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

На Марсе нашли протяженные прибрежные осадочные отложения древнего океана На Марсе нашли протяженные прибрежные осадочные отложения древнего океана

Хотя поверхность Марса сухая, многие особенности рельефа ― древние речные дельты

N+1
Пора вставать с дивана! Пора вставать с дивана!

4 основные причины лени и советы психолога, как от нее избавиться

Лиза
Повсеместное использование камер наблюдения меняет работу мозга Повсеместное использование камер наблюдения меняет работу мозга

Видеонаблюдение влияет на работу мозга, причем на бессознательном уровне

ТехИнсайдер
Настоящая палеодиета: что ученые нашли внутри ледяной мумии Эци Настоящая палеодиета: что ученые нашли внутри ледяной мумии Эци

Останки охотника, который жил 5400 лет назад, таят в себе множество загадок

ТехИнсайдер
Как понимать картины в музее: простые советы от искусствоведа Как понимать картины в музее: простые советы от искусствоведа

Как правильно воспринимать произведения искусства?

Psychologies
История создания Lada Vesta: как в Тольятти придумали флагманский седан История создания Lada Vesta: как в Тольятти придумали флагманский седан

Вспоминаем основные вехи истории создания главного отечественного автомобиля

РБК
Древние жители Иберии вывели собак разных размеров Древние жители Иберии вывели собак разных размеров

Древние жители Иберии проводили селекцию собак

N+1
Нельзя продавать холодильники и вызывать дождь: 7 самых странных и нелепых законов Австралии Нельзя продавать холодильники и вызывать дождь: 7 самых странных и нелепых законов Австралии

Если ты соберешься в путешествие в Австралию, смотри, как не нарваться на штраф

Playboy
Улучшает работу мозга и состояние кожи: 13 полезных свойств рыбьего жира Улучшает работу мозга и состояние кожи: 13 полезных свойств рыбьего жира

Йод, фосфор, магний и другие полезные вещества, которые есть в рыбьем жире

Cosmopolitan
Прогресс или лидерство: как страны мира относятся к беспилотным автомобилям Прогресс или лидерство: как страны мира относятся к беспилотным автомобилям

Зачем людям нужны беспилотные автомобили?

Популярная механика
20 недооцененных кинодетективов десятилетия, по мнению ценителей жанра 20 недооцененных кинодетективов десятилетия, по мнению ценителей жанра

Лучшие детективы, которые массовый зритель пропустил

Maxim
Дело Кантора живет: как математики всех стран соединились Дело Кантора живет: как математики всех стран соединились

Галле Георг Кантор был недоволен уровнем взаимодействия математиков

N+1
15 лучших многолетников для сада и дачи 15 лучших многолетников для сада и дачи

Многолетники – одно из лучших решений для сада

Cosmopolitan
15 лучших советских детективных фильмов и сериалов (часть 2) 15 лучших советских детективных фильмов и сериалов (часть 2)

Самые яркие творения советского кинематографа про криминал и расследования

Maxim
Палеонтологи впервые диагностировали инфекцию воздушных мешков у динозавра Палеонтологи впервые диагностировали инфекцию воздушных мешков у динозавра

Динозавры сталкивались с аэросаккулитом – поражением воздушных мешков

N+1
Защитницы Отечества: может ли военная карьера быть привлекательной для женщин Защитницы Отечества: может ли военная карьера быть привлекательной для женщин

Какие проблемы армии могут решить женщины и выгоден ли их призыв?

Forbes
Ячмень: симптомы, лечение в домашних условиях и профилактика Ячмень: симптомы, лечение в домашних условиях и профилактика

Что такое ячмень и как с ним справиться?

Cosmopolitan
Игры и YouTube: в каких приложениях россияне сидят дольше всего Игры и YouTube: в каких приложениях россияне сидят дольше всего

О самых популярных приложениях у жителей России старше 12 лет

Forbes
Астрономы впервые отыскали кольцо из планетарных обломков в обитаемой зоне белого карлика Астрономы впервые отыскали кольцо из планетарных обломков в обитаемой зоне белого карлика

Астрономы впервые обнаружили кольцо из крупных планетарных обломков в этом месте

N+1
Красота по-азиатски: 6 книг от настоящих сэнсэев Красота по-азиатски: 6 книг от настоящих сэнсэев

Можем ли мы перенять что-то из азиатского опыта сохранения красоты?

Популярная механика
Плакать полезно! Плакать полезно!

Слезотерапия – термин, конечно, шутливый, но плакать и правда полезно

Cosmopolitan
Выходные в Азербайджане: 48 часов автопутешествия мечты Выходные в Азербайджане: 48 часов автопутешествия мечты

Даже двух дней в Азербайджане хватит, чтобы набраться впечатлений и солнца

СНОБ
«Пять литров красного: Что необходимо знать о крови, ее болезнях и лечении» «Пять литров красного: Что необходимо знать о крови, ее болезнях и лечении»

В книге гематолог-онколог рассказывает об анатомии и физиологии крови

N+1
Слепое пятно EdTech. Почему ученики не достигают успеха после прохождения онлайн-курсов Слепое пятно EdTech. Почему ученики не достигают успеха после прохождения онлайн-курсов

Почему многие студенты не добиваются поставленных целей при прохождении курсов

Inc.
10 обычных вещей, которые изобрели совсем для другого 10 обычных вещей, которые изобрели совсем для другого

Беговая дорожка — для пыток, а цепная пила — для облегчения родов

Maxim
Миллиардер Дмитрий Волков — Forbes: «Мы уже живем в дополненной реальности» Миллиардер Дмитрий Волков — Forbes: «Мы уже живем в дополненной реальности»

Сооснователь Social Discovery Ventures — о дейтинге и ментальных тонкостях

Forbes
Почему сводит ноги и что с этим делать Почему сводит ноги и что с этим делать

Почему сводит ноги, как от этого избавиться и могут ли судороги быть опасны

РБК
Норвежские археологи нашли деревянный артефакт с руническим письмом Норвежские археологи нашли деревянный артефакт с руническим письмом

Археологи нашли артефакт-ярлык для товаров

N+1
7 фотографий людей за несколько часов, минут и даже секунд до смерти 7 фотографий людей за несколько часов, минут и даже секунд до смерти

Эти бередящие душу снимки были последними в жизни запечатленных на них людей

Maxim
Не страх, а восхищение. Боится ли Кремль Рамзана Кадырова Не страх, а восхищение. Боится ли Кремль Рамзана Кадырова

Путин не может бояться Кадырова потому, что лидер Чечни не покушается на главное

СНОБ
Открыть в приложении