В задаче описать свойства узора на коже детальный подход может быть избыточен

N+1Наука

Модель Изинга описала узор на спине глазчатой ящерицы

Николай Мартыненко

Участок кожи на спине глазчатой ящерицы (сверху) и эволюция узора на нем во времени (снизу). Источник: Szabolcs Zakany, Stanislav Smirnov and Michel Milinkovitch / Physical Review Letters, 2022

Ученые применили модель Изинга (которая определяет распределение вероятностей в системе спинов через энергию их взаимодействия друг с другом и со внешним полем) для описания узора на коже глазчатой ящерицы Timon lepidus. Как сообщается в статье, опубликованной в Physical Review Letters, исследователям удалось подобрать два свободных параметра этой модели так, чтобы результат ее предсказаний согласовывался с реально наблюдаемыми узорами и прогнозами прежней модели на основе клеточных автоматов (содержащей 14 свободных параметров).

Считается, что в основе формирования узоров на коже животных на микроскопическом уровне лежат реакционно-диффузные процессы — такие, в которых химические вещества одновременно реагируют друг с другом и диффундируют в среде (тканях животного). Математические основы такого описания заложил Алан Тьюринг еще в 1952 году.

Тем не менее, когда речь идет о задаче описать свойства узора на коже только в макроскопическом масштабе, такой детальный подход может быть избыточен. Так, в 2017 году исследователи на примере ящерицы Timon lepidusпоказали, что его можно заменить упрощенными вычислениями на более крупном масштабе — в рамках эффективной модели клеточных автоматов.

Суть этого подхода в том, что каждая «клетка» — участок кожи, — имеет конечное число доступных состояний (в простейшем случае — всего два, как в игре «Жизнь») — цветов. В ходе пошаговой эволюции системы каждая «клетка» отслеживает состояние своих соседей и, в зависимости от этого, либо сохраняет состояние на следующем шаге, либо меняет его (наблюдения за взрослеющими особями ящериц показали, что подобное происходит и с окраской чешуек на их коже). В такой алгоритм достаточно заложить начальное распределение состояний и правила переходов в другие состояния — однако появляется свыше десятка свободных параметров, что мотивирует искать еще более простые подходы.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Городские острова тепла вдвое снизили смертность людей из-за холода Городские острова тепла вдвое снизили смертность людей из-за холода

Городской остров тепла снижает смертность населения от холода на 51,5 процента

N+1
Пазолини, Джармуш, Тарантино: 7 киноальманахов знаменитых режиссеров Пазолини, Джармуш, Тарантино: 7 киноальманахов знаменитых режиссеров

Киноальманахи, к которым приложили руку знаменитые режиссеры

Esquire
В древнем левантийском поселении изготавливали пурпур на протяжении 500 лет В древнем левантийском поселении изготавливали пурпур на протяжении 500 лет

В Тель-Шикмоне примерно 500 лет находился крупный центр по производству пурпура

N+1
Загадочные люди-химеры: как ткани одного и того же организма могут содержать разные ДНК Загадочные люди-химеры: как ткани одного и того же организма могут содержать разные ДНК

Почему возникает химеризм у людей и какой он бывает?

Популярная механика
Почему взрослые дети не уважают зрелых родителей: мнение и советы психоаналитика Почему взрослые дети не уважают зрелых родителей: мнение и советы психоаналитика

Почему мы считаем родительские убеждения устаревшими и обесцениваем их опыт

Psychologies
Хороший, плохой, злой: как полиции удалось раскрыть преступления самого обаятельного психопата в истории США Хороший, плохой, злой: как полиции удалось раскрыть преступления самого обаятельного психопата в истории США

Как полиция установила, что Тед Банди — убийца, насильник и некрофил?

Популярная механика
Раскрепощенные красавицы! Пикантные фото актрис сериала «Мажор» Раскрепощенные красавицы! Пикантные фото актрис сериала «Мажор»

Актрисы сериала «Мажор» обрадовали мужчин горячими кадрами

VOICE
Невидимое загрязнение воздуха на природе может быть таким же токсичным, как и городской смог Невидимое загрязнение воздуха на природе может быть таким же токсичным, как и городской смог

Легко увидеть загрязнение воздуха, когда оно оседает в виде смога над городом

Популярная механика
Сосущий ротовой аппарат не помог многоножкам добиться эволюционного успеха Сосущий ротовой аппарат не помог многоножкам добиться эволюционного успеха

Подробно описали сосущий ротовой аппарат двупарноногих многоножек

N+1
Гендерное усложнение Гендерное усложнение

С каждым годом в часовой индустрии появляется все больше женщин

Forbes Woman
Владимир Битоков: «Кино необязательно снимать через преодоление» Владимир Битоков: «Кино необязательно снимать через преодоление»

Режиссер Владимир Битоков рассказывает о жизни и кино

РБК
Это фантастика! Это фантастика!

Казалось бы, в сексе сложно ждать каких-то прорывов, и все же...

Men’s Health
Тело в огне: почему появляется экзема и как с ней бороться Тело в огне: почему появляется экзема и как с ней бороться

Все о типах экземы, их особенностях и правильном лечении

Cosmopolitan
Неолит в Юго-Восточном Узбекистане начался в VI тысячелетии до нашей эры Неолит в Юго-Восточном Узбекистане начался в VI тысячелетии до нашей эры

Археологи провели исследование скального навеса Кайнар-Камар

N+1
Трехслойная модель дымки объяснила разницу в цвете Урана и Нептуна Трехслойная модель дымки объяснила разницу в цвете Урана и Нептуна

Почему Нептун и Уран отличаются по цвету?

N+1
Европейский союз Европейский союз

В чем причины кризиса европейского проекта?

Esquire
Вирус Эбола нашли в мозге приматов после выздоровления Вирус Эбола нашли в мозге приматов после выздоровления

Вирус Эбола сохраняется в макрофагах желудочков мозга

N+1
11 домашних средств, которые помогут избавиться от зубной боли 11 домашних средств, которые помогут избавиться от зубной боли

11 домашних средств от зубной боли

Cosmopolitan
15 лучших корейских фильмов: не только «Паразиты» 15 лучших корейских фильмов: не только «Паразиты»

15 лучших картин, которые помогут тебе глубже погрузиться в мир корейского кино

Cosmopolitan
Педаль за отвагу Педаль за отвагу

Старт с участниками, у которых между ног из металла сделан не только велосипед

Men’s Health
Escape from Tarkov: системные требования и о чем вообще игра? Escape from Tarkov: системные требования и о чем вообще игра?

Какие требования для ПК выдвигает Escape from Tarkov и стоит ли в нее сыграть?

CHIP
Над ним смеялись современники: история о том, как Дарвин создал эволюционную теорию, которая подтвердилась через 100 лет Над ним смеялись современники: история о том, как Дарвин создал эволюционную теорию, которая подтвердилась через 100 лет

Как Чарльз Дарвин формировал свою научную теорию?

Популярная механика
Разрабатывала атомную бомбу, распространила ГМО и возместила сотни миллионов долларов за вред здоровью: история Monsanto Разрабатывала атомную бомбу, распространила ГМО и возместила сотни миллионов долларов за вред здоровью: история Monsanto

Monsanto зарабатывала миллиарды на ГМО и гербицидах

VC.RU
7 способов провести выходные на колесах и почувствовать себя гонщиком 7 способов провести выходные на колесах и почувствовать себя гонщиком

любительские соревнования на стандартных машинах

Maxim
Занимательная нумерология: почему бразильцы не отмечают 24-летие, а в небоскребах Нью-Йорка нет 13 этажа Занимательная нумерология: почему бразильцы не отмечают 24-летие, а в небоскребах Нью-Йорка нет 13 этажа

Рассказываем про "проклятые" числа в разных странах.

Playboy
Документалка Netflix о Канье Уэсте Jeen-Yuhs — выдающаяся история о больших мечтах и большом эго Документалка Netflix о Канье Уэсте Jeen-Yuhs — выдающаяся история о больших мечтах и большом эго

Jeen-Yuhs — первая часть трилогии о становлении Канье Уэста

Esquire
Девчонки, мы такие классные! Девчонки, мы такие классные!

Что нам дает женская дружба и где искать подруг после 35 лет

Лиза
Головокружение во времени: 60 лет «Взлетной полосе» Криса Маркера. Чем впечатляет самый известный фотофильм в истории кино? Головокружение во времени: 60 лет «Взлетной полосе» Криса Маркера. Чем впечатляет самый известный фотофильм в истории кино?

Как «Взлетная полоса» стала классикой мировой кинофантастики

Esquire
Прогресс идет за вами: как современные роботы-пылесосы ориентируются в пространстве Прогресс идет за вами: как современные роботы-пылесосы ориентируются в пространстве

Как изменились навигационные способности умных помощников

Популярная механика
Правда ли, что истребители США не могут выполнить «Кобру Пугачева»? Правда ли, что истребители США не могут выполнить «Кобру Пугачева»?

Эту фигуру высшего пилотажа именно придумали, а не обнаружили случайно

ТехИнсайдер
Открыть в приложении