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

«Яды: между жизнью и смертью» «Яды: между жизнью и смертью»

Как появился первый пероральный антикоагулянт

N+1
Вдвое больше моржей Вдвое больше моржей

Результаты исследования популяций архипелагов Новая Земля и Земля Франца-Иосифа

Наука
Химики воспроизвели межзвездный синтез всех молекул цикла Кребса Химики воспроизвели межзвездный синтез всех молекул цикла Кребса

Химики в лаборатории синтезировали весь набор карбоновых кислот из цикла Кребса

N+1
Между мотоциклом и горным снегоходом: что такое сноубайк по-русски Между мотоциклом и горным снегоходом: что такое сноубайк по-русски

Сноубайк – новый вид техники, который с каждым сезоном увеличивает обороты

Популярная механика
Мошенники усложнили схемы Мошенники усложнили схемы

Мошенники придумали новую схему обмана с «выплатами» в евро

Ведомости
Советские сокровища: какие шедевры продаются прямо сейчас за рубежом Советские сокровища: какие шедевры продаются прямо сейчас за рубежом

«Нива», «Чайка», «Запорожец». Что продается на зарубежных сайтах объявлений

РБК
Вырубка лесов: причины, последствия и влияние на людей Вырубка лесов: причины, последствия и влияние на людей

Везде, где происходит расчистка земель, это влияет на климат нашей планеты.

Популярная механика
Глубокая стимуляция мозга: кто и зачем вживляет чипы в мозг человека Глубокая стимуляция мозга: кто и зачем вживляет чипы в мозг человека

Чем грозит человеку вживление специального чипа в мозг

Популярная механика
Что это было: 5 самых загадочных болезней современности Что это было: 5 самых загадочных болезней современности

Некоторым головоломкам врачи так и не смогли найти объяснения

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

Основатель винодельни «Бельбек» об избытке государственного регулирования

Forbes
Помощь людям с редкими заболеваниями: фонды, которые работают с орфанными болезнями Помощь людям с редкими заболеваниями: фонды, которые работают с орфанными болезнями

НКО, которые помогают взрослым и детям с орфанными заболеваниями

Forbes
Гормон стресса: как повышенный кортизол влияет на здоровье и внешность Гормон стресса: как повышенный кортизол влияет на здоровье и внешность

Хроническая тревожность и эмоциональные перегрузки — бич нашего времени

Esquire
Родиной варанов оказалась Восточная Азия Родиной варанов оказалась Восточная Азия

Палеонтологи описали новый род и вид варановых ящериц — Archaeovaranus lii

N+1
«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
Актриса Евгения Громова: «Мечтаю сняться у Павла Павликовского!» Актриса Евгения Громова: «Мечтаю сняться у Павла Павликовского!»

Актриса Евгения Громова — о новых фильмах и сложностях профессии

Cosmopolitan
Управляемый хаос Управляемый хаос

Современный мир лишился лидера

Esquire
Шведская Hästens продаёт кровати за $499 тысяч королям и звёздам: из чего их делают и почему они такие дорогие Шведская Hästens продаёт кровати за $499 тысяч королям и звёздам: из чего их делают и почему они такие дорогие

Как маленькая мастерская превратилась в производителя самых дорогих кроватей

VC.RU
Откуда в утопии свобода Откуда в утопии свобода

Утопия, помещенная Франсуа Рабле в его роман «Гаргантюа и Пантагрюэль»

Weekend
Альфред Нобель: биография человека, который изменил мир — отрывок из книги Альфред Нобель: биография человека, который изменил мир — отрывок из книги

История жизни Нобеля и его семьи

СНОБ
10 причин, почему кошки лучше, чем собаки 10 причин, почему кошки лучше, чем собаки

Пора признаться, что кошки тебе действительно нравятся

Maxim
Раскрепощенные красавицы! Пикантные фото актрис сериала «Мажор» Раскрепощенные красавицы! Пикантные фото актрис сериала «Мажор»

Актрисы сериала «Мажор» обрадовали мужчин горячими кадрами

VOICE
Ребус без решения Ребус без решения

Как лента Пола Верховена переосмыслила наше представление о природе страсти

Robb Report
Ученые построили механическую модель сверления зуба Ученые построили механическую модель сверления зуба

Как ученые планируют в будущем уменьшить боль при лечении кариеса

N+1
Как распознать хорошую консалтинговую компанию и чем она может быть полезна вашему бизнесу Как распознать хорошую консалтинговую компанию и чем она может быть полезна вашему бизнесу

Какую пользу принесет консалтинг вашему бизнесу?

Inc.
Стиль во власти Стиль во власти

Power dressing немного сложнее, чем просто надеть костюм и жемчужные бусы

Forbes Woman
От принцессы Дианы до Джулии Фокс: как возникло и менялось «платье мести» От принцессы Дианы до Джулии Фокс: как возникло и менялось «платье мести»

Откуда пошел термин «платье мести» и что он означает на самом деле

РБК
Смотри у меня: как рынок стриминга борется с пиратством Смотри у меня: как рынок стриминга борется с пиратством

Удастся ли легальным онлайн-платформам перетянуть аудиторию на свою сторону

РБК
«Обновленная» мама «Обновленная» мама

Что такое осознанное родительство и почему пора растить детей иначе

Лиза
Меня тошнит — что делать? Советы врачей и простые способы помочь себе Меня тошнит — что делать? Советы врачей и простые способы помочь себе

азбираемся, почему возникает тошнота и как от нее избавиться

РБК
Что такое глобальное потепление? Что такое глобальное потепление?

Глобальное потепление — это повышение средней температуры по всему миру

Популярная механика
Открыть в приложении