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

Оцелоты подружились с опоссумами Оцелоты подружились с опоссумами

На чем держится межвидовая дружба между опоссумами и оцелотами?

N+1
Упс, конфуз! 10 скандальных, нелепых и «голых» фото Хилтон, Шейк и других звезд Упс, конфуз! 10 скандальных, нелепых и «голых» фото Хилтон, Шейк и других звезд

Звезды — тоже люди, и у них также случаются неудачные снимки

VOICE
CAR-T-клетки получили прямо в организме четырех пациентов CAR-T-клетки получили прямо в организме четырех пациентов

Результаты испытаний технологии для получения противоопухолевых Т-лимфоцитов

N+1
Как собрать гардероб, где все вещи сочетаются: просто исправь эти ошибки Как собрать гардероб, где все вещи сочетаются: просто исправь эти ошибки

Как научиться сочетать одежду, комбинируя разные вещи из своего шкафа

VOICE
Психология ожиданий: как наши прогнозы формируют реальность Психология ожиданий: как наши прогнозы формируют реальность

Что такое ожидания и почему они имеют над тобой такую власть

VOICE
Пищевая революция: как технологии меняют наш рацион Пищевая революция: как технологии меняют наш рацион

Как осознанность, технологии и здоровый образ жизни влияет на рацион?

Популярная механика
Сокровище среднерусских пещер Сокровище среднерусских пещер

Самый заметный, интересный и притягательный мох — схистостега перистая

Наука и жизнь
«Узелки любви»: принцесса Диана терпела головную боль ради любимой тиары «Узелки любви»: принцесса Диана терпела головную боль ради любимой тиары

Диана Спенсер шла на жертвы из-за полюбившейся тиары

Cosmopolitan
“Я стала моделью, а мой вес – это моя изюминка” “Я стала моделью, а мой вес – это моя изюминка”

Эльвире Ишмуратовой многие говорили, что с таким телом красивой быть невозможно

Psychologies
Любая душа — поломка Любая душа — поломка

«Большой баг»: жесткая антиутопия Жан-Пьера Жёне

Weekend
Биологи отредактировали геном клеща Биологи отредактировали геном клеща

Как ученые пытаются контролировать численность клещей и устойчивость к ним

N+1
11 домашних масок для волос, которые действительно работают 11 домашних масок для волос, которые действительно работают

Как вылечить волосы в домашних условиях?

Cosmopolitan
Как владеть, хранить и передавать по наследству криптовалюту в России Как владеть, хранить и передавать по наследству криптовалюту в России

Криптовалюта: как платить с них налоги и где надежнее хранить?

Forbes
Елизавета Туктамышева: Елизавета Туктамышева:

Интервью с Елизаветой Туктамышевой

Cosmopolitan
5 суперспособностей кошек, о которых мало кто подозревает 5 суперспособностей кошек, о которых мало кто подозревает

Кошки удивительнее, чем вы думали!

Maxim
Участники конкурса ImpactFuture рассказали о своих проектах Участники конкурса ImpactFuture рассказали о своих проектах

Как компании помогают жителям регионов строить успешную карьеру?

Forbes
Детокс к лету: Перезагрузка по правилам Детокс к лету: Перезагрузка по правилам

Как помочь организму очиститься?

Добрые советы
Откуда в утопии свобода Откуда в утопии свобода

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

Weekend
Вкусный завтрак из яиц: 10 оригинальных рецептов с фото Вкусный завтрак из яиц: 10 оригинальных рецептов с фото

Яйца – это идеальный вариант завтрака на каждый день

Playboy
Монеты за любовь Монеты за любовь

Фанатские токены — новая PR-модель или рай для спекулянтов?

Forbes
Испытания нейрочипов на людях и массовые увольнения: что происходит в Neuralink Маска Испытания нейрочипов на людях и массовые увольнения: что происходит в Neuralink Маска

За что инженеры и нейропсихологи критикуют Neuralink Илона Маска

Forbes
Незаметно и без суеты: как зарабатывать на инвестициях с помощью математики Незаметно и без суеты: как зарабатывать на инвестициях с помощью математики

Профессор прикладной математики делится секретами игроков на волатильном рынке

Forbes
Как в кино Как в кино

В давние времена функцию кино выполняла народная сказка

Вокруг света
Как разблокировать iPhone, если забыл пароль: 5 способов Как разблокировать iPhone, если забыл пароль: 5 способов

Что делать, если забыл пароль на своем айфоне и не можешь использовать Touch ID?

CHIP
Дина Рубина: «Наша жизнь такова: не успеешь отсмеяться, как заливаешься слезами» Дина Рубина: «Наша жизнь такова: не успеешь отсмеяться, как заливаешься слезами»

Саги Дины Рубиной знакомы и любимы миллионами читателей

Лиза
Рейтинг лучших мультфильмов, которые понравятся и детям, и взрослым Рейтинг лучших мультфильмов, которые понравятся и детям, и взрослым

Ищешь, что посмотреть с ребенком или просто решила вспомнить детство?

Cosmopolitan
По следам «Анчартеда»: как снять успешный фильм по гейм-франшизе и не ударить лицом в грязь По следам «Анчартеда»: как снять успешный фильм по гейм-франшизе и не ударить лицом в грязь

Для успеха экранизации любой компьютерной игры необходимо быть психологом

Популярная механика
«Я неприкасаемый — и поэтому не продвигаюсь в карьере»: как кастовая иерархия проникла в ИТ-индустрию Индии «Я неприкасаемый — и поэтому не продвигаюсь в карьере»: как кастовая иерархия проникла в ИТ-индустрию Индии

Почему индийские ИТ-компании адаптировали кастовую систему

VC.RU
Это фантастика! Это фантастика!

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

Men’s Health
Как восстановить нормальный сон в период стресса и тревоги: научные рекомендации Как восстановить нормальный сон в период стресса и тревоги: научные рекомендации

Здоровый сон помогает организму восстанавливать силы и справляться со стрессом

Популярная механика
Открыть в приложении