Зрение богомолов расшифровали

Углеродное кольцо из 18 атомов углерода (18С)

Углерод может пребывать в разных состояниях (аллотропных формах, как говорят химики и физики): алмаз, графит, графен, аморфная сажа. Тем самым обеспечивается разнообразие жизни. С помощью шестиуглеродных колец удалось сначала «сделать» фуллерены, а затем и нанотрубки. Долгие десятилетия химики пытались синтезировать кольцевидную структуру с большим количеством атомов, но им это не удавалось. И вот свершилось…

Химики Оксфорда смогли получить кольцо, состоящее из 18 атомов углерода. Синтез начался с минимального кольца‑квадрата с присоединенными к ним атомами кислорода из четырех углеродов при пяти градусах Кельвина. От совокупности этих «квадратных» углеродных конструкций, циклокарбоксида С24О6, постепенно отняли шесть молекул угарного газа СО. Искомый продукт образовался в газовом облаке. Его послали на исследования в Цюрих.

Швейцарцы с помощью микроскопа атомной силы (AFM – Atomic Force Microscope) подтвердили успешный синтез углеродного кольца из 18 атомов углерода с чередующимися одинарными и тройными связями. Предварительное исследование циклокарбона показало, что он проявляет полупроводниковые свойства. Это сулит большие перспективы в создании молекулярной наноэлектроники. Немаловажно и то, что циклокарбон послужит решению задач и фундаментальных исследований.

А вот японские ученые из университетов о‑ва Кюсю в городах Вакамуцу и Осака с помощью полиоксометалата (polyoxometalate – POM) приспособили углеродные нанотрубки для создания нейроморфной 3D‑сети. Она, подобно клеточной, генерирует спонтанные импульсы и фоновый шум. В качестве основы РОМ был взят молибден в соединении с фосфором. Возникающий электронный каскад, по мнению японцев, обеспечивает способность к самообучению на основе сетевой структуры. Авторы высказывают уверенность, что с помощью нанотрубок и РОМ, позволяющего хранить заряды, можно создавать комплексные функциональные сети, которые будут иметь преимущество перед жестким «хардвером» нынешнего искусственного интеллекта (ИИ).

Сеть, образуемая нанотрубками и генерирующая сигналы (красные «всплески» внизу). Иллюстрации Physorg

История науки показывает, что поначалу исследователи разбираются со строением чего‑то простого, а затем переходят к более сложным объектам. То же справедливо и по отношению к выяснению функции довольно простых нейросетей у насекомых, например богомолов, поджидающих жертву, чтобы схватить ее с помощью сложно устроенных передних лап. При этом особая 3D‑нейросеть насекомого, идентифицированная биологами из Университета Ньюкасла, оценивает расстояние благодаря импульсам, приходящим к ней от обоих глаз. Эта способность насекомых получила название «стереопсис». У человека же – бинокулярное зрение, которому ученые пытаются «научить» роботы и компьютеры.

В статье англичан в приложении к журналу Nature отмечается, что за стереопсис богомола отвечает весьма ограниченное число нейронов. Особенность выявленной в Ньюкасле сети – постоянная обратная связь, реализуемая с помощью нейрональных петель. Их самозамыкание способствует точности определения расстояния до жертвы и скорости ее движения. Англичане полагают, что открытая ими сеть оценки рассогласования изображений на двух сетчатках позволит глубже понять природу бинокулярного зрения и разработать более простые алгоритмы машинного зрения.