Belegung

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Laut Nachrichten vom 24. Juli (Mittwoch) lauten die Hauptinhalte bekannter ausländischer wissenschaftlicher Websites wie folgt:

Website „Nature“ (www.nature.com)

1. Das KI-Tool von Google kann langfristige Klimatrends und das Wetter in wenigen Minuten vorhersagen

Das maschinelle Lernmodell NeuralGCM von Google ist ein Computermodell, das traditionelle Wettervorhersagetechniken und maschinelles Lernen kombiniert. Es ist besser als andere auf künstlicher Intelligenz (KI) basierende Tools bei der Vorhersage von Wetterszenarien und langfristigen Klimatrends.

Das kürzlich in der Fachzeitschrift Nature veröffentlichte Tool ist das erste Modell für maschinelles Lernen, das in der Lage ist, genaue, umfassende Wettervorhersagen zu erstellen und eine Reihe von Wetterszenarien darzustellen. Seine Entwicklung eröffnet ein neues Kapitel in der Wettervorhersage und ermöglicht es, Vorhersagen schneller, mit weniger Energie und detaillierter als mit bestehenden Tools zu erstellen, als mit Modellen, die vollständig auf künstlicher Intelligenz basieren.

Aktuelle Wettervorhersagesysteme basieren in der Regel auf allgemeinen Zirkulationsmodellen (GCMs), die physikalische Gesetze nutzen, um die Ozean- und Atmosphärenprozesse der Erde zu simulieren und vorherzusagen, wie sich diese Prozesse auf Wetter und Klima auswirken können. GCM erfordert jedoch erhebliche Rechenressourcen, und Fortschritte im maschinellen Lernen bieten zunehmend effizientere Alternativen.

Stephan Hoyer, ein KI-Forscher bei Google Research, und sein Team haben NeuralGCM entwickelt und trainiert, ein Modell, das traditionelle physikbasierte Atmosphärenlöser mit einigen KI-Komponenten kombiniert. Sie nutzen das Modell, um kurz- und langfristige Wettervorhersagen und Klimavorhersagen zu erstellen. Um die Genauigkeit von NeuralGCM zu bewerten, verglichen die Forscher seine Vorhersagen mit realen Daten und den Ergebnissen anderer Modelle, darunter GCMs und rein maschinell lernende Modelle.

Wie aktuelle Modelle für maschinelles Lernen kann NeuralGCM genaue kurzfristige, deterministische Wettervorhersagen ein bis drei Tage im Voraus erstellen und dabei nur einen Bruchteil der Energie verbrauchen, die vorhandene Tools benötigen. Bei langfristigen Vorhersagen von mehr als sieben Tagen ist die Fehlerquote jedoch viel geringer als bei anderen Modellen des maschinellen Lernens. Tatsächlich ähneln die Langzeitvorhersagen von NeuralGCM denen des Ensemblemodells ECMWF-ENS des Europäischen Zentrums für mittelfristige Wettervorhersagen, das weithin als Goldstandard für Wettervorhersagen gilt.

2. Nach großen technologischen Durchbrüchen wird von Wissenschaftlern erwartet, dass sie den bislang größten Roboter im Universum entwickeln.schwere Elemente

Forscher haben einen neuen Weg zur Herstellung superschwerer Elemente aufgezeigt und damit die Möglichkeit geschaffen, das bisher schwerste Element im Universum, Element 120, zu erzeugen.

Wissenschaftler des Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL) in den Vereinigten Staaten gaben bekannt, dass es ihnen erstmals gelungen ist, ein bekanntes superschweres Element, Element 116, mithilfe eines Titanstrahls herzustellen. Nach der Aufrüstung der Laborausrüstung plant das Team, mit ähnlicher Technologie zu versuchen, Element 120 zu erzeugen. Das bislang schwerste vom Menschen geschaffene Element ist Og, Element 118, das erstmals im Jahr 2002 synthetisiert wurde.

Auf der „Nuclear Structure 2024“-Konferenz in Lemont, Illinois, USA, präsentierte das LBNL-Forschungsteam seine Forschungsergebnisse und veröffentlichte einen Preprint auf dem arXiv-Server.

Superschwere Elemente kommen auf der Erde nicht natürlich vor, aber Wissenschaftler gehen davon aus, dass sie in Sternen vorkommen könnten. Sie sind hoch radioaktiv, zerfallen durch Kernspaltung schnell und haben nur wenige unmittelbare praktische Anwendungen. Doch durch die Herstellung neuer Elemente vertiefen Wissenschaftler ihr Verständnis der Funktionsweise des Universums und ergänzen theoretische Modelle über das Verhalten des Atomkerns und seine Grenzen – etwa wie viele Protonen und Neutronen er aufnehmen kann.

Um neue Elemente herzustellen, verwenden ForscherPartikel Der Beschleuniger kollidiert mit einem Ionenstrahl mit Atomen in einem festen Ziel, in der Hoffnung, eine Kernreaktion auszulösen, die Atomkerne verschmelzt und Elemente mit mehr Protonen und Neutronen erzeugt. Doch bestehende Rohstoffe verlieren an Kraft. Eine kürzlich entdeckte Gruppe superschwerer Elemente mit den Nummern 114 bis 118 entstand durch den Beschuss von Zielen aus Aktiniden mit Strahlen aus Kalzium-48. Dieses Kalziumisotop ist besonders stabil und daher ideal für die Förderung der notwendigen Kernfusionsreaktionen.

Kalzium führt Wissenschaftler jedoch nur tief in die äußersten Bereiche des Periodensystems. Wissenschaftler versuchen, superschwere Elemente, darunter Isotope von Titan und Chrom, mithilfe von Teilchenstrahlen zu erzeugen, die schwerer als Calcium-48 sind. Um festzustellen, ob ein Titan-50-Träger zur Herstellung superschwerer Elemente verwendet werden kann, baute das LBNL-Team Livermorium-290. Das Team nutzte die 88-Zoll-Zyklotronanlage des Berkeley Lab, um einen Titanstrahl zu beschleunigen und ihn auf ein Ziel aus Plutonium abzufeuern.

„Science Daily“-Website (www.sciencedaily.com)

1. Nanoimaging-Technologie hilft, den Protein- und Gewebeerhalt in alten Knochen zu verstehen

Eine vorläufige Studie der North Carolina State University zeigt, dass die nanoskalige, dreidimensionale Bildgebung antiker Knochen nicht nur die Veränderungen, die Weichteile während der Fossilisierung durchlaufen, besser verstehen könnte, sondern auch das Potenzial hat, als schnelle und praktische Methode zur Bestimmung der Proben zu dienen Kann zur Konservierung alter DNA- und Proteinsequenzen geeignet sein.

Der Einsatz von Nanoimaging-Methoden zum Vergleich moderner Knochen mit solchen aus der Eiszeit könnte zu einem besseren Verständnis der Veränderungen führen, die Kollagen und Blutgefäße während der Fossilisierung erfahren.

Die Forscher verglichen kleine Proben moderner Rinder-, Krokodil- und Straußenbeinknochen mit denen aus dem Pleistozän von Mammuts, Steppenbisons, Rentieren und Pferden. Die pleistozänen Proben wurden aus schmelzendem altem Permafrost im kanadischen Yukon-Territorium entnommen.

Mithilfe eines Flugzeit-Sekundärionen-Massenspektrometers (TOF-SIMS) zum Scannen der Oberfläche der abgebildeten Strukturen identifizierten die Forscher in den Strukturen vorhandene chemische Signaturen und halfen weiter zu bestätigen, dass es sich um Kollagen und Blutgefäße handelte.

Die Grundidee dieser vorläufigen Studie besteht darin, dass dieser nanoskalige Ansatz auf alle Knochen im Fossilienbestand angewendet werden kann, um die chemischen und strukturellen Veränderungen, die in organischen Geweben während der Fossilisierung auftreten, besser zu verstehen. Die Technik könnte auch zum Screening alter Knochenproben verwendet werden, die für die Konservierung von DNA- und Proteinsequenzen geeignet sind.

2. Astrophysiker entdecken Supermasseschwarzes LochUndDunkle MaterieKontakt zur Lösung des „letzten Parsec-Problems“

Forscher haben einen Zusammenhang zwischen supermassereichen Schwarzen Löchern und Teilchen der Dunklen Materie entdeckt, die zu den größten und kleinsten Einheiten im Universum gehören.

Ihre neuen Berechnungen zeigen, dass ein Paar supermassiver Schwarzer Löcher (SMBHs) aufgrund des zuvor übersehenen Verhaltens von Teilchen der Dunklen Materie zu einem größeren Schwarzen Loch verschmelzen konnten, was Einblicke in das seit langem bestehende „letzte Parsec-Problem“ der Astronomie liefert eine Lösung. Die Forschung wurde diesen Monat in Physical Review Letters veröffentlicht.

Im Jahr 2023 gaben Astrophysiker die Entdeckung eines „Summens“ von Gravitationswellen bekannt, das das Universum durchdringt. Sie nehmen an, dass dieses Hintergrundsignal von Millionen Paaren verschmelzender supermassereicher Schwarzer Löcher ausgestrahlt wird, von denen jedes milliardenfach so groß ist wie die Masse der Sonne.

Theoretische Simulationen deuten jedoch darauf hin, dass, wenn diese riesigen Objekte paarweise spiralförmig zusammenlaufen, ihre Annäherung bei einer Entfernung von etwa 1 Parsec (einer Entfernung von etwa 3 Lichtjahren) stoppt und so ihre Verschmelzung verhindert wird.

Dieses „letzte Parsec-Problem“ widerspricht nicht nur der Theorie, dass verschmelzende massive Schwarze Löcher die Quelle des Gravitationswellenhintergrunds sind, sondern auch mit der Theorie, dass massive Schwarze Löcher durch die Verschmelzung kleinerer Schwarzer Löcher entstehen.

Die Mitautoren des Papiers sagten: „Wir zeigen, dass das Hinzufügen des bisher ignorierten Einflusses der Dunklen Materie dazu beitragen kann, dass supermassereiche Schwarze Löcher die endgültigen Trennungs- und Verschmelzungslücken überwinden. Unsere Berechnungen erklären, wie dies im Gegensatz zu früheren Vorstellungen geschieht.“

Scitech Daily-Website (https://scitechdaily.com)

1. Die Gültigkeitsdauer von Medikamenten kann sich auf zukünftige Mars-Erkundungsmissionen auswirken

Eine neue von Duke Health durchgeführte Studie zeigt, dass mehr als die Hälfte der in der Raumsonde gelagerten Medikamente ablaufen, bevor Astronauten nach Abschluss einer dreijährigen Reise zum Mars zur Erde zurückkehren. Dazu gehören Schmerzmittel, Antibiotika, wichtige Medikamente wie Allergiemedikamente und Schlafmittel .

Laut einer Studie, die in der neuesten Ausgabe der Zeitschrift npj Microgravity der Nature Publishing Group veröffentlicht wurde, könnten Astronauten am Ende auf Medikamente angewiesen sein, die unwirksam oder sogar schädlich sind.

Abgelaufene Arzneimittel können einen Teil oder den größten Teil ihrer Wirksamkeit verlieren. Die tatsächliche Stabilität und Wirksamkeit von Medikamenten im Weltraum im Vergleich zur Erde bleibt weitgehend unbekannt. Die raue Weltraumumgebung, einschließlich Strahlung, kann die Wirksamkeit von Arzneimitteln verringern.

Da Raumfahrtagenturen Langzeitmissionen zum Mars und anderswo planen, könnten abgelaufene Medikamente eine Herausforderung für diese Missionen darstellen, stellten die Forscher fest.

Mithilfe der International Drug Expiration Date Database stellten Forscher fest, dass 54 von 91 Arzneimitteln eine Haltbarkeitsdauer von 36 Monaten oder weniger hatten.

Die optimistischsten Schätzungen gehen davon aus, dass etwa 60 % dieser Medikamente vor dem Ende der Marsmission ablaufen werden. Unter konservativeren Annahmen steigt diese Zahl auf 98 %.

Diese Studie geht nicht davon aus, dass Medikamente schneller abgebaut werden, sondern konzentriert sich auf Medikamente, die nicht für Marsmissionen aktualisiert werden können. Dieser Versorgungsmangel betrifft nicht nur Medikamente, sondern auch andere wichtige Güter, wie zum Beispiel Lebensmittel.

Die Erhöhung der Anzahl der Medikamente an Bord eines Raumfahrzeugs könnte auch dazu beitragen, die verringerte Wirksamkeit abgelaufener Medikamente auszugleichen, sagten die Autoren der Studie.

2. Chinesische Astronomen entwickelten sichGalaxisNeue Techniken zur Gewinnung von Informationen aus Untersuchungen

Wissenschaftler am Nationalen Astronomischen Observatorium der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (NAOC) haben in Zusammenarbeit mit internationalen Partnern kürzlich eine innovative Technologie entwickelt, die effizient Informationen aus Galaxienuntersuchungen extrahieren kann und so den Weg für zukünftige Erkundungen und Untersuchungen des Universums ebnet.

Ihre Forschungsergebnisse wurden in der neuesten Online-Ausgabe von Communications Physics veröffentlicht.

In diesem Zeitalter der Präzisionskosmologie sind groß angelegte Rotverschiebungsuntersuchungen von Galaxien leistungsstarke Werkzeuge zur Erforschung des Universums. Durch die Beobachtung einer großen Anzahl von Spektren entfernter Galaxien können Astronomen Dichtefelder von Galaxien zu verschiedenen Zeitpunkten im Universum erzeugen. Diese Dichtefelder enthalten wichtige Informationen über die Galaxienaggregation, die durch Zweipunkt- und N-Punkt-Korrelationsfunktionen (N>2) quantifiziert werden können.

Allerdings ist es aufgrund verschiedener Komplexitäten, einschließlich der Messung und Modellierung dieser Größen, schwierig, n-Punkt-Funktionen in der Praxis zu verwenden.

Nachdem das NAOC-Forschungsteam und seine Partner mehrere Jahre an dieser herausfordernden Aufgabe gearbeitet hatten, haben sie eine Reihe neuer Methoden zur Extraktion von Mehrpunktkorrelationsfunktionen aus galaktischen Zweipunktkorrelationsfunktionen entwickelt.

Die Forscher sagten: „Dies öffnet ein neues Fenster für die effektive Nutzung von Informationen höherer Ordnung bei der Durchmusterung von Galaxien und ist wichtig für kommende Instrumente wie das Dark Energy Spectroradiometer (DESI), den Fixed Focus Spectrograph (PFS) und den China Survey Space.“ Telescope (CSST) ist von großer kosmologischer Bedeutung.“ (Liu Chun)