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La scienza da aspettare nei prossimi dodici mesi

Gli ultimi anni sono stati densi di avvenimenti scientifici importanti, che hanno segnato la via per ulteriori sviluppi nel prossimo futuro. Dall’astronomia alla fisica delle particelle, dall’editing genetico al riscaldamento climatico, ecco i settori della ricerca scientifica da tenere d’occhio nel 2019 secondo “Nature”

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Progetti polari
A gennaio, ricercatori statunitensi e britannici scenderanno in Antartide per iniziare la loro più grande missione congiunta nel continente da oltre 70 anni. Lo scopo del progetto quinquennale è capire se il ghiacciaio Thwaites, remoto e apparentemente instabile, inizierà a collassare nei prossimi decenni. Il progetto prevede lo studio delle condizioni oceaniche vicino al ghiacciaio, che ha le dimensioni della Florida, circa metà dell’Italia, usando veicoli sottomarini a navigazione autonoma e foche equipaggiate con sensori.

Un iceberg staccatosi dalla Penisola Antartica (Credit: agefotostock/AGF)

Più oltre nell’anno, scienziati europei progettano di iniziare la perforazione di Little Dome C, nella calotta glaciale antartica, nel tentativo di recuperare una carota di ghiaccio vecchia di 1,5 milioni di anni. Se avranno successo, la carota produrrà la più antica registrazione del clima e delle condizioni atmosferiche primordiali.

Una montagna di denaro
Verso la fine del 2019, quando tutti i paesi avranno pubblicato i dati di spesa del 2018, la Cina potrebbe classificarsi come il più grande investitore del mondo in ricerca e sviluppo, tenendo conto del potere d’acquisto della sua valuta. A partire dal 2003, in Cina le spese per la scienza hanno subito un’accelerazione, anche se il paese è ancora dietro gli Stati Uniti nei parametri di qualità della ricerca. In Europa, i funzionari cercheranno un accordo su come distribuire il fondo proposto di 100 miliardi di euro con il prossimo programma di finanziamento della ricerca dell’Unione europea, Horizon Europe, che partirà nel 2021. Non è chiaro in che misura potranno partecipare i ricercatori britannici, poiché l’incertezza sulla Brexit continua ad affliggere il paese.

Origini umane

Altri fossili che illuminano le origini di antiche specie di ominidi potrebbero emergere dalle isole dell’Asia sudorientale – una regione di grande interesse da quando, nel 2003, gli archeologi hanno scoperto una specie di hobbit simile all’uomo sull’isola indonesiana di Flores. Gli scavi in corso potrebbero rivelare di più sui primi abitanti umani dell’isola filippina di Luzon, compreso se il loro isolamento abbia portato a una piccola statura, come potrebbe essere accaduto su Flores.

Ricostruzione del cranio dell’uomo di Flores, scoperto nella cava di Liang Bua, in Indonesia (Science Photo Library/AGF)

Futuro incerto per il collisore
Potrebbe essere un anno decisivo per i piani di costruzione di un successore del Large Hadron Collider (LHC). Nel 2012, i fisici giapponesi hanno proposto di ospitare l’International Linear Collider (ILC), del costo di circa 7 miliardi di dollari, dopo che gli scienziati dell’LHC di Ginevra, in Svizzera, hanno annunciato la scoperta del bosone di Higgs. ILC studierà in dettaglio l’Higgs. Ma un rapporto del 2018 commissionato dal governo giapponese ha dato parere negativo sulla sostenibilità del progetto a causa dei costi. Il Giappone è l’unico paese che ha mostrato interesse a ospitare l’ILC e il governo dovrebbe rilasciare una dichiarazione in merito alle sue intenzioni entro il 7 marzo.

La ricaduta dell’editing genetico
I genetisti continueranno ad occuparsi delle ripercussioni dell’annuncio fatto nel 2018 da He Jiankui di aver contribuito a produrre i primi bambini geneticamente editati al mondo. I ricercatori sperano di verificare se He, che si occupa di editing genomico presso la Southern University of Science and Technology di Shenzhen, in Cina, ha modificato i geni di due embrioni che hanno dato origine a due gemelle. In seguito a una protesta internazionale, gli scienziati cercheranno di scoprire qualsiasi potenziale effetto collaterale del processo e di creare un quadro di riferimento per garantire che eventuali futuri interventi per modificare il DNA umano ereditabile – come quello di ovociti, spermatozoi o embrioni – avvengano in modo responsabile e regolamentato.

Aspettando Plan S
Le riviste su abbonamento potrebbero rivedere i loro modelli di business per adattarsi a Plan S, il progetto di convertire le pubblicazioni scientifiche in un modello completamente open access. Gli editori hanno un anno prima che i sostenitori del progetto richiedano ai ricercatori che finanziano di depositare immediatamente gli articoli accettati per la pubblicazione in archivi ad accesso gratuito, una pratica attualmente vietata da molte riviste. La spinta verso una scienza aperta è alla base anche di un progetto del 2019 di finanziatori e organizzazioni di ricerca dei Paesi Bassi che cerca di fare a meno dell’uso di citazioni e impact factor per valutare i ricercatori.

La Bibbia della biosicurezza
L’Organizzazione mondiale della sanità prevede di terminare una revisione importante del suo Manuale sulla biosicurezza in laboratorio a metà del 2019. Le linee guida, ampiamente utilizzate, definiscono le migliori pratiche per la gestione sicura di agenti patogeni come Ebola. Questa è la prima revisione del manuale dal 2004. Le revisioni aumenteranno l’attenzione verso la creazione di valutazioni del rischio specifiche per sito e per esperimento e verso il miglioramento della gestione, delle pratiche e della formazione del personale di laboratorio. Il ripensamento mira a scoraggiare i laboratori che affrontano la biosicurezza in modo meccanico e a incoraggiare la definizione di procedure più flessibili ed efficaci.

SPL/AGF

Armeggiare con il clima
Mentre le emissioni di carbonio continuano a salire, il 2019 potrebbe vedere i primi esperimenti che mirano esplicitamente a capire come raffreddare artificialmente il pianeta usando una pratica chiamata geoingegneria solare. Gli scienziati dello Stratosferic Controlled Perturbation Experiment (SCoPEx) intendono spruzzare pennacchi da 100 grammi di particelle di un materiale simile al gesso nella stratosfera per osservare come si disperdono. Tali particelle potrebbero finire per raffreddare il pianeta riflettendo parte dei raggi del Sole nello spazio. Chi considera scetticamente la geoingegneria teme però che la pratica possa avere conseguenze imprevistee distrarre dagli sforzi per ridurre le emissioni di gas serra. Il team SCoPEx, guidato dagli Stati Uniti, attende il via libera da un comitato consultivo indipendente.

Grandi speranze

Marcia pro cannabis a Toronto, in Canada (ZUMAPRESS.com / AGF)

I ricercatori canadesi dovrebbero iniziare a vedere i primi risultati di una serie di studi sulla coltivazione e sulla biologia di base della cannabis. Nell’ottobre 2018, il paese ha legalizzato la pianta per tutti gli usi. È la seconda nazione al mondo a farlo, dopo l’Uruguay, portando sulla ricerca sulla marijuana una pioggia di denaro inatteso da parte dei governi provinciali e federale. Entro la fine del 2019, i ricercatori dell’Università di Guelph sperano di lanciare il primo centro accademico del Canada dedicato alla ricerca sulla cannabis, che la studierà a 360 gradi, dalla genetica della pianta ai suoi benefici per la salute.

Segnali cosmici
Il più grande radiotelescopio del mondo – l’Aperture Spherical Radio Telescope, con un’apertura di 500 metri – dovrebbe essere pienamente operativo e disponibile per i ricercatori da settembre. Dall’inizio della fase di commissioning, nel 2016, il mega-telescopio da 1,2 miliardi di yuan (circa 150 milioni di euro) ha individuato più di 50 nuove pulsar: stelle dense, morte e che ruotano rapidamente. Presto andrà in caccia di deboli segnali prodotti da fenomeni come i lampi radio veloci e nuvole di gas cosmico. Nel frattempo, gli astronomi decideranno se procedere con la costruzione del Thirty Meter Telescope sulla montagna hawaiana Mauna Kea. Nel 2018, i progetti hanno superato l’ultima di una lunga serie di cause legali presentate dalle popolazioni locali.

Segnali cosmici
Il più grande radiotelescopio del mondo – l’Aperture Spherical Radio Telescope, con un’apertura di 500 metri – dovrebbe essere pienamente operativo e disponibile per i ricercatori da settembre. Dall’inizio della fase di commissioning, nel 2016, il mega-telescopio da 1,2 miliardi di yuan (circa 150 milioni di euro) ha individuato più di 50 nuove pulsar: stelle dense, morte e che ruotano rapidamente. Presto andrà in caccia di deboli segnali prodotti da fenomeni come i lampi radio veloci e nuvole di gas cosmico. Nel frattempo, gli astronomi decideranno se procedere con la costruzione del Thirty Meter Telescope sulla montagna hawaiana Mauna Kea. Nel 2018, i progetti hanno superato l’ultima di una lunga serie di cause legali presentate dalle popolazioni locali.

Illustrazione del futuro Thirty Meter Telescope (Cortesia TMT Observatory Corporation)





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le Scienze, Nature

Detective presso Computer Crime Research Center. Investigazioni Roma. Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Seminario Analisi del Crimine Violento Università di Roma

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Un computer quantistico per generare contemporaneamente tutti i futuri possibili

Non si tratta di prevedere il futuro ma di produrre simultaneamente, attraverso un complesso algoritmo quantistico, tutti i potenziali esiti di una determinata operazione, per poter scegliere al meglio. Un gruppo di fisici è riuscito a realizzare un dispositivo che genera tutti questi futuri

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È possibile generare contemporaneamente tutti i futuri possibili? E osservarli tutti, per scegliere quello migliore? Nella realtà macroscopica, quella che conosciamo e che è dominata dalle leggi della fisica classica, sicuramente no. Ma gli scienziati, oggi, hanno provato a farlo nel mondo invisibile dell’infinitamente piccolo attraverso un computer quantistico. Un gruppo coordinato dall’università di Griffith ha sviluppato un prototipo di dispositivo quantistico che è in grado di generare contemporaneamente tutti gli scenari futuri possibili – in questo caso non si tratta di situazioni reali ma di stati quantistici.

Il risultato è pubblicato su Nature Communications.

In ogni istante moltissime possibilità

Ogni scelta che ci si presenta può portare a diversi esiti: ad esempio nel film Sliding doors si vedono scorrere due futuri molto diversi. Moltiplicate il tutto per il numero di scelte che si presentano in ogni istante e avrete un’idea di quanti possibili futuri esistono ogni giorno. “Quando pensiamo al futuro”, sottolinea Mile Gu della Nanyang Technological University a Singapore, che ha sviluppato l’algoritmo quantistico alla base del prototipo, “ci confrontiamo con una vasta gamma di possibilità. Queste possibilità crescono esponenzialmente in ogni istante, mano a mano che si va nel futuro, come spiega l’esperto. “Anche se avessimo soltanto due diverse strade da scegliere ogni minuto, in meno di mezz’ora si sarebbero creati 14 milioni di possibili futuri. Insomma, si tratterebbe di un mare di futuri che non conosciamo.

Una sovrapposizione quantistica

Partendo da queste considerazioni matematiche, gli autori hanno sviluppato un algoritmo che possa esaminare tutti questi futuri. Come? Attraverso una sovrapposizione quantistica, ovvero studiando una sovrapposizione di stati fisici, puramente teorici. È quanto avviene nel caso ampiamente studiato del gatto di Schrödinger, che si trova in una scatola e che è contemporaneamente vivo e morto: lo stato di vita e quello di morte rappresentano una somma matematica e sono entrambi possibili con la stessa probabilità. E soltanto quando si verifica un intervento dall’esterno, cioè un osservatore apre la scatola – in altre parole si compie una scelta – si determina con certezza se il gatto è vivo oppure morto. Questo è quanto hanno realizzato i ricercatori, ma non solo con due futuri possibili, ma con tanti futuri. Gli autori hanno realizzato un dispositivo che potesse riprodurre questa sovrapposizione quantistica. Per farlo hanno sviluppato un particolare processore quantistico, in cui i possibili esiti (dunque i futuri) di un determinato processo decisionale sono rappresentati dalla posizione dei fotoni, i quanti di luce.

Tanti futuri possibili

Gli scienziati hanno dimostrato che il dispositivo riproduce vari futuri possibili, ognuno con la sua probabilità di accadere. In altre parole,  realizza una sovrapposizione quantistica di multipli futuri potenziali. E ciascun futuro è associato a un certo peso, ovvero ad una probabilità che possa verificarsi. Un po’ come quando il gatto di Schrödinger era vivo e morto con una probabilità identica per entrambi i futuri possibili. Tuttavia, in questo caso gli stati studiati sono ben più di due, e ognuno è associato ad un peso (una probabilità) corrispondente. Attualmente il prototipo riesce a simulare al massimo 16 futuri possibili, mentre in linea teorica l’algoritmo sottostante ne può generare numerosissimi. E il risultato va verso lo sviluppo di computer quantistici ancora più potenti.

Per determinare il funzionamento del dispositivo gli autori si sono basati sulle teorie del premio Nobel per la fisica Richard Feynman. L’idea è questa: quando una particella viaggia da un punto A ad un punto B, non segue necessariamente un singolo percorso. “Al contrario, percorre simultaneamente tutte le strade possibili che la collegano al punto di arrivo”, spiega la coautrice Jayne Thompson della Nanyang Technological University a Singapore. “Il nostro lavoro studia in maniera estesa questo fenomeno e lo manipola in modo da realizzare un modello statistico di questi futuri possibili”.

Un aiuto per l’intelligenza artificiale

“Il nostro approccio consiste nel mettere insieme una sovrapposizione quantistica di tutti i possibili futuri per ciascun processo decisionale”, aggiunge Farzad Ghafari, ricercatore dell’Università di Griffith, che ha coordinato lo studio. “Facendo interferire queste sovrapposizioni l’una con l’altra, riusciamo ad evitare di osservare singolarmente ciascun futuro possibile, uno alla volta”. L’autore spiega che molti algoritmi di intelligenza artificiale, sviluppati oggi, riescono a osservare che piccoli cambiamenti nel loro comportamento possono portare a esiti futuri molto differenti. “Per questo, le nostre tecniche – chiarisce Ghafari – possono permettere a questi sistemi quantistici di intelligenza artificiale di imparare in maniera più efficiente l’effetto delle loro azioni”. In altre parole, in futuro questi sistemi potrebbero essere in grado di studiare le conseguenze delle loro azioni e regolarsi in base a questa conoscenza: un obiettivo da sempre agognato da noi esseri umani, ma per noi impossibile da raggiungere.





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Come saranno le case su Marte? I progetti premiati dalla Nasa

Le idee vincitrici del contest dell’Agenzia spaziale per gli insediamenti marziani del futuro

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Ingresso, cucina abitabile, camere multiuso, spazio protetto per la crescita delle piante: potrebbero essere queste le stanze della nostra casetta sul Pianeta rosso, nel caso riuscissimo nel prossimo futuro a colonizzarlo.

È uno dei progetti premiati nel corso della 3D-Printed habitat challenge, il contest promosso dalla Nasa per raccogliere idee per potenziali spazi abitabili al di fuori della Terra, Luna compresa. A realizzarlo, il team Mars Incubator di New Haven, nel Connecticut. Nel video, eccone una ricostruzione virtuale con quanti più dettagli possibili.

Per vedere anche tutti gli altri premiati, fatevi un giro qui.





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I primi tessuti umani assemblati nello Spazio

Gli astronauti della Iss, alle prese con l’ingegneria dei tessuti, hanno recapitato sulla Terra i primi vasi sanguigni realizzati in laboratorio

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Un vero e proprio laboratorio biologiconello Spazio, dove cellule anche di tessuti umani crescono e possono fornire informazioni da applicare anche sulla Terra. Succede sulla Stazione spaziale internazionale, dove negli ultimi anni diversi astronauti si sono messi alla prova come biologi e ingegneri dei tessuti per approfondire le conoscenze, in particolare sui nostri vasi sanguigni.

Chi vediamo all’opera in questo interessante filmato è Tim Peake, protagonista della missione Principia, che ha assemblato durante una lunga serie di esperimenti veri e propri capillari: un risultato che non era mai stato raggiunto qui sulla Terra, poiché la struttura 3D che le cellule assumono in condizioni di microgravità è più coerente a quella dell’originale.





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tutto! é tutto molto discutibile!!!

thumb Diego Gerloni
2/15/2019

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