, μεταξύ άλλων, χαρακτηρίζεται από μαζική παραγωγή δεδομένων: από την αποκωδικοποίηση του ανθρωπίνου γονιδιώματος (καθώς και γονιδιωμάτων πολλών ακόμα οργανισμών) και τη γένεση του πεδίου της γονιδιωματικής, η βιολογία διαθέτει πια ένα σωρό «όμικς». Η κατάληξη «-omics» στο τέλος των αγγλικών βιολογικών όρων σηματοδοτεί πάντοτε μελέτη του συνόλου: genomics για τη μελέτη του συνόλου των γονιδίων ενός οργανισμού (δηλαδή του γονιδιώματος), proteomics για τη μελέτη του συνόλου των πρωτεϊνών, metabolomics για τη συνολική μελέτη του μεταβολισμού, connectomics για τη μελέτη του συνόλου των εγκεφαλικών συνάψεων, pharmacogenomics για τη μελέτη της επίδρασης των φαρμάκων στο σύνολο του γονιδιώματος και σε διαφορετικά γονιδιώματα, microbiomics για τη μελέτη του συνόλου των μικροοργανισμών που ζουν σε ένα συγκεκριμένο περιβάλλον, κ.ο.κ. Κανένα από τα παραπάνω «όμικς» δεν θα ήταν δυνατόν να υφίσταται χωρίς τη βοήθεια των υπολογιστών! Πώς να συγκρίνει κανείς, χωρίς υπολογιστή, τα εκατομμύρια βάσεων («γραμμάτων» του DNA) όταν παραδείγματος χάριν αναζητεί μεταλλάξεις που παρέχουν ανθεκτικότητα σε έναν μολυσματικό παράγοντα; Ή πώς να εντοπίσει γονίδια καλά «κρυμμένα» σε περιοχές του DNΑ που δεν κωδικοποιούν για τη σύνθεση πρωτεϊνών; Στην πραγματικότητα η βιοπληροφορική μεγάλωσε προσπαθώντας να ανταποκριθεί στις προκλήσεις που της έθετε η μεταμόρφωση της βιολογίας, η οποία με τη βοήθεια της τεχνολογίας τα τελευταία 20 χρόνια παράγει δεδομένα μεγάλου όγκου. Δεδομένα από τα οποία θα μπορούσε κανείς να εξαγάγει χρήσιμα συμπεράσματα. Φτάνει να είχε τη δυνατότητα να τα διαχειριστεί, να τα αναλύσει. Για τον λόγο αυτό οι βιοπληροφορικοί αναπτύσσουν και χρησιμοποιούν μεθόδους ανάλυσης δεδομένων, ενώ για την επίλυση δυσκολότερων προβλημάτων καταφεύγουν στη μηχανική μάθηση. Είναι χαρακτηριστικό εξάλλου το γεγονός ότι το ένα τρίτο των ομιλιών του συνεδρίου ήταν αφιερωμένο στην αξιοποίηση της τεχνητής νοημοσύνης για την κατανόηση της λειτουργίας του κυττάρου. «Ψύλλοι στ’ άχυρα του DNA» Σήμερα η υπολογιστική βιολογία παρέχει στους επιστήμονες τη δυνατότητα να αναζητούν «ψύλλους στ’ άχυρα» και να πετυχαίνουν να τους ανακαλύουν. Πάρτε για παράδειγμα την καθηγήτρια Υπολογιστικής Γενετικής Ελευθερία Ζεγγίνη, η οποία μόλις πριν από λίγες ημέρες αποδέχθηκε τη θέση του επικεφαλής του νέου Ινστιτούτου για τη Μεταφραστική Γενομική (Institute for Translational Genomics) στο Ερευνητικό Κέντρο Helmholtz (Helmholtz Zentrum) του Μονάχου. Τα τελευταία δέκα χρόνια η ελληνίδα καθηγήτρια ήταν επικεφαλής ερευνητικής ομάδας στο Ινστιτούτο Sanger στο Κέιμπριτζ της Βρετανίας και η έρευνά της εστιαζόταν στη διαλεύκανση των γενετικών παραγόντων που συμβάλλουν στην ανάπτυξη ασθενειών. Βλέπετε, οι περισσότερες ασθένειες δεν έχουν μονογονιδιακή βάση, όπως παραδείγματος χάριν συμβαίνει με τη θαλασσαιμία (μεσογειακή αναιμία), όπου μεταλλάξεις σε ένα και μόνο γονίδιο αρκούν για να νοσήσει κάποιος. Αντιθέτως, η πλειονότητα των ασθενειών προκύπτει ως αποτέλεσμα της επίδρασης περιβαλλοντικών παραγόντων σε ένα συγκεκριμένο γενετικό υπόβαθρο, ο εντοπισμός του οποίου είναι όντως αναζήτηση τύπου «ψύλλοι στ’ άχυρα». Γονίδια οστεοαρθρίτιδας Τα ευρήματά της σχετικά με την οστεοαρθρίτιδα παρουσίασε στο ECCB η ελληνίδα καθηγήτρια. Η οστεοαρθρίτιδα χαρακτηρίζεται από την αποικοδόμηση του χόνδρου στις αρθρώσεις, γεγονός που έχει σαν συνέπεια απώλεια της λειτουργικότητάς του αλλά και συνεχή πόνο. Η νόσος αφορά το 20% του πληθυσμού άνω των 40 ετών, ενώ στα άτομα ηλικίας 70 ετών και άνω τα ποσοστά της αγγίζουν το 50%. Θεραπευτική αγωγή δεν υπάρχει και οι ασθενείς λαμβάνουν αναλγητικά και εν τέλει υποβάλλονται σε χειρουργική επέμβαση ολικής αντικατάστασης της άρθρωσης. Οι παράγοντες κινδύνου για εμφάνιση οστεοαρθρίτιδας είναι πολλοί: η ηλικία και το φύλο (η νόσος προτιμά τις γυναίκες), το οικογενειακό ιστορικό, οι τραυματισμοί, η καθιστική ζωή, η παχυσαρκία. Με άλλα λόγια, η οστεοαρθρίτιδα είναι όντως από εκείνες τις ασθένειες που για την εμφάνισή τους απαιτείται συνεργασία περιβάλλοντος και γενετικού υποβάθρου. Τη γενετική συνιστώσα της οστεοαρθρίτιδας αναζήτησαν η Ελευθερία Ζεγγίνη και οι συνεργάτες της στην εκτενέστερη μελέτη που έγινε ποτέ για τη νόσο. Ειδικότερα, οι ερευνητές εξέτασαν 16,5 εκατομμύρια πολυμορφισμούς (μικρές αλλαγές στη σειρά των γραμμάτων του DNA σε συγκεκριμένες θέσεις) σε δείγματα από 30.727 ασθενείς και 297.191 υγιή άτομα. Αξίζει να σημειωθεί ότι τα γενετικά δεδομένα για όλους αυτούς τους ανθρώπους ήταν αποθηκευμένα στη βρετανική βιοτράπεζα (UK Biobank). Η συγκριτική ανάλυση των παραπάνω δεδομένων (η οποία προφανώς και δεν θα μπορούσε ποτέ να γίνει χωρίς προηγμένα υπολογιστικά εργαλεία) κατέδειξε εννέα διαφορετικές θέσεις στο ανθρώπινο γονιδίωμα οι οποίες εμφάνιζαν ισχυρή συσχέτιση με την εμφάνιση της νόσου. Για πέντε από αυτές τις θέσεις οι ερευνητές εντόπισαν τα αντίστοιχα γονίδια, τα οποία μάλιστα εμφάνιζαν διαφορετική έκφραση σε υγιείς και ασθενείς αρθρώσεις. Με άλλα λόγια, τα εν λόγω γονίδια ήταν ενεργά καθώς η νόσος εξελισσόταν και ο χόνδρος των ασθενών καταστρεφόταν. Περιττό να πούμε ότι τα γονίδια αυτά αποτελούν εξαιρετικούς στόχους για την ανάπτυξη φαρμάκων εναντίον της οστεοαρθρίτιδας. Γενετικά αίτια και περιβαλλοντικές αφορμές Επειδή όμως η πρόληψη είναι η καλύτερη θεραπεία, η ελληνίδα καθηγήτρια και οι συνεργάτες της πραγματοποίησαν ένα ακόμη είδος στατιστικής ανάλυσης το οποίο τούς επιτρέπει να συσχετίσουν μια νόσο με παράγοντες κινδύνου (causal inference analysis). Ετσι διερεύνησαν αν υπάρχει γενετική συσχέτιση ανάμεσα στην οστεοαρθρίτιδα και την παχυσαρκία, την οστική πυκνότητα, τον διαβήτη τύπου 2 και τα αυξημένα επίπεδα τριγλυκεριδίων στο αίμα. Διαπίστωσαν ότι ούτε ο διαβήτης ούτε τα επίπεδα τριγλυκεριδίων φαίνονται να έχουν επίδραση στην εμφάνιση της νόσου, αλλά επαναβεβαίωσαν την επιδημιολογική παρατήρηση ότι η παχυσαρκία συμβάλλει στην εμφάνιση της οστεοαρθρίτιδας. Φυσικά η επίτευξη του στόχου, δηλαδή ο εντοπισμός των γονιδίων που σχετίζονται με την εμφάνιση της οστεοαρθρίτιδας, δεν σήμανε και το τέλος των ερευνών της κυρίας Ζεγγίνη στο συγκεκριμένο πεδίο. Αντιθέτως σήμανε την αρχή για περαιτέρω μελέτες, δικές της και άλλων επιστημόνων ανά τον κόσμο, οι οποίες στοχεύουν να πάνε από τα γονίδια στις πρωτεΐνες που αυτά κωδικοποιούν, αλλά να επεκταθούν και στη μελέτη των επιγενετικών παραγόντων και να επανεξετάσουν την ιστοπαθολογία της νόσου υπό τα νέα ευρήματα. Από τη διεξοδική αυτή μελέτη, η οποία πλέον εστιάζεται στη συγκριτική ανάλυση των δεδομένων κάθε κυττάρου χόνδρου που ασθενεί, αναμένονται ευρήματα που θα οδηγήσουν σε θεραπείες για πολλά εκατομμύρια πληγωμένων γονάτων. Η δύναμη των εικόνων Μπορεί η βιοπληροφορική να αναδύθηκε αρχικά από την ανάγκη των επιστημόνων να συγκρίνουν μόρια πρωτεϊνών και νουκλεϊνικών οξέων (DNA και RNA), αλλά σήμερα δεν περιορίζεται μόνο σε αυτά. Χαρακτηριστική ήταν η ομιλία του κ. Χρήστου Νταβατζίκου, διευθυντή του Κέντρου Βιοϊατρικής Υπολογιστικής Απεικόνισης (Center for Biomedical Image Computing and Analytics) του Πανεπιστημίου της Πενσιλβάνια στις ΗΠΑ και καθηγητή Ακτινολογίας και Μηχανικής Συστημάτων στο ίδιο πανεπιστήμιο, ο οποίος αναφέρθηκε στην αξιοποίηση της μηχανικής μάθησης για την ακριβέστερη διάγνωση όγκων του εγκεφάλου, αλλά και στη δυνατότητα να συνδυαστεί η οπτική πληροφορία (η οποία αποκτάται με τη βοήθεια της τομογραφίας) με την ανάλυση των γονιδιωμάτων. Ολοι έχουμε δει εικόνες από αξονικές ή μαγνητικές τομογραφίες. Αυτές οι στιγμιαίες και λεπτομερείς απεικονίσεις των εσωτερικών μας οργάνων παρέχουν ήδη σημαντικές διαγνωστικές πληροφορίες και έχουν γίνει μέρος της καθημερινής κλινικής πράξης. Ωστόσο, ένας υπολογιστής μπορεί να «δει» καλύτερα από τα μάτια και του πιο πεπειραμένου γιατρού! Ιδιαίτερα αν αυτός έχει εκπαιδευθεί, αν έχει δει πλήθος τομογραφιών και διαθέτει το λογισμικό που του επιτρέπει να συσχετίσει τα ποσοστικά δεδομένα των εικόνων με ασθένειες και όχι μόνο. Παραδείγματος χάριν, στην περίπτωση του εγκεφάλου, ο συσχετισμός μπορεί να αφορά αόρατες μέχρι τότε τοπικές διαφορές που μπορεί να σημαίνουν μειωμένες διανοητικές λειτουργίες, επίδραση φαρμάκων ή πρόοδο ενός όγκου. Αξιοποιώντας μια ιδιαίτερα εξελιγμένη τεχνική (Non-Negative Matrix Factorization) ο έλληνας καθηγητής και οι συνεργάτες του ανακαλύπτουν τις οπτικές υπογραφές ασθενειών (όπως παραδείγματος του γλοιοβλαστώματος), ενώ ενσωματώνοντας σε αυτές και γενετικές πληροφορίες αυξάνουν τη διαγνωστική ικανότητα και συμβάλλουν στην πρόγνωση της εξέλιξης της νόσου και στην επιλογή της αποτελεσματικότερης θεραπείας. Από τη γενωμική στη θεραπευτική Οπως θα θυμούνται όσοι παρακολουθούν τα τεκταινόμενα της βιολογίας, η χαρά της ολοκλήρωσης της αποκωδικοποίησης του ανθρωπίνου γονιδιώματος (η οποία μάλιστα είχε αναγγελθεί από τον ίδιο τον τότε αμερικανό πρόεδρο των ΗΠΑ Μπιλ Κλίντον) σύντομα έδωσε τη θέση της στην αμηχανία: ωραία, το διαβάσαμε το γονιδίωμα, αλλά τώρα τι; Πώς θα πάμε από τα γονίδια στις θεραπείες ασθενειών; Τις προκλήσεις αυτής της διαδρομής έδωσε ο Μανώλης Κέλλης, επικεφαλής της Ομάδας Υπολογιστικής Βιολογίας του Τεχνολογικού Ινστιτούτου της Μασαχουσέτης (ΜΙΤ), επισημαίνοντας ότι η γενετική υπόσχεται να εμβαθύνει στους μηχανισμούς πρόκλησης των ασθενειών, να υποδείξει γονίδια-στόχους για νέες θεραπείες, να μας οδηγήσει στην επονομαζόμενη προσωποποιημένη ιατρική. Αλλά οι προκλήσεις είναι πολλές: για την πλειονότητα των ασθενειών δεν γνωρίζουμε το γενετικό υπόβαθρο, δεν γνωρίζουμε τα γονίδια που εμπλέκονται ούτε τις μεταλλάξεις που ευθύνονται για την εμφάνισή τους, δεν γνωρίζουμε την ταυτότητα των κυττάρων στα οποία επιδρούν οι μεταλλάξεις, ούτε και τα βιοχημικά μονοπάτια που επηρεάζονται. Αν τώρα σε αυτά προσθέσουμε και το γεγονός ότι πολλές ασθένειες διαθέτουν και περιβαλλοντική συνιστώσα, και ότι με τη λέξη «περιβάλλον» εννοούμε ένα πλήθος παραγόντων (από τη διατροφή και την έκθεσή μας σε επικίνδυνα τοξικά μέχρι το κάπνισμα και τα βακτήρια που εποικίζουν τον οργανισμό μας), αντιλαμβάνεται κανείς ότι οι παράμετροι που πρέπει να συνυπολογιστούν είναι ασύλληπτα μεγάλες. Το γεγονός αυτό δεν αποθαρρύνει τους ερευνητές σαν τον Κέλλη και τους συνεργάτες του, οι οποίοι αναπτύσσοντας εξελιγμένες υπολογιστικές μεθόδους έχουν ήδη υποδείξει μοριακά μονοπάτια που σχετίζονται με ασθένειες (από την παχυσαρκία ως τη νόσο του Αλτσχάιμερ), αλλά και φυσιολογικές διεργασίες. Τι θα γεννηθεί απ’ όλα αυτά; Το αύριο της ιατρικής! Επαναληψιμότητας εγκώμιον Ο καθηγητής Ιατρικής του Πανεπιστημίου Στάνφορντ και διευθυντής του κέντρου METRICS (Meta-Research Innovation Center at Stanford) του ίδιου πανεπιστημίου κ. Γιάννης Ιωαννίδης ήταν ο πρώτος προσκεκλημένος ομιλητής του εφετινού συνεδρίου Υπολογιστικής Βιολογίας. Ο έλληνας επιστήμονας, ο οποίος το 2010 άφησε την έδρα Επιδημιολογίας του Πανεπιστημίου Ιωαννίνων για το Στάνφορντ, βρίσκεται στη δεκάδα των επιστημόνων (και πρώτος μεταξύ των γιατρών) οι εργασίες των οποίων αναφέρονται συχνότερα στις εργασίες των συναδέλφων τους. Διόλου τυχαία η ομιλία του κ. Ιωαννίδη αφορούσε την επαναληψιμότητα, καθώς ο έλληνας γιατρός έχει αφιερώσει μεγάλο μέρος του ερευνητικού χρόνου του στην ανάλυση των δεδομένων των επιστημονικών εργασιών, έχοντας μάλιστα εντοπίσει πολλά «διαμάντια» ιδιαίτερα σε ό,τι αφορά στατιστικούς υπολογισμούς. Οπως χαρακτηριστικά σημείωσε ο κ. Ιωαννίδης, «κατά τον 17ο αιώνα, τότε που τέθηκαν οι βάσεις για τη σύγχρονη επιστήμη, κάθε επιστημονικός ισχυρισμός έπρεπε να αποδειχθεί. Ετσι συχνά ο επιστήμονας καλούνταν να επαναλάβει τον πειραματισμό του μπροστά στους συναδέλφους του». Τι γίνεται όμως σήμερα που οι επιστημονικές εργασίες μετρώνται σε εκατομμύρια ανά έτος; Για ποια επαναληψιμότητα μπορεί κανείς να μιλήσει; Την επαναληψιμότητα των μεθόδων; Την επαναληψιμότητα των αποτελεσμάτων μιας μελέτης εφόσον έχουν ακολουθηθεί πιστά οι αρχικές μέθοδοι; Ή, τέλος, την επαναληψιμότητα των συμπερασμάτων, ανεξαρτήτως μεθόδου; Περιττό δε να πούμε ότι κάθε πεδίο έχει ιδιαιτερότητες τέτοιες που καθιστούν την έννοια της επαναληψιμότητας διαφορετική. Παρ’ όλα αυτά κανένας δεν διαφωνεί πως πρόκειται για ένα θέμα ζωτικής σημασίας ιδιαίτερα σε ό,τι αφορά ευρήματα της λεγόμενης βασικής έρευνας. Και οι λόγοι είναι προφανείς: φανταστείτε ένα εύρημα του τύπου η Α ουσία επιτελεί την Α λειτουργία, η οποία είναι απαραίτητη για την εξέλιξη της νόσου Χ. Καθώς ευρήματα αυτού του τύπου αποτελούν τη βάση για την ανάπτυξη φαρμάκων, διαδικασία που παίρνει αρκετές δεκαετίες για να ολοκληρωθεί, αντιλαμβάνεται κανείς εύκολα τις συνέπειες (σε κόπο, χρόνο και χρήμα) που θα είχε η μη επαναληψιμότητα του εν λόγω ευρήματος. Αξίζει δε να σημειωθεί ότι η μη επαναληψιμότητα είναι μια «ασθένεια» που πλήττει πολλά επιστημονικά πεδία (με τις ψυχολογικές έρευνες πάντως να εμφανίζουν εξαιρετικά χαμηλά ποσοστά επαναληψιμότητας). Οσο για τη σημερινή βιολογία των μεγάλων δεδομένων, ο έλληνας καθηγητής εκτιμά ότι η καλύτερη λύση για το θέμα της επαναληψιμότητας είναι η διαφάνεια, και μάλιστα από την αρχή του πειραματισμού. Με άλλα λόγια, αυτό που προτείνεται είναι οι ερευνητές να εκφράζουν την πρόθεσή τους να πραγματοποιήσουν την όποια μελέτη, να γνωστοποιούν το δείγμα τους και τις μεθόδους ανάλυσης και καθώς οι έρευνες θα προχωρούν να είναι όλα διαθέσιμα στην κρίση των συναδέλφων τους. Επιπροσθέτως, ενθαρρύνονται το μοίρασμα και οι ανταλλαγές (δειγμάτων, μεθόδων, αποτελεσμάτων). Ολα αυτά, τα οποία προφανώς αποτελούν μια σαφή και εκ βάθρων αλλαγή φιλοσοφίας στον τρόπο με τον οποίο διεξάγεται η επιστημονική έρευνα, θα οδηγούν σε ασφαλή συμπεράσματα (καθώς ο έλεγχος και οι απαιτούμενες διορθώσεις θα γίνονται καθ’ οδόν). Δεν είναι εύκολο να προβλέψει κανείς πώς θα ανταποκριθούν οι ερευνητές στην πρόκληση της επαναληψιμότητας και στην προτροπή του μοιράσματος ως απάντηση σε αυτή την πρόκληση. Θα άξιζε όμως να δοκιμαστεί, αφού είναι βέβαιο ότι η κρυψίνοια δεν μας βγάζει και πολύ μακριά. Σκεφθείτε το: ας υποθέσουμε ότι ένας εξαιρετικός ογκολόγος σε μεγάλο νοσοκομείο κρατά για τον εαυτό του και τις έρευνές του τα στοιχεία των ασθενών του με καρκίνο του πνεύμονα, στον οποίο έχει εστιάσει το ερευνητικό ενδιαφέρον του. Οσο πολλές περιπτώσεις ασθενών και να δει στη διάρκεια της σταδιοδρομίας του, πάντα θα είναι καλύτερα αυτές να τις ενώσει με εκείνες που είδε ο αντίστοιχος γιατρός στην Ινδία, στην Αυστραλία, στον Καναδά. Γιατί πάντα το μεγάλο δείγμα δίνει ασφαλέστερα συμπεράσματα. Πράγμα καλύτερο για τον γιατρό, τους ασθενείς, την επιστήμη! https://www.tovima.gr/printed_post/ta-dedomena-tis-neas-viologias/

Η «παγκοσμιότητα» του ελληνικού γράμματος ταυ. Χτες ήταν η παγκόσμια ημέρα του ταυ. Γιατί; Διότι η 28η Ιουνίου γράφεται συντομογραφικά ως 6/28 και ο αριθμός 6,28, ο λόγος της περιφέρειας ενός κύκλου ως προς την ακτίνα, συμβολίζεται με τ. Ισούται με το διπλάσιο του αριθμού π, τ=2∙π = 2∙3,14=6,28. Σύμφωνα με το «The Tau Manifesto» η χρήση του αριθμού π δημιουργεί περιττές πολυπλοκότητες σε πολλούς τύπους στα μαθηματικά και τη φυσική. Η χρήση του τ τους κάνει απλούστερους. Ο συμβολισμός με το γράμμα τ επιλέχθηκε από την ελληνική λέξη «τόρνος» που σχετίζεται με την «στροφή», αλλά και γιατί το τ προκύπτει από το π αν του «αφαιρέσεις το ένα πόδι»! Όμως το ελληνικό γράμμα τ δεν χρησιμοποιείται μόνο στην αναπαράσταση του 2π. Το συναντάμε στην ονοματολογία στοιχειωδών σωματιδίων, άστρων στην αστρονομία, πρωτεϊνών στην βιολογία, ως σύμβολο μεγεθών στην φυσική κλπ. H πρωτεΐνη ταυ To 1975 o Marc Kirschner και οι συνεργάτες του μελετώντας τους μικροσωληνίσκους των κυττάρων ανακάλυψε μια άγνωστη μέχρι τότε πρωτεΐνη. Σ’ αυτή την πρωτεΐνη δόθηκε το όνομα ταυ. Η πρωτεΐνη τ δρα σαν κόλλα που συγκρατεί ενωμένους τους μικροσωληνίσκους, των οποίων δομικά στοιχεία είναι μια άλλη πρωτεΐνη, η τουμπουλίνη. Το 1975 δεν είχαν ιδέα για την σημασία της πρωτεΐνης ταυ στην νευρολογία. Αργότερα ανακαλύφθηκε ότι πολυμερείς ενώσεις, συστατικό των οποίων ήταν η πρωτεΐνη ταυ, σχηματίζουν νευροϊνιδιακά συμπλέγματα, δομές που βρίσκονται στα εγκεφαλικά κύτταρα όσων πάσχουν από Αλτσχάιμερ και άλλες νευροεκφυλιστικές ασθένειες. Οι ασθένειες που σχετίζονται με αυτά τα συμπλέγματα ονομάζονται «ταυ-πάθειες». Ο Kirschner όταν ρωτήθηκε γιατί έδωσε το όνομα ταυ σ’ αυτή την πρωτείνη, είπε ότι: «έψαχνα κάτι που να θυμίζει την πρωτεΐνη τουμπουλίνη – εξ’ ου και το γράμμα τ …» Το λεπτόνιο ταυ Την ίδια χρονιά που η ερευνητική ομάδα του Kirschner δημοσίευσε την ανακάλυψη της πρωτεΐνης ταυ, το 1975, ερευνητές από τον γραμμικό επιταχυντή του Στάνφορντ , μια ομάδα φυσικών με επικεφαλής τον Martin Perl, θα ανακάλυπτε ένα νέο σωματίδιο. Συμπτωματικά το νέο σωματίδιο ονομάστηκε λεπτόνιο ταυ. Σήμερα η πρωτεΐνη ταυ είναι μάλλον πιο διάσημη από το λεπτόνιο ταυ, αν και για πολλά χρόνια ίσχυε το αντίθετο, λέει ο Kirschner. Για την ανακάλυψη του λεπτονίου ταυ ο Perl βραβεύθηκε το 1995 με το νόμπελ φυσικής. Τα λεπτόνια είναι στοιχειώδη σωματίδια που δεν αλληλεπιδρούν διαμέσου της ισχυρής δύναμης, την δύναμη που κρατάει ενωμένα τα πρωτόνια και τα νετρόνια στον πυρήνα των ατόμων. Τα ηλεκτρόνια που φέρουν αρνητικό ηλεκτρικό φορτίο είναι τα πιο γνωστά λεπτόνια. Μέχρι την δεκαετία του 1970, οι φυσικοί είχαν ανακαλύψει τα φορτισμένα λεπτόνια που ονομάζονται μιόνια και τα ηλεκτρικά ουδέτερα λεπτόνια, τα νετρίνα του ηλεκτρονίου και μιονίου. Στον επιταχυντή του Στάνφορντ εμφανίστηκαν οι πρώτες ενδείξεις του λεπτονίου τ. Διέθετε μάζα 3500 φορές μεγαλύτερη από το ηλεκτρόνιο και ο χρόνος ζωής του ήταν 10 με 13 δευτερόλεπτα. Αρχικά το νέο σωματίδιο ονομάστηκε U, από το “Uunknown”, αλλά μόλις συνειδητοποίησαν ότι ήταν ένα βαρύ λεπτόνιο ο Gary J. Feldman είπε στον Perl πως πρέπει να του δώσει ένα πραγματικό όνομα. Όλοι θέλανε ένα γράμμα του ελληνικού αλφάβητου, κατ’ αναλογία με το λεπτόνιο μ, αλλά τα περισσότερα γράμματα χρησιμοποιούνταν ήδη. Τελικά κατέληξαν στα γράμματα λάμδα και ταυ. Επέλεξαν το ταυ διότι είναι το πρώτο γράμμα της ελληνικής λέξης «τρίτο», και το σωματίδιο τ ήταν το τρίτο φορτισμένο λεπτόνιο που ανακαλύφθηκε. Όμως η ιστορία του λεπτονίου τ δεν τελειώνει εδώ. Σύμφωνα με το Καθιερωμένο Πρότυπο των Στοιχειωδών Σωματιδίων προβλέπεται σε κάθε φορτισμένο λεπτόνιο να αντιστοιχεί ένα αντίστοιχο ουδέτερο. Το λεπτόνιο τ δεν θα υπήρχε αν δεν υπήρχε επίσης και το νετρίνο τ. Το 2000, μια ερευνητική ομάδα στο Fermilab με επικεφαλής τον Byron Lundberg χρησιμοποίησε τον επιταχυντή Tevatron για να εντοπίσει το σωματίδιο αυτό. Βομβαρδίζοντας με πρωτόνια στόχο βολφραμίου παρήγαγαν 100 τρισεκατομμύρια νετρίνα, εκ των οποίων μόνο τα εννέα ήταν νετρίνα ταυ (το πείραμα που ανακάλυψε το νετρίνιο ταυ ονομαζόταν DONUT, δηλαδή Direct Observation of Nu Tau) Άλλες χρήσεις Το γράμμα ταυ έχει πολλές χρήσεις στη φυσική. Για παράδειγμα στην θεωρία της σχετικότητας με τ συμβολίζεται ο ιδιόχρονος, ενώ στην αστρονομία χρησιμοποιείται στις ονομασίες άστρων όμως, π.χ. άστρο ταυ κήτους. Το ίδιο γράμμα χρησιμοποιείται μερικές φορές για τον συμβολισμό της χρυσής τομής, του αριθμού \tau = \frac{1+ \sqrt{5}}{2} \cong 1,618 (όμως η χρυσή τομή συνήθως συμβολίζεται με το γράμμα φ, προς τιμήν του γλύπτη Φειδία, ο οποίος χρησιμοποιούσε την χρυσή τομή σε πολλά έργα του). Η μεγαλύτερη ένσταση για τον συμβολισμό της αριθμητικής σταθεράς 2π=6,28 με το γράμμα τ, ήταν το γεγονός ότι στην μηχανική η ροπή δύναμης (που σχετίζεται με την περιστροφή) συμβολίζεται επίσης με τ. Και τούτο διότι η ροπή σχετίζεται με την κυκλική κίνηση και στις εξισώσεις που εμφανίζεται το 2π, αν αυτό αντικατασταθεί με τ, θα δημιουργούσε πιθανή σύγχυση. Όμως οι θιασώτες της σταθεράς τ=2π=6,28 θεωρούν πως οι φυσικοί και οι μαθηματικοί έχουν συνηθίσει να αντιμετωπίζουν πολλές περιπτώσεις όπου το ίδιο γράμμα σημαίνει δυο διαφορετικά πράγματα σε μια εξίσωση [π.χ. έργο W και η δύναμη βάρους w]. Το τ ως 2π Το σύμβολο τ, ως ο λόγος της περιφέρειας του κύκλου προς την ακτίνα, δεν έχει υιοθετηθεί μέχρι στιγμής από την Αμερικανική Μαθηματική Εταιρεία και οι περισσότεροι φυσικοί και μαθηματικοί εξακολουθούν να χρησιμοποιούν το 2π. Όμως το «κίνημα» που προωθεί τον συμβολισμό τ=2π έχει ήδη κάποιες επιτυχίες. Για παράδειγμα, το ΜΙΤ χρησιμοποιεί την ορολογία Tau Time (6:28), και αναφορές στο τ=2π βρίσκουμε σε γνωστά διαδικτυακά κόμικ, όπως το XKCD. Ακόμη και το όνομα μιας μπύρας σχετίζεται με τον αριθμό ταυ, η “Key Lime Tau”, ενώ αν πληκτρολογήσουμε στο Google tau/2 θα πάρουμε την απάντηση 3.14159265359… διαβάστε περισσότερες λεπτομέρειες στο άρθρο της Elizabeth Landau με τίτλο «The Tao of Tau» https://blogs.scientificamerican.com/observations/the-tao-of-tau/?sf192786641=1

Το μυστήριο του κβαντικού υπολογιστή. Απ’ ό,τι φαίνεται, η είσοδος στην εποχή της κβαντικής υπολογιστικής επανάστασης έχει ήδη ξεκινήσει και αναμένεται να είναι εξίσου συναρπαστική και ανατρεπτική με εκείνη του περάσματος από τη συμβατική στην ψηφιακή τεχνολογία. Γεγονός που επιβεβαιώνεται και από την πρόσφατη αλλά αμφιλεγόμενη είδηση για τη δημιουργία του πρώτου κβαντικού επεξεργαστή. Ο ανταγωνισμός για την κυριαρχία στην κβαντική τεχνολογία οδηγεί προς τον «θαυμαστό καινούργιο κόσμο» του τεχνολογικού μας μέλλοντος, που αποτελεί ήδη παρόν. Σύμφωνα με μια περίεργη είδηση που δημοσιεύτηκε πολύ πρόσφατα, στις 20 Σεπτεμβρίου, στην επιστημονική στήλη της εφημερίδας «Financial Times», οι ερευνητές στα εργαστήρια της Google υπό τη διεύθυνση του φυσικού John Martinis διατείνονται ότι κατάφεραν να υλοποιήσουν το άπιαστο -μέχρι χθες- τεχνολογικό όνειρο της «κβαντικής υπεροχής»: την κατασκευή δηλαδή ενός υπολογιστή που θα διαθέτει έναν κβαντικό επεξεργαστή, η αρχιτεκτονική και η λειτουργία του οποίου βασίζονται στις αρχές της κβαντικής φυσικής. Μια επιστημονική είδηση που, αν επιβεβαιωθεί, θα καθιστούσε αναπόφευκτα τους σημερινούς υπερ-υπολογιστές τεχνολογικά και λειτουργικά ξεπερασμένους. Η είδηση αυτή είναι πολύ περίεργη επειδή η σχετική ανακοίνωση των ερευνητών της Google, ενώ έγινε στην έγκυρη ιστοσελίδα της NASA («Nasa Technical Report Server»), μετά από μερικές ώρες αποσύρθηκε. Χωρίς καμία περαιτέρω εξήγηση και χωρίς καμία μέχρι στιγμής επίσημη επιβεβαίωση ή διάψευση της είδησης από την Google. Πρόκειται, άραγε, για αθέμιτο και κακόγουστο μάρκετινγκ της συγκεκριμένης εταιρείας ή για την εξαγγελία της επόμενης τεχνολογικής επανάστασης στο πεδίο των υπολογιστών; Μήπως έχουμε εισέλθει ήδη στην κβαντική εποχή της υπολογιστικής τεχνολογίας; Αν επαληθευτεί η είδηση ότι οι ερευνητές του εργαστηρίου της Google κατάφεραν όντως να δημιουργήσουν τον πρώτο λειτουργικό κβαντικό επεξεργαστή, τότε πρόκειται αναμφίβολα για μια μεγάλη τεχνολογική επανάσταση. Κι αυτό γιατί ένας κβαντικός υπολογιστής θα μπορούσε, θεωρητικά, να επεξεργάζεται και να εκτελεί με απίστευτη ταχύτητα υπολογισμούς που κανένας από τους υπάρχοντες σήμερα ψηφιακούς υπολογιστές -όσο ισχυρός κι αν είναι- δεν θα μπορούσε να εκτελέσει σε αντίστοιχο χρόνο. Η επίτευξη αυτού του στόχου θα ήταν μια τεχνοεπιστημονική καινοτομία ανάλογη με αυτήν της εισαγωγής των πρώτων ψηφιακών υπολογιστών στη ζωή των ανθρώπων. Κάποιοι, μάλιστα, ισχυρίζονται ότι οι κβαντικοί υπολογιστές θα επιφέρουν πολύ δραματικότερες αλλαγές στη ζωή όλων μας. Πάντως, σύμφωνα με το αμφιλεγόμενο δημοσίευμα, ένα άρθρο που αναρτήθηκε και σχεδόν αμέσως αποσύρθηκε από την ιστοσελίδα της NASA, ο συγκεκριμένος κβαντικός υπολογιστής κατάφερε να επιλύσει ένα δυσκολότατο τεστ εκτελώντας έναν τόσο περίπλοκο υπολογισμό που η επίλυσή του από τον πιο ισχυρό ψηφιακό υπολογιστή που διαθέτουμε σήμερα θα απαιτούσε να εργάζεται αδιάκοπα επί 10 χιλιάδες χρόνια, ενώ για τον κβαντικό επεξεργαστή της Google αρκούν 3 λεπτά και 20 δευτερόλεπτα! Πρόκειται για μια επιστημονική είδηση που, αν επιβεβαιωθεί, θα καθιστούσε, εκ των πραγμάτων, τεχνολογικά και λειτουργικά ξεπερασμένους όλους τους σημερινούς υπερ-υπολογιστές. Εν αναμονή της επίσημης επιβεβαίωσης ή της διάψευσης αυτής της είδησης, έχει νομίζουμε κάποιο ενδιαφέρον να εξετάσουμε τις ασύλληπτες δυνατότητες που ανοίγει η τεχνολογική υλοποίηση του άπιαστου μέχρι σήμερα ονείρου της κβαντικής υπολογιστικής. Από τα μπιτ στα κιούμπιτ Για να συνειδητοποιήσει κανείς τις τεράστιες υπολογιστικές δυνατότητες ενός κβαντικού επεξεργαστή και τι ακριβώς είναι η λεγόμενη «κβαντική υπεροχή» (quantum supremacy) σε σύγκριση με τη σημερινή ψηφιακή τεχνολογία, αρκεί να αναλογιστεί ότι ο ισχυρότερος ψηφιακός υπολογιστής στον κόσμο, ο αμερικανικός Summit (που σημαίνει «Κορυφή»), έχει υπολογιστική ισχύ 148,6 petaflops, μπορεί δηλαδή να κάνει «μόνο» 148,6 τετράκις εκατομμύρια υπολογισμούς το δευτερόλεπτο και είναι απελπιστικά αργός σε σχέση με έναν κβαντικό υπολογιστή. «Αυτή η δραματική επιτάχυνση, σε σχέση με όλους τους γνωστούς κλασικούς αλγόριθμους, αποτελεί την πειραματική υλοποίηση της κβαντικής υπεροχής στην υπολογιστική εργασία», όπως επισημαίνουν στο σχετικό άρθρο τους οι ερευνητές της Google και προσθέτουν πως «απ’ όσο γνωρίζουμε, αυτό το πείραμα αποτελεί τον πρώτο υπολογισμό που ολοκληρώθηκε επιτυχώς αποκλειστικά από έναν κβαντικό επεξεργαστή». Το νέο υπολογιστικό πρότυπο κβαντικού επεξεργαστή βαφτίστηκε από τούς δημιουργούς του «Sycamore» και μολονότι φαίνεται πως διαθέτει εντυπωσιακή υπολογιστική ισχύ, οι ανταγωνιστές της Google αμφισβητούν τις πρακτικές εφαρμογές του. «Είναι μόνο ένα εργαστηριακό πείραμα χωρίς πρακτικές εφαρμογές», δήλωσε ο Dario Gil, διευθυντής ερευνών της ανταγωνιστικής εταιρείας IBM, όταν διέρρευσε η είδηση για την επιτυχία της Google. Σε έναν συμβατικό ψηφιακό υπολογιστή (που είναι κατά κανόνα ηλεκτρονικός), η στοιχειώδης μονάδα πληροφορίας είναι το bit, ενώ σε έναν κβαντικό υπολογιστή το qubit. Η βασική αρχή της κβαντικής υπολογιστικής είναι το πειραματικά επιβεβαιωμένο γεγονός ότι οι κβαντομηχανικές ιδιότητες της ύλης μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την αναπαράσταση και τη δόμηση δεδομένων. Συνεπώς, ο απώτερος στόχος της είναι η επινόηση και η κατασκευή μηχανισμών που, στηριζόμενοι στην κβαντομηχανική, μπορούν να επεξεργάζονται αυτά τα δεδομένα. Πράγματι, ως κβαντικός υπολογιστής ορίζεται κάθε μη ψηφιακό υπολογιστικό σύστημα που εκμεταλλεύεται τις χαρακτηριστικές ιδιότητες της κβαντομηχανικής, όπως π.χ. την αρχή της υπέρθεσης και της διεμπλοκής, ώστε να φέρει εις πέρας επιτυχώς την επεξεργασία πληροφοριών μέσω της εκτέλεσης σύνθετων υπολογισμών. Το μυστικό της τεράστιας υπολογιστικής δύναμης των κβαντικών επεξεργαστών πρέπει να αναζητηθεί στο αινιγματικό φαινόμενο της κβαντικής διεμπλοκής ή κβαντικού εναγκαλισμού (quantum entanglement): όταν δύο σωματίδια ή ομάδες σωματιδίων αλληλεπιδρούν μεταξύ τους μέσω της σύζευξης των κυματοσυναρτήσεών τους, με αποτέλεσμα να παραμένουν σε κατάσταση «διεμπλοκής», ανεξάρτητα από την απόσταση που τα χωρίζει. Έτσι, όταν συμβαίνει κάτι στο ένα σωματίδιο, το άλλο το αντιλαμβάνεται αμέσως και αντιδρά ακαριαία, ακόμη κι αν βρίσκεται στο άλλο άκρο του Σύμπαντος. Όμως, ποια είναι η βασική διαφορά ενός ψηφιακού από έναν κβαντικό επεξεργαστή; Όλοι οι ψηφιακοί υπολογιστές αναπαριστούν, αποθηκεύουν και επεξεργάζονται τις πληροφορίες αποκλειστικά υπό τη μορφή μπιτ (bit), δυαδικών στοιχείων «0» και «1». Αν λοιπόν σε κάθε συμβατικό ψηφιακό υπολογιστή η στοιχειώδης μονάδα πληροφορίας είναι το bit, σε έναν κβαντικό υπολογιστή είναι το κβαντικό μπιτ ή κιούμπιτ (qubit), το οποίο μπορεί να παίρνει όλες τις δυνατές τιμές που υπάρχουν ανάμεσα στο 0 και το 1. Ενώ ένα μπιτ μπορεί να λαμβάνει μόνο δύο τιμές, να βρίσκεται δηλαδή σε μία μόνο από τις δύο καταστάσεις «1» ή «0», το κβαντικό μπιτ μπορεί χάρη στην ιδιότητα της «κβαντικής διεμπλοκής» να βρίσκεται σε κάθε δυνατή επαλληλία των δυο αυτών καταστάσεων και να λαμβάνει πολυάριθμες τιμές. Συνεπώς, ένα qubit μπορεί να αναπαραστήσει τόσο τις δύο τιμές «1» και «0» όσο και οποιαδήποτε υπέρθεση αυτών των δύο: 2 qubits μπορούν να αναπαραστήσουν οποιαδήποτε υπέρθεση 4 δυνατών καταστάσεων, 3 qubits οποιαδήποτε υπέρθεση 8 καταστάσεων. Γενικά, ένας κβαντικός υπολογιστής μπορεί να επεξεργάζεται την κατάσταση υπέρθεσης πολλών δυνατών καταστάσεων, ενώ ένας κλασικός ψηφιακός υπολογιστής μπορεί, κάθε στιγμή, να βρίσκεται σε μία μόνο από αυτές τις καταστάσεις! Κάτι που, σύμφωνα με την κβαντική φυσική ισχύει και για όλα τα στοιχειώδη σωματίδια (π.χ. τα ηλεκτρόνια των ατόμων). Όπως αναφέραμε, η θεμελιακή παραδοχή της κβαντικής υπολογιστικής είναι ότι αυτές οι κβαντικές ιδιότητες της ύλης μπορούν να προσομοιωθούν από τον κατάλληλο επεξεργαστή για την αναπαράσταση και τη δόμηση όλων των πληροφοριών και των νέων δεδομένων. Και επομένως, το μόνο που χρειάζεται να γίνει είναι να κατασκευαστούν τα κατάλληλα κβαντικά τσιπάκια, η λειτουργία των οποίων θα είναι η επεξεργασία των πληροφοριών που θα βασίζεται στις επιβεβαιωμένες αρχές της κβαντομηχανικής. Όμως, η υλοποίηση του ονείρου της κατασκευής κβαντικών υπολογιστών προσκρούει σε πολλά δυσεπίλυτα θεωρητικά και πρακτικά προβλήματα. Όπως π.χ. το γεγονός ότι όλα τα κβαντικά τσιπάκια, δηλαδή οι μικροεπεξεργαστές των κιούμπιτ, για να δουλεύουν καλά πρέπει να διατηρούνται σε θερμοκρασίες κοντά στο απόλυτο μηδέν (-273o C). Ένα επιπλέον εμπόδιο είναι ότι ο κβαντικός επεξεργαστής πρέπει να είναι εντελώς απομονωμένος από τον περιβάλλοντα χώρο, διαφορετικά οι υπολογισμοί που έχει προγραμματιστεί να εκτελεί επηρεάζονται από τον «θόρυβο» και μπορεί να είναι εντελώς λανθασμένοι. Πρόκειται για ακραίες καταστάσεις και γι’ αυτόν τον λόγο όλοι οι κβαντικοί επεξεργαστές που έχουν κατασκευαστεί μέχρι σήμερα από την Google και την IBM είναι πολύ μικρών διαστάσεων. Τέλος, ακόμη ένα εμπόδιο για την εκμετάλλευση της τεράστιας υπολογιστικής ισχύος των κβαντικών υπολογιστών είναι ότι αυτοί θα πρέπει να εργάζονται με διαφορετικούς και πολύ πιο περίπλοκους αλγόριθμους από αυτούς των ψηφιακών υπολογιστών. Όμως στη δυνατότητα ταχύτατης επεξεργασίας και ολοκλήρωσης τέτοιων αλγόριθμων από τους μελλοντικούς κβαντικούς υπολογιστές πρέπει να αποδοθεί το πολύ μεγάλο ενδιαφέρον των πιο ισχυρών εταιρειών και των κυβερνήσεων γι’ αυτή την άμεση τεχνολογική εξέλιξη, στην οποία και επενδύουν τεράστια ποσά. Ο λυσσαλέος ανταγωνισμός για την κυριαρχία των qubits Παρ’ όλες αυτές τις εγγενείς δυσκολίες, υπάρχει ήδη σφοδρότατος ανταγωνισμός τόσο μεταξύ των διεθνών εταιρειών στον χώρο της επικοινωνίας και της πληροφορικής όσο και μεταξύ των κρατών για το ποιος θα κυριαρχήσει σε αυτήν τη νέα τεχνολογία του αύριο. Και τα κίνητρά τους είναι πραγματικά πολλά: από το απόλυτα ελεγχόμενο κβαντικό διαδίκτυο και τις ασφαλείς κβαντικές επικοινωνίες του μέλλοντος μέχρι την κβαντική κρυπτογράφηση, που όλα δείχνουν πως θα είναι τεχνικά αδύνατο να παραβιαστεί από τους χάκερ και τις μυστικές υπηρεσίες των άλλων χωρών. Πράγματι, το μελλοντικό κβαντικό διαδίκτυο σχεδιάζεται ήδη ώστε να περιλαμβάνει λίγους ελεγχόμενους «κόμβους» από πιο απλούς κβαντικούς επεξεργαστές, οι οποίοι θα συνδέονται με όλους τους μεμονωμένους ψηφιακούς υπολογιστές, δημιουργώντας έτσι ολότελα νέες διαδικτυακές υπηρεσίες και πολύ πιο ασφαλή επικοινωνία. Ο αντίλογος βέβαια σε αυτό το νέο τεχνολογικό θαύμα είναι ότι υπάρχει σοβαρότατος κίνδυνος το κβαντικό διαδίκτυο να γίνει μια αποπνικτική, ιεραρχική και απόλυτα ελεγχόμενη διαδικτυακή Βαβέλ. Οσο για την απαραβίαστη «κβαντική κρυπτογραφία», το άπιαστο όνειρο όλων των μυστικών υπηρεσιών, και αυτή στηρίζεται στην ανάπτυξη της κβαντικής υπολογιστικής. Πάντως, για την ώρα, δεν υπάρχουν κβαντικοί υπολογιστές με υπολογιστική ισχύ χιλιάδων κιούμπιτ, ώστε να είναι ικανοί για τέτοιες αποκρυπτογραφήσεις. Και η υποθετική κβαντική υπεροχή του κβαντικού υπολογιστή της Google, του «Sycamore», είναι πολύ μικρή για να γεννά τέτοιες ανησυχίες. Προφανώς, όμως, όλα αυτά τα φουτουριστικά τεχνολογικά σενάρια αποτελούν ένα επαρκέστατο κίνητρο για τις σημερινές εταιρείες και τις τράπεζες όσο και για τις μυστικές υπηρεσίες, οι οποίες έχουν κάθε λόγο να ενδιαφέρονται για την ταχύτατη ανάπτυξη των κβαντικών υπολογιστών, επειδή τους ενδιαφέρουν οι ασύλληπτες εφαρμογές τους. https://physicsgg.me/2019/10/06/%cf%84%ce%bf-%ce%bc%cf%85%cf%83%cf%84%ce%ae%cf%81%ce%b9%ce%bf-%cf%84%ce%bf%cf%85-%ce%ba%ce%b2%ce%b1%ce%bd%cf%84%ce%b9%ce%ba%ce%bf%cf%8d-%cf%85%cf%80%ce%bf%ce%bb%ce%bf%ce%b3%ce%b9%cf%83%cf%84%ce%ae/

4 Οκτωβρίου 1957: Ο Σπούτνικ ξεκινά τη διαστημική εποχή. Σαν σήμερα πριν από 60 χρόνια, στις 4 Οκτωβρίου 1957, μια μικρή σφαίρα διαμέτρου μόνο 58 εκατοστών και βάρους 64 κιλών ξεκίνησε τη διαστημική εποχή και έδωσε το έναυσμα για να μεταφερθεί ο ανταγωνισμός του Ψυχρού Πολέμου στο διάστημα. Ήταν ο Σπούτνικ, ο πρώτος τεχνητός δορυφόρος που τέθηκε σε ελλειπτική τροχιά γύρω από τη Γη από τη Σοβιετική Ένωση. Χάρη στο ανακλαστικό μεταλλικό περίβλημά του, αντανακλούσε έντονα το φως του Ήλιου και ήταν ορατός ακόμη και με γυμνά μάτια σαν μια μικρή λαμπερή κουκκίδα. Η εκτόξευση είχε γίνει από ένα πεδίο πυραυλικών δοκιμών κάπου στο απομονωμένο Καζακστάν, μια περιοχή που έμελλε να αποτελέσει το μετέπειτα διάσημο κοσμοδρόμιο του Μπαϊκονούρ. Παρόλο που μόνο οι εργαζόμενοι στο απόρρητο πρόγραμμα είχαν πάρει μυστικές επιστολές για να παρευρεθούν στην εκτόξευση, τελικά συνέρρευσαν πλήθη συγγενών και φίλων. Όπως είπε ένας αυτόπτης μάρτυρας, «μετά γυρίσαμε στα καταλύματά μας και ήπιαμε καθαρό αλκοόλ, για να γιορτάσουμε τη νίκη του πυραύλου μας». Τις πρώτες μέρες το γεγονός πέρασε μάλλον στα «ψιλά», αλλά γρήγορα ο διεθνής Τύπος αντιλήφθηκε τη σημασία του -ιδίως εν μέσω του Ψυχρού Πολέμου- και την ανέδειξε. Ήταν ένας μεγάλος θρίαμβος προπαγάνδας για τη σοβιετική κυβέρνηση και μια μεγάλη ντροπή -και έντονος φόβος λόγω τεχνολογικής υστέρησης- για την αμερικανική. Οι ΗΠΑ βάλθηκαν γρήγορα να ξεπλύνουν αυτήν την ντροπή και να πάρουν την πρωτοκαθεδρία στο διάστημα. Κάπως έτσι δημιούργησαν την Αμερικανική Διαστημική Υπηρεσία (NASA) και στη συνέχεια το πρόγραμμα «Απόλλων», που οδήγησε τους Αμερικανούς πρώτους στη Σελήνη ύστερα από 12 χρόνια. Ο Σπούτνικ ήταν έργο του «πατέρα» του σοβιετικού διαστημικού προγράμματος Σεργκέι Κορολιόφ, ο οποίος είχε περάσει έξι χρόνια στα στρατόπεδα Γκουλάγκ. Βοηθήθηκε σημαντικά από γερμανούς επιστήμονες, οι οποίοι είχαν συμμετάσχει στην ανάπτυξη του πυραυλικού προγράμματος του Χίτλερ και μετά την ήττα της ναζιστικής Γερμανίας μεταφέρθηκαν, θέλοντας και μη, στη Σοβιετική Ένωση. Αρχικά η ρωσο-γερμανική ομάδα επιστημόνων και μηχανικών κλήθηκε να δημιουργήσει ένα διηπειρωτικό βαλλιστικό πύραυλο ικανό να μεταφέρει μια βόμβα υδρογόνου σε οποιοδήποτε σημείο της Γης, όπως δήλωσε στο Γαλλικό Πρακτορείο ο 97χρονος Νικολάι Σιγκανόφ, ο οποίος είχε συμμετάσχει στην κατασκευή του σοβιετικού στρατιωτικού πυραύλου R-7 Semyorka, που επρόκειτο αργότερα να θέσει σε τροχιά τον Σπούτνικ. Στην πορεία, ο οραματιστής Κορολιόφ έκανε τολμηρά όνειρα, που αφορούσαν την κατάκτηση του διαστήματος. Τα όνειρα αυτά είχαν και μια ανταγωνιστική διάσταση, καθώς ήταν γνωστό ότι ένας άλλος γερμανός πυραυλικός επιστήμονας, ο Βέρνερ φον Μπράουν, ήδη εργαζόταν για λογαριασμό των ΗΠΑ. Έπειτα από προσπάθειες τριών ετών και τρεις καταστροφές πιλοτικών πυραύλων, τελικά ο τέταρτος R-7, εφοδιασμένος με ένα ομοίωμα πυρηνικής κεφαλής, εκτοξεύτηκε επιτυχώς τον Αύγουστο του 1957 και βρήκε το στόχο του στην απομακρυσμένη χερσόνησο Καμτσάτκα της 'Απω Ανατολής. Έχοντας πληροφορίες ότι οι ΗΠΑ θα εκτόξευαν τον πρώτο δορυφόρο τους το 1958, η Σοβιετική Ένωση έκανε αγώνα δρόμου για να προλάβει. Για να καταστεί αυτό εφικτό, ο Κορολιόφ πρότεινε και έγινε δεκτό να αναθεωρηθούν τα αρχικά σχέδια για ένα μεγάλο δορυφόρο και να κατασκευαστεί ένας μικρός σφαιρικός δορυφόρος, που θα περιείχε μόνο ένα ραδιοπομπό και μπαταρία, ώστε το σήμα του να φθάνει στη Γη. Σύμφωνα με τον Σιγκανόφ, μέσα σε δύο μόνο μήνες ο Σπούτνικ ήταν έτοιμος και μπόρεσε να εκτοξευτεί τον Οκτώβριο του 1957. Καθώς οι απανταχού ραδιοερασιτέχνες στη Γη συντονίζονταν με έξαψη για να πιάσουν το δορυφορικό σήμα του, όταν διέσχιζε τον ουρανό πάνω από τα κεφάλια τους (το σήμα σταμάτησε ύστερα από 22 μέρες, όταν εξαντλήθηκαν οι μπαταρίες), οι εφευρέτες του πρωτίστως είχαν άλλο πράγμα στο μυαλό τους. «Το πιο σημαντικό πράγμα ήταν ότι είχε αποδείξει την αποτελεσματικότητα του πυραύλου R-7» είπε ο υπερήλικος πρώην σοβιετικός επιστήμονας. Ο Σπούτνικ 1 εκτοξευτηκε στις 4 Οκτωβρίου 1957 στις 22:28:34 MSK με επιτυχία με έναν πύραυλο φορέα «Σπούτνικ» (R-7). Μέσα σε 295 δευτερόλεπτα μετά την εκτόξευση του πρώτου δορυφόρου ξεκίνησε σε μια ελλειπτική τροχιά με απόγειο 947 υψόμετρο χιλιόμετρα και περίγειο 288 χιλιόμετρα. Στα 315 δευτερόλεπτα μετά την εκτόξευση υπήρχε διαχωρισμός του δορυφόρου, και έδωσε την θεση του. "Beep! Μπιπ! "- Αυτό ηταν το πώς ακουγόταν στις συνεχεις κλήσεις. Το PS-1 ήταν ο πρώτος τεχνητός δορυφόρος ιπτάμενο αντικείμενο που σε 92 ημέρες, έκανε 1440 τροχιές γύρω από τη Γη ( περίπου 60 εκατομμύρια χιλιόμετρα.) Τα ραδιόφωνα με μπαταρίες εργάστηκαν για δύο εβδομάδες μετά την έκτοξευση προτού χάσει ταχύτητα και τελικά καεί στην ατμόσφαιρα, στις 8 Ιανουαρίου 1958. Λίγο μετά, το Φεβρουάριο του ίδιου έτους, οι ΗΠΑ έστειλαν στο διάστημα τον πρώτο τους δορυφόρο, τον Explorer 1. Μετά τον Σπούτνικ 1 ακολούθησαν πολλές πρωτιές: ο πρώτος ζωντανός οργανισμός στο διάστημα, η σκυλίτσα Λάϊκα (Σπούτνικ 2 στις 3 Nοεμβρίου 1957), η πρώτη φωτογραφία της Γης από το διάστημα (Explorer 6 το 1959), ο πρώτος άνθρωπος στο διάστημα, ο σοβιετικός Γιούρι Γκαγκάριν (Βοστόκ 1 το 1961), η πρώτη γυναίκα στο διάστημα, η σοβιετική Βαλεντίνα Τερέσκοβα (Βοστόκ 6 το 1963), και ο πρώτος άνθρωπος στη Σελήνη, ο αμερικανός Νιλ 'Αρμστρονγκ (Απόλλων 11 το 1969). Ο «Ψυχρός Πόλεμος» στο διάστημα τελείωσε το 1975, με το κοινό πρόγραμμα «Απόλλων-Σογιούζ», όταν πρώτη φορά Αμερικανοί και Σοβιετικοί συνεργάστηκαν σε μια επιστημονική αποστολή. Σήμερα πάνω από 1.400 εν λειτουργία τεχνητοί δορυφόροι βρίσκονται σε τροχιά γύρω από τη Γη. Σήμερα, επίσης, μπορεί να δει κανείς αντίγραφα του Σπούτνικ σε διάφορα μουσεία σε όλον τον κόσμο. Και βεβαίως, προς τιμήν του, έχουν πάρει το όνομά του διάφορα πράγματα, με πιο χαρακτηριστικό πρόσφατο παράδειγμα το ομώνυμο μέσο ενημέρωσης της Ρωσίας. http://news.in.gr/features/article/?aid=1500165410 Η NASA μπορεί να εχει δυσκολίες να πεταξει αστροναύτες στο ΔΔΣ το 2020. Ο εκτελεστικός διευθυντής της Roscosmos για τις αποστολές του πληρώματος, Σεργκέι Κρικέλεφ, προειδοποίησε ότι το διάστημα 2020 ο διαστημικός σύλλογος δεν θα μπορέσει να εκτοξεύσει το τρίτο διαστημόπλοιο Soyuz-MS στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό (ISS), εάν χρειαστεί από τη NASA λόγω των ΗΠΑ Το πλήρωμα Dragon και Starliner δεν έχει ολοκληρωθει. Ο κ. Κρικέλεφ εξήγησε ότι η λύση αυτή θα μπορούσε να είναι μια επιλογή μόνο αν ληφθεί μέριμνα νωρίτερα: η κατασκευή ενός διαστημικού οχήματος Soyuz-MS διαρκεί μεταξύ 2,5 και 3 ετών, αλλά η NASA δεν παρείχε στη Roscosmos κεφάλαια για αυτό με την ελπίδα να διαθέτει αμερικανικά δομημένα διαστημόπλοια - το πλήρωμα του SpaceX Dragon και το Starliner της Boeing - μέχρι το 2020. "Δεν θα μπορέσουμε να ξεκινήσουμε από το έδαφος μηδέν το επόμενο έτος", δήλωσε ο Krikalev στο TASS. Το 2020 θα παρουσιαστούν δύο εκδόσεις Soyuz-MS. Το πρώτο είναι προγραμματισμένο για τον Μάρτιο ή τον Απρίλιο και θα φέρει δύο κοσμοναύτες στο ISS και το δεύτερο, το οποίο θα μεταφέρει τρεις, θα πραγματοποιηθεί κάποια στιγμή το φθινόπωρο. Αυτός ο μήνας, ο Maxim Kharlamov, ο πρώτος αναπληρωτής επικεφαλής του Κέντρου Εκπαίδευσης Cosmonaut, έχει ήδη μιλήσει για το ενδεχόμενο η NASA να χρειαστεί ακόμα το Soyuz MS το επόμενο έτος ενόψει των αναθεωρημένων δοκιμασιών Crew Dragon. Είπε ότι η εκκίνηση του φθινοπώρου που αναμένεται να φέρει τρεις Ρώσους στο ISS μπορεί να διατρέξει τον κίνδυνο, καθώς οι Αμερικανοί μπορεί να μην έχουν ακόμα όχημα έτοιμο να μεταφέρει αστροναύτη της NASA και να απαιτήσει τη χρήση του Soyuz MS. Ωστόσο, έχουν ήδη αρχίσει συνομιλίες για την αγορά πρόσθετων θέσεων στο Soyuz MS για το 2020. https://asgardia.space/en/news/NASA-May-See-Difficulties-In-Getting-Astronauts-to-the-ISS

Οι 5 μεγαλύτεροι δορυφόροι του ηλιακού μας συστήματος… στην ίδια αστροφωτογραφία. Στις φωτογραφίες που ακολουθούν, από αριστερά προς τα δεξιά, οι μικροσκοπικές φωτεινές κουκκίδες είναι ο Γανυμήδης, ο Δίας, η Ιώ, η Ευρώπη και η Καλλιστώ. Ο δικός μας φυσικός δορυφόρος φαίνεται πολύ μεγαλύτερος γιατί είναι κοντά, αλλά ο Γανυμήδης, η Ιώ και η Καλλιστώ στην πραγματικότητα μεγαλύτεροι από τη Σελήνη. Ο τέταρτος δορυφόρος του Δία που βλέπουμε, η Ευρώπη, είναι λίγο μικρότερος από την Σελήνη. Οι φωτογραφίες λήφθηκαν στις 3 Οκτωβρίου 2019, όταν ο Δίας και η Σελήνη βρέθηκαν πολύ κοντά στον νυχτερινό ουρανό. Από τους έξι μεγαλύτερους δορυφόρους των πλανητών του Ηλιακού Συστήματος, μόνο ο δορυφόρος του Τιτάνας του Κρόνου λείπει από αυτή τη φωτογραφία. Μπορείτε να δείτε τον Κρόνο απόψε στον νυχτερινό ουρανό, μιας και θα είναι πολύ κοντά (μια μοίρα) στη Σελήνη. Αν διαθέτετε τηλεσκόπιο ίσως μπορέσετε να διακρίνετε τον δεύτερο κατά σειρά μεγέθους δορυφόρο στο πλανητικό μας σύστημα, τον Τιτάνα του Κρόνου. https://physicsgg.me/2019/10/05/%ce%bf%ce%b9-5-%ce%bc%ce%b5%ce%b3%ce%b1%ce%bb%cf%8d%cf%84%ce%b5%cf%81%ce%bf%ce%b9-%ce%b4%ce%bf%cf%81%cf%85%cf%86%cf%8c%cf%81%ce%bf%ce%b9-%cf%84%ce%bf%cf%85-%ce%b7%ce%bb%ce%b9%ce%b1%ce%ba%ce%bf%cf%8d/

Κατακλυσμική έκρηξη στο κέντρο του γαλαξία μας συνέβη πριν από 3,5 εκατ. χρόνια. Όχι πριν πολύ καιρό για τα αστρονομικά δεδομένα, το κέντρο του γαλαξία μας είχε εκραγεί και είχε εξαπολύσει τρομακτικές ακτίνες ενέργειας σε τεράστιες αποστάσεις, έως 200.000 ετών φωτός. Απτές ενδείξεις για ένα τέτοιο κατακλυσμικό συμβάν που συνέβη πριν περίπου 3,5 εκατομμύρια χρόνια και έγινε αισθητό πολύ πέρα από τα σύνορα του γαλαξία μας, ανακάλυψαν οι επιστήμονες. Μια ομάδα Αυστραλών και Αμερικανών αστροφυσικών και αστρονόμων, με επικεφαλής τον καθηγητή Τζος Μπλαντ-Χόθορν του Κέντρου Αστροφυσικής ASTRO 3D της Αυστραλίας, που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό "The Astrophysical Journal", εκτιμούν ότι το φαινόμενο, γνωστό ως «έκλαμψη Seyfert", ξεκίνησε από μια περιοχή κοντά στην κεντρική υπερμεγέθη τρύπα του γαλαξία μας. Από εκεί, δύο τεράστιες κωνικού σχήματος εκρήξεις ενέργειας και ακτινοβολίας εξαπολύθηκαν και προς τους δύο πόλους του γαλαξία μας και τελικά πολύ πέρα από τα γαλαξιακά σύνορα στο βαθύ διάστημα Ξεκινώντας από μια περιοχή με σχετικά μικρή διάμετρο, οι δέσμες ακτινοβολίας απέκτησαν ολοένα μεγαλύτερες διαστάσεις, καθώς έβγαιναν από τον γαλαξία μας. Ήταν τόσο ισχυρή η έκλαμψη, που άφησε τα ίχνη της στους κοντινούς νάνους γαλαξίες του Μεγάλου και του Μικρού Μαγγελανικού Νέφους σε απόσταση 200.000 ετών φωτός από το δικό μας γαλαξία, σύμφωνα με την ανάλυση στοιχείων από το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble. Η έκλαμψη πιθανώς διήρκεσε επί 300.000 χρόνια, ένα σύντομο διάστημα για τα γαλαξιακά δεδομένα. https://www.scoop.it/topic/physicists-and-physics/p/4111208225/2019/10/07/3-5

Το Hayabusa 2 έριξε και το τελευταίο ρόβερ του στον αστεροειδή Ριούγκου. Το ιαπωνικό διαστημικό σκάφος απέστειλε και το τελευταίο μικρό ρόβερ του Minerva-II2 πάνω στον αστεροειδή Ριούγκου, τον οποίο μελετά από κοντά από τον Ιούνιο του 2018. Το σκάφος είχε ήδη στείλει άλλα δύο παρόμοια ρόβερ στον αστεροειδή, ο οποίος βρίσκεται σε απόσταση περίπου 300 εκατομμυρίων χιλιομέτρων από τη Γη. Το Hyabusa2 (σημαίνει «γεράκι» στα ιαπωνικά), που κινείται σε απόσταση οκτώ έως δέκα χιλιομέτρων από τον Ριούγκου, χαμήλωσε σε ύψος ενός χιλιομέτρου από την επιφάνεια του αστεροειδούς και απελευθέρωσε το τελευταίο ρόβερ της αποστολής, το οποίο θα λειτουργήσει έως τις 8 Οκτωβρίου, συλλέγοντας δεδομένα και τραβώντας φωτογραφίες. Το σκάφος της Ιαπωνικής Διαστημικής Υπηρεσίας (JAXA) έχει προγραμματιστεί να επιστρέψει στη Γη το 2020, μεταφέροντας δείγματα που συνέλλεξε από τον αστεροειδή, τόσο από την επιφάνεια όσο και από το υπέδαφος του (κάτι που έγινε για πρώτη φορά στη διαστημική ιστορία), τα οποία θα μελετηθούν από τους επιστήμονες. Η κάψουλα με τα δείγματα αναμένεται να πέσει στις ερήμους της νότιας Αυστραλίας στο τέλος του επόμενου έτους. https://www.scoop.it/topic/physicists-and-physics/p/4111122601/2019/10/04/hayabusa-2

Νέα στοιχεία για ζωή στον Άρη: Το Curiosity ανακάλυψε αρχαία λίμνη με «ασυνήθιστα άλατα» στον Άρη. Ένα ακόμη ισχυρό στοιχείο που ενισχύει το σενάριο να υπήρξε ζωή στον πλανήτη Άρη, αποκάλυψε η έρευνα στον «Κόκκινο πλανήτη». Όπως ανακοίνωσε η NASA, το Curiosity ανακάλυψε στον κρατήρα Gale αρχαία λίμνη, στον βυθό της οποίας εντοπίστηκαν πολλά «ασυνήθιστα άλατα». Μάλιστα, δεν αποκλείστηκε το ενδεχόμενο η συνέχεια της έρευνας να φέρει στο φως τον εντοπισμό μικροβίων ή άλλων μικροοργανισμών. Οι επιστήμονες της NASA έδωσαν εντολή στο Curiosity να μεταβεί σε βάθος 100 μέτρων από την επιφάνεια, στον «πυθμένα» του κρατήρα Gale. Τα στοιχεία έδειξαν ότι πιθανότατα, πριν από εκατομμύρια χρόνια, ο κρατήρας αυτός ήταν πιθανόν μία λίμνη από νερό και μάλιστα λειτουργούσαν και υδάτινα ρεύματα, κάτι που θα σήμαινε τη σύνδεσή του με άλλα υδάτινα δίκτυα. Στα βράχια που εξετάστηκαν, βρέθηκε πλήθος «ασυνήθιστων» αλάτων, ενώ στην ανακοίνωσή της η NASA, χαρακτηρίζει υα ευρήματα ως «απόδειξη» και «στοιχείο», ότι ο Άρης κατά το βαθύ παρελθόν, ήταν ένας υδάτινος κόσμος. Πώς έμοιαζε ο Άρης πριν από 3,5 δισεκατομμύρια χρόνια; Οι επιστήμονες που επιβλέπουν την αποστολή του οχήματος Curiosity στον Άρη έχουν μια σχετικά καλή εικόνα, η οποία βελτιώνεται όλο και περισσότερο, χάρη στα στοιχεία που στέλνει το «ακούραστο» ρόβερ. Η εικόνα αυτή, πλέον, μεταξύ άλλων, περιλαμβάνει λιμνούλες στον πυθμένα του κρατήρα Γκέιλ, πλάτους 150 χλμ, τον οποίο εξερευνά το Curiosity. Στα τοιχώματα του κρατήρα εκτιμάται πως έτρεχαν ρέματα, τα οποία κατέληγαν στον πυθμένα. Με το πέρασμα του χρόνου αυτά τα ρέματα γίνονταν μεγαλύτερα και μετά στέγνωναν, στο πλαίσιο ενός κύκλου που πιθανότατα επαναλήφθηκε πολλές φορές μέσα σε διάστημα εκατομμυρίων ετών. Αυτό είναι το τοπίο που περιγράφουν οι επιστήμονες του Curiosity σε επιστημονικό άρθρο τους που δημοσιεύτηκε στο Nature Geoscience. Οι ερευνητές εξέλαβαν βράχους πλούσιους σε ορυκτά άλατα που ανακαλύφθηκαν από το ρόβερ ως αποδείξεις για την ύπαρξη ρηχών λιμνών με αλμυρό νερό που βίωσαν επανειλημμένες υπερχειλίσεις και αποξηράνσεις. Τα «κοιτάσματα» αυτά αποτελούν σημάδια διακυμάνσεων στο κλίμα, καθώς το περιβάλλον του Άρη μετατρεπόταν από υγρό στην παγωμένη έρημο που γνωρίζουμε σήμερα. Στόχος των επιστημόνων είναι να εξακριβωθεί πόσο κράτησε αυτή η μετάβαση και πότε έγινε ακριβώς. Τα νέα αυτά ευρήματα ίσως να αποτελούν προάγγελο αυτών που θα προκύψουν καθώς το Curiosity κινείται πως μια περιοχή (“sulfate- bearing unit”- μονάδα παραγωγής θειικού άλατος) η οποία εκτιμάται πως σχηματίστηκε μέσα σε ένα ακόμα πιο ξηρό περιβάλλον- σε αντίθεση με περιοχές χαμηλότερα, όπου το Curiosity ανακάλυψε ίχνη λιμνών νερού. Ο κρατήρας Γκέιλ αποτελεί το απομεινάρι μιας μεγάλης πρόσκρουσης. Ιζήματα που μεταφέρθηκαν από νερό και ανέμους γέμισαν τον πυθμένα του, στρώμα με στρώμα. Όταν τα ιζήματα σκλήρυναν και στερεοποιήθηκαν, ο άνεμος συνέβαλε στον σχηματισμό του Όρους Σαρπ, στο οποίο ανεβαίνει σήμερα το Curiosity. Το κάθε στρώμα της πλαγιάς του βουνού αποκαλύπτει στοιχεία για μια διαφορετική περίοδο της ιστορίας του Άρη- και για τη μορφή του περιβάλλοντός της. «Πήγαμε στον κρατήρα Γκέιλ επειδή διατηρεί αυτό το μοναδικό ιστορικό ενός μεταβαλλόμενου Άρη» είπε ο Γουίλιαμ Ρέιπιν του Caltech, lead author της έρευνας. «Η κατανόηση του πότε και πώς το κλίμα του πλανήτη άρχισε να εξελίσσεται είναι ένα κομμάτι ενός άλλου παζλ: Πότε και για πόσο ήταν ικανός ο Άρης να υποστηρίξει μικροβιακή ζωή στην επιφάνειά του;». https://www.naftemporiki.gr/story/1521736/arxaia-oasi-ston-ari-anakalupse-to-curiosity-tis-nasa

Πρωτοποριακό πείραμα ανοίγει νέους ορίζοντες στην κβαντομηχανική. Ευρωπαίοι επιστήμονες ανακοίνωσαν ότι πέτυχαν ένα νέο παγκόσμιο ρεκόρ κβαντικής υπέρθεσης, δοκιμάζοντας την εν λόγω αρχή της κβαντομηχανικής για πρώτη φορά σε τόσο μεγάλη κλίμακα. Συγκεκριμένα, ερευνητές από τα πανεπιστήμια της Βιέννης και της Βασιλείας έφεραν σε κατάσταση κβαντικής υπέρθεσης καυτά πολύπλοκα μόρια που αποτελούνταν συνολικά από σχεδόν 2.000 άτομα. Επιβεβαίωσαν έτσι σε μαζική κλίμακα το φαινόμενο της κβαντικής υπέρθεσης, το οποίο βρίσκεται στην «καρδιά της κβαντομηχανικής», σύμφωνα με τα λόγια του διάσημου φυσικού Ρίτσαρντ Φάινμαν. Το επίτευγμα, με επικεφαλής τους Μάρκους Αρντ και Μαρσέλ Μαγιόρ, παρουσιάστηκε στο περιοδικό φυσικής «Nature Physics». Στην υπέρθεση, που προκύπτει από τη θεμελιώδη εξίσωση της κβαντομηχανικής του Σρέντιγκερ, δύο κβαντικές καταστάσεις προστίθενται μεταξύ τους με τρόπο που τους επιτρέπει να συνυπάρχουν ταυτόχρονα. Το φαινόμενο έχει πιστοποιηθεί κβαντικά σε φωτόνια, ηλεκτρόνια, νετρόνια, άτομα, ακόμη και μόρια. Κανείς όμως δεν έχει ιδέα αν και πώς η υπέρθεση «μεταφράζεται» στον κόσμο της καθημερινής εμπειρίας μας. Στο νέο πείραμα τα σχεδόν 2.000 άτομα παρέμειναν σε κβαντική υπέρθεση για περισσότερα από επτά χιλιοστά του δευτερολέπτου. https://www.kathimerini.gr/1045472/article/epikairothta/episthmh/prwtoporiako-peirama-anoigei-neoys-orizontes-sthn-kvantomhxanikh

Για πρώτη φορά οι αστρονόμοι είδαν τον μυστηριώδη κοσμικό ιστό που συνδέει τους γαλαξίες στο σύμπαν. Ενας τεράστιος, σχεδόν αόρατος, ιστός μιας μυστηριώδους κοσμικής «αράχνης» συνδέει τα πάντα στο σύμπαν και για πρώτη φορά οι επιστήμονες μπόρεσαν να τον παρατηρήσουν άμεσα σε μεγάλη κλίμακα. Οι «λεωφόροι», τα «ποτάμια» ή τα «δίχτυα» αυτού του ιστού, που διασυνδέουν γαλαξίες, αποτελούνται από αέρια κυρίως υδρογόνου. Οι κοσμολόγοι είχαν αναπτύξει τη θεωρία ότι όλοι οι γαλαξίες του σύμπαντος διασυνδέονται μέσω ενός τεράστιου ιστού ή δικτύου, αλλά δεν είχε καταστεί δυνατή η ανίχνευση του, επειδή είναι μια από τις πιο αχνές κοσμικές δομές και εύκολα σκεπάζεται από τη λάμψη των πέριξ γαλαξιών. Τώρα μια διεθνής ομάδα αστρονόμων ανακοίνωσε ότι κατάφερε να παρατηρήσει και να φωτογραφήσει για πρώτη φορά σε ένα αρχαίο σμήνος γαλαξιών τα «νήματα» αυτά, που συνδέουν δεκάδες γαλαξίες μεταξύ τους, παρέχοντας έτσι βάσιμες ενδείξεις ότι όντως η κοσμολογική θεωρία ισχύει. Οι ερευνητές, με επικεφαλής τον αστρονόμο Χιντέκι Ουμεχάτα του Πανεπιστημίου του Τόκιο και του ερευνητικού κέντρου RIKEN, που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό "Science", εντόπισαν δύο τεράστια «πλοκάμια» του κοσμικού ιστού, αποτελούμενα από υδρογόνο, σε ένα γαλαξιακό σμήνος (SSA22) στον αστερισμό του Υδροχόου, σε απόσταση περίπου 12 δισεκατομμυρίων ετών φωτός από τη Γη. Η παρατήρηση του αέριου ιστού έγινε με το Πολύ Μεγάλο Τηλεσκόπιο (VLT) του Ευρωπαϊκού Νοτίου Αστεροσκοπείου (ESO) στη Χιλή. «Είναι η πρώτη φορά που πραγματικά βλέπουμε τους ιστούς, οι οποίοι συνδέουν ένα αριθμό γαλαξιών», δήλωσε ο Ουμεχάτα. Εκτιμάται ότι ο κοσμικός ιστός, ο οποίος σήμερα περιλαμβάνει πάνω από το 60% των συνολικών αερίων του σύμπαντος, εμφανίστηκε αρκετές εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια μετά τη «Μεγάλη Έκρηξη» (Μπιγκ Μπανγκ), μαζί με τους πρώτους γαλαξίες, καθώς η δύναμη της βαρύτητας βοήθησε να σχηματιστούν «ποτάμια» υδρογόνου ανάμεσα τους. Στα σημεία διασταύρωσης των «ποταμών», έλαβε χώρα η δημιουργία γαλαξιών, άστρων, μαύρων οπών και κβάζαρ (ενεργών γαλαξιακών κέντρων). Ο ιστός που είδαν οι αστρονόμοι, εκτείνεται σε μεγάλη απόσταση άνω των τριών εκατομμυρίων ετών φωτός, παρόλα αυτά δεν αποτελεί παρά ένα μικρό μόνο μέρος του συνολικού συμπαντικού διαγαλαξιακού ιστού. «Είδαμε απλώς την κορυφή του παγόβουνου του κοσμικού ιστού. Αλλά πάντως επιβεβαιώσαμε την ύπαρξη του. Είναι κάτι τρομερά παράξενο. Κοιτάζεις το διάστημα και νομίζεις ότι είναι άδειο, αλλά στην πραγματικότητα δεν είναι. Υπάρχει αυτή η γιγάντια θαυμάσια δομή του κοσμικού ιστού», δήλωσε η Έρικα Χάμντεν του Πανεπιστημίου της Αριζόνα. https://www.kathimerini.gr/1045494/gallery/epikairothta/episthmh/gia-prwth-fora-oi-astronomoi-eidan-ton-mysthriwdh-kosmiko-isto-poy-syndeei-toys-gala3ies-sto-sympan

Κρόνος : Με 82 δορυφόρους έγινε ο «βασιλιάς των φεγγαριών» του ηλιακού μας συστήματος. Ο Δίας παραμένει ο «βασιλιάς» του ηλιακού μας συστήματος από άποψη μεγέθους, αλλά ο Κρόνος ανακηρύχτηκε πια «βασιλιάς των φεγγαριών». Ομάδα επιστημόνων υπό τον Σκοτ Σέπαρντ του Carnegie Institution of Washington ανακάλυψε 20 νέους δορυφόρους σε τροχιά γύρω από τον Κρόνο- κάτι που φέρνει τον συνολικό αριθμό τους στα 82, με αποτέλεσμα να ξεπεράσουν αυτούς του Δία, που ανέρχονται στα 79. Η ανακάλυψη ανακοινώθηκε τη Δευτέρα από το Minor Planet Center της Διεθνούς Αστρονομικής Ένωσης. Ο καθένας από τους νέους δορυφόρους που ανακαλύφθηκαν έχει διάμετρο περίπου πέντε χιλιομέτρων. 17 από αυτούς κινούνται αντίθετα με τη φορά της περιστροφής του πλανήτη, και οι άλλοι 3 έχουν την ίδια κατεύθυνση. Από αυτούς, οι δύο είναι πιο κοντά στον πλανήτη και χρειάζονται περίπου δύο χρόνια για να πραγματοποιήσουν μια περιφορά γύρω από τον Κρόνο. Οι άλλοι 17 είναι πιο μακρινοί και χρειάζονται πάνω από τρία χρόνια. «Η μελέτη των τροχιών αυτών των δορυφόρων μπορεί να αποκαλύψει την προέλευσή τους, καθώς και πληροφορίες για τις συνθήκες γύρω από τον Κρόνο κατά τον σχηματισμό του» είπε ο Σέπαρντ. Οι εξώτεροι δορυφόροι του Κρόνου φαίνονται να ανήκουν σε τρία διαφορετικά συμπλέγματα, από άποψης των γωνιών στις οποίες περιφέρονται γύρω από τον πλανήτη. Δύο από τους δορυφόρους που κινούνται σε φορά ίδια με αυτήν της περιστροφής του πλανήτη ανήκουν σε μια ομάδα εξώτερων δορυφόρων με γωνίες περίπου 46 μοιρών, την «ομάδα Ίνουϊτ», (με ονόματα από τη μυθολογία Ίνουϊτ). Αυτοί οι δορυφόροι ίσως κάποτε να αποτελούσαν έναν μεγαλύτερο δορυφόρο, που διασπάστηκε στο μακρινό παρελθόν. Αντίστοιχα, οι νεοανακαλυφθέντες δορυφόροι που κινούνται με αντίθετη φορά από αυτήν της περιστροφής του Κρόνου, έχουν παρόμοιες κλίσεις με άλλους, γνωστούς δορυφόρους, υποδεικνύοντας πως ίσως να είναι και αυτά κομμάτια από έναν αρχαίο «μητρικό» δορυφόρο. Οι δορυφόροι αυτοί απαρτίζουν την «Norse» ομάδα (με ονόματα που προέρχονται από τη σκανδιναβική μυθολογία). Ένας από τους νεοανακαλυφθέντες δορυφόρους είναι ο πιο μακρινός δορυφόρος που έχει βρεθεί να κινείται σε τροχιά γύρω από τον Κρόνο. «Αυτό το είδος ομαδοποίησης των εξώτερων δορυφόρων παρατηρείται επίσης και γύρω από τον Δία, υποδεικνύοντας πως βίαιες συγκρούσεις έλαβαν χώρα μεταξύ δορυφόρων στο σύστημα του Κρόνου, ή με εξωτερικής προέλευσης αντικείμενα, όπως διερχόμενους αστεροειδείς ή κομήτες» εξήγησε ο Σέπαρντ. «Στη νιότη του ηλιακού συστήματος, ο ήλιος περιτριγυριζόταν από έναν δίσκο αερίων και σκόνης, από τον οποίο γεννήθηκαν οι πλανήτες. Θεωρείται πως ένας παρόμοιος δίσκος αερίων και σκόνης υπήρχε γύρω από τον Κρόνο κατά τον σχηματισμό του» σημείωσε ο Σέπαρντ. «Το γεγονός πως αυτοί οι νεονακαλυφθέντες δορυφόρους ήταν σε θέση να συνεχίσουν να περιφέρονται γύρω από τον Κρόνο μετά τη διάσπαση των μητρικών δορυφόρων τους, υποδεικνύει ότι αυτές οι συγκρούσεις έλαβαν χώρα αφού η διαδικασία σχηματισμού του πλανήτη είχε σχεδόν ολοκληρωθεί, και οι δίσκοι δεν αποτελούσαν πλέον παράγοντα». Οι νέοι δορυφόροι εντοπίστηκαν με τηλεσκόπιο Subaru στο Μάουνα Κέα της Χαβάης. Πέραν του Σέπαρντ, στην ομάδα συμμετείχαν οι Ντέιβιντ Τζούιτ (UCLA) και Τζαν Κλέινα (University of Hawaii). https://physicsgg.me/2019/10/08/%ce%bf-%ce%bd%ce%ad%ce%bf%cf%82-%ce%b2%ce%b1%cf%83%ce%b9%ce%bb%ce%b9%ce%ac%cf%82-%cf%84%cf%89%ce%bd-%ce%b4%ce%bf%cf%81%cf%85%cf%86%cf%8c%cf%81%cf%89%ce%bd/

Πραγματοποιήθηκε η «Κβαντική Υπεροχή»; Σύμφωνα με τους Financial Times, μια δημοσίευση ερευνητών της Google υποστηρίζει πως κατάφεραν να πραγματοποιήσουν την Kβαντική Yπεροχή (Quantum Supremacy), να κατασκευάσουν δηλαδή έναν κβαντικό υπολογιστή που να εκτελεί υπολογισμoύς, τους οποίους δεν μπορεί να εκτελέσει ένας κλασικός υπολογιστής. Φαίνεται λοιπόν πως μάλλον ξεπεράστηκε το σημείο καμπής που αποτελεί ορόσημο στον τομέα της κβαντικής πληροφορικής. Αν και αυτή η ανακοίνωση δεν είναι επίσημη, οι επιστήμονες και οι εμπειρογνώμονες της βιομηχανίας περίμεναν εδώ και καιρό η Google να κατασκευάσει έναν κβαντικό υπολογιστή ικανό να φτάσει σε αυτό το ορόσημο. H Google προέβλεψε πως θα έφτανε στην Κβαντική Υπεροχή μέχρι τα τέλη του 2017. Όμως ο κβαντικός επεξεργαστής Bristlecone με 72-qubit [το όνομα από το πεύκο Bristlecone, το μακροβιότερο από οποιοδήποτε άλλο δέντρο] ήταν δύσκολο να ελεγχθεί. Έτσι, δημιουργήθηκε, ένας άλλος επεξεργαστής με 53 qubit, ο Sycamore, ο οποίος πραγματοποίησε έναν πολύ δύσκολο υπολογισμό μέσα σε 3 λεπτά και 20 δευτερόλεπτα. Απέδειξε ότι μια γεννήτρια τυχαίων αριθμών ήταν πραγματικά τυχαία. Για να κάνει τον ίδιο υπολογισμό ο κορυφαίος μέχρι σήμερα κλασικός υπερυπολογιστής Summit, θα χρειαζόταν 10.000 χρόνια. (νεώτερη ενημέρωση 24/9/2019) H δημοσίευση των ερευνητών της Google: «Quantum supremacy using a programmable superconducting processor» Google AI Quantum and collaborators https://www.docdroid.net/h9oBikj/quantum-supremacy-using-a-programmable-superconducting-processor.pdf Δεν γνωρίζουμε προς το παρόν τίποτα για τις λεπτομέρειες αυτού του επιτεύγματος και κυρίως ό,τι αφορά την διόρθωση των κβαντικών σφαλμάτων, λόγω της αποσυμφώνησης (decoherence) που προκαλεί η αλληλεπίδραση του κβαντικού συστήματος με το περιβάλλον, την αχίλλειο πτέρνα των κβαντικών υπολογιστών. Είναι πιθανό οι επιστήμονες να μην αποδεχτούν την ανακοίνωση της Google ως επιστημονικά ορθή. Περιμένουμε λοιπόν την επίσημη δημοσίευση των ερευνητών της Google και ελπίζουμε πως ο κριτής της εργασίας δεν θα είναι ο κλασικός υπερυπολογιστής Summit, γιατί θα πρέπει να περιμένουμε 10.000 χρόνια μέχρι να ελέγξει την απάντηση του κβαντικού υπολογιστή. Sabine Hossenfelder: Κβαντική υπεροχή. Τι είναι και ποια η σημασία της. https://physicsgg.me/2019/09/21/%cf%80%cf%81%ce%b1%ce%b3%ce%bc%ce%b1%cf%84%ce%bf%cf%80%ce%bf%ce%b9%ce%ae%ce%b8%ce%b7%ce%ba%ce%b5-%ce%b7-%ce%ba%ce%b2%ce%b1%ce%bd%cf%84%ce%b9%ce%ba%ce%ae-%cf%85%cf%80%ce%b5%cf%81%ce%bf%cf%87%ce%ae/

Προϊόντα νανοτεχνολογίας από το ΑΠΘ σε διεθνείς αγορές. Είναι η αόρατη τεχνολογία, που όχι μόνο αλλάζει μια πληθώρα κατασκευαστικών τομέων, αλλά πρακτικά έχει ήδη αρχίσει να μετασχηματίζει σε ολοένα αυξανόμενο ρυθμό την τεράστια βιομηχανία των επονομαζόμενων προϊόντων ευρείας κατανάλωσης. Ο λόγος για τη νανοτεχνολογία, μια βιομηχανία στην οποία μερίδιο διεκδικούν πλέον και τα «Made in Greece» προϊόντα. «Τα καθημερινά προϊόντα που βλέπουμε μπορεί να κρύβουν από πίσω τους πάρα πολύ υψηλή τεχνολογία… Το πιο απλό και καθημερινό μπορεί να κρύβει από πίσω του χρόνια έρευνας», αναφέρει μιλώντας στον ραδιοφωνικό σταθμό του Αθηναϊκού-Μακεδονικού Πρακτορείου, o καθηγητής του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης, Νίκος Μιχαηλίδης, πρόεδρος της Ελληνικής Μεταλλουργικής Εταιρείας. «Προκειμένου να βγουν αυτά τα προϊόντα, να έχουν τόσο χαμηλό κόστος και να είναι τόσο αποδοτικά, η νανοτεχνολογία έχει συνεισφέρει τα μέγιστα», εξηγεί ο κ.Μιχαηλίδης που χαρακτηριστικά περιγράφει πως «ακόμη και ένα ξυραφάκι με νανοτεχνολογία είναι στην ουσία ένα… χειρουργικό εργαλείο που χρησιμοποιούμε κάθε ημέρα». H Britannica στη μύτη μιας καρφίτσας «Φανταστείτε ολόκληρη η εγκυκλοπαίδεια Britannica να χωρούσε σε επιφάνεια έκτασης όσο η μύτη μιας καρφίτσας. Ναι, αυτό θα ήταν δυνατό εάν τα γράμματα του αλφάβητου είχαν μέγεθος μερικών νανομέτρων. Η νανοτεχνολογία αποτελεί τον κλάδο της επιστήμης, που ασχολείται με την ύλη και τις δομές της, όπου τουλάχιστον μία από τις τρεις διαστάσεις έχει μέγεθος μικρότερο των 100 νανόμετρων. Για να γίνει αντιληπτό το μέγεθος αυτό, αρκεί να σκεφτούμε ότι ένα δισεκατομμύριο νανόμετρα στοιχισμένα το ένα δίπλα στο άλλο συνθέτουν μήκος ενός μέτρου» περιγράφει ο καθηγητής. Η νανοτεχνολογία είναι μια τεχνολογία που πρωτοαναφέρθηκε το 1974, με τα επιτεύγματα να έρχονται αργότερα, τους επιστήμονες δε «να βασίζονται για την έρευνα ιδιαίτερα στην ανάπτυξη της επιστήμης των υπολογιστών, αλλά και στο πώς εξελίχθηκαν τα μικροσκόπια που δίνουν τη δυνατότητα να παρατηρεί κανείς την ύλη σε ολοένα και μεγαλύτερο βάθος», περιγράφει ο κ.Μιχαηλίδης, ενώ οι εξελίξεις στον χώρο και η βοήθεια που αυτές παρείχαν «έδωσαν τη δυνατότητα στους επιστήμονες να καταλάβουν πως ένας άλλος κόσμος κρύβεται στη μίκρο ή στη νανοκλίμακα», όπως χαρακτηριστικά σημειώνει ο ειδικός Έλληνας επιστήμονας. «Αντιλαμβανόμενοι τη διαφορετικότητα της ύλης, των μετάλλων που χειριζόμαστε και το πώς οι ιδιότητες αυτών μπορούν να τροποποιηθούν, πώς μπορεί να γίνει ο χειρισμός της ύλης σε νανοκλίμακα, αυτό μας έδωσε μια ώθηση και ασχοληθήκαμε με νανοσωματίδια τα οποία μπορεί κανείς να χρησιμοποιήσει σε καθημερινές εφαρμογές» περιγράφει ο κ.Μιχαηλίδης, που μεταφέρει τις συναρπαστικές παραμέτρους του επιστημονικού υποβάθρου της τεχνολογίας πάνω στην οποία στηρίζεται η εκρηκτική εξέλιξη του τομέα. «Με βάση τα παραπάνω η νανοτεχνολογία ίσως φαντάζει ως απρόσιτη και εξωτική ωστόσο, έχουν γίνει σημαντικές προσπάθειες παγκοσμίως και σήμερα υπάρχουν πολλά παραδείγματα εφαρμογής της νανοτεχνολογίας σε καθημερινά προϊόντα», σημειώνει αρχικά ο καθηγητής του ΑΠΘ που μεταφέρει τη συντονισμένη έρευνα «που εδώ και δώδεκα χρόνια θεραπεύεται στο Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης». Πρόκειται για το Εργαστήριο Μεταλλογνωσίας του Τμήματος Μηχανολόγων Μηχανικών στο οποίο ερευνητές αναπτύσσουν νάνο υλικά με σύγχρονες τεχνολογίες, οικολογικές πρώτες ύλες όπως εκχυλίσματα φυτών και νέες μεθόδους παραγωγής. Η ύλη συμπεριφέρεται με διαφορετικό τρόπο στη νανοκλίμακα… Ασύλληπτα μεγέθη Από τη δεκαετία του ’70 και μετά, κατά τον κ. Μιχαηλίδη, η εξέλιξη της έρευνας ήταν ραγδαία και οι χρήσεις της νανοτεχνολογίας σήμερα είναι αναρίθμητες, εκτεινόμενες σε ένα ευρύ φάσμα επιστημών, από την ιατρική και τη βιολογία μέχρι την ηλεκτρονική και τη μηχανική. Τα υλικά, όταν βρίσκονται σε διαστάσεις νανοκλίμακας, αποκτούν ιδιαίτερες ιδιότητες, διαφορετικές από τις γνωστές για τα αντίστοιχα συμβατικά υλικά. «Νανοσωματίδια του αργύρου, τα οποία μπορεί να έχουν μέγεθος από 5 νανόμετρα μέχρι και 100. Φανταστείτε ότι η τρίχα του κεφαλιού είναι κατά μέγιστο 100 μικρόμετρα σε διάμετρο, κάτι που σημαίνει 100.000 νανόμετρα, με άλλα λόγια θα μπορούσαν 100 χιλιάδες νανόμετρα να χωρέσουν στη διάμετρο μιας τρίχας. Η ύλη συμπεριφέρεται με διαφορετικό τρόπο στη νανοκλίμακα, αρκεί να φανταστεί κανείς πως οι νανοσωλήνες άνθρακα έχουν διάμετρο μερικών νανομέτρων και μπορεί να έχουν αντοχή μέχρι και 100 φορές καλύτερη από αυτή που έχει ο κοινός χάλυβας», περιγράφει ο διευθυντής του Εργαστηρίου Μεταλλογνωσίας του Τμήματος Μηχανολόγων Μηχανικών του ΑΠΘ. Εκμεταλλευόμενη τις μοναδικές ιδιότητες των νανοϋλικών η ομάδα των επιστημόνων, καθηγητές μαζί με μεταδιδάκτορες ερευνητές, «έχει αναπτύξει, μέχρι σήμερα, πολυλειτουργικά νανοσωματίδια, κατάλληλα για χρώματα και προϊόντα οικοδομικής χημείας με αντιμουχλικές και αντιμικροβιακές ιδιότητες, αντιμικροβιακά υφάσματα με δράση κατά των οσμών, καθώς και υλικά για την προστασία χώρων και προϊόντων καθημερινής διαβίωσης». Τα άγνωστα πρακτικά οφέλη της χρήσης της νανοτεχνολογίας στην καθημερινότητά μας και οι απλές πρώτες ύλες από τη φύση Τι ετοιμάζεται όμως για το ράφι των καταστημάτων και την καθημερινότητα του κοινωνικού συνόλου; Στην περίπτωση των προϊόντων που χρησιμοποιούμε κάθε ημέρα και τις εφαρμογές του τομέα της νανοτεχνολογίας που αυτά αξιοποιούν, ο κ.Μιχαηλίδης περιγράφει τι ακριβώς έχει εξελιχθεί και συνεχίζει να βελτιστοποιείται από τους Έλληνες επιστήμονες: «στην περίπτωσή μας χρησιμοποιούμε και γενικότερα και ειδικότερα τα νανοσωματίδια αργύρου, τα οποία αποκτούν τεράστιες αντιμικροβιακές ιδιότητες, αντιδρούν επομένως με την ύλη, με τα μικρόβια. Ο άργυρος δε, έχει από μόνος του ικανότητες επούλωσης, χρησιμοποιείται πολύ συχνά σε τραύματα», περιγράφει ο Έλληνας επιστήμονας. «Εμείς, προσπαθώντας να αξιοποιήσουμε πολλές από αυτές τις ιδιότητες αρχικά, αναπτύξαμε μεθόδους που χρησιμοποιούν πρώτες ύλες που είναι οικολογικές για την παραγωγή των νανοσωματιδίων. Μπορεί δε κανείς να φανταστεί πως για την παραγωγή νανοσωματιδίων μπορούν να χρησιμοποιηθούν μέχρι και εκχυλίσματα φυτών», τονίζει ο κ.Μιχαηλίδης που περιγράφει μια γκάμα προϊόντων που όλοι μας πλέον μπορούμε να αγοράσουμε και θα μπορούμε να αξιοποιήσουμε. Επανάσταση που …δεν μπορείς να δεις με το μάτι από τεχνολοβλαστό του ΑΠΘ «Χρησιμοποιώντας αυτά τα νανοσωματίδια αναπτύξαμε τον τεχνολοβλαστό του ΑΠΘ, την εταιρία PLiN-Nanotechnology η οποία ανέπτυξε μια σειρά από προϊόντα και εφαρμογές καθημερινής χρήσης. Για παράδειγμα, χρώματα και μπογιές και προϊόντα του χώρου της χημείας κατασκευών, τα οποία έχουν αντιμικροβιακή και αντιμουχλική δράση, καθώς και η μούχλα είναι ένας μικροοργανισμός ο οποίος παρουσία των νανοσωματιδίων δεν βρίσκει ένα εύφορο έδαφος για να αναπτυχθεί και έτσι δεν αναπτύσσεται», περιγράφει ο κ.Μιχαηλίδης. Η συγκεκριμένη, εξειδικευμένη εφαρμογή της νανοτεχνολογίας μπορεί να αξιοποιηθεί «για χώρους υψηλής υγιεινής, όπως νοσοκομεία και μαγειρεία, είναι πολύ σημαντικό να υπάρχει ένας χώρος με υψηλό επίπεδο υγιεινής, χώροι όπου τα αντιμικροβιακά χρώματα μπορεί να είναι πάρα πολύ χρήσιμα», σημειώνει ο καθηγητής του ΑΠΘ που δεν παραλείπει να τονίσει πως το αντιμικροβιακό χρώμα ενσωματώνεται πολύ εύκολα στη διαδικασία παραγωγής του χρώματος και στη συνέχεια έχει μια δράση πολυλειτουργική: «δεν φαίνεται, αλλά το αντιμικροβιακό χρώμα έχει τη συγκεκριμένη δράση που πιστοποιείται και από τα κατάλληλα πιστοποιητικά», εξηγεί ο πρόεδρος της Ελληνικής Μεταλλουργικής Εταιρείας, που μαζί με τους συνεργάτες του έχει ως στόχο να «καταστήσει τη νανοτεχνολογία προσιτή σε όλους, «Nanotechnology for everyone», όπως λέμε..», αναφέρει.’ Ο κ. Μιχαηλίδης σημειώνει δε πως μιλάμε και για μια πιο οικολογική προσέγγιση από τη χρήση της νανοτεχνολογίας σε προϊόντα όπως τα συγκεκριμένα, αφού «συνήθως ο κλασικός τρόπος παραγωγής χρωμάτων περιλαμβάνει τη χρήση πολύ βαριάς χημείας των γνωστών αντιμικροβιακών, αντιμυκητοκτόνων ουσιών και επομένως τοξικών ουσιών». Και τώρα στόχος η παγκόσμια αγορά Η συγκεκριμένη εταιρία- τεχνολοβλαστός του ΑΠΘ ανέπτυξε, χάρη στη δουλειά των Έλλήνων επιστημόνων και «μια σειρά από προϊόντα περιποίησης κατοικιδίων ζώων, με την ονομασία Nanosanitas, η οποία περιλαμβάνει νανοτεχνολογία και τη χρησιμοποιεί, προκειμένου να υπάρχει μια ακόμη ανώτερη περιποίηση και προστασία στο ζώο. Ελαβε δε χρηματοδότηση από το Uni.Fund, για να ενισχύσει την εμπορική της θέση και να αναπτυχθεί σε νέες αγορές», προσθέτει ο κ.Μιχαηλίδης. «Φανταστείτε πως ο άνθρωπος και το ζώο είναι αλληλένδετα. »Ό,τι μεταφέρει το ζώο, σε ό,τι αφορά μικρόβια έχει επίπτωση στον άνθρωπο. Μεταφέρεται στο σπίτι, στα παιδιά. Τα προϊόντα αυτά περιέχουν νανοσωματίδια, τα οποία επιτρέπουν στο ζώο να ζει σε πιο ασφαλές περιβάλλον, το ίδιο το τρίχωμά του να μην είναι ένας φορέας μικροβίων ενώ με δεδομένη την επουλωτική δραστηριότητα που έχουν τα νανοσωματίδια αργύρου μπορεί να υπάρχει επούλωση σε εκδορές κ.ο.κ.», εξηγεί, και σημειώνει πως ήδη η σειρά αυτή «πήρε και βραβείο το 2018, ενώ έχει μια υψηλή απήχηση και πωλείται σε πολλές χώρες σε όλο τον κόσμο». «Η σειρά αυτή σηματοδοτεί μια νέα σειρά προϊόντων για κατοικίδια, εμπνευσμένων από τη φύση κι ενισχυμένων με τη βοήθεια της νανοτεχνολογίας, συνεισφέροντας στην επούλωση τραυμάτων και ανακουφίζοντας από λοιμώξεις με τη χρήση νανοσωματιδίων αργύρου, ενώ ταυτόχρονα συμβάλλει στην πρόληψη και προστασία. Αξίζει να σημειωθεί ότι τα σαμπουάν διαχωρίζονται ανάλογα με το φύλο με βάση το pΗ που είναι φιλικό με το δέρμα, την ηλικία (υπάρχει εξειδικευμένο προϊόν για κουτάβια), αλλά και το μήκος του τριχώματος, ώστε να ταιριάζει στις ιδιαίτερες ανάγκες του κάθε κατοικιδίου» εξηγεί ο διευθυντής του Εργαστηρίου Μεταλλογνωσίας του Τμήματος Μηχανολόγων Μηχανικών του ΑΠΘ που τονίζει δε πως ο καταναλωτής είναι εφικτό να αναγνωρίζει ένα προϊόν με νανοτεχνολογία αφού «τα προϊόντα αυτά αναγράφουν πως ενσωματώνουν την νανοτεχνολογία μέσα τους στο ράφι, όπου θα το αναζητήσει κανείς». Τα επόμενα σχέδια και προϊόντα για τον Άνθρωπο. «Στα επόμενα σχέδια είναι ο εμπλουτισμός της σειράς των προϊόντων και η δημιουργία νέων που θα αφορούν τη στοματική υγιεινή των ζώων η οποία είναι πολύ σημαντική. Σχεδιάζουμε μια κρέμα που θα λειτουργεί σαν οδοντόκρεμα, θα ενσωματώνει νανοτεχνολογία και στο τελικά στάδιο θα είναι μια ουσία, η οποία μπορεί να παραμείνει στο στόμα για μεγάλο διάστημα και θα προστατεύει» απαντά ερωτηθείς για τους επόμενους στόχους ο κ.Μιχαηλίδης που δεν διστάζει να παραδεχθεί πως προϊόντα με made in Greece νανοτεχνολογία που θα χρησιμοποιούνται στο ανθρώπινο σώμα είναι το επόμενο στάδιο. «Σιγά-σιγά η μετάβαση στον άνθρωπο με συνεχόμενες μελέτες οι οποίες διαρκούν όλο αυτό το διάστημα είναι πιο εύκολη. Φανταστείτε κρέμες περιποίησης ανθρώπων, κρέμες για την ανακούφιση και επούλωση πληγών με προστασία από μικρόβια, γάζες ή παρεμφερή προϊόντα. Υπάρχουν δε και αντιμικροβιακά, υφάσματα ενώ η απόσμηση θα μπορούσε να λειτουργήσει και για τα πόδια ή άλλες ευαίσθητες περιοχές του σώματος που κατά βάση έχουν παρουσία μικροβίων από τα οποία προέρχονται και αυτές οι οσμές», εξηγεί ο διευθυντής του Κατασκευαστικού Τομέα και του Εργαστηρίου Μεταλλογνωσίας του Τμήματος Μηχανολόγων Μηχανικών ΑΠΘ και συντονιστής στον τομέα της Έρευνας και Ανάπτυξης Προηγμένων Υλικών. https://www.in.gr/2019/09/04/tech/proionta-nanotexnologias-gia-anthropous-katoikidia-kai-spiti-apo-apth/

Η τεχνητή νοημοσύνη νικάει πια και στα ομαδικά online games. Η τεχνητή νοημοσύνη μπορεί ήδη να οδηγεί αυτοκίνητα και να έχει νικήσει τους ανθρώπους σε απαιτητικά επιτραπέζια παιγνίδια, όπως το σκάκι και το Go, καθώς και σε βιντεοπαιγνίδια, όπως το StarCraft II και το Dota 2, αλλά τώρα για πρώτη φορά κατάφερε να κάνει το ίδιο σε ανταγωνιστικά παιγνίδια πολλαπλών παικτών (multiplayer shooter videogames) που απαιτούν ομαδική συνεργασία, κάτι που έως τώρα θεωρείτο τρομερά δύσκολο. Η DeepMind, η πρωτοπόρος βρετανική εταιρεία που ανήκει πλέον στον όμιλο Alphabet της Google, εκπαίδευσε συστήματα τεχνητής νοημοσύνης (bots) να συνεργάζονται για να παίξουν με επιτυχία το κλασσικό βιντεοπαιγνίδι Quake III Arena, νικώντας και πάλι τους έμπειρους ανθρώπους παίκτες. Επιπλέον, ένας «τεχνητός» παίκτης αποδείχθηκε ότι μπορεί να συνεργασθεί μια χαρά με έναν άνθρωπο παίκτη. Μέχρι σήμερα η τεχνητή νοημοσύνη δεν τα είχε καταφέρει με την πολυπλοκότητα παιγνιδιών που απαιτούν ομαδική συνεργασία και αλληλεπίδραση ανάμεσα σε πολλούς online παίκτες. Το να προβλέψει ένα μηχάνημα πώς θα συμπεριφερθεί ένα άλλο μηχάνημα ή ένας άνθρωπος, έτσι ώστε να μπορέσει να συνεργασθεί αποτελεσματικά μαζί του, είχε έως τώρα θεωρηθεί πολύ μεγάλη πρόκληση. Όμως, αυτήν τη φορά, μία ομάδα 30 «παικτών» (bots) τεχνητής νοημοσύνης εκπαιδεύθηκαν συλλογικά να παίζουν έναν πεντάλεπτο «γύρο» του παιγνιδιού Quake III Arena με τίτλο «Αιχμαλωτίστε τη σημαία» (Capture the Flag), όπου μία ομάδα κινείται επιθετικά σε ένα τρισδιάστατο περιβάλλον και πρέπει να αρπάξει τη σημαία των αντιπάλων. Νικητής είναι η ομάδα που κατακτά τις περισσότερες σημαίες μέσα σε αυτά τα πέντε λεπτά. Παίζοντας μόνη της αλλεπάλληλους γύρους του παιγνιδιού, η συνεργαζόμενη ομάδα της τεχνητής νοημοσύνης έμαθε να αυτοβελτιώνεται με τη βοήθεια ειδικών αλγορίθμων νευρωνικής μάθησης εμπνευσμένων από τον ανθρώπινο εγκέφαλο. Στη συνέχεια, άνθρωποι παίκτες κλήθηκαν να αντιμετωπίσουν άλλους παίκτες, χωρίς να γνωρίζουν εάν επρόκειτο για άλλους ανθρώπους ή για συστήματα τεχνητής νοημοσύνης. Τελικά, οι δυάδες των ανθρώπων παικτών αιχμαλώτισαν κατά μέσο όρο 16 λιγότερες σημαίες σε κάθε παιγνίδι σε σχέση με τα «ντουέτα» που απαρτίζονταν από τεχνητή νοημοσύνη. Επίσης, οι μικτές ομάδες (ένας άνθρωπος παίκτης και ένα σύστημα τεχνητής νοημοσύνης) τα κατάφεραν αρκετές φορές καλύτερα από τις ομάδες δύο ανθρώπων παικτών. Μάλιστα, οι άνθρωποι παίκτες δήλωσαν ότι προτιμούσαν να έχουν για συμπαίκτη τους ένα σύστημα τεχνητής νοημοσύνης από ό,τι έναν άλλο άνθρωπο. Οι ερευνητές της DeepMind, με επικεφαλής τον Μαξ Τζέιντερμπεργκ, που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό «Science», σύμφωνα με το ίδιο, το «New Scientist» και το Γαλλικό Πρακτορείο, δήλωσαν ότι η νέα τεχνολογία δεν είναι ακόμη ώριμη για πρακτική εφαρμογή στον πραγματικό κόσμο. Όμως στο μέλλον, όταν η τεχνητή νοημοσύνη έχει πια μάθει να συνεργάζεται σε ομάδες (με άλλες μηχανές, με ανθρώπους ή με μικτές ομάδες), τότε θα υπάρξουν σημαντικές πρόοδοι σε διάφορα πεδία, από τα αυτόνομα οχήματα που θα συνεργάζονται για να μην τρακάρουν στους δρόμους, έως τους ρομποτικούς χειρουργούς που θα συνεργάζονται με τους γιατρούς. Είναι προφανές ότι αυτή η τεχνολογία μπορεί να έχει και στρατιωτικές εφαρμογές, αλλά οι προγραμματιστές της DeepMind αρνήθηκαν να σχολιάσουν επ’ αυτού. Στο παρελθόν η εταιρεία είχε δηλώσει δημόσια ότι δεσμεύεται να μη συνεργασθεί σε ερευνητικά προγράμματα του στρατού ή των μυστικών υπηρεσιών. Το κατά πόσο αυτό θα τηρηθεί στο μέλλον, είναι άλλο θέμα… https://www.in.gr/2019/05/31/tech/texniti-noimosyni-nikaei-pia-kai-sta-omadika-online

Αποθήκευση πληροφοριών σε μικρά οργανικά μόρια χωρίς να καταναλώνεται ενέργεια, για εκατομμύρια χρόνια. Ένας νέος τρόπος αποθήκευσης πληροφορίας σε μόρια θα μπορούσε να έχει ως αποτέλεσμα τη διατήρηση των περιεχομένων της Δημόσιας Βιβλιοθήκης της Νέας Υόρκης σε μια κουταλιά πρωτεϊνών, χωρίς να απαιτείται ενέργεια, για εκατομμύρια χρόνια. Οι τεχνολογίες αποθήκευσης δεδομένων/πληροφορίας συνεχίζουν να εξελίσσονται, ωστόσο οι απειλές – από το νερό μέχρι τις κυβερνοεπιθέσεις- προς αυτές παραμένουν υπαρκτές. Ως εκ τούτου, εξακολουθεί να υφίσταται η ανάγκη για μεθόδους αποθήκευσης που θα κρατούσαν ασφαλή τα δεδομένα σε μεγάλο βάθος χρόνου, μακριά από το επικίνδυνο Ίντερνετ και χωρίς να χρειάζεται ενέργεια. Μία τέτοια είναι και η μέθοδος που ανέπτυξαν ερευνητές στις ΗΠΑ. «Σκεφτείτε να αποθηκεύατε τα περιεχόμενα της Δημόσιας Βιβλιοθήκης της Νέας Υόρκης σε μια κουταλιά πρωτεϊνών» λέει ο Μπράιαν Κάφερτι, το πρώτο όνομα στο επιστημονικό άρθρο όπου περιγράφεται η νέα τεχνική, και μεταδιδακτορικός στο εργαστήριο του Τζορτζ Γουάιτσαϊντς στο Harvard University. Η έρευνα έγινε σε συνεργασία με τον Μίλαν Μρκσιχ και τους συνεργάτες του στο Northwestern University και δημοσιεύτηκε στο ACS Central Science. «Τουλάχιστον σε αυτό το στάδιο δεν βλέπουμε τη μέθοδο αυτή να ανταγωνίζεται υπάρχουσες μεθόδους αποθήκευσης δεδομένων» λέει ο Κάφερτι. «Αντ’ αυτού τη βλέπουμε ως συμπληρωματική σε αυτές τις τεχνολογίες και, ως αρχικό στόχο, κατάλληλη για μακροπρόθεσμη αποθήκευση δεδομένων για αρχείο». Το χημικό εργαλείο του Κάφερτι μπορεί να μην αντικαταστήσει το cloud, ωστόσο φαίνεται να αποτελεί μια ελκυστική εναλλακτική σε εργαλεία βιολογικής αποθήκευσης όπως το DNA. Υπενθυμίζεται πως πρόσφατα επιστήμονες ανακάλυψαν πώς να χρησιμοποιούν το DNA για να κωδικοποιούν πληροφορίες, και μπορούν να συνθέσουν νήματα DNA για να αποθηκεύουν κάθε είδους πληροφορία. Ωστόσο, αν και το DNA είναι μικρό συγκριτικά με τα τσιπ υπολογιστή, το μακρομόριο είναι μεγάλο όσον αφορά στον μοριακό κόσμο, και η σύνθεση DNA απαιτεί επίπονη εργασία. «Εξερευνήσαμε μια στρατηγική που δεν δανείζεται απευθείας από τη βιολογία» λέει ο Κάφερτι. «Αντ’αυτού βασιστήκαμε σε τεχνικές κοινές στην οργανική και την αναλυτική χημεία, και αναπτύξαμε μια προσέγγιση που χρησιμοποιεί μικρά, χαμηλού μοριακού βάρους μόρια για την αποθήκευση πληροφορίας». Με μόνο μία σύνθεση, οι ερευνητές είναι σε θέση να δημιουργούν αρκετά μικρά μόρια για να κωδικοποιούν πολλαπλά βίντεο κάθε φορά, καθιστώντας αυτή την προσέγγιση μια λιγότερο επίπονη και φθηνότερη εργασία σε σχέση με αυτήν που βασίζεται στο DNA. Για τα μόριά τους οι ερευνητές επέλεξαν ολιγοπεπτίδια (δύο ή περισσότερα πεπτίδια, συνδεδεμένα μαζί) που είναι πιο κοινά, σταθερά και πιο μικρά από το DNA, το RNA, ή τις πρωτεΐνες. Τα ολιγοπεπτίδια επίσης ποικίλλουν όσον αφορά στη μάζα και διακρίνονται το ένα από το άλλο. Βάσει της μεθόδου αυτής, η οποία βασίζεται στις διαφορετικές τους μάζες, που τα καθιστούν διακριτά, οι ερευνητές κατάφεραν να «γράψουν», αποθηκεύσουν και «διαβάσουν» την ομιλία «There’s Plenty of Room at the Bottom» του διάσημου φυσικού Richard Feynman, μια φωτογραφία του Κλοντ Σάνον και μια ζωγραφιά του Χοκουσάι. Οι ίδιοι εκτιμούν πως είναι δυνατή η ανάκτησή τους με ακρίβεια 99,9%. Επίσης, εκτιμούν πως στο μέλλον θα είναι δυνατή η χρήση πιο φθηνών μορίων, με κόστος μόλις ενός σεντ για την καταγραφή 100.000.000 bits πληροφοριών. https://physicsgg.me/2019/05/04/%ce%b1%cf%80%ce%bf%ce%b8%ce%ae%ce%ba%ce%b5%cf%85%cf%83%ce%b7-%cf%80%ce%bb%ce%b7%cf%81%ce%bf%cf%86%ce%bf%cf%81%ce%b9%cf%8e%ce%bd-%cf%83%ce%b5-%ce%bc%ce%b9%ce%ba%cf%81%ce%ac-%ce%bf%cf%81%ce%b3%ce%b1/

Στους «πατέρες» της επανάστασης του deep learning το «Νόμπελ των Υπολογιστών», Turing Award. Στους Γιόσουα Μπέντζιο, Τζέφρι Χίντον και Γιαν ΛεΚουν απένειμε η Association for Computing Machinery το «Νόμπελ των Υπολογιστών»- το Α.Μ Turing Award για το 2018. Σύμφωνα με την ACM, οι τρεις επιστήμονες έλαβαν το βραβείο για τα επιτεύγματά τους, που κατέστησαν τα deep neural networks σημαντικό κομμάτι του τομέα των ηλεκτρονικών υπολογιστών. Ο Μπέντζιο είναι καθηγητής στο University of Montreal και επιστημονικός διευθυντής στο Mila, το ινστιτούτο τεχνητής νοημοσύνης του Κεμπέκ, ο Χίντον είναι αντιπρόεδρος και Engineering Fellow της Google, Chief Scientific Adviser του The Vector Institute, και επίτιμος καθηγητής στο University of Toronto και ο Γιαν ΛεΚαν καθηγητής στο New York University και αντιπρόεδρος και Chief AI Scientist στο Facebook. Εργαζόμενοι ανεξαρτήτως και μαζί, οι τρεις ερευνητές, σύμφωνα με την ACM, ανέπτυξαν θεμελιώσεις βάσεις για τον τομέα, διαπίστωσαν φαινόμενα μεγάλου ενδιαφέροντος μέσω πειραμάτων και γενικότερα επέδειξαν τα πρακτικά πλεονεκτήματα των deep neural δικτύων. Σημειώνεται πως, τα τελευταία χρόνια, οι μέθοδοι deep learning έχουν επιφέρει σημαντικές προόδους στο computer vision, την αναγνώριση φωνής, την επεξεργασία φυσικής γλώσσας και τη ρομποτική, μεταξύ άλλων. Το Α,Μ Turing Award, που συχνά χαρακτηρίζεται ως «Νόμπελ των Υπολογιστών», συνοδεύεται από έπαθλο ύψους ενός εκατομμυρίων δολαρίων, με την οικονομική υποστήριξη της Google. Έχει πάρει το όνομά του από τον Α.Μ. Τούρινγκ, τον Βρετανό μαθηματικό που θεωρείται ο «πατέρας» της επιστήμης υπολογιστών. Το deep learning έχει να κάνει με τη δημιουργία προγραμμάτων υπολογιστών που μιμούνται τη δομή των εγκεφάλων ζωντανών οργανισμών, με πολλά στρώματα τεχνητών νευρώνων που επεξεργάζονται δεδομένα. Όταν τέτοιου είδους δίκτυα επεξεργάζονται δεδομένα, οι νευρώνες τους αντιδρούν διαφορετικά στο κάθε στρώμα. Τα αποτελέσματα αυτής της επεξεργασίας περνούν στο επόμενο στρώμα, μέχρι το δίκτυο να καταλήξει σε τελική απόφαση/ κρίση. Ένα τέτοιο σύστημα μπορεί να μάθει, πχ, να αναγνωρίζει πρόσωπα σε διαφορετικές φωτογραφίες ή να αντιλαμβάνεται και επεξεργάζεται την ανθρώπινη ομιλία. https://www.naftemporiki.gr/story/1458411/stous-pateres-tis-epanastasis-tou-deep-learning-to-nompel-ton-ypologiston-turing-award

Ομως ειναι ετσι!!! Κυκλοφορεί από χθες η είδηση ότι οι επιστήμονες κατάφεραν να αντιστρέψουν την ροή του χρόνου. Για παράδειγμα διαβάζουμε. ΕΔΩ ότι: «Ερευνητές του Ινστιτούτου Φυσικής και Τεχνολογίας της Μόσχας (ΜΙΡΤ), καθώς και συνάδελφοί τους από τις ΗΠΑ και την Ελβετία, ανακοίνωσαν ότι για κλάσματα του δευτερολέπτου και με τη βοήθεια ενός αλγόριθμου αναστροφής του χρόνου επέστρεψαν την κατάσταση ενός κβαντικού υπολογιστή στο παρελθόν. Με άλλα λόγια, ανέστρεψαν το «βέλος του χρόνου» που υποτίθεται πως κινείται μόνο προς μια κατεύθυνση, το μέλλον.» Η επιστημονική δημοσίευση στην οποία βασίζεται η εν λόγω είδηση είναι των G. B. Lesovik, I. A. Sadovskyy, M. V. Suslov, A. V. Lebedev & V. M. Vinokur με τίτλο: «Arrow of time and its reversal on the IBM quantum computer» https://www.nature.com/articles/s41598-019-40765-6 Τελικά, οι φυσικοί ανέστρεψαν την ροή του χρόνου ή έστω, ανέστρεψαν την ροή του χρόνου σε έναν κβαντικό υπολογιστή; Όχι. Την κατάσταση ενός κβαντικού υπολογιστή (με δύο ή τρία qubits) αντέστρεψαν, κάνοντάς τον να επιστρέψει σε μια διαμόρφωση που είχε στο παρελθόν. Η διαδικασία αντιστράφηκε, όχι ο χρόνος. https://physicsgg.me/2019/03/14/%ce%b5%cf%80%ce%b9%cf%83%cf%84%ce%ae%ce%bc%ce%bf%ce%bd%ce%b5%cf%82-%ce%b1%ce%bd%ce%ad%cf%83%cf%84%cf%81%ce%b5%cf%88%ce%b1%ce%bd-%cf%84%ce%b7-%cf%81%ce%bf%ce%ae-%cf%84%ce%bf%cf%85-%cf%87%cf%81%cf%8c/

Επιστήμονες κατάφεραν να «γυρίσουν πίσω» το χρόνο! Μπορεί να θυμίζει σενάριο επιστημονικής φαντασίας, ωστόσο όπως υποστηρίζουν ειδικοί ερευνητές, κατάφεραν να αντιστρέψουν τη ροή του χρόνου με τη βοήθεια ενός κβαντικού υπολογιστή. Συγκεκριμένα, ερευνητές του Ινστιτούτου Φυσικής και Τεχνολογίας της Μόσχας (ΜΙΡΤ), καθώς και συνάδελφοί τους από τις ΗΠΑ και την Ελβετία, ανακοίνωσαν ότι για κλάσματα του δευτερολέπτου και με τη βοήθεια ενός αλγόριθμου αναστροφής του χρόνου επέστρεψαν την κατάσταση ενός κβαντικού υπολογιστή στο παρελθόν. Με άλλα λόγια, ανέστρεψαν το «βέλος του χρόνου» που υποτίθεται πως κινείται μόνο προς μια κατεύθυνση, το μέλλον. Οι ερευνητές, με επικεφαλής τον δρα Γκόρντεϊ Λεσόβικ, επικεφαλής του Εργαστηρίου Φυσικής της Κβαντικής Τεχνολογίας Πληροφοριών του ΜΙΡΤ, που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό "Scientific Reports", υπολόγισαν επίσης την πιθανότητα που έχει ένα ηλεκτρόνιο στο διαστρικό χώρο να ταξιδέψει αυθόρμητα πίσω στο χρόνο. «Αυτή είναι μία από τις εργασίες μας πάνω στην πιθανότητα να παραβιαστεί ο δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικής. Ο νόμος αυτός σχετίζεται στενά με την έννοια του βέλους του χρόνου που δείχνει προς μια μόνο κατεύθυνση: από το παρελθόν προς το μέλλον», δήλωσε ο Λεσόβικ. «Δημιουργήσαμε τεχνητά μια κατάσταση που εξελίσσεται προς μια κατεύθυνση αντίθετη από εκείνη του θερμοδυναμικού βέλους του χρόνου», πρόσθεσε. Οι επιστήμονες, όπως ανέφεραν, έδειξαν ότι σε ένα κβαντικό υπολογιστή της ΙΒΜ ήταν δυνατό να αναστραφεί αυθόρμητα η εξέλιξη μιας κβαντικής κατάστασης και να κινηθεί προς το παρελθόν αντί προς το μέλλον. Με ένα ειδικό πρόγραμμα λογισμικού τροποποίησαν την κατάσταση του κβαντικού υπολογιστή, έτσι ώστε αυτή να εξελίσσεται προς τα πίσω, δηλαδή από το χάος προς την τάξη (το αντίθετο του δεύτερου νόμου της θερμοδυναμικής) Όταν η κβαντική κατάσταση ενέπλεκε δύο κυβικά δυφία (qubits), τότε το ποσοστό επιτυχίας για την αναστροφή του χρόνου ήταν 85%, ενώ με τρία qubits - λόγω περισσοτέρων σφαλμάτων στον κβαντικό υπολογιστή - έπεφτε στο 50%. https://www.iefimerida.gr/news/484923/epistimones-kataferan-na-gyrisoyn-piso-hrono

Ένα βήμα προς τη δημιουργία μηχανών με αυτοσυνείδηση. Οι άνθρωποι είναι ικανότατοι στο να φαντάζονται τον εαυτό τους και χάρη σε αυτή την ικανότητα να δημιουργούν διάφορα μελλοντικά σενάρια ή να στοχάζονται το παρελθόν τους. Τώρα, ερευνητές του Πανεπιστημίου Κολούμπια της Νέας Υόρκης δημιούργησαν το πρώτο ρομπότ που είναι ικανό να «φανταστεί» τον εαυτό του, δημιουργώντας εκ του μηδενός μια εικόνα του εαυτού του και μαθαίνοντας από αυτήν να προσαρμόζεται καλύτερα στο περιβάλλον του. Πρόκειται για ένα ακόμη βήμα προς τη δημιουργία μηχανών που θα έχουν αυτοσυνείδηση και, κατά συνέπεια, μεγαλύτερη αυτονομία και προσαρμοστικότητα. Την ίδια στιγμή όμως, ορισμένοι -ανατρέχοντας και στη λογοτεχνία επιστημονικής φαντασίας- φοβούνται ότι, με μια τέτοια τεχνολογική εξέλιξη, οι άνθρωποι θα χάσουν σταδιακά τον έλεγχο των μηχανών τους, όπως συνέβη κάποτε στον Φρανκενστάιν με το δημιούργημά του. Οι ερευνητές, με επικεφαλής τον καθηγητή Χοντ Λίψον του Τμήματος Μηχανολόγων Μηχανικών, έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο αμερικανικό περιοδικό ρομποτικής «Science Robotics». http://robotics.sciencemag.org/content/4/26/eaau9354 Όπως είπε ο Λίψον, «μολονότι η ικανότητα του ρομπότ μας να φαντάζεται τον εαυτό του, είναι ακόμη πρωτόγονη σε σύγκριση με τους ανθρώπους, πιστεύουμε ότι βρίσκεται στο σωστό δρόμο για τη αυτεπίγνωση των μηχανών». Τα ρομπότ προοδεύουν συνεχώς, αλλά δεν έχουν ακόμη μάθει να δημιουργούν μόνα τους εικόνες του εαυτού τους όπως οι άνθρωποι. Το νέο ρομπότ άρχισε να κάνει κάτι τέτοιο μόνο του και μπορεί να χρησιμοποιήσει την αυτο-προσομοίωσή του για να προσαρμόζεται σε νέα περιβάλλοντα και καθήκοντα, καθώς επίσης -έχοντας επίγνωση για τον «εαυτό» του- για να αυτοεπιδιορθώνεται. «Αν θέλουμε τα ρομπότ να γίνουν ανεξάρτητα και να προσαρμόζονται γρήγορα σε σενάρια που δεν είχαν προβλέψει οι δημιουργοί τους, είναι ζωτικό να μαθαίνουν από την προσομοίωση του εαυτού τους», δήλωσε ο Λίψον, διευθυντής του Εργαστηρίου Δημιουργικών Μηχανών του Κολούμπια. Αρχικά το ρομπότ (με μορφή βραχίονα) δεν ήταν αρκετά ακριβές στο να φαντάζεται τον εαυτό, π.χ. να καταλαβαίνει πώς συνδέονται οι αρθρώσεις του. Όμως, χάρη στη χρήση ενός αλγόριθμου βαθιάς μάθησης, σταδιακά μέσα σε χρονικό διάστημα 35 ωρών βελτίωσε την αυτο-εικόνα του, παράγοντας τελικά ένα μοντέλο του εαυτού του με μικρές αποκλίσεις από την πραγματικότητα. Στη συνέχεια, χρησιμοποιώντας μόνο την εσωτερική εικόνα του εαυτού του και μην έχοντας καμία ανατροφοδότηση από το εξωτερικό περιβάλλον, κατάφερε να εκτελέσει μια εργασία -να σηκώνει ένα αντικείμενο από το έδαφος και να το τοποθετεί σε ένα δοχείο- με ποσοστό επιτυχίας 44%. «Είναι σαν να προσπαθείς να πιάσεις ένα ποτήρι νερό με τα μάτια σου κλειστά, κάτι δύσκολο ακόμη και για τους ανθρώπους», δήλωσε ο ερευνητής Ρόβερτ Κβιατόφσκι. Όταν οι μηχανικοί σκοπίμως τοποθέτησαν ένα ελαττωματικό εξάρτημα στον ρομποτικό βραχίονα, αυτός με επιτυχία χρησιμοποίησε την αυτο-εικόνα του και εντόπισε το πρόβλημα. Το επόμενο βήμα για τους ερευνητές είναι να μελετήσουν κατά πόσο τα ρομπότ μπορούν να «σκεφτούν» όχι μόνο για το σώμα τους, αλλά για το ίδιο το «μυαλό» τους, δηλαδή να σκεφτούν για τη σκέψη. https://physicsgg.me/2019/01/31/%ce%ad%ce%bd%ce%b1-%ce%b2%ce%ae%ce%bc%ce%b1-%cf%80%cf%81%ce%bf%cf%82-%cf%84%ce%b7-%ce%b4%ce%b7%ce%bc%ce%b9%ce%bf%cf%85%cf%81%ce%b3%ce%af%ce%b1-%ce%bc%ce%b7%cf%87%ce%b1%ce%bd%cf%8e%ce%bd-%ce%bc%ce%b5/

Τα… διαστημόψαρα στο Διαγωνισμό Ρομποτικής FLL Με αφορμή τη συμμετοχή τους στον Προκριματικό Διαγωνισμό Ρομποτικής FLL Αθήνας, που θα διεξαχθεί στο Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής στις 16-17 Φεβρουαρίου 2019, οι μαθητές του Ομίλου Ρομποτικής του Γυμνασίου και του Λυκείου των Εκπαιδευτηρίων «Παλλάδιο» βρέθηκαν μπροστά σε μια μοναδική επιστημονική πρόκληση, καθώς κλήθηκαν να μελετήσουν τις δυνατότητες μεταφοράς, εγκατάστασης και επιβίωσης υδρόβιων οργανισμών, φυτικών και ζωικών, σε διαστημικούς σταθμούς σε άλλους πλανήτες. Τα ερωτήματα στα οποία επιχειρούν να δώσουν απάντηση είναι πολλά: Μπορούν να μεταφερθούν υδρόβιοι οργανισμοί με ασφάλεια εκτός πεδίου βαρύτητας; Μπορούν να επιβιώσουν στις συνθήκες που επικρατούν εκεί; Πώς θα γίνει η κατασκευή του υδροπονικού μας συστήματος, ώστε να μπορεί να εγκατασταθεί με ασφάλεια; Με ποιον τρόπο θα γίνει ο εμπλουτισμός σε οξυγόνο εκτός ατμόσφαιρας; Για το σκοπό αυτόν οι μαθητές μελετούν τη βιβλιογραφία και ψάχνουν πηγές στο διαδίκτυο, έχοντας στο πλευρό τους επιστήμονες που με μεγάλη προθυμία τούς τροφοδοτούν με τις απαραίτητες πληροφορίες για το ομολογουμένως πρωτότυπο αυτό εγχείρημα. Το όμορφο ταξίδι της γνώσης, όταν συνδυάζεται με την έρευνα και την ανακάλυψη, γίνεται ακόμη πιο συναρπαστικό. Τα αποτελέσματα των προσπαθειών τους θα τα παρουσιάσουν στον Προκριματικό Διαγωνισμό Ρομποτικής FLL Αθήνας, που θα διεξαχθεί στο Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής, στις 16-17 Φεβρουαρίου. Αξίζει να σημειωθεί ότι το FLL είναι μια παγκόσμια διοργάνωση ρομποτικής με τη μορφή διαγωνισμού, για παιδιά ηλικίας 9 έως 16 ετών, σχεδιασμένη κατά τέτοιον τρόπο, ώστε να βοηθήσει τα παιδιά να ανακαλύψουν και να αγαπήσουν την επιστήμη και την τεχνολογία με τον πλέον διασκεδαστικό τρόπο, αποκτώντας εμπιστοσύνη στις δυνατότητές τους, αλλά και πολύτιμες δεξιότητες για τη ζωή. https://www.in.gr/2019/01/24/tech/ta-diastimopsara-sto-diagonismo-rompotikis-fll/