четверг, 19 апреля 2012 г.

Создана математическая модель канатоходца

Создана математическая модель канатоходцаГруппа исследователей из Гарвардского университета (США) предложила математическое описание движений, которые позволяют канатоходцу удерживать себя в вертикальном положении.

Расчёты указывают на «золотую середину», то есть оптимальные условия, которые позволяют балансировать с минимальными усилиями. Модель поможет учёным лучше понять, как сотрудничают мозг и тело, занимаясь сложной задачей.

В основе исследования — мысленный эксперимент. Сохранить равновесие трудно даже на неподвижной узкой доске, что уж говорить о верёвке, которая становится сильным дестабилизирующим фактором. Канат не просто раскачивается, он отвечает на движения человека, заставляя акробата постоянно менять положение тела. Небольшая ошибка в такой системе будет многократно усилена и приведёт к трагедии.

Учёные создали простую модель человека на веревке, описав их взаимодействие с помощью обычных сил, масс, углов и скоростей. Затем они учли человеческие датчики, предупреждающие мозг об изменении положения тела: глаза, внутреннее ухо, лодыжки, колени. В своих расчётах специалисты исходили из того, что оперативной информации о возможном падении, предоставляемой органами внутреннего уха, достаточно для поддержания равновесия.

Эксперты также обнаружили, что одним из ключевых элементов, влияющих на балансирование, является степень провисания каната. Натянутый канат с небольшим прогибом вибрирует быстрее, тогда как более свободная верёвка с сильным провисанием превращается в качели. Между этими крайностями находится «золотая середина» — примерно метровый прогиб, который облегчает поддержание равновесия. Канатоходцам это правило давно известно.

Как выяснилось, дело в том, что при таком провисании время, затрачиваемое мозгом и телом на обработку информации и реакцию, совпадает со скоростью движений каната.

Результаты исследования опубликованы в издании Journal of the Royal Society Interface.

Подготовлено по материалам ScienceNOW.

Оригинальная статья

Поделитесь этой новостью с Вашими друзьями!

Ранее в рубрике "Другие новости науки и техники":

Не все аммониты были кочевниками
Около 400 млн лет назад в океане завелись головоногие моллюски аммониты. Считается, что они бороздили просторы в поисках рыбы и других жертв, однако новое исследование показало, что дальние родственники осьминогов и кальмаров иногда вели оседлый образ жизни, предпочитая окрестности метановых источников. Аммониты вымерли примерно 65 млн лет назад (одна из самых долгоживущих групп древних организм...
  (читать дальше)

Как устроена система правосудия в мозгу
Нейрофизиологи попробовали объяснить, почему человек может судить других людей, не имеющих к нему никакого отношения. Одно из самых фундаментальных отличий человека от животных — это наша тяга к общественной справедливости: мы хотим наказать преступника, который лично нам ничего плохого не сделал. Способность человека выступать судьёй в чужом споре позволяет существовать большим общностям, где к...
  (читать дальше)

В России будут введены свободные лицензии
Поправки, узаконивающие в России свободные лицензии на объекты авторских прав, появятся в новой редакции Гражданского кодекса к её второму чтению в Госдуме, сообщил президент РФ Дмитрий Медведев. Введение свободных лицензий даст авторам возможность предоставлять свои произведения неограниченному кругу лиц. Соответствующую инициативу президент поддержал в апреле 2011 года на встрече с представите...
  (читать дальше)

Японцы превратили обычные растения в интерактивные
Исследователи из Университета Кейо (Япония) придумали, как заставить комнатные растения выражать «эмоции». Продемонстрированная система использует шаговые электромоторы, которые натягивают или ослабляют тонкие и практически незаметные тросики, прикреплённые к веткам. Команды отдаются специальным программным обеспечением, анализирующим показания двух датчиков — микрофона и сенсора движения. Авт...
  (читать дальше)

Создан интерактивный постер
Исследователи из Университета Кейо (Япония) разрабатывают систему, которая позволит «оживить» фотографии знаменитостей на «цифровых плакатах». Участники проекта объясняют, что интерактивный постер способен реагировать на движения находящихся поблизости людей. Так, например, на картинке может меняться выражение лица: если система определит, что человек приблизил голову вплотную к экрану, знаменит...
  (читать дальше)

Доход от продаж аппаратных решений IBM падает
IBM отрапортовала о работе в первом квартале 2012 года, сообщив о 7-процентном росте чистой прибыли. С января по март корпорация выручила $24,7 млрд, что всего на 0,3% выше прошлогоднего результата в $24,6 млрд. Прибыль составила $3,1 млрд, или $2,61 на одну акцию. Для сравнения: год назад IBM заработала $2,9 млрд, или $2,31 в пересчёте на ценную бумагу. Программное обеспечение принесло $5,6 м...
  (читать дальше)

Yahoo! улучшает финансовые показатели
Комплексная программа реорганизации бизнеса, реализуемая руководством Yahoo!, начинает приносить плоды: по итогам первого квартала 2012 года интернет-компания показала значительный рост прибыли. Напомним, что недавно Yahoo! сообщила об увольнении двух тысяч человек, или около 14% штата, насчитывающего 14,1 тыс. сотрудников. Будет полностью изменена структура компании, которую планируется разбить...
  (читать дальше)

«Яндекс» начинает выдавать банковские карты
«Яндекс» начал выдавать пользователям веб-сервиса «Яндекс.Деньги» банковские карты для оплаты покупок во Всемирной сети и в обычных магазинах. Карты MasterCard для подписчиков службы «Яндекс.Деньги» эмитирует банк Тинькофф Кредитные Системы. Они действуют во всех странах; деньги при проведении транзакций списываются со счёта пользователя в «Яндекс.Деньгах». Банковская карта «Яндекса» выпускает...
  (читать дальше)

Канализация нового поколения поможет снизить потребление воды, одновременно генерируя биогаз
Исследователи из германского Общества Фраунгофера представят на Ганноверской выставке, которая пройдёт 23–27 апреля, проект экологически устойчивого дома (House of Sustainability). В его концепции сочетаются вакуумная канализация, вторичное использование воды и мембранный реактор для выработки биогаза на базе отходов человеческой жизнедеятельности. Общим местом стало утверждение о том, что 40% н...
  (читать дальше)
НАСА и ЕКА будут осваивать Марс в четыре этапа
Группа учёных из Европы, Канады и США, включая специалистов НАСА и ЕКА, выделила четыре главных требования к будущим проектам, посвящённым доставке образцов марсианского грунта на Землю. Во главу угла поставлены поиск следов прошлой или нынешней жизни. Отправка человека — на последнем месте. Хотя выполнение первоочередной задачи — всё равно что поиск иголки в стоге сена, учёные полагают, что и...
  (читать дальше)

Как природа осуществляет наноразмерный контроль за солнечной энергией
Начало природного процесса захвата солнечной энергии происходит в абсорбирующих свет протеиновых комплексах, называемых фотосинтетическими реакционными центрами (РЦ). Даже после миллиардов лет эволюции Природа и не думает отказываться от находящегося в центре РЦ абсорбирующего свет гексамерного кофактора, нужного для проведения самой первой химической реакции фотосинтеза — индуцированного светом э...
  (читать дальше)

Почему секс и красный цвет взаимосвязаны
Исследователи пришли к выводу, что красные женские гениталии не возбуждают мужчин — следовательно, для сексуальной символики красного цвета нужно искать иное, менее наглядное объяснение. Обычно поведенческие эксперименты такого рода проводят на млекопитающих. Поэтому то, что в исследовании участвовали не самцы обезьян, а обычные мужчины, добавляет результатам ещё и солидную долю пикантности. С...
  (читать дальше)

Как мысли о смерти нам жить помогают
Размышления о смерти делают нас добрее и внимательнее, а вид на кладбище способен помочь с пошатнувшимся здоровьем. Общество обычно табуирует тему смерти. Считается (и тому есть подтверждения в работах психологов), что мысли о смерти негативно влияют на психику, способствуют асоциальному и даже антисоциальному поведению, и что нормальной жизни «размышления о вечном» следует держать в узде. С пси...
  (читать дальше)

Королевство кривых лучей
Обычно свет распространяется по прямой. Конечно, при помощи сред с различными коэффициентами преломления его можно отклонить. Однако новые исследования двух независимых научных групп показывают, что и сам по себе пучок света может изгибаться до 360˚. Часто новое — это хорошо забытое, но не обязательно старое. В конце 1970-х физики Майкл Берри из Бристольского университета (Великобритания) и Нанд...
  (читать дальше)

Объявлены победители конкурса подводной фотографии
Подведены итоги ежегодного конкурса подводной фотографии, который проходит под эгидой Школы морских и атмосферных наук Университета Майами (США). До участия допускаются только любители, которые зарабатывают на фотографии не более 20% своего дохода. Второе место в категории «Макросъёмка»: «фарфоровый» краб из семейства Porcellanidae, зацепившийся за полип морское перо в национальном парк...
  (читать дальше)

Заболевания дёсен, оказывается, не имеют отношения ни к инфарктам, ни к инсультам
Вот уже два десятка лет учёные твердят о связи между заболеваниями дёсен, инфарктами и инсультами. И вдруг новый анализ данных показывает, что эти заявления ошибочны. Американская кардиологическая ассоциация опубликовала в AHA journal Circulation «научный рапорт», заключающий, что периодонтит не повышает риска возникновения сердечно-сосудистых хворей и не является их причиной. Более того, нет ни м...
  (читать дальше)

Аспирин, возможно, помогает против ожирения
Салициловая кислота, образующаяся в результате расщепления аспирина, активирует расщепление жиров в клетке. Кажется, человечество вот уже более полутораста лет живёт с лекарством от всех болезней, не догадываясь о его чудодейственном всемогуществе. Не так давно проходило сообщение о том, что аспирин можно пить для профилактики рака; полным ходом исследуется его благотворное влияние при сердечно-...
  (читать дальше)

Как звучит симметрия субатомного мира?
Хотите услышать песнь позитрона? Итальянский инженер Доменико Вичинанца, кажется, готов воплотить вашу мечту. Этот человек уже экспериментировал с вулканической активностью и даже играл древнегреческую музыку с «Оркестром забытых звуков». Теперь его влечёт субатомный мир туманных и пузырьковых камер — предшественников современных детекторов частиц. Туманную камеру изобрёл в 1895 году шотландск...
  (читать дальше)

Нам бы расписания взять и отменить
Исследователи из Технологического института Джорджии (США) обнаружили, что отмена управления наземным общественным транспортом при помощи расписания и использование децентрализованной самоуправляющейся схемы позволяет сделать движение более эффективным. В работе, опубликованной в журнале Transportation Research, описан алгоритм, позволяющий минимизировать интервалы между появлениями автобусов на о...
  (читать дальше)