La mecánica del juego del hula-hoop fue analizada por Investigadoresy revela cómo las formas y movimientos del cuerpo afectan la capacidad de mantener el aro girando contra la gravedad. Los conocimientos del estudio plantearon preguntas interesantes sobre la dinámica corporal, la eficiencia energética y posibles aplicaciones de ingeniería. Los hallazgos, basados en experimentos y modelos matemáticos, brindan nuevas perspectivas sobre una actividad que a menudo se pasa por alto en la investigación científica. Los descubrimientos clave incluyen el papel de la curvatura y la pendiente del cuerpo en el mantenimiento del movimiento del aro.
El estudio detalla la dinámica del hula-hoop
De acuerdo a Para la investigación publicada en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias, se realizaron experimentos utilizando miniaturas. Modelos robóticos En el Laboratorio de Matemática Aplicada de la Universidad de Nueva York. Se replicaron varias formas, como cilindros, conos y relojes de arena, en una escala humana de una décima parte para examinar su efecto sobre la eficiencia del hula hula. Se aplicaron movimientos robóticos a estos modelos y cámaras de alta velocidad capturaron el comportamiento de los aros disparados a las figuras robóticas.
Los resultados indicaron que se podía lograr una rotación exitosa sin variaciones significativas según las formas de la sección transversal del objeto, como círculos u óvalos. Sin embargo, mantener una circunferencia alta contra la gravedad requiere atributos físicos específicos, especialmente caderas inclinadas y una cintura con curvas. Estas propiedades proporcionaron los ángulos necesarios para la propulsión hacia arriba y la estabilidad, ayudando a mantener el aro en movimiento.
Modelado matemático y aplicaciones más amplias.
Se han desarrollado modelos matemáticos para explicar los principios físicos observados, explicó en un comunicado de prensa el investigador principal y profesor asociado Lev Ristrov. Estos modelos han proporcionado información sobre la interacción entre el movimiento corporal y la dinámica del collar, que puede extenderse a aplicaciones como la recolección de energía y la robótica.
Los investigadores destacaron que el trabajo llena un vacío en la comprensión del activismo de base, al mismo tiempo que muestra su relevancia para la tecnología. Ristrov señaló que estos hallazgos podrían conducir a mejoras en los sistemas robóticos utilizados en la fabricación, así como a formas innovadoras de aprovechar la energía generada por las vibraciones.
Esta investigación destaca la ciencia detrás del hula-hoop y ofrece aplicaciones prácticas al tiempo que mejora la comprensión del movimiento humano y mecánico.
Los esfuerzos para mejorar la eficiencia del centro de datos han llevado a los matemáticos a… tecnología de virginia Desarrollar una nueva forma de almacenar y recuperar datos. Según los informes, los investigadores utilizaron geometría algebraica para abordar los problemas que surgen del alto consumo de energía en los centros de datos, lo que afecta los objetivos climáticos globales. El avance se detalló en IEEE BITS, donde el equipo presentó un nuevo enfoque para gestionar el creciente volumen de datos generados por individuos y empresas.
Uso innovador de estructuras algebraicas.
Según A. un informe Por Phys.org, tt está comentado por Gretchen Matthews, profesora matemáticas en Virginia Tech y director del Nodo del Suroeste de Virginia para la Commonwealth Cyber Initiative, dice que los métodos tradicionales de duplicación de datos a menudo conducen a la duplicación de cantidades masivas de información. como mencionéMatthews señaló que alternativas más inteligentes podrían reducir significativamente esta redundancia. Hiram López, profesor asistente de matemáticas, agregó que el nuevo método utiliza estructuras algebraicas para dividir los datos y distribuirlos entre servidores ubicados muy cerca. Esto garantiza que, en caso de una falla del servidor, los servidores vecinos puedan recuperar los datos perdidos sin un uso excesivo de energía.
Las matemáticas detrás de la solución
Utilice polinomios especiales para Almacenamiento de datos Se destacó como un avance importante. Aunque los polinomios se han asociado con el almacenamiento de datos desde la década de 1960, los desarrollos recientes los han hecho más prácticos para aplicaciones como la recuperación de datos locales. Estas estructuras proporcionan una forma eficiente y confiable de administrar datos, abordando problemas relacionados con los requisitos de almacenamiento y recuperación de energía, señaló Matthews en IEEE BITS.
Manejo de un alto consumo de energía
Este enfoque llega en un momento crítico, ya que la demanda de energía en los Estados Unidos continúa aumentando, impulsada por el creciente número de centros de datos. Matthews destacó en la publicación que las mejoras sostenibles en los sistemas existentes pueden desempeñar un papel vital en la gestión del consumo de energía.
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Las cámaras de la cóclea del nautilo pueden describirse como células lisas tridimensionales.Derechos de autor: James L. Amós/Getty
Buenas noticias, pelotones: los matemáticos tienen Descripción de una nueva clase de formas: células blandas.Estas formas tienen esquinas distorsionadas en puntos delgados con cero ángulos interiores, lo que les permite formarse en un plano 2D sin espacios. Las células blandas son comunes en la naturaleza, desde el interior de las cebollas hasta las conchas de los moluscos, pero este nuevo trabajo es la primera vez que se describen formalmente. “En pocas palabras, nadie ha hecho esto antes”, dice el matemático Chaim Goodman-Strauss. “Es realmente sorprendente cuántas cosas fundamentales hay que tener en cuenta”.
La búsqueda de los orígenes del nuevo coronavirus ha vuelto a un mercado de animales de la ciudad china de Wuhan, que fue relacionado con varios de los primeros casos de la enfermedad. Los investigadores volvieron a analizar los genomas recolectados en el mercado poco después de su cierre el 1 de enero de 2020. Identificaron varias especies animales que pueden haber transmitido el nuevo coronavirus a los humanos. Demuestra la presencia de animales y del virus en el mercadoAunque no se confirma si los propios animales están infectados con el virus. Los investigadores afirman que su nuevo análisis añade peso al hecho de que el mercado fue el lugar de los primeros brotes, donde los animales infectaron a los humanos.
Generador de ideas de inteligencia artificial Proponga más ideas de investigación originales que 50 científicosSegún el estudio preimpreso, las ideas fueron evaluadas a ciegas por los revisores, quienes calificaron los conceptos generados por IA como más interesantes, pero ligeramente menos factibles, que los creados por humanos. Los críticos dicen que enfrentar a los científicos contra un LLM que puede generar miles de ideas en horas no es exactamente una pelea justa. “Hay que comparar manzanas con manzanas”, dice el sociólogo computacional Gevin West.
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A medida que más adultos recurren a medicamentos contra la obesidad como Ozempic y Wegovy, la atención se centra en ¿Se debe prescribir a niños?Algunos medicamentos que imitan los efectos de la hormona supresora del apetito GLP-1 ya han sido aprobados en Estados Unidos y Europa para tratar la obesidad en adolescentes. Ahora, un ensayo ha demostrado que estos medicamentos son eficaces en niños de hasta seis años. Pero existe preocupación sobre si las personas deben seguir tomando estos medicamentos de por vida para mantener los beneficios. Se desconocen los efectos a largo plazo de estos medicamentos en el cuerpo en desarrollo de los niños.
Se completará parte de la famosa central nuclear de Three Mile Island en Estados Unidos Reabierto para operar centros de datos de MicrosoftLa Unidad 1, que cerró en 2019, pasará a llamarse Crane Clean Energy Center. La Unidad 2, que sufrió un colapso parcial en 1979, permanecerá cerrada. Es raro reiniciar una planta nuclear (este es el segundo programa de este tipo en Estados Unidos), pero la medida podría volverse más común a medida que los gigantes tecnológicos busquen fuentes de energía bajas en carbono para sistemas de inteligencia artificial que consumen mucha energía. Microsoft invirtió en Un chatbot con IA entrenado en normativa nuclear Con la esperanza de simplificar el proceso de varios años para obtener la aprobación de una nueva central nuclear.
Rebecca Hsu es una ecologista forestal que vive en Taiwán.Copyright: Dave Taccone naturaleza
La ecologista forestal Rebecca Hsu estudia las plantas vasculares, plantas que viven de otras plantas, pero que no roban sus nutrientes de forma parásita. Su investigación la lleva a nuevas alturas; en este caso, A unos 2000 metros sobre el nivel del mar en el dosel de una montaña gigante Taiwán árbol“Algunos escaladores entran en pánico, pero cuando llego a la cima del árbol alto, me siento feliz”, dice. “Cada escalada de árbol es una aventura. Nunca sabes lo que encontrarás en la cima del árbol hasta que llegues allí”. (Naturaleza | 3 minutos para leer)
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El viernes, Leif Benjönson estaba pasando tiempo con algunos amigos en Retima Hippo Pool, un lugar de reunión en la confluencia de los ríos Seronera y Orangi en el Parque Nacional Serengeti de Tanzania. ¿Encontraste al pingüino? Cuando estés listo, Aquí está la respuesta.
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Investigaciones matemáticas recientes han revelado una nueva y fascinante clase de formas conocidas como “células blandas”. Estas formas, caracterizadas por sus esquinas redondeadas y extremos puntiagudos, han sido identificadas como omnipresentes en toda la naturaleza, desde las complejas cámaras de las conchas de los nautilos hasta la forma en que las semillas se organizan dentro de las plantas. Este trabajo pionero profundiza en los principios del mosaico, que explora cómo se pueden unir diferentes formas sobre una superficie plana.
Azulejos innovadores con esquinas redondeadas
Matemáticos, incluido Gabor Domokos de la Universidad de Tecnología y Economía de Budapest, han examinado cómo redondear las esquinas de mosaicos poligonales puede dar lugar a formas innovadoras que pueden llenar espacios sin espacios. Tradicionalmente, se entendía que sólo se podían formar perfectamente formas poligonales específicas, como cuadrados y hexágonos. Sin embargo, la introducción de “formas de vértice”, que tienen bordes tangenciales que se encuentran en puntos, abre nuevas posibilidades para crear mosaicos que llenen el espacio, destacando una nueva tendencia. un informe Por naturaleza.
Convertir formas en celdas suaves
El equipo de investigación ha desarrollado un algoritmo que convierte formas geométricas tradicionales en células suaves y explora formas 2D y 3D. En dos dimensiones, se deben deformar al menos dos esquinas para crear una celda lisa adecuada. Por el contrario, las formas 3D pueden sorprender a los investigadores al carecer por completo de ángulos y construir líneas suaves y fluidas.
Células blandas en la naturaleza.
Domokos y sus colegas han observado estas células blandas en diversas formaciones naturales, incluidas secciones transversales de cebollas y estructuras en capas que se encuentran en tejidos biológicos. Su hipótesis es que la naturaleza tiende a favorecer estas formas redondeadas para reducir las debilidades estructurales que podrían causar las esquinas afiladas.
Influencias en la arquitectura
Este estudio no solo resalta las formas Encontró Pero esto no sólo significa que estas células blandas existen en la naturaleza, sino que también indica que arquitectos, como la famosa Zaha Hadid, han utilizado intuitivamente estos diseños celulares blandos en sus estructuras. Los principios matemáticos descubiertos pueden conducir a diseños arquitectónicos innovadores que prioricen el atractivo estético y la integridad estructural.
conclusión
Al cerrar la brecha entre las matemáticas y el mundo natural, esta investigación abre posibilidades para una mayor exploración de cómo estas células blandas impactan en diferentes campos, desde la biología hasta la arquitectura.
matemáticos ha sido descrito1 Una nueva clase de formas caracteriza las formas comunes en la naturaleza, desde las cámaras de la famosa concha espiral del nautilo hasta la forma en que se agregan las semillas en las plantas.
el un trabajo se considera matemáticas El concepto de “teselado”: cómo se forman las formas en una superficie. El problema de llenar un nivel con fichas idénticas ha sido explorado tan exhaustivamente desde la antigüedad que resulta tentador suponer que ya no queda nada por descubrir al respecto. Pero los investigadores extrapolaron los principios del mosaico con un nuevo conjunto de bloques geométricos con esquinas redondeadas, a los que llamaron “celdas lisas”.
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“En pocas palabras, nadie ha hecho esto antes”, dice Chaim Goodman-Strauss, matemático del Museo Nacional de Matemáticas de la ciudad de Nueva York, que no participó en el trabajo. “Es realmente sorprendente cuántas cosas fundamentales hay que hacer. considerar.”
Se sabe desde hace miles de años que sólo ciertos tipos de mosaicos poligonales, como cuadrados o hexágonos, pueden agruparse para llenar un espacio bidimensional sin espacios. Los mosaicos que llenan el espacio sin una disposición repetitiva regular, como los mosaicos de Penrose, han atraído interés desde el descubrimiento de estructuras no periódicas llamadas cuasicristales en la década de 1980. El año pasado, Goodman-Strauss y sus colegas informaron sobre la primera baldosa cuasi periódica, que carece de una verdadera periodicidad y utiliza sólo la forma de una única baldosa.2.
Fuente: Referencia 1
Evita las esquinas
El matemático Gabor Domokos de la Universidad de Tecnología y Economía de Budapest y sus colegas volvieron a las tejas poligonales periódicas, pero pensaron en lo que sucede cuando algunas de las esquinas son redondas. En dos dimensiones, no es posible redondear todas las esquinas sin dejar huecos. Pero los mosaicos que llenan el espacio se vuelven posibles cuando algunas de las esquinas se distorsionan en “formas de protuberancias”. Estos no tienen ángulos interiores: sus bordes se unen en forma de lágrima tangencial y encajan perfectamente junto a las esquinas redondeadas (consulte “Azulejos lisos”).
Domokos y sus colegas crearon un algoritmo para transformar suavemente mosaicos geométricos (ya sean polígonos 2D o poliedros 3D, como burbujas de espuma) en células suaves y exploraron la gama de formas posibles que permiten estas reglas. En 2D, las opciones son algo limitadas: todos los mosaicos deben tener al menos dos esquinas que parezcan protuberancias. Pero en 3D, la introducción de la suavidad depara algunas sorpresas. En particular, estas células lisas pueden llenar un espacio volumétrico sin tener esquinas.
Los investigadores crearon una medida cuantitativa del grado de “suavidad” de estos mosaicos 3D que llenan el espacio y descubrieron que los más suaves no son formas compactas, sino que desarrollan “alas” circulares en forma de crestas en sus bordes, que normalmente surgen de las superficies en forma de silla de montar de las baldosas. Los elementos de forma más suaves son en realidad discos circulares, a los que se acercan los bordes de los mosaicos 3D.
Costo del contrato
Domokos cree que en cualquier poliedro primario existe una pieza única que tiene la mayor suavidad posible. También sospecha que en materiales reales este óptimo resultaría en maximizar alguna cantidad física asociada, por ejemplo, con la energía de flexión en los bordes o la tensión superficial. Admite que ni él ni sus colegas tienen actualmente pruebas de esta conjetura sobre la máxima suavidad, pero espera que “alguien más inteligente adopte y demuestre esta conjetura”.
Fuente: Referencia 1
Los investigadores han identificado la presencia de tejas blandas en la naturaleza en las formas bidimensionales de las islas de los ríos trenzados, en las secciones transversales de capas concéntricas de las cebollas y en las células biológicas de los tejidos, así como en los compartimentos tridimensionales de conchas espirales como las encontrado en el nautilo, un molusco marino (ver 'Células blandas en la naturaleza'). Los investigadores creen que la naturaleza generalmente busca evitar las curvas, porque tales curvaturas tienen un alto costo en energía de deformación y pueden ser una fuente de debilidad estructural.
Domokos dice que el estudio del nautilo fue un “punto de inflexión” en el trabajo. En sección transversal, las cámaras de la corteza parecían células blandas bidimensionales con dos ángulos. Pero la coautora Kristina Rigoz, que también trabaja en la Universidad de Tecnología y Economía de Budapest, sospechaba que la sala 3D real no tenía ningún rincón. “Parecía increíble”, dice Domokos, “pero luego descubrimos que tenía razón”.
Geometría antigua
Dado que el análisis utiliza matemáticas conocidas desde hace siglos, puede parecer sorprendente que nadie haya formulado todavía el concepto de células blandas. Pero Goodman-Strauss sospecha que “los bordes blandos crean una barrera suficiente para la lisis de las células blandas”. ingenieros “Nunca antes había pensado en esto”.
“El mundo de los polígonos y poliedros es tan fascinante y rico que los matemáticos no necesitan ampliar su campo de juego”, afirma Domokos. Sospecha que existe una percepción común de que las nuevas ideas requieren matemáticas avanzadas o informática sofisticada, no sólo métodos de ingeniería establecidos.
El Centro Heydar Aliyev en Bakú fue diseñado por la arquitecta Zaha Hadid, cuyos edificios utilizan celdas lisas para evitar o minimizar las esquinas.Fotografía: Mladen Antonov/AFP vía Getty
Goodman-Strauss cree que este trabajo proporciona “una especie de lenguaje descriptivo de la estructura”, pero es posible que aún no revele nuevos principios físicos que subyacen a la formación de tales estructuras en la naturaleza. Para comprender las riberas de los ríos, por ejemplo, dice, probablemente aún será necesario considerar el proceso físico desde los primeros principios, como las funciones del flujo, el transporte de sedimentos y la erosión.
Domokos y sus colegas creen que arquitectos como Zaha Hadid han utilizado durante mucho tiempo células blandas de forma intuitiva para evitar o reducir esquinas, ya sea por razones estéticas o estructurales. Desde que completó la investigación, Domokos y el coautor Alan Gorrelli de la Universidad de Oxford, Reino Unido, han colaborado con arquitectos del California College of the Arts en San Francisco, quienes han creado una estructura galardonada utilizando elementos de células blandas fabricados – apropiadamente – de cáscaras de huevo.
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Esta réplica de una pintura de la cueva de Altamira en Cantabria, España, representa una caza prehistórica. (Archivo de Historia Mundial/Científico)
Un nuevo estudio sugiere que atropellar a una presa podría ser más eficiente que perseguirla lentamente, lo que puede explicar esto ¿Por qué los humanos desarrollaron músculos ideales para movimientos prolongados, la capacidad de sudar mucho y transmitir calor sobre la piel desnuda?. Por ejemplo, a la velocidad de una carrera humana, puede llevar a un cervatillo al agotamiento en sólo 24 minutos. Este enfoque puede dar como resultado un retorno de las calorías ganadas cinco veces mayor cada vez que se invierte, en comparación con cazar al animal mientras camina. Los autores del estudio también encontraron cerca de 400 informes históricos de esfuerzos de resistencia realizados por pueblos indígenas de todo el mundo, mucho más de lo que se conocía anteriormente. Algunos investigadores dudan de que la caza persistente haya desempeñado un papel importante en la configuración de la evolución humana: otros métodos han sido documentados repetidamente en el registro histórico, dice la antropóloga biológica Kara Wall-Scheffler.
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Los investigadores están investigando el antienvejecimiento, que son tratamientos que destruyen las células senescentes. estos Las células “muertas” se acumulan a medida que envejecemos, liberando señales biológicas dañinas que pueden retardar la cognición y debilitar el sistema inmunológico.. Entre unos 20 ensayos clínicos en curso se encuentra un fármaco que revierte la pérdida de visión relacionada con la diabetes al matar las células senescentes de los vasos sanguíneos que nutren la retina. “Creo que dentro de los próximos cinco años podremos ver este tratamiento para el edema macular diabético ofrecido en la clínica”, dice el endocrinólogo Sandeep Khosla, MD. Matar sólo células zombis, sin dañar las células sanas, sigue siendo un problema. “Sin grandes biomarcadores para las células senescentes, será un poco difícil identificar los objetivos correctos”, dice Miranda Orr, investigadora en geriatría.
en su libro Tiempo de papáLa primatóloga Sarah Hrdy nos lleva en un viaje para descubrir cuándo y cómo los hombres, a diferencia de otros grandes simios machos, comenzaron a cuidar a sus crías. Cuando nuestros antepasados se convirtieron en criadores cooperativos, con grupos de padres criando a sus hijos juntos, la selección natural favoreció a los hombres que eran más cooperativos, dice Hrdy. Sugiere que el surgimiento La agricultura oscureció esta realidad: trajo consigo la necesidad de proteger los recursos, lo que llevó a una creciente segregación entre hombres y mujeres. En el ámbito doméstico y social. Aunque el modelo de Hrde sobre cómo evolucionó el cuidado masculino es necesariamente especulativo, es un placer leer sus escritos extensos y accesibles, dice el antropólogo biológico y crítico Kermit Anderson.
“El nacimiento de una conjetura, una suposición cuya validez se sospecha, pero que necesita una prueba concluyente, puede ser sentido por el matemático como un momento de inspiración divina”, escribió el matemático Thomas Fink. hasta ahora Las conjeturas podrían ser un campo de pruebas ideal para descubrimientos asistidos por IA, el argumenta. Los datos de entrenamiento son abundantes y baratos. Y “No hay coincidencias en matemáticas… un contraejemplo deja la conjetura muerta”. Sin embargo, aún será necesaria la imaginación y la intuición de los matemáticos para comprender las conjeturas que nos ayudarán a alcanzar nuevas fronteras matemáticas.
Este año, en el este de Estados Unidos, dos crías de cigarras nacerán al mismo tiempo por primera vez desde 1803. (cicadoidea Aparecen periódicamente, y este año las crías de 13 y 17 años se superponen). Los investigadores están tan emocionados de estudiar la tan esperada mezcla que aquí en Nature News los interrogaremos para obtener lo mejor de ellos. ¿Qué quieres saber sobre la ciencia de los insectos molestos y cómo interactúan? Háganos saber en informació[email protected].
Con contribuciones de Katrina Kramer y Sarah Tomlin
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