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

Чилийцы переоткрыли скрывавшуюся почти 130 лет лягушку Чилийцы переоткрыли скрывавшуюся почти 130 лет лягушку

В Чили спустя 130 лет переоткрыли полосатого шипогруда

N+1
Как можно разбогатеть: 7 работающих способов Как можно разбогатеть: 7 работающих способов

Уверены, что ты задавала себе вопрос «Что сделать, чтобы разбогатеть?»

Cosmopolitan
Как мозг формирует привычки и почему от них сложно избавиться Как мозг формирует привычки и почему от них сложно избавиться

Мозг и привычки: причем тут дофамин и ошибки в предсказаниях?

ТехИнсайдер
«Семейным лучше не надо». Как мы устраивались в ГИБДД. Репортаж «Семейным лучше не надо». Как мы устраивались в ГИБДД. Репортаж

Хорошее здоровье, отсутствие плоскостопия — как устроиться в ГИБДД?

РБК
Когда медицина перестает быть бумажной: как Москва лечит людей и спасает деревья Когда медицина перестает быть бумажной: как Москва лечит людей и спасает деревья

Как электронная медицина спасает сотни деревьев?

Правила жизни
Самые неубиваемые автомобили Самые неубиваемые автомобили

Автомобили, которые действительно сделаны на совесть

Maxim
На большом воздушном шаре: 12 эффективных способов избавиться от вздутия живота На большом воздушном шаре: 12 эффективных способов избавиться от вздутия живота

Вздутие живота — проблема, с которой хоть раз в жизни сталкивалась каждая из нас

Cosmopolitan
«Динозавровый» астероид упал весной «Динозавровый» астероид упал весной

Погубивший нептичьих динозавров астероид упал в конце весны или начале лета

N+1
Как избавиться от постакне: все способы — от домашних до профессиональных Как избавиться от постакне: все способы — от домашних до профессиональных

Как избавиться от следов акне?

Cosmopolitan
Новый взгляд на старый свет Новый взгляд на старый свет

Союз великого вина и современного искусства

Robb Report
Как избавиться от прыщей навсегда Как избавиться от прыщей навсегда

Ты давно не подросток, но воспаления на коже не покидают тебя?

VOICE
«Камон Камон»: фильм с Хоакином Фениксом, от которого хочется жить «Камон Камон»: фильм с Хоакином Фениксом, от которого хочется жить

Как черно-белая драма «Камон Камон» может заменить поход к психологу

Forbes
«Это страшная проблема»: каких нарушителей не видят в ГИБДД «Это страшная проблема»: каких нарушителей не видят в ГИБДД

Количество невидимых автомобилей растет. Почему так получается?

РБК

Сценаристы, присмотритесь к возможным идеям для романтических фильмов

Playboy

Истории о сексе на первом свидании

Playboy
Сергея Каптилкина Сергея Каптилкина

Как объехать лучшие винодельни за три дня

Forbes
Как питаться на кето-диете — самые вкусные и полезные продукты для похудения Как питаться на кето-диете — самые вкусные и полезные продукты для похудения

Популярность кето-диеты обусловлена эффективностью в борьбе с лишним весом

Cosmopolitan
Валюта новой эры: почему внимание стало самым ценным ресурсом и как его сохранить Валюта новой эры: почему внимание стало самым ценным ресурсом и как его сохранить

Что такое внимание, как его укрепить и не растрачивать зря?

Forbes
Вредны ли электронные сигареты: 5 причин отказаться от этого опасного увлечения Вредны ли электронные сигареты: 5 причин отказаться от этого опасного увлечения

Вредны ли электронные сигареты (вейп) для здоровья, и в чем их вред?

Playboy
Черничный мильфей Черничный мильфей

Эстетика интерьера — это гармоничный микс из американской неоклассики и ар деко

Идеи Вашего Дома
Как одеться на свадьбу – 10 самых популярных дресс-кодов Как одеться на свадьбу – 10 самых популярных дресс-кодов

Гид по свадебным дресс-кодам

Cosmopolitan
Сергей Бескоровайный: «Виноделие — это процесс эмпирический» Сергей Бескоровайный: «Виноделие — это процесс эмпирический»

Основатель винодельни «Бельбек» об избытке государственного регулирования

Forbes
Планетологи не нашли различий между реголитом и грунтом астероида Рюгу Планетологи не нашли различий между реголитом и грунтом астероида Рюгу

Опубликованы новые результаты анализа данных наблюдений «Хаябусы-2»

N+1
Львы тянут, а Раки торопятся: в каком возрасте женятся мужчины разных знаков Львы тянут, а Раки торопятся: в каком возрасте женятся мужчины разных знаков

В каком возрасте обычно женятся мужчины разных знаков и почему

VOICE
Как узнать какая видеокарта стоит на компьютере: 3 простых способа Как узнать какая видеокарта стоит на компьютере: 3 простых способа

Как узнать модель видеокарты на компьютере с Windows 10?

CHIP
Как зарегистрироваться в Тик Ток на телефоне или ПК Как зарегистрироваться в Тик Ток на телефоне или ПК

Регистрируемся в TikTok: подробная инструкция

CHIP
Ведьма-атаманша: как Алена Арзамасская стала военачальницей во время восстания Разина Ведьма-атаманша: как Алена Арзамасская стала военачальницей во время восстания Разина

Алена Арзамасская — еретичка, воровка или «русская Жанна д’Арк»?

Forbes
«Из какого сора»: как Джеймс Джойс придумал и издал «Улисса». Три главных дня из жизни писателя «Из какого сора»: как Джеймс Джойс придумал и издал «Улисса». Три главных дня из жизни писателя

Три дня из жизни Джойса и его романа: от первой идеи до первой полной публикации

Esquire
Как мегастройки «Газпрома» и «Сибура» принесли Тимченко и Шамалову 5 млрд рублей Как мегастройки «Газпрома» и «Сибура» принесли Тимченко и Шамалову 5 млрд рублей

Миллиарды на химии и мегастройках

Forbes
Самые популярные «китайцы». Что выпускает Haval на заводе под Тулой Самые популярные «китайцы». Что выпускает Haval на заводе под Тулой

Haval — самая востребованная марка из КНР в России

РБК
Открыть в приложении