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
«Выехал на встречку в одних носках». Репортаж про дежурство с ГИБДД «Выехал на встречку в одних носках». Репортаж про дежурство с ГИБДД

Autonews.ru подежурил с ГИБДД всю ночь и задал популярные вопросы

РБК
Исследование: духи разрушают защитное поле организма. К чему это может привести? Исследование: духи разрушают защитное поле организма. К чему это может привести?

Использование духов и лосьонов способно нарушить микробиом кожи человека

Inc.
Детокс к лету: Перезагрузка по правилам Детокс к лету: Перезагрузка по правилам

Как помочь организму очиститься?

Добрые советы
Опальная молекула: почему высокий уровень холестерина считают угрозой для здоровья Опальная молекула: почему высокий уровень холестерина считают угрозой для здоровья

Холестерин: какую роль он играет в организме и почему вокруг него одни скандалы?

Forbes
8 продуктов, которые сильно обезвоживают организм 8 продуктов, которые сильно обезвоживают организм

Продукты, от которых стоит отказаться, если не хотите обезвоживания

Лиза
Аза Лихитченко: «Какая я, к черту, артистка!» Аза Лихитченко: «Какая я, к черту, артистка!»

Окончив Школу-студию МХАТ, она посвятила профессии меньше месяца

Коллекция. Караван историй
Две мужские правды Две мужские правды

«Внебрачные связи»: Арно Деплешен экранизирует Филипа Рота

Weekend
Производятся ли в Африке автомобили? Ещё как! Производятся ли в Африке автомобили? Ещё как!

Мало кто знает, что в Африке тоже есть автомобилестроение

Популярная механика
«Еда не должна вызывать тревогу»: как справиться с нарушением пищевого поведения «Еда не должна вызывать тревогу»: как справиться с нарушением пищевого поведения

Как бороться с расстройствами и нарушениями пищевого поведения

Forbes
Лед, снег, слезы и рекорды: героини Олимпиады в Пекине Лед, снег, слезы и рекорды: героини Олимпиады в Пекине

С чем бы ни сталкивались спортсменки, они выходили на старт и ставили рекорды

Forbes
Противолодочная война Противолодочная война

Подводная охота вернулась

Популярная механика
Что такое глобальное потепление? Что такое глобальное потепление?

Глобальное потепление — это повышение средней температуры по всему миру

Популярная механика
«Далеко опередил свое научное время» «Далеко опередил свое научное время»

Что значит Юрий Лотман для России, а Россия для Лотмана?

Наука
10 необычных лайфхаков для автовладельцев, которые пригодятся зимой 10 необычных лайфхаков для автовладельцев, которые пригодятся зимой

Лайфхаки, которые помогут скрасить ваши автолюбительские будни

Популярная механика
Ерунда и пиар вместо импакта: почему работодателям пора перестать скрывать зарплаты Ерунда и пиар вместо импакта: почему работодателям пора перестать скрывать зарплаты

Почему компания не может быть устойчивой, пока продолжает скрывать зарплаты

Forbes
5 ошибок, из-за которых дома неуютно 5 ошибок, из-за которых дома неуютно

В интерьере не хватает душевности, комфорта. В чем тут загвоздка?

Лиза
«Мальчика должен воспитывать мужчина»: почему я усыновил ребенка из детдома «Мальчика должен воспитывать мужчина»: почему я усыновил ребенка из детдома

Алексей Чистяков после развода твёрдо решил, что возьмет ребёнка на воспитание

Cosmopolitan
Биография Камилы Валиевой: путь от казанской звездочки до олимпийской чемпионки Биография Камилы Валиевой: путь от казанской звездочки до олимпийской чемпионки

Чем юная фигуристка Камила Валиева заслужила всенародную любовь

Cosmopolitan
Елена Николаева. Несколько жизней Елена Николаева. Несколько жизней

Однажды во время репетиции открылась дверь и в зал вошел Евгений Миронов

Коллекция. Караван историй
Отмазочные материалы Отмазочные материалы

Мужские отговорки, которым не стоит верить

Cosmopolitan
Весенний призыв Весенний призыв

В Италии любовь к равиоли – это многовековая традиция

Вокруг света
История Yalla!Market История Yalla!Market

Как предприниматели из России завоевывают рынок доставки продуктов в Дубае

Inc.
Екатерина Гусева: Екатерина Гусева:

Екатерина Гусева — о театре, новых ролях и сериале «Бригада»

Караван историй
Мамонт: воскрешение Мамонт: воскрешение

Воссоздать мамонта и отправить его заселять Якутию

Популярная механика
Она возвращается Она возвращается

Почему фильм «Бэтмен» вряд ли будет похож на привычный блокбастер DC

Glamour
6 странных способов, которыми люди охраняют погребения и могилы 6 странных способов, которыми люди охраняют погребения и могилы

Тайные комнаты, ртуть и военные подразделения — всё это охрана погребений

Maxim
Доминатрикс, звезда кутюра, девушка Йе: кто такая Джулия Фокс Доминатрикс, звезда кутюра, девушка Йе: кто такая Джулия Фокс

Что нужно знать об актрисе и новой любимице мировых брендов Джулии Фокс

РБК

Истории о сексе на первом свидании

Playboy
Спасение детей и право на аборт: история первой советской женщины-министра Спасение детей и право на аборт: история первой советской женщины-министра

Историю жизни настоящего врача Марии Ковригиной и реформатора советской медицины

Forbes
Открыть в приложении