1грамм бактерий = 931322 ГБ информации.

Новый биологический принцип хранения информации был разработан командой CUHK iGEM 2010, состоящей из преподавателей и студентов Китайского университета в Гонконге. Работа была выполнена для участия команды в конкурсе iGEM этого года. В этом году ученые собираются использовать бактерии не только для хранения информации, но и объединить вместе с этим стойкую систему биологического шифрования данных. Естественно, что все технологии манипулирования ДНК и анализа генома, использованные в даннойработе, чрезвычайно дороги, что пока не позволяет рассматривать данную технологию с точки зрения практического применения.

Использование бактерий в качестве устройств хранения информации - идея не новая, она была предложена группой Бэнкрофта в 2001 году, а группа ученых Ячи занималась хранением информации в геноме бактерий с 2007 года. Ученые выяснили, что для того, что бы обеспечить надежное хранение данных необходимоы правильно подойти к используемому виду бактерий. Использование Bacillus subtilis обеспечит сверхнадежное хранение благодаря тому, что бактерии размножатся и сделают дополнительные копии данных, микроорганизмы Deinococcus radiodurans могут выдержать радиацию ядерного взрыва и сохранить при этом записанные данные.

Кодирование информации в ДНК называется рекомбинацией ДНК и производится сложными методами генной инженерии. Для преобразования в генный вид информация подвергается перекодированию. Каждый байт информации, содержащий 8 бит, кодируется двумя четырехбитными последовательностями, соответствующими различным основам ДНК. Значение 0 соответствует аденозину, 1 - тимину, 2 - цитозин и 3 - гуанину. С математической точки зрения такие преобразования достаточно просты и понятны. После перекодирования информация подвергается сжатию с использованием алгоритмов Хоффмана и LZ77, что позволяет сократить объем информации и избавиться от повторяющихся блоков.

Используя современные технологии кодирования ДНК невозможно вместить достаточно объемную информацию в одну последовательность. Таким образом информация должнафрагментироваться, каждый фрагмент обрамляется специальными метками начала и контрольной суммой, позволяющей контролировать и корректировать ошибки (мутации). После этого начинается непосредственно сборка ДНК и ее внедрение в геном бактерий.

Чтение информации, записанной биологическим образом, тоже является достаточно сложной операцией. Но, с появлением новыхсовременных устройствитехнологийэто в будущем будет делаться гораздо проще.

Ну, и наконец можно привести несколько фактов. В одной бактерии вида E. Coli, а именно этот вид использовался командой iGEM, можно сохранить всего один килобайт информации. А в одном грамме живого веса содержится такое количество особей этого вида, что общее количество информации составит 931322 ГБ.

Источник

Китай вводит в обращение электронные паспорта

В пятницу прошедшей недели в Китае началось производство новых паспортов, имеющих в своем составе электронный микрочип с записанной в нем идентификационной информацией. Согласно заявлению Хуань Пинга (Huang Ping), генерального директора консульского отдела Министерства иностранных дел Китая, введение новых паспортов должно сыграть важную роль в международных отношениях и значительно упростить процедуры международных поездок.

В первое время такие электронные паспорта будут получать только правительственные чиновники и работники государственных предприятий, выезжающие в зарубежные командировки. Значительно позже планируется заменить новыми электронными паспортами паспорта и оставшейся части населения, но сроки такой замены еще не конкретизированы.

Новый китайский электронный паспорт выглядит в точности так же, как и его бумажный собрат, за исключением наличия микрочипа, хранящего данные. Если старые бумажныедокументы можно было подделать, то новый паспорт, благодаря новейшим разработкам в области цифрового шифрования и криптозащиты, а так же благодаря использованию последних технологий печати, подделать будет просто невозможно. Чип хранения данных, встроенный в паспорт содержит подробные идентификационные и анкетные данные, включая имя, фамилию, личный числовой идентификационный код, срок действия документа, год рождения и гражданство владельца.

Контракт на изготовление электронных официальных паспортов получили две китайские компании, Shanghai Banknote Printing Co, Ltd. и Shanghai Mite Speciality&Precision Printing Co, Ltd.Эти же компании в дальнейшем будут печатать и обычный, общественный вариант электронных паспортов.

Источник

Физики создали принципиально новый тип источника света.

Физикам из университета Бонна удалось создать уникальные условия, при соблюдении которых стало возможным получение абсолютно нового типа источника света, которыйранее существовал только в теории. Этот источник является ничем иным, какконденсатом Бозе-Эйнштейна,состоящим из фотона, своеобразным супер-фотоном. Это открытие может привести к появлению новых классов оптических приборов, по свойствам напоминающих лазеры, работающие в рентгеновском диапазоне, и к разработке на их основе более мощных компьютерных оптических процессоров.

Впервые конденсат Бозе-Эйнштейна был получен в 2001 году группой американских физиков, ставших в связи с этим лауреатами Нобелевской премии в области физики. Атомы рубидия, охлажденные до сверхнизких температур, составляющих миллионные доли градуса выше абсолютного нуля, концентрировались в очень маленьком замкнутом объеме.При достижении некоторого порога плотности эти частицы исчезли, превратившись в конденсат Бозе-Эйнштейна, поведение которого соответствует поведению одной единственной огромной супер-частицы.

Такой подход должен сработать и для фотонов света, но тут возникает одна проблема, когда фотоны"охлаждаются",они попросту исчезают. Но, можно сказать, Боннским ученым удалось реализовать невозможное -"охладить"фотоны света и сконцентрировать их в малом объеме. Добиться этого им удалось, применив два зеркала, имеющих очень высокий коэффициент отражения. Фотоны света, попавв плоскость, перпендикулярную плоскостям этих зеркал, больше никогда не покидали этого объема, колеблясь между зеркалами взад-вперед. В пространство между зеркалами были выпущены молекулы вещества-пигмента, которые при столкновении поглощали фотоны и тут же испускали их вновь, но уже с другой температурой.

"Во время этого процесса фотоны приняли температуру окружающего газа"-рассказывает профессор Мартин Вайц (Martin Weitz). -"Они, эти фотоны, остыли буквально до комнатной температуры, но при этом они не исчезли или потерялись".После этого с помощью луча лазера физики буквально накачали фотонами пространство между зеркалами, это позволило получить чрезвычайно высокую концентрацию фотонов в достаточно ограниченном объеме. А высокая концентрация фотонов привела к возникновению конденсата Бозе-Эйнштейна, т.е. одного супер-фотона.

Источник

BacillaFilla -бактерии-ремонтники будут заделывать трещины в бетоне и асфальте.

BacillaFilla -именно так назвали ученые из университета Ньюкасла новый вид бактерий, разработанных с помощью генной инженерии на основе бактерий вида Bacillus subtilis. Новый вид бактерий выведен исключительно для того, что бы с их помощью можно было заполнить и"склеить"трещины в бетоне или асфальте из которых, как известно, делают здания и прокладывают дороги. Бактерии проникают в самые мелкие и глубокие трещины и размножаются там, пока не заполнят своими телами весь объем. После этого срабатывает биологический выключатель, бактерии погибают, а их тела превращаются в карбонат кальция, который надежно скрепляет трещину.

Согласно информации, полученной от исследователей, бактерии начинают расти и размножаться, только тогда они попадают в среду, уровень pH которой полностью соответствует уровню pH бетона. Так же сейчас ученые работают над немного другим видом таких же бактерий, которые начнут расти только попав в среду асфальта. Благодаря малымгабаритам бактерии способны проникнуть очень глубоко внутрь разрушенного материала. При этом, каждая бактерия выделяет в окружающую среду малое количество определенного фермента. Когда концентрация этого фермента в окружающей среде превышает запрограммированное значение, это служит своего рода сигналом срабатывания биологического выключателя. Бактерии начинают интенсивно вырабатывать карбонат кальция внутри их оболочек, что с одной стороны приводит к их последующей гибели, а с другой стороны - создает клейкий состав, который, высыхая, намертво скрепляет стены трещин. Проведенные позже опыты показали, что материал на основе карбоната кальция, который скрепляет трещины, является намного более прочным, нежели сам бетон.

Ко всему вышеперечисленному, эти бактерии несут в себе так называемый ген самоликвидации, который может сдержать неконтролируемое саморазмножение этих бактерий.Иначе, вырвись эти бактерии из под контроля, стал бы реальным сценарий, когда вся поверхность Земли была бы покрыта толстым слоем"бактериального"бетона.

Источник

В момент рождения Вселенная была горячей, плотной и .. жидкой.

В настоящее время на Большом адронном коллайдере проводится серия новых экспериментов, о целях и задачах которых мырассказывали достаточно подробно ранеена страницах нашего сайта. Анализируя данные, получаемые от датчиков эксперимента ALICE, ученые пришли к однозначному выводу, что в момент рождения Вселенная состояла из чрезвычайно горячей и плотной жидкости, а не газа, как это считалось ранее.

В рамках эксперимента ALICE в недрах БАК сталкиваются разогнанные до огромных энергий тяжелые ядра свинца. Лобовое столкновение ядер приводит к возникновению субатомной"шаровой молнии",разогретой до невероятной температуры в десятки триллионов градусов, что по условиям максимально приближается к первым моментам существования Вселенной.

При таких температурах любая материя"тает",превращаясь в кварково-глюонную плазму. Несмотря на то, что ранние эксперименты, проводимые при более низких энергиях столкновений, уже показали, что плазма ведет себя подобно жидкости, ученые считали, что при больших энергиях и температурах эта плазма перейдет в газообразное состояние, но, этого не произошло.

Так же учеными был обнаружен еще один пока необъяснимый феномен. Оказалось, что количество субатомных частиц, рождаемых в результате столкновения, намного превосходит значение, рассчитанное ранее с использованием теоретических моделей. Эти"шаровые молнии",рожденные столкновениями, существуют только очень короткий промежуток времени, после чего кварково-глюонная плазма остывает и превращается в обычную материю, которая в виде тысяч субатомных частиц разлетается из точки столкновения.

Источник

Впервые ученым удалось непосредственно увидеть атом водорода.

Японские ученые объявили о том, что им, впервые в мире, удалось осуществить непосредственное наблюдение атомов водорода. Водород имеет атомное число 1, атом водорода имеет диаметр около 0.1 нм, что делает его самым маленьким атомом из всех элементов периодической системы Менделеева. Сделанное учеными достижение, как ожидается,позволит ускорить научные исследования в области технологий хранения водорода, изготовления полупроводниковых устройств из кремния и других материалов.

Для проведения таких наблюдений ученым пришлось сделать ряд улучшений в конструкции электронного микроскопа ARABF-STEM, который является достаточно новой разработкойи функционирует с 2009 года. Основной доработке подверглась фокусирующая линза микроскопа ARABF-STEM, ее угол отклонения был скорректирован таким образом, что бы обеспечить разрешающую способность в 0.1 ангстрема (1 ангстрем = 0.1 нм).

После доработок электронного микроскопа ученые поместили в его поле зрения кристалл гидрида ванадия (VH2). Ванадий является металлом, активно сорбирующим водород, атомы которого помещаются в пространстве между узлами кристаллической решетки ванадия. Благодаря высокой разрешающей способности усовершенствованного электронного микроскопа ARABF-STEM на полученных снимках можно было четко различить атомы ванадия (помечены на снимке зеленым цветом) и атомы водорода (помечены синим цветом).

В более ранних исследованиях, проведенных в мае 2010 года, ученые из Токийского университета и компании Toyota Motor Corp наблюдали в электронный микроскоп кристалл окиси сплава лития и кобальта LiCoO2, материала, выступающего в роли положительного электрода литий-ионных аккумуляторных батарей. Тогда ученым, хоть и с большим трудом, удалось различить на снимках атомы лития, имеющих атомное число 3, атомы кислорода и кобальта, конечно, удалось идентифицировать без труда.

Результаты исследований были опубликованы Обществом прикладной физики Японии (Japan Society of Applied Physics, JSAP) в онлайн-версии английского журнала"Applied Physics Express (APEX)"от 5 ноября 2010 года.

Источник