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

Древние жители Иберии разделали мамонта около 1,2 миллиона лет назад Древние жители Иберии разделали мамонта около 1,2 миллиона лет назад

Следы от орудий нашли на костях из местонахождения Фуэнте-Нуэва-3

N+1
Генетическая линия индийских волков отделилась около 110 тысяч лет назад Генетическая линия индийских волков отделилась около 110 тысяч лет назад

Индийские волки оказались базальной группой по отношению к серым волкам

N+1
Древние сибиряки добыли пемзу более чем в 1000 километрах от места обнаружения Древние сибиряки добыли пемзу более чем в 1000 километрах от места обнаружения

Древние сибиряки собрали куски породы в районе Удоканского вулканического плато

N+1
Содержательный минимализм Содержательный минимализм

Эксперимент по совмещению абсолютно разных вещей оказался очень успешным

Идеи Вашего Дома
Правила жизни Александра Ширвиндта Правила жизни Александра Ширвиндта

Правила жизни народного артиста России Александра Ширвиндта

Правила жизни
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
«Рации не работают, машины старые». Откровения реальных инспекторов ГИБДД «Рации не работают, машины старые». Откровения реальных инспекторов ГИБДД

Сотрудники ГИБДД анонимно рассказали о своей жизни и проблемах

РБК
«Сердцеедки» в России: брачные аферистки свели в могилу 11 мужчин «Сердцеедки» в России: брачные аферистки свели в могилу 11 мужчин

Брачные аферистки из Краснодарского края беспощадно расправлялись с мужчинами

Cosmopolitan
8 спорных и запрещенных книг, которые стоит прочитать каждому 8 спорных и запрещенных книг, которые стоит прочитать каждому

Почему эти книги запрещали и стоит ли их читать?

GQ
Палеопатологи обнаружили древнейшие свидетельства мастоидотомии Палеопатологи обнаружили древнейшие свидетельства мастоидотомии

мастоидотомии провели женщине, умершей в Испании в IV тысячелетии до нашей эры

N+1
ВИАМ добавит материалам интеллекта ВИАМ добавит материалам интеллекта

Какие новые материалы для авиации разрабатываются в России

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

Регистрируемся в TikTok: подробная инструкция

CHIP
Сумасшедшие каналы и моря: Атлантропа и водная Сахара Сумасшедшие каналы и моря: Атлантропа и водная Сахара

Сумасшедшие проекты гидротехников

Популярная механика
Золотая жила: как мошенник из Tinder обманул девушек на $10 млн Золотая жила: как мошенник из Tinder обманул девушек на $10 млн

Как Саймон Леваев обманывал своих жертв и как он остался свободным человеком?

Forbes
Песнь валькирий: как жили реальные женщины в эпоху викингов Песнь валькирий: как жили реальные женщины в эпоху викингов

Отрывок из книги Йоханны Катрин Фриксдоттир «Валькирии. Женщины в мире викингов»

Forbes
Современное ар деко Современное ар деко

Стиль ар деко сейчас уже иной, и его эстетика учитывает актуальные тенденции

Идеи Вашего Дома
Что такое ангедония и как вернуть радость жизни Что такое ангедония и как вернуть радость жизни

Если вам давно ничто не приносит радости, не надо воспринимать это как норму

РБК
Молодой орангутан во время эксперимента воспользовался каменным отщепом Молодой орангутан во время эксперимента воспользовался каменным отщепом

Биологи попытались научить приматов изготавливать и применять орудия труда

N+1
«Авангард, конечно, надо разъяснять»: интервью с искусствоведом Андреем Сарабьяновым «Авангард, конечно, надо разъяснять»: интервью с искусствоведом Андреем Сарабьяновым

Искусствовед Андрей Сарабьянов — о том, что происходит с русским авангардом

Forbes
Любимый автор Билла Гейтса о том, почему в 1880-х были придуманы главные изобретения Любимый автор Билла Гейтса о том, почему в 1880-х были придуманы главные изобретения

Глава из книги «Цифры не лгут: 71 факт, важный для понимания всего на свете»

Forbes
Загадки Вселенной: сколько на самом деле планет в Солнечной системе? Загадки Вселенной: сколько на самом деле планет в Солнечной системе?

Существует ли девятая планета?

Популярная механика
«Уэбб»: наследник великих космических обсерваторий «Уэбб»: наследник великих космических обсерваторий

Чего нам ждать от телескопа имени Джеймса Уэбба?

Наука и жизнь
Выживут только инфорги Выживут только инфорги

«Инфорги» — люди, которые придут на смену Homo Sapiens

Популярная механика
Веди себя по-человечески: разбираемся в вопросах этичности искусственного интеллекта Веди себя по-человечески: разбираемся в вопросах этичности искусственного интеллекта

Разбираемся в искусственном интеллекте на примере романа «Клара и Солнце»

Esquire
Интерьер для киномана Интерьер для киномана

.Квартира, оформленная в современной эстетике

Идеи Вашего Дома
Разные лики педагогической запущенности Разные лики педагогической запущенности

Что такое педагогическая запущенность и как она изменилась в наши дни

СНОБ
Улыбка на миллион: как сэкономить на стоматологе и безопасно отбелить зубы дома Улыбка на миллион: как сэкономить на стоматологе и безопасно отбелить зубы дома

Простые способы сделать свои зубы светлее на несколько тонов

Cosmopolitan
Все непризнанные государства мира Все непризнанные государства мира

Где находятся и как себя чувствуют страны, которых не берут даже в ООН

Maxim
«Иначе как паникой не назовешь»: что делать во время падения рынка «Иначе как паникой не назовешь»: что делать во время падения рынка

Как вести себя частному инвестору во время паники на рынке?

Forbes
«Только определённым людям «Только определённым людям

Почему учителя в США хотели отменить комикс "Маус"?

Популярная механика
Открыть в приложении