Custos energéticos de sistemas biológicos para processamento de informação. Notícias gratuitas da biblioteca técnica

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Custos energéticos de sistemas biológicos para processamento de informação

25.09.2023

O comportamento, a fisiologia e a viabilidade dos organismos vivos dependem de uma variedade de processos biológicos, incluindo a comunicação entre células e outros componentes moleculares. Existem muitas maneiras de trocar informações em sistemas biológicos, incluindo transmissão de ondas mecânicas e despolarização elétrica. Estudos recentes realizados nos EUA tiveram como objetivo determinar os custos energéticos da transmissão de informações entre células.

Cientistas da Universidade de Yale calcularam a quantidade de energia que um neurônio necessita para transmitir informações. Descobriu-se que esta quantidade é significativamente maior do que a energia necessária para apagar um bit de informação.

“Queríamos perceber se isto representa um exemplo de eficácia biológica ou se existem outros custos”, explicou Benjamin Mast, um dos investigadores.

Outras pesquisas realizadas por Mast e seus colegas tiveram como objetivo otimizar os custos de energia e compreender por que os sistemas moleculares usam diferentes mecanismos físicos para comunicação. Por exemplo, os neurônios usam sinais elétricos enquanto outras células trocam substâncias químicas.

Os cientistas procuraram determinar o modo ideal em termos de custos de energia para transmitir um bit de informação. Todos os seus cálculos foram baseados na transmissão de informações através de um canal físico no qual partículas e cargas se movem de acordo com a física celular. Além disso, levaram em consideração o efeito do ambiente celular neste canal. A utilização de modelos relativamente simples permitiu estabelecer um limite inferior para os custos energéticos necessários para transmitir correntes num sistema biológico.

Em geral, os cálculos dos cientistas confirmaram os elevados custos energéticos da transmissão de informações entre as células. Estas estimativas podem servir de ponto de partida para explicar os elevados custos de processamento de informação que são registados em dados experimentais.

Os cientistas também desenvolveram um diagrama ilustrativo que ajuda a compreender em que situações diferentes estratégias de comunicação, como sinalização elétrica e processos de troca química, são mais ideais. Este diagrama pode ajudar a compreender melhor os princípios da sinalização entre diferentes células e órgãos, e também explicar por que os neurônios usam sinais químicos para se comunicar no nível sináptico e sinais elétricos para transmitir informações por longas distâncias dos dendritos ao corpo celular.

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Mini ar condicionado Sony Reon Pocket 5 09.05.2024

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Energia do espaço para Starship 08.05.2024

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Novo método para criar baterias poderosas 08.05.2024

Com o desenvolvimento da tecnologia e a expansão do uso da eletrónica, a questão da criação de fontes de energia eficientes e seguras torna-se cada vez mais urgente. Pesquisadores da Universidade de Queensland revelaram uma nova abordagem para a criação de baterias de alta potência à base de zinco que podem mudar o cenário da indústria energética. Um dos principais problemas das baterias recarregáveis tradicionais à base de água era a sua baixa voltagem, o que limitava a sua utilização em dispositivos modernos. Mas graças a um novo método desenvolvido por cientistas, esta desvantagem foi superada com sucesso. Como parte de sua pesquisa, os cientistas recorreram a um composto orgânico especial - o catecol. Acabou por ser um componente importante que pode melhorar a estabilidade da bateria e aumentar a sua eficiência. Esta abordagem levou a um aumento significativo na tensão das baterias de iões de zinco, tornando-as mais competitivas. Segundo os cientistas, essas baterias têm várias vantagens. Eles têm b ... >>

Teor alcoólico da cerveja quente 07.05.2024

A cerveja, por ser uma das bebidas alcoólicas mais comuns, tem um sabor único, que pode mudar dependendo da temperatura de consumo. Um novo estudo realizado por uma equipe internacional de cientistas descobriu que a temperatura da cerveja tem um impacto significativo na percepção do sabor alcoólico. O estudo, liderado pelo cientista de materiais Lei Jiang, descobriu que em diferentes temperaturas, as moléculas de etanol e água formam diferentes tipos de aglomerados, o que afeta a percepção do sabor alcoólico. Em baixas temperaturas, formam-se mais aglomerados piramidais, o que reduz a pungência do sabor do "etanol" e torna a bebida menos alcoólica. Pelo contrário, à medida que a temperatura aumenta, os cachos tornam-se mais semelhantes a cadeias, resultando num sabor alcoólico mais pronunciado. Isto explica porque o sabor de algumas bebidas alcoólicas, como o baijiu, pode mudar dependendo da temperatura. Os dados obtidos abrem novas perspectivas para os fabricantes de bebidas, ... >>

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Cinco empresas são responsáveis por um quarto dos resíduos plásticos do mundo 19.04.2024

O problema da poluição plástica está se tornando cada vez mais agudo no mundo moderno. No entanto, um aspecto interessante deste problema é que grande parte dos resíduos plásticos pode ser atribuída a certas empresas.

Uma equipa internacional de investigadores decidiu analisar milhões de resíduos plásticos, com base em dados dos últimos anos. As conclusões do estudo foram surpreendentes: cerca de um quarto da poluição plástica rastreável pode ser atribuída a apenas cinco grandes corporações.

No entanto, há outro lado deste problema. A maior parte dos resíduos plásticos permanece sem identificação e sem desenho ou rótulo, impossibilitando a determinação da sua origem.

O estudo descobriu que 24% de todos os resíduos plásticos rastreados estavam ligados a cinco grandes empresas. Essas empresas incluem os fabricantes de refrigerantes Coca-Cola e PepsiCo, responsáveis por 11 e 5% do total, respectivamente. Eles são seguidos por Nestlé, Danone e Altria.

Os cientistas apelam a uma maior responsabilidade destas empresas no combate ao problema da poluição plástica. No entanto, as próprias empresas podem dar um contributo significativo para a redução dos resíduos plásticos, revendo os seus processos de produção e embalagem.

Deve-se notar que uma parcela significativa dos resíduos plásticos permanece não identificada. Para melhor resolver esta questão, são necessárias normas internacionais e bases de dados comuns para rastrear os resíduos plásticos.

A investigação sobre a poluição plástica associada às grandes corporações destaca a necessidade de esforços concertados para combater este problema global. Abordagens para reduzir a utilização de plástico, desenvolver novos materiais de embalagem e melhorar os sistemas de gestão de resíduos podem ser fundamentais para resolver o problema da poluição por plástico.

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