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NBA赌注平台:科学教育你应该应该坐过火车对吧科

日期:2022/09/26 10:57

NBA赌注平台本文由公众号“把科学带回家”提供

给孩子最好的科学教育

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NBA赌注平台你一定是在火车上吧?一个国家,国家之间有多条铁路,形成铁路网。

显然,从成本和效率的角度来看,铁路不可能穿过每个城市。哪些城市设立交通枢纽,可以覆盖最多的乘客,同时缩短城市间的出行路线,这是铁路规划的知识。

许多领域的科学家都参与了交通网络的规划和设计,例如数学家和计算机科学家。但最近,该领域出现了一种奇特的生物,并成为了一个非常强大的问题解决者。

NBA赌注平台这么说吧,东京的铁路系统从 1872 年开始运营,第一条铁路连接东京和横滨。工程师们花了 100 多年的时间将铁路系统优化到今天的样子,但我们即将介绍的这种生物只用了 26 小时就达到了同样高效的结果。更神奇的是,与人类相比,这些生物如此原始低等,甚至连大脑都没有。

这到底是怎么回事?

实际上,空间规划问题的生物解决方案已经存在了很长时间。例如,科学家利用蚂蚁的觅食行为来模拟晶体的生长。

NBA赌注平台然而,在空间设计方面,一种叫做黏菌 (Physarum polycephalum) 的生物在过去十年中一直受到青睐。

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虽然粘菌的名字里有真菌这个词,但它既不是细菌也不是真菌,而是一种单细胞变形虫,一种原生生物。

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它可以从一点开始向四面八方伸展中国铁路交通图,寻找食物。一旦找到食物来源,那些找不到食物的“触手”就会收缩消失。最后,在粘菌的觅食网上,只剩下那些有食物供应、能有效传递养分的线路和节点。

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粘菌甚至可以找到走出迷宫的最短路径。

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当然,黏菌细胞的最终网络实际上是一个单细胞,只是比最初的几个细胞核大。

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听到这里,你应该已经猜到了。如果我们把粮食看成城市,按照地图的分布将它们放在黏菌周围,是否可以规划出一个可以高效连接城市(粮食配送点)的网络?

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2010 年,日本北海道大学的科学家 Atsushi Tero 及其同事在《科学》杂志上发表了一项研究,他们成功地用燕麦粉代替了城市,并让黏菌在培养皿中绘制了东京铁路系统的接线图。

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令人惊讶的是,由黏菌绘制的东京铁路系统,与人类历经数百年反复试错,辛勤建设的铁路网几乎一模一样。

在下面的照片中,人造东京铁路网在左边,粘菌在右边。

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再次查看静态图像。下图中,上面的粘液霉菌是用几天时间和一些燕麦设计的,底部是人类用100年和大量资金设计的。

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从那时起,许多从事交通网络优化研究的科学家使用黏菌来设计交通网络。有些人甚至使用黏菌来绘制丝绸之路和全球贸易网络图。

利用黏菌帮助人类规划空间具有速度快、成本低、操作简单等诸多优点。粘菌平均每小时长出 1 厘米。在短短几天内,他们就可以解决人类需要数年甚至数十年才能通过实践或在超级计算机的帮助下找到的优化问题。

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西英格兰大学非常规计算中心主任 Andrew Adamatzky 教授也以燕麦片为城市,对比了 14 个国家的交通网络与黏菌绘制的高速公路的差异。他发现比利时、加拿大和我国的高速公路网络和黏菌“设计”最为相似,而美国和非洲的交通网络效率最低。

下面是黏菌设计的美国交通网络。

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这是黏菌正在“设计”的西班牙高速公路网络。

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以下是实际西班牙高速公路网络(左)和粘液模具设计(右)的对比:

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Adamatzky 用黏菌设计的非洲铁路网:

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Adamatzky 在全球 24 个主要城市放置燕麦片,然后让史莱姆模具设计丝绸之路中国铁路交通图,结果与历史上的丝绸之路高度吻合(76%):

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新泽西理工学院 (NJIT) 的助理教授西蒙·加尼尔 (Simon Garnier) 也对美国地图和黏菌进行了实验。如您所见,黏菌3天的结果几乎与人类数十年和数百万美元获得的结果相同。

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当然,粘菌不仅可以用来模拟高效的交通系统,还可以用来模拟自然和人为的灾难,例如车祸和洪水。

那么如何模拟呢?只需在培养皿的适当位置撒盐即可。

这是因为盐对粘菌有毒,当遇到盐粒时粘菌会撤退并寻找其他替代路线。因此,利用粘菌遇到一粒盐时的反应,科学家可以预测某个地方发生交通事故时附近交通的变化。

我们提到粘菌是无脑的单细胞生物,但它们实际上比我们想象的要聪明得多。

2012 年中国铁路交通图,悉尼大学的研究人员在美国国家科学院院刊 (PNAS) 上发表文章,发现粘菌不仅可以形成高效的食物运输网络中国铁路交通图,而且还会在不成功的路线上使用化学品。标志,就好像我们竖起了一个“这条路已经死了”的标志。这样,粘菌就可以记住那些效率低下的线路并防止将来出错。

更何况,在野外,当季节的食物被吃掉时,粘菌会聚集在一起繁殖。

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没有中央指挥,他们会自发地分担不同的任务。一些粘液霉菌产生后代——类似真菌的孢子,而另一些则成为支撑孢子的结构。人类还没有弄清楚他们是如何做到的。

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黏菌刷新了我们对智力的定义。黏菌的效率值得人机学习。

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我知道有些同志想问什么。粘菌可以吃吗?

吃中国铁路交通图,尝起来像苔藓,尝过它的卡尼尔说。

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