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Ion Drive Plane

2,45 kg di peso, 5 metri di lunghezza ed un molto-poco-romantico nome “Version Two”. Di certo non abbastanza per metterci a bordo nessun passeggero e nemmeno abbastanza romantico da raccontarlo la sera ai bambini, ma sicuramente uno di quei piccoli passi che aprono la strada a significative evoluzioni tecnologiche che plasmeranno il mondo di domani.

Sto parlando di un modello in scala di una aeroplano che è stato di recente testato al MIT. Fin qui nulla di nuovo se non fosse per il sistema propulsivo del giocattolo: vento ionico.

Ammetto che detta così sembra quasi una notizia alla “Tiscali”; cerchiamo quindi di dettagliare un po’ meglio. Si tratta di un sistema propulsivo che riesce a tenere in volo l’oggetto (ripeto, per ora tine in volo per qualche secondo un giocattolino, ma che ha comunque l’importante caratteristica di essere più pesante dell’aria!) senza la necessità di parti mobili, senza rumore e senza inquinare.

Una sorta di sogno.

Ok, ma in effetti cosa tiene per aria il giochino? Vento ionico, e che altro senno?

In the prototype plane, wires at the leading edge of the wing have 600 watts of electrical power pumped through them at 40,000 volts. This is enough to induce “electron cascades”, ultimately charging air molecules near the wire. Those charged molecules then flow along the electrical field towards a second wire at the back of the wing, bumping into neutral air molecules on the way, and imparting energy to them. Those neutral air molecules then stream out of the back of the plane, providing thrust.

Prima o poi dovrò pure dire in breve di cosa si tratta: praticamente una serie di fili elettrici (collegati nel modellino alle due estremità delle ali) fungono da elettrodo positivo (anodo), mentre un secondo elettrodo montato sulla coda dell’aereo funge da elettrodo negativo (catodo). Una volta che una bella batteria carica il sistema quello che succede è che l’elettrodo positivo sottrae elettroni dalle molecole d’aria circostanti le quali vengono naturalmente/magicamente attratte verso l’elettrodo negativo. Durante la loro migrazione di massa le molecole cariche collidono con altre molecole neutre e spingono anche queste verso il retro dell’aeromobile, generando quindi una spinta propulsiva “in avanti”. Il video qui sotto lo spiega molto meglio di me.

E’ un (forse il primo?) esercizio di sfruttamento dei principi dell’elettro-areodinamica… modello noto dagli anni venti, ma mai usato ad utili fini propulsivi. Il motivo è più che altro il fatto che la spinta generata è abbastanza debole e, nel caso di un aeromobile, sono necessarie dimensioni (e batterie) che finora hanno reso di fatto inutilizzabile l’idea. Il vero sviluppo portato avanti (… parliamo di 9 anni di ricerca) dal MIT è proprio quello di derivare un rapporto spinta/peso ideale (non ancora ottimale) per portare il principio a far decollare e tenere in volo il modellino.

IonDrivePlane.png

Senza fare parallelismi cavallereschi fra questi secondi di volo e quelli del primo volo dei Fratelli Wright (si, ok, l’ho fatto, ma è stato breve), sta di fatto che ora il lavoro si concentrerà per far uscire il concetto dal laboratorio ed applicarlo dal giocattolo a qualche drone, o veicolo “unmanned”.

[…] Aeronautical engineers around the world are already trying hard to find ways to use electric propulsion, and this technology will offer something else that in the future may allow manned and unmanned aircraft to be more efficient, and non-polluting. In particular, the fact that they have already got this out of the laboratory, and flown a battery driven model aircraft – albeit so far on a very small and controlled scale” […]

Il potenziale è evidentemente sconfinato (ed evidentemente ancora confinato ad un lontano futuro, ma almeno la direzione sembra essere quella giusta; parliamo di aerei completamente green e con vita operativa pluriannuale: immaginiamo, ad esempio di ricaricare la batteria con pannelli solari ed il sogno è completo.

WU

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Uovo vs Gallina – remake

Ve la ricordate la storia della scelta fra l’uovo oggi o la gallina domani? Personalmente è una domanda che non mi viene rivolta più tanto spesso (… ho come il ricordo che da ragazzo fosse una frase un po’ più ricorrente) ne da me stesso ne da altri. Eppure il concetto rimane: preferiamo qualcosa ora e subito anche se di minor valore o vogliamo aspettare “domani” con la garanzia di avere qualcosa di più?

Beh, oggi questo studio (Archetypes in human behavior and their brain correlates: An evolutionary trade-off approach) affronta la domanda in maniera molto più sistematica applicando il concetto di ottimizzazione Pareto al comportamento umano (in breve quando dovendo trovare il meglio di due variabili non si può migliorare la condizione di una senza peggiorare la condizione dell’altra).

Praticamente si è cercato di definire un trade-off fra diverse funzioni cognitive, di personalità e di comportamento. Una sorta di compromesso fra tutte queste cose che dimostri, con approccio scientifico, a quale tipo di personalità apparteniamo e dunque come risponderemmo alla domanda dell’uovo o della gallina.

Sono state analizzate circa 1200 persone (coinvolte nello Human Connectome Project, praticamente stilare una mappa per navigare nel cervello) prendendo in considerazione misure legate a diverse funzioni cognitive, tratti di personalità e comportamento, variabili cerebrali funzionali e strutturali per arrivare a definire l’approccio di ciascuno alla ricompensa e all’autocontrollo.

I dati sono stati quindi organizzati nello spazio cartesiano all’interno di un triangolo ai cui tre vertici abbiamo tre archetipi di personalità. Il primo tipo incarna gli individui con una stabile preferenza verso le ricompense più grandi, anche se ritardate. Il secondo archetipo identifica gli individui che tendono a preferire le ricompense immediate, anche piccole a piacere. Il terzo archetipo, invece, corrisponde a un approccio più flessibile (viva viva): una preferenza verso le ricompense ritardate solo nel caso in cui queste siano molto grandi.

Lo studio è andato anche oltre; a ognuno dei tre archetipi, infatti, sono state associate caratteristiche legate alla personalità, alle funzioni cognitive, alle abitudini e alle strutture cerebrali.

Il risultato è stato che coloro che preferiscono aspettare per ottenere una ricompensa più grande hanno maggiore autocontrollo che è a sua volta indice di maggiore intelligenza (associato ad un maggior volume di materia grigia). Hanno maggiore memoria verbale, prestanza fisica e personalità più positiva, un più alto livello medio socio-economico e culturale, una personalità positiva e un maggior benessere e soddisfazione nella vita (che più?).

All’estremo opposto (tipo incontro di pugilato) coloro che si accontentano della “piccola”ricompensa subito che hanno più scarse prestazioni cognitive (… ed un minor volume di materia grigia), più alti livelli di aggressività, di ostilità e di stress, un indice di massa corporea più alto, un livello socio-economico più basso, fanno un maggior uso di droghe.

Nella buona regola di “in medio stat virtus” gli archetipi più flessibili bilanciano le due cose. Ora, studio a parte, mi pare l’unica cosa sensata da dire: come facciamo a rendere scientifico un comportamento umano influenzato (e questo è confermato anche dallo studio in oggetto) in maniera importante dall’ambiente e da fattori culturali, dalla razze, dall’etnia, etc?

Il mio scetticismo su questi studi “di massa” rimane così come la conferma che le “scoperte” di tali studi è solo una conferma di ciò che il buon senso già dice: essere flessibili nella vita non fa mai male. Valutiamo caso per caso l’uovo o la gallina; non penso che ci sia in assoluto una scelta giusta ed una sbagliata così come non credo che le correlazione degli archetipi identificati siano così forti da portarci a “stare lontani da coloro che preferiscono l’uovo”. Anzi, io stesso talvolta lo prediligo, e non me ne pento.

WU

PS. Poi, facendo un po’ di sana divagazione (ir)razionale. Ma l’uovo oggi, se ben curato non potrebbe essere la gallina di domani. Così la scelta è nettamente più facile, ma presuppone un investimento personale sull’uovo su cui oggi mettiamo le mani.

S1 Stream

il cosmo è vuoto, ma non così vuoto. Nel senso che anche considerando le sterminate dimensioni dell’universo qualche traccia di materia la troviamo. Concentriamoci sulla nostra cara Via Lattea. Fra stelle, pianeti, lune e polveri varie di roba che si muove (si, è questa una delle particolarità della materia nel cosmo: non sta’ mai ferma) ce n’è in abbondanza.

In generale la materia si muove in una specie di vortice attorno al centro della nostra Galassia; un po’ come pianeti, asteroidi e polveri, ruotano attorno al nostro Sole.

A prima vista tutte queste orbite sono più o meno ordinate (si, in realtà c’è un grande caos lassù, ma proprio nel senso matematico del termine), se non altro per il verso di rotazione. Il nostro Sole segue le altre stelle e le polveri varie nel suo moto di rotazione attorno al centro della nostra galassia “nel verso giusto”.

E’ stata però di recente scoperta una notevole eccezione a tutto questo. Non sto parlando di una stella/pineta che per una stana vicissitude di incontro gravitazionali segue un’orbita peculiare (e qui si potrebbe divagare abbondantemente), ma sto parlando proprio di una sorta di corrente.

Avete presente il jet stream? La corrente del Golfo? Insomma un moto più o meno ordinato di una massa di roba che si muovo coordinatamente nella stessa direzione… solo che nel caso specifico della S1 Steam è quella sbagliato. Nel senso che è opposto alla normale rotazione di tutto il resto della materia galattica.

S1 Steam.png

Già fin qui siamo in difficoltà a spiegare l’origine, l’evoluzione ed il mantenimento di questa corrente… ma ancora non è tutto. La S1 Steam ci sfreccia attorno alla non-proprio-trascurabile velocità di 500 km/s! Una delle ipotesi (forse l’unica al momento) circa l’origine di questa corrente è che è ciò che resta dello scontro della nostra galassia con una (o più) galassia nana che si è scontrata, qualche miliardo di anni fa, con la nostra Via Lattea.

Se ciò fosse vero (e, ripeto, non avendo molte altre spiegazioni sotto mano lo speriamo vivamente) allora la S1 Steam deve essere composta di una percentuale non trascurabile di materia oscura (Dark Matter, DM). E qui le cose si complicano.

Stiamo praticamente dicendo che circa 30 mila stelle, polveri in quantità e (forse) miliardi di tonnellate di materia irrivelabile ci sfrecciano accanto a 500 km/s e per di più nel verso sbagliato?. Benissimo, ora si che sono più tranquillo.

Questo uragano di materia oscura contro rotante, comunque mi mette a disposizione una corrente “stabile” (?) sulla quale cimentarci per sviluppare misuratori/rilevatori di materia oscura per comprenderne magari meglio (o per comprenderla del tutto) la loro origine.

The recently discovered S1 stream passes through the Solar neighborhood on a low inclination, counter-rotating orbit. The progenitor of S1 is a dwarf galaxy with a total mass comparable to the present-day Fornax dwarf spheroidal, so the stream is expected to have a significant DM component. We compute the effects of the S1 stream on WIMP and axion detectors as a function of the density of its unmeasured dark component. In WIMP detectors the S1 stream supplies more high energy nuclear recoils so will marginally improve DM detection prospects. We find that even if S1 comprises less than 10% of the local density, multi-ton xenon WIMP detectors can distinguish the S1 stream from the bulk halo in the relatively narrow mass range between 5 and 25 GeV. […]

Ovviamente lo stato attuale dei nostri rilevatori non ci da alcun indizio circa l’esistenza e la composizione di questa materia. Viviamo di prove indirette e di “speranze” circa la sua esistenza o meno.

WU

The purple Earth

Addio, oh miei cari omini, verdi come la tradizione (o meglio il nostro immaginario collettivo, forse formato da qualche fantasy) vorrebbe. Mettiamola così, indipendentemente se esistano o meno, non dovrebbero essere verdi, anzi dovrebbero essere… viola.

[…] Parsimony and distance analyses further identify purple bacteria as the earliest emerging photosynthetic lineage. […]

L’idea alla base di questo studio è che la luce verde trasmette parecchia energia ed è un peccato sprecarla, soprattutto se stai terraformando un nuovo pianeta. Le piante (e le alghe prima di loro) basano tutto sulla clorofilla che attua la fotosintesi partendo dalla luce del sole ed il loro colore verde è una conseguenza del fatto che riflettono questa lunghezza d’onda anziché assorbirla.

Quindi l’ipotesi è che prima che arrivassero le piante verdi, quando di energia ne serviva il più possibile, esistevano microorganismi che assorbivano proprio la luce verde. Ciò sarebbe possibile grazie alla “retina“, un pigmento che assorbe benissimo la luce verde (evitando quindi che questa venga riflessa). A questo punto la domanda sorge spontanea: e quale sarebbe il vantaggio delle piante verdi? Beh, la clorofilla, anche se meno efficiente come lunghezza d’onda assorbita, è molto più efficiente nella cattura e nella conversione dell’energia solare. Tuttavia, per un microrganismo molto più semplice di una pianta, il vantaggio offerto dalla giusta lunghezza d’onda è certamente più rilevante.

[…] Now a new study argues that retinal likely preceded chlorophyll as the dominant sunlight-absorbing molecule. The scientists focused their attention on retinal-containing proteins, especially ones like bacteriorhodopsin that absorb sunlight in the range inaccessible to chlorophyll. The biologists propose that retinal and chlorophyll co-evolved together, but that retinal likely came first because it’s simpler molecule. […]

Ancora oggi, infatti, valli antartiche o i fondali oceanici pullulano di microrganismi che basano la loro conversione di energia sulla retina, gli Archea.

[…] Retinal-based phototrophic metabolisms are still prevalent throughout the world, especially in the oceans, and represent one of the most important bioenergetic processes on Earth […]

Dato che l’unico termine di paragone che abbiamo a disposizione è la nostra Terra, possiamo immaginarci che nella notte dei tempi il nostro brodo primordiale fosse di qualche tenero color lavanda… e che forse è esattamente questa la lunghezza d’onda che dovremmo cercare quando pensiamo di vedere alieni saltellare su alti pianeti.

[…] We propose a scenario where simple retinal-based light-harvesting systems like that of the purple chromoprotein bacteriorhodopsin, originally discovered in halophilic Archaea, may have dominated prior to the development of photosynthesis. We explore this hypothesis, termed the ‘Purple Earth,’ and discuss how retinal photopigments may serve as remote biosignatures for exoplanet research. […]

Non ho mai pensato al viola come colore della vita. Di certo sono eccessivamente condizionato dai luoghi comuni.

WU

PS. Ovviamente qui ci sta a fagiuolo:

come si chiamava? Sans Forgetica!

Quanto è facile leggere? Quanto è difficile leggere? Diciamo che dipende sostanzialmente da: quanto ci interessa ciò che stiamo leggendo (no, in questo senso, io non credo nell’esistenza degli stupidi, solo dei disinteressati), quanto difficile è ciò che stiamo leggendo (diciamo che se mi date un testo in burocratese, anche se mi interessasse, farei molta fatica a digerirlo…), in che carattere è scritto.

In mancanza di argomentazioni più profonde ( 🙂 ), soffermiamoci un attimo su quest’ultimo aspetto. Sans Forgetica è un carattere tipografico studiato per essere… difficile. Alcuni ricercatori della Royal Melbourne Institute of Technology volevano proprio un carattere difficile.

Ora, la domanda, più che legittima è: ma perché vogliamo un carattere difficile da leggere? Perché l’essere umano ha una solida costante: se non fa fatica non ricorda. Le cose troppo facili tendiamo a cancellarle presto dalla memoria; non hanno richiesto troppo sforzo (e, consentitemi una divagazione, credo sia questo uno dei problemi principali dell’attuale facilità di accesso alle informazioni che ci porta ad essere tutti tuttologhi senza però sapere veramente nulla).

Tornando a noi; un carattere difficile da leggere ci fa fare più sforzo e ci porta a ricordare meglio ciò che leggiamo. Almeno in teoria. Nel senso che uno sforzo maggiore nella lettura ci forza ad un’analisi più approfondita del testo che pertanto ci rimane automaticamente più impresso.

Sans Forgetica is a font designed using the principles of cognitive psychology to help you to better remember your study notes

La base psicologica/comportamentale è quello della “difficoltà desiderabile“; in breve: se ti sfido a fare qualcosa di leggermente al di fuori della tua zona comfort (che si riduce velocemente con la banalità delle mansioni), allora lo sforzo che ci metterai aiuterà le tue prestazioni a lungo termine. In questo caso lo sforzo nella lettura aumenta i risultati cognitivi e mnemonici.

San Forgetica è inclinato dal lato opposto rispetto ad un normale corsivo (il che già lo rende poco familiare per noi) ed alcune sezioni di alcune lettere sono rimosse così che l’occhio richiede qualche istante in più per identificarle (mi viene da dire… finché non impariamo a renderle familiari…). Il font è scaricabile da qui (… che è anche un sito ben fatto per provarlo on line).

Ah, non è la panacea di tutti i mali, ne il sacro Graal dell’apprendimento. Per imparare e ricordare qualcosa bisogna studiarla. Bastasse un carattere per essere tutti geni …

SansForgetica.png

WU

PS. Sono personalmente un fanatico dei caratteri da videoscrittura. Arial NON è Times, innanzitutto. PReferisco quelli senza grazie, ma non disdegno segni “di abbellimento). Ne esistono a paccate, come sapete, secondo me molto più belli, puliti e leggibili e … sconosciuti. Garamond? Bell MT? Più che aperto a suggerimenti :).

Blockchain paper review

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Fatemi sproloquiare nuovamente, sulla scia di questo XKCD, sull’impeto delle pubblicazioni “scientifiche” e sul publication bias.

Oltre gli evidenti paradossi al quale un sistema di peer-review delle pubblicazioni ci ha portato (che non ripeto per dignità e per mia salvaguardia mentale), oggi stiamo facendo un’ulteriore evoluzione.

Ovvero stiamo (tutti, sia ben chiaro) progressivamente riducendo l’attenzione che dedichiamo alle revisioni (per giocare a Zelda o andare al mare poco importa) tanto da arrivare a non avere prove sufficienti ne per accettare ne per rigettare un articolo. Detto in altri termini, non siamo in grado di approfondire più nulla, ma soltanto di passeggiare su cose che già sappiamo, prossime al nostro seminato, oppure chiedere ad Internet.

Oggi che viviamo nell’epoca delle cryptovalute e stiamo imparando ad esportare il concetto di blockchain ad altri campi, perché non proviamo ad abbandonare l’attuale sistema di revisione per appoggiarci ad un sistema pubblico, immodificabile e distribuito?

La butto li. Qualcosa tipo una serie di “nodi di review” nei quali diversi soggetti contribuiscono alla review in una specie di registro pubblico, in cui ogni contributo sia tracciabile e che non sia modificabile in base … alle occupazioni del weekend?

Sicuramente la cosa va declinata meglio, ma almeno potrebbe essere un’idea…

WU

Penitentes

I penitenti (io? noi? sicuramente più di quelli che effettivamente lo fanno).

Ma, prima che io parta con divagazioni sociali opportunamente fuori luogo, facciamo che mi concentro sul concetto di questa parola che ho trovato, come natura vuole, per puro caso oggi.

I frati con quei lunghi cappucci bianchi davano proprio l’idea di essere dei penitenti (e non voglio illaizonare che lo fossero solo in parte), ma da questa immagine il termine è subito passato ad identificare delle strane conformazioni di … ghiaccio.

Esatto, esistono (io, con questi due occhietti non li ho mai visti) delle specie di coni di ghiaccio alti ed appuntiti che ricordano molto i cappelloni dei suddetti frati. Ne ereditano il nome e, forse, il loro monito alla nostra penitenza (così il termine mi piace molto di più).

Quando il punto di rugiada (il punto oltre il quale si ha la presenza di solo vapore ed al di sotto del quale coesistono lo stato liquido e quello gassoso) è costantemente sotto zero accade che il ghiaccio sublimi; ovvero non passi dallo stato solido a quello liquido, ma direttamente a quello aeriforme. Quando tale processo si innesca, in un blocco di ghiaccio iniziano a formarsi picchi e concavità. Su queste ultime i raggi solari (e tutti gli altri fattori atmosferici) accentueranno ulteriormente l’evaporazione del ghiaccio, mentre sui picchi, sempre più fini e solitari, il processo sarà sempre più blando.

penitentes

Il risultato è un campo di penitentes in cui queste strutture giacciono tutte una accanto all’altra, senza parlarsi e con il capo chino (mi piace questo mischione di concetti che sto facendo…).

Non li vedremo dalle nostre parti e nei climi temperati, ma oltre i 4000 metri, dove difficilmente vi saranno penitenti di altra sorta a zonzo, sono abbastanza comuni.

E lo sono ancora di più su altri mondi. Su Plutone, freddo e lontano dal Sole, i penitentes potrebbero (pare e condizionali a iosa… qui si parla di simulazioni, non osservazioni) raggiungere altezze anche di 500 metri separati da valli di 4000 metri! Praticamente come vedere delle sculture di ghiaccio enormi (ed uno scenario un po’ anche da casa di Frozen).

WU