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

Во II тысячелетии до нашей эры британское олово попало на Ближний Восток Во II тысячелетии до нашей эры британское олово попало на Ближний Восток

Во II тысячелетии до н. э олово поступало из Британии на Ближний Восток

N+1
Физики измерили показатель преломления дейтерий-тритиевой смеси Физики измерили показатель преломления дейтерий-тритиевой смеси

Физики продвигаются в контроле качества топлива для термоядерного синтеза

N+1
Астрономы отыскали кандидата в очень далекую карликовую планету на крайне широкой орбите Астрономы отыскали кандидата в очень далекую карликовую планету на крайне широкой орбите

Как обнаружили кандидата в экзотичный по свойствам транснептуновый объект

N+1
Расщепляющие мочевину симбиотические бактерии защитили сусликов от атрофии мышц во время спячки Расщепляющие мочевину симбиотические бактерии защитили сусликов от атрофии мышц во время спячки

Бактерии преобразуют мочевину в аммиак, позволяя повторно использовать азот

N+1
Цирцея и Фея Моргана: как героини древних мифов вдохновляют современных писательниц Цирцея и Фея Моргана: как героини древних мифов вдохновляют современных писательниц

Шесть современных произведений, которые переосмысляют легендарные сюжеты

Forbes
Почему перед месячными увеличивается вес: причины и как этого избежать Почему перед месячными увеличивается вес: причины и как этого избежать

Что, если ты проснулась на пару килограммов тяжелее, чем всегда

VOICE
10 книг, которые нужно прочитать мужчине до 35 лет 10 книг, которые нужно прочитать мужчине до 35 лет

Как расширить кругозор и что необходимо знать любому образованному человеку?

Maxim
Perseverance уже год на Марсе! Что ровер успел узнать о Красной планете за это время Perseverance уже год на Марсе! Что ровер успел узнать о Красной планете за это время

Что аппарат успел сделать марсоход NASA Perseverance

Популярная механика
Кто такая Анна Сорокина: русская лжемиллионерша, обманувшая американскую элиту Кто такая Анна Сорокина: русская лжемиллионерша, обманувшая американскую элиту

В основу сериала от Netflix "Изобретая Анну" легла реальная история

VOICE
Кавалеристы и девицы Кавалеристы и девицы

Кто играет в поло сейчас и почему на него обратили внимание женщины?

Robb Report
От мышиной водки до виски со вкусом груди: 5 самых необычных алкогольных напитков в мире От мышиной водки до виски со вкусом груди: 5 самых необычных алкогольных напитков в мире

Заскучал от темного крафтового и белого сухого? Лови варианты поинтереснее

Playboy
Виртуальное преступление и реальное наказание: за что судили геймеров в разные годы Виртуальное преступление и реальное наказание: за что судили геймеров в разные годы

Похоже, Уголовный кодекс должен стать настольной книгой каждого геймера

Maxim
От боли в спине до недержания: чем опасна позвоночная грыжа От боли в спине до недержания: чем опасна позвоночная грыжа

Межпозвоночные грыжи: причины их возникновения, методы лечения и профилактики

Cosmopolitan
Как власти Китая используют голливудские блокбастеры для пропаганды Как власти Китая используют голливудские блокбастеры для пропаганды

Зачем в Китае редактируют «Бойцовский клуб» и бесплатно показывают Бэтмэна

Forbes
Можно ли заработать на дроблении акций компании Можно ли заработать на дроблении акций компании

Что такое дробление акций и можно ли на этом заработать частному инвестору?

Forbes
Белое на черном: что такое себорейный дерматит Белое на черном: что такое себорейный дерматит

Любой дерматит неприятен, но себорейный — особенно, так как он хорошо заметен

РБК
Пора или нет? Пора или нет?

Как долго на самом деле нужно готовиться к лету в спортзале

Лиза
Первые (и очень нелепые) роли звезд, о которых они предпочли бы забыть Первые (и очень нелепые) роли звезд, о которых они предпочли бы забыть

Некоторые звезды предпочитают не вспоминать, с чего все начиналось

VOICE
Детские роли популярных российских актеров Детские роли популярных российских актеров

Это были времена, когда актеры ходили пешком под стол

Maxim
Австралийский паук перенес каплю воды в хелицерах Австралийский паук перенес каплю воды в хелицерах

Зоологи впервые описали, как паук собирает и переносит воду

N+1
Невероятные когнитивные способности шмелей: они умнее, чем мы думали Невероятные когнитивные способности шмелей: они умнее, чем мы думали

У пчел, быть может, и маленький мозг, зато они не лишены изобретательности

Популярная механика
Павел Титов: «Играть по одним правилам» Павел Титов: «Играть по одним правилам»

Президент группы компаний «Абрау-Дюрсо» — о российском виноделии

Forbes
«Ты никогда не сможешь убедить людей покупать очки в онлайне»: история Warby Parker, которой удалось изменить рынок «Ты никогда не сможешь убедить людей покупать очки в онлайне»: история Warby Parker, которой удалось изменить рынок

Компанию основали студенты бизнес-школы, недовольные высокими ценами на очки

VC.RU
Мы расставили самые популярные продукты для перекуса по шкале вредности Мы расставили самые популярные продукты для перекуса по шкале вредности

Ответ на один из вечных вопросов мироздания — что бы такого пожевать до обеда

Maxim
Предсказуемость поведения: чем запуски ракет схожи с вашей жизнью Предсказуемость поведения: чем запуски ракет схожи с вашей жизнью

Действительно ли человеческое поведение непредсказуемо?

Популярная механика
Держи лицо: какие манипуляции в мужской пластике особенно востребованы и почему? Держи лицо: какие манипуляции в мужской пластике особенно востребованы и почему?

Что полезно узнать, прежде чем решиться на пластику?

Esquire
Под знаком рыб Под знаком рыб

Инновационные нейротропные препараты компания «Лактокор» испытывает на рыбах

Наука
Разные лики педагогической запущенности Разные лики педагогической запущенности

Что такое педагогическая запущенность и как она изменилась в наши дни

СНОБ
Линор Горалик — о нелюбви к своим книгам, Линор Горалик — о нелюбви к своим книгам,

Линор Горалик о том, почему ей мучительно и неприятно читать собственные книги

Esquire
Запись разговоров на Андроид: как включить и пользоваться Запись разговоров на Андроид: как включить и пользоваться

Как записать разговор на Android со встроенным или сторонним софтом

CHIP
Открыть в приложении