Дайджест научпоп-новостей за неделю, о которых мы ничего не писали
«Электрокалорический» тепловой насос может изменить систему кондиционирования воздуха
Тепловые насосы в виде кондиционеров встречаются повсеместно. Учёные только что изобрели такой насос, который позволяет отказаться от использования вредных хладагентов.
Использование вредных для окружающей среды газов в кондиционерах и холодильниках может стать ненужным, если новый вид теплового насоса оправдает свои ожидания. Прототип, описанный в исследовании, опубликованном на прошлой неделе в журнале Science, использует электрические поля и специальную керамику вместо того, чтобы попеременно испарять хладагент и конденсировать его с помощью компрессора для нагрева или охлаждения воздуха.
Эммануэль Дефей, материаловед из Люксембургского института науки и технологии в Бельво, и его коллеги создали своё экспериментальное устройство из керамики, обладающей сильным электрокалорическим эффектом. Материалы, обладающие этим эффектом, нагреваются под воздействием электрического поля.
В электрокалорическом материале атомы обладают электрической поляризацией — небольшим дисбалансом в распределении электронов, в результате чего атомы имеют «плюсовой» и «минусовой» полюс.
Когда материал остаётся в покое, поляризация этих атомов постоянно меняется в случайных направлениях. Но когда материал подвергается воздействию электрического поля, все электростатические полюса внезапно выравниваются. Этот переход от беспорядка к порядку означает, что энтропия электронов — физический способ измерения беспорядка — внезапно падает, объясняет Дефей.
Но законы термодинамики гласят, что общая энтропия системы никогда не может уменьшиться, поэтому если где-то она уменьшается, то где-то ещё должна увеличиться. «Единственная возможность для материала избавиться от лишнего беспорядка — это влить его в решётку» своей кристаллической структуры, — говорит он. Этот дополнительный беспорядок означает, что сами атомы начинают вибрировать быстрее, что приводит к повышению температуры.
Затем исследователи отводят тепло, пропуская жидкость между пластинами электрокалорического материала, не снимая при этом электрического поля. В результате плита возвращается к исходной температуре окружающей среды, но имеет меньшую поляризационную энтропию. Если затем выключить электрическое поле, то возникает обратный эффект: поляризации снова становятся хаотичными, и энтропия вытекает из атомной решётки керамики, унося с собой тепло. В результате решётка становится холоднее температуры окружающей среды и может охлаждать жидкость, перекачиваемую между плитами. Затем цикл начинается снова.
Большие языковые модели представляют опасность для науки из-за ложных ответов
Большие языковые модели (LLM) представляют прямую угрозу науке из-за так называемых «галлюцинаций» (ложных ответов) и их необходимо ограничить для защиты научной истины, говорится в новой работе ведущих исследователей в области искусственного интеллекта из Оксфордского института Интернета.
Работа профессоров Брента Миттельштадта, Криса Рассела и Сандры Вахтёр опубликована в журнале Nature Human Behaviour. В ней поясняется, что «LLM разработаны таким образом, чтобы давать якобы полезные и убедительные ответы, не давая при этом никаких дополнительных гарантий относительно их точности или соответствия фактам».
Одна из причин этого заключается в том, что данные, которые технология использует для ответов на вопросы, не всегда поступают из фактологически корректного источника. LLM обучаются на больших массивах текстовых данных, обычно взятых из онлайн-источников. Они могут содержать ложные утверждения, мнения, творческие тексты и другие виды нефактической информации.
Данные, которые технология использует для ответов на вопросы, не всегда поступают из фактологически корректного источника. LLM обучаются на больших массивах данных…, как правило, из онлайн-источников. В них могут содержаться ложные утверждения, мнения, творческий подход.
Профессор Миттельштадт поясняет: «Люди, использующие LLM, часто антропоморфируют технологию, доверяя ей как человекоподобному источнику информации. Отчасти это объясняется тем, что LLM созданы как полезные, человекоподобные агенты, которые общаются с пользователями и отвечают на, казалось бы, любой вопрос уверенным, хорошо написанным текстом. В результате пользователей легко убедить в достоверности ответов, даже если они не имеют под собой никакой основы или представляют собой предвзятую или неполную версию правды».
По мнению авторов, чтобы защитить науку и образование от распространения недобросовестной и необъективной информации, необходимо установить чёткие ожидания относительно того, какой ответственный и полезный вклад могут внести магистранты. В статье говорится: «Для задач, где важна истина, мы рекомендуем пользователям составлять переводческие подсказки, содержащие проверенную, фактическую информацию».
Почему эмоции, вызванные музыкой, оставляют такие сильные воспоминания
В исследовании, опубликованном в журнале Nature Communications, для управления эмоциями добровольцев, выполнявших простые задания на компьютере, использовалась музыка. Исследователи обнаружили, что динамика эмоций людей превращала нейтральный опыт в запоминающиеся события.
«Изменения в эмоциях, вызванные музыкой, создавали границы между эпизодами, что облегчало людям запоминание того, что и когда они видели», — говорит ведущий автор исследования Мейсон Макклей, докторант факультета психологии Калифорнийского университета. «Мы считаем, что это открытие имеет большие терапевтические перспективы для помощи людям с посттравматическим стрессовым расстройством и депрессией».
С течением времени людям необходимо группировать информацию, поскольку запоминать приходится слишком много (и не всё из этого полезно). По-видимому, в процессе превращения впечатлений в воспоминания со временем участвуют два процесса: Первый объединяет наши воспоминания, сжимая и связывая их в отдельные эпизоды; второй расширяет и разделяет каждое воспоминание по мере того, как опыт уходит в прошлое. Происходит постоянное перетягивание каната между интеграцией и разделением воспоминаний, и именно это перетягивание помогает сформировать отчётливые воспоминания. Этот гибкий процесс помогает человеку понимать и находить смысл в своих переживаниях, а также удерживать информацию.
«Это похоже на укладывание предметов в коробки для длительного хранения», — говорит автор исследования Дэвид Клеветт (David Clewett), доцент кафедры психологии Калифорнийского университета. Когда нам нужно достать какую-то информацию, мы открываем коробку, в которой она хранится». Данное исследование показывает, что эмоции, по-видимому, являются эффективной коробкой для подобной организации и для того, чтобы сделать воспоминания более доступными».
Подобный эффект может помочь объяснить, почему тур Тейлор Свифт «Eras Tour» оказался столь эффективным для создания ярких и длительных воспоминаний: Её концерт содержит значимые главы, которые можно открывать и закрывать, чтобы вновь пережить сильные эмоции.
Макклей и Клеветт вместе с Мэтью Саксом из Колумбийского университета наняли композиторов, которые создали музыку, специально предназначенную для того, чтобы вызывать радостные, тревожные, грустные или спокойные чувства различной интенсивности. Участники исследования слушали музыку, представляя себе сюжет, сопровождающий серию нейтральных изображений на экране компьютера, таких как арбузная долька, бумажник или футбольный мяч. Они также использовали компьютерную мышь для отслеживания мгновенных изменений своих ощущений с помощью нового инструмента, разработанного для отслеживания эмоциональных реакций на музыку.
Затем, после выполнения задания, направленного на отвлечение внимания, участникам снова показывали пары изображений в случайном порядке. Для каждой пары спрашивали, какое изображение они увидели первым, а затем — насколько далеко по времени, по их мнению, они видели эти два объекта. Пары объектов, которые участники видели непосредственно перед и после изменения эмоционального состояния — высокой, низкой или средней интенсивности, — запомнились им как находящиеся на большем расстоянии друг от друга по времени, чем изображения, которые не сопровождались эмоциональными изменениями. Кроме того, участники хуже запоминали порядок следования объектов, которые охватывали эмоциональные изменения, по сравнению с объектами, которые они рассматривали, находясь в более стабильном эмоциональном состоянии. Эти эффекты свидетельствуют о том, что изменение эмоций, вызванное прослушиванием музыки, раздвигает новые воспоминания.
Это говорит о том, что моменты сильных эмоциональных изменений и напряжённости, такие как музыкальные фразы в «Богемской рапсодии» группы Queen, могут сохраняться в памяти дольше, чем менее эмоциональные переживания аналогичной продолжительности», — сказал МакКлей. «Музыканты и композиторы, сплетающие эмоциональные события в единую историю, возможно, наделяют нашу память богатой временной структурой и более длительным ощущением времени».
NASA ещё на один шаг приблизилось к обеспечению космических полётов топливом из плутония-238
Крупный план марсохода НАСА Perseverance на фоне следов от колёс 17 марта 2022 г., на 381-й марсианский день (сол) миссии
Недавняя поставка плутония-238 из Ок-Риджской национальной лаборатории Министерства энергетики США в Лос-Аламосскую национальную лабораторию — важнейший шаг к обеспечению планируемых миссий NASA радиоизотопными энергетическими системами.
Эта поставка 0,5 кг нового оксида плутония — крупнейшая с момента возобновления отечественного производства плутония-238 более десяти лет назад. Это значительная веха на пути к достижению средней цели по производству плутония в постоянном темпе — 1,5 кг в год к 2026 году.
Радиоизотопные энергетические системы, или РЭС, позволяют исследовать некоторые из самых глубоких, тёмных и отдалённых мест в Солнечной системе и за её пределами. В РЭС используется естественный распад радиоизотопа плутония-238 для обеспечения космического аппарата теплом в виде лёгкого радиоизотопного нагревателя или теплом и электричеством в виде такой системы, как многоцелевой радиоизотопный термоэлектрический генератор.
Министерство произвело оксид плутония, необходимый для заправки РЭС для таких миссий, как NASA Mars 2020. Первый космический аппарат, который получит преимущества от этого перезапуска, — ровер Персеверанс — несёт на себе часть нового плутония. Генератор постоянно обеспечивает марсоход теплом и электроэнергией мощностью около 110 Вт, что позволяет исследовать марсианскую поверхность и собирать образцы грунта для возможного извлечения.
Уэбб заглянул в атмосферу пушистой планеты
Первая экзопланета (планета, вращающаяся вокруг другой звезды, не Солнца) была открыта в 1992 году, а на сегодня известно уже более пяти с половиной тысяч планет, расположенных вокруг других звёздных систем. Группа астрономов изучала одну из них, загадочную WASP-107b, с помощью системы JWST и сделала ряд невероятных открытий, касающихся её атмосферы.
WASP-107b открыли в 2017 году с помощью роботизированного телескопа WASP (Wide Angle Search for Planets). Это газообразная экзопланета с массой, похожей на массу Нептуна, но диаметром ближе к диаметру Юпитера, удалённая от нас на 200 световых лет и вращающаяся вокруг звезды (WASP107) в созвездии Девы. Масса и размер планеты означают, что её атмосфера несколько «пушистее» и более разрежена, чем у планет нашей Солнечной системы.
Группа астрономов недавно использовала прибор MIRI (Mid-Infrared Instrument) на борту JWST для исследования WASP107b (второй планеты на орбите вокруг WASP107), которая благодаря своей тонкой пушистой атмосфере позволила заглянуть дальше и глубже, чем обычно, и обнаружить новые детали атмосферы. Используя MIRI, команда исследовала атмосферу и обнаружила признаки водяного пара, диоксида серы, облака «песка», но, что удивительно, никаких признаков метана.
Дефекты распространяются в алмазе быстрее скорости звука
Дефекты в материалах не всегда приводят к их разрушению — иногда они могут сделать их более прочными. Новое исследование позволило понять разницу, проследив за скоростью распространения микротрещин.
Исследователи из нескольких международных институтов смогли зарегистрировать линейные дефекты — или дислокации — проходящие через алмаз со скоростью, превышающей скорость звука; результаты исследования должны быть применимы и к другим важным материалам, что позволит улучшить модели для всех сфер — от землетрясений до самолётов.
«До сих пор никому не удавалось напрямую измерить скорость распространения этих дислокаций в материалах», — говорит материаловед Леора Дрессельхаус-Марайс из Стэнфордского университета.
Дрессельхаус-Марайс и её коллеги использовали интенсивный лазер для прохождения ударных волн через крошечные кристаллы синтетического алмаза, отслеживая возникающие при этом деформации с точностью до миллиардных долей секунды с помощью рентгеновского лазера на свободных электронах.
Первая волна, проходящая через материал, является упругой, атомы при её прохождении отскакивают на место. Вторая волна — пластическая, при которой происходит постоянное смещение атомов в алмазе. Эти дислокации вызывают так называемые дефекты укладки, когда слои кристаллической решётки выстраиваются не так, как должны.
Когда дислокации встречаются, они могут либо притягиваться, либо отталкиваться друг от друга, что, в свою очередь, может привести к появлению новых дислокаций. Понимание этих взаимодействий и скорости их протекания имеет решающее значение для выяснения того, как материалы будут реагировать на напряжение.
