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磁気渦の新しい生成機構を発見

電子は、電気的な性質である「電荷」と磁気的な性質である「スピン」という二つの性質を持っています。スピンの集まりである磁気構造体を利用した磁気記憶素子を高密度化・省電力化する方法として、近年注目を集めているのが渦状の磁気構造です(次図)。

磁気渦の新しい生成機構を発見

渦状のスピン配列を作るためには、前の図であれば、外部から力を加えて隣り合う矢印(スピン)の向きを徐々に内側に無得て変えていくことが必要です。科学者の間では、ハードディスクの円盤のようなかたまり状の物質、つまりバルク試料でこのような力が働くのは、特殊な結晶構造を持つ物質に限られると考えられていたため、製品として成立する物質の設計が難しいとされていました。  

北海道大学と理化学研究所の共同研究グループは、磁性金属Y3Co8Sn4 (Y:イットリウム、Co:コバルト、Sn:スズ)に着目し、スピンの配列を詳しく調べました。まず、この単結晶バルク試料(次写真)を作製し、原子レベルで構造を解析しました。

磁気渦の新しい生成機構を発見

その結果、温度17K(約-256℃)以下、磁場がない状態において(次図)、磁気渦が規則正しく整列していることを示すデータが得られました。

磁気渦の新しい生成機構を発見


温度と磁場を制御することによってこのイットリウム・コバルト・スズ金属が磁気渦を生成する機構は、単純な電子媒介磁気的相互作用であることがシミュレーションから予想されました。この性質は、多くの磁性金属が潜在的に持つ性質であることから、今回発見された新物質だけでなくこれまで見落とされていた物質も磁気渦を形成する物質の候補となります。また、磁場がない状態でも磁気渦を生成できるという特徴は、磁気渦を情報担体とする磁気記憶素子の実現に向けた足掛かりとなると期待できます。
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2018-12-11 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

ヴォイニッチの科学書 第734回 人の行動は確率的

横断歩道を渡りたいとき、点滅しそうだったらどうするか。寝る前にちょっとお腹がすいたらどうするか。こういった際の意思決定は、多くの場合確率的になります。 行動選択は、報酬の最大化などの仮説に基づいてこれまでよく調べられています。一方で、選択肢と報酬との関係性がはっきりしないような状況では、選択結果は人によって大きく異なります。なぜこのような個体差が出現するのかについて、そのメカニズムはほとんど知られていませんでした。

理化学研究所などの国際共同研究チームは、「意思決定課題」を学習したラットを用いてそのメカニズムの解明に取り組みました。ラットに音を聞かせて、高音の場合には左のノズルを、低音の場合には右のノズルをなめるとジュースが飲めるという、行動と報酬を結び付ける学習実験を行い、ラットがこの意思決定を行っている最中に、脳内の「内側前頭皮質」に存在する多数の神経細胞の活動を記録しました。  

次に、学習済みの高低2音の間に異なる音を挿入すると、これらの新しい音に対するラットの行動選択の意思決定は確率的になります。しかも、それはラットの個体ごとに反応が大きく異なる傾向が得られました。新たな音に応じて行動の選択確率を敏感に変化させる個体もいれば、新たな音に対しては左右どちらかの選択肢に偏る個体や、ほぼランダムな行動選択を示す個体もいました。これは人間の反応と同様です。

ヴォイニッチの科学書 第734回 人の行動は確率的

この時に記録された神経細胞の反応の変動は、その個体の行動選択の変動と相関していました。感受性の高いラットは、神経細胞の反応が外部の影響を受けやすく不安定なため、音の周波数に応じて行動選択確率を変化させるのに対し、感受性の低いラットは影響を受けにくく安定しているため、新しい周波数に対しては敏感に応答しませんでした。

一般的に、同じことをひたすら繰り返すラットと、ケースバイケースで行動を変えるラットを比較すると、感受性の高い後者の方が賢いラットと見なされがちです。しかし今回の研究結果から、賢く見えるラットほどその神経活動は外的要因の影響を受けやすく不安定であり、逆のラットは神経活動が外的擾乱の影響を受けにくく安定していることが分かりました。


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2018-12-10 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

スペースXの有人飛行いよいよ

国際宇宙ステーションへの物資の輸送は日本の「こうのとり」など各国の無人宇宙貨物船が活躍していますが、宇宙飛行士の行きはロシアの宇宙船、ソユーズだけが担っている現状です。そのソユーズも先日、宇宙飛行士をのせた状態での打ち上げに失敗し、幸いにも宇宙飛行士は脱出して無事だったものの、唯一の移動手段に頼る現状上の危うさが浮き彫りとなりました。

しかも、NASAがソユーズを使えるのは期限があり、2019年11月に期限の終了を迎えてしまいます。これを過ぎればNASAは宇宙飛行士を国際宇宙ステーションに送り出すことも、連れて帰ることもできなくなるのです。また、2011年のスペースシャトル運用終了以降、米国は自力での宇宙飛行士移動手段を持たず、すべてをロシアに依存していることも、安全保障上大きな問題となります。

これらの事情を受けて、スペースX社の国際宇宙ステーション行き有人ロケットが、当初の計画2020年より前倒しされて、来年、2019年6月に打ち上げることになりました。実際の有人飛行の前に、宇宙飛行士輸送用に設計されたカプセル、スペースX・クルー・ドラゴンの無人デモ飛行試験が2019年1月7日に打ち上げられる予定です。そして6月、宇宙飛行士2名が搭乗しての本番です。

また、米国ボーイング社も有人宇宙船「スターライナー」を開発中です(次写真)。スターライナーは、2019年3月に無人で軌道飛行試験を実施した後、8月に3人の宇宙飛行士が乗り込んで飛行試験を実施する計画です。

スペースXの有人飛行いよいよ
出典:ボーイング社Webサイト
http://www.boeing.com/space/starliner/


2018-12-09 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

1回5億円の薬が登場

スイスの製薬会社ノバルティスが、1回5億円の遺伝子治療薬を開発したと話題になっています。まだ当局に承認される前ではありますが、この新しい遺伝子療法は、1型脊髄性筋萎縮症を治療するものです。

1回5億円の薬が登場

1型脊髄性筋萎縮症は赤ちゃんに発症し、命にかかわる遺伝性疾患で、赤ちゃん2万人に1人の確率で発症します。今回開発された遺伝子治療薬は、生まれてすぐに1回投与すれば、一生発症を防ぐことができます。 発売前の、患者の協力を得た臨床試験として、十数人の子どもに対して治験を実施済みです。最終的な価格はまだ決まっていませんが、ほぼ5億円になると見込まれています。

これまでの医薬品で最も高額だったのは、リポタンパク質リパーゼ欠損症という非常に珍しい病気の遺伝子治療薬グリベラで1回1億2000万円でした。 グリベラは何回か投与が必要のため、最終的には10億円近くになる医薬品で、市場からは受け入れられず、需要不足のため、2017年9月に販売中止となっています。これらの高額な医薬品は患者数が非常に少ないため、製薬会社はわずかな人数の治療に数千億円もの開発費を投じることになり、ビジネス上の都合から投資を回収するために、非常に高い金額を請求することになります。


2018-12-08 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

たった6光年先に地球

地球からわずか6光年先にバーナード星という星があります。バーナード星は1916年に発見された星で、大きさは太陽の6分の1ほどしかなく、太陽より歳を取っていて、赤くて温度が低い、地味な星です。 バーナード星の周りを地球のような惑星が公転していることが明らかになりました。6光年という距離は、宇宙の中では非常に近い距離ですが、それでも望遠鏡でこの地球のような惑星を直接見ることはできません。

今回は、系外惑星を探す「カルメネス」プロジェクトにおいて、スペインのカラル・アルト天文台を使って、バーナード星のわずかなふらつきを観測して惑星を発見しました。バーナード星に惑星があるなら、惑星の引力でバーナード星がひっぱられるため、惑星の公転に応じて、バーナード星が地球にわずかに近づいたり、遠ざかったりします。その結果、バーナード星からの光に変化が現れるのです。

今回の惑星の発見は、ひきつづき確認のための観測が行われたのちに結果が確定しますが、発表の通りバーナード星に惑星が実在すれば、大きさは地球の3倍以上のスーパーアース、つまり岩石と氷からできた巨大な地球型惑星だと考えられます。薄暗いバーナード星の周りを細長い軌道を描いて地球の日数で233日で公転しているようです。 バーナード星が小さくて暗いので、平均表面温度はマイナス170度しかなく、地表で生物が暮らすのは不可能と思われます(次図はこの惑星表面の想像図)。

たった6光年先に地球
出典:ナショナルジオグラフィック(ILLUSTRATION BY ESO - M. KORNMESSER)

しかし、地球においても地球全体が凍ってしまう、全休凍結という時代が何度かあったことがわかっていますので、このスーパーアースもひょっとすると今はそういう時代なのかもしれません。 残る問題は、この天体に大気を保持できる大きさがあるかということです。地球に似た組成の大気があれば、氷の下には地球のカニやエビのような生物が生息している可能性が非常に高くなります。

2018-12-08 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

鳥の卵のカラフルさ

鳥の卵がカラフルなのはどうしてでしょうか?

鳥の卵のカラフルさ
鳥の卵いろいろ(ナショナルジオグラフィックより引用)  

恐竜が現在の鳥とよく似た特徴を持つようになったのは、エウマニラプトル類と呼ばれるグループからです。

鳥の卵のカラフルさ
Sinovenator changii by Todd Marshall (2004)  

エウマニラプトル類は、ジュラ紀(1億9960万年前~1億4550万年前)の末期に急速に多様化しました。エウマニラプトル類が他の恐竜類と異なる点の一つは積極的に子どもの世話をすることです。そのほかの恐竜類は土の中に卵を産んでそのまま放置していました。

エウマニラプトル類は地中ではなく、鳥の巣のようなオープンな場所で卵を親が温めたと思われていますので、それが、鳥の仲間がさまざまな色や模様で卵を彩るきっかけになったという説があります。

米エール大学の研究者によると、鳥や恐竜の目は人間とは色を感じ取る細胞の仕組みが異なっていたため、白い卵はピンク色に光って見えた可能性があるようなのです。ピンク色で光ると非常に目立つのですが、色のついた卵は人間が見るとカラフルに目立って見えますが、光らなくなるので捕食者に狙われにくくなるのだろうと想像されます。


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2018-12-06 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

不適切な行動を抑制する脳領域

注意欠陥多動性障害やパーキンソン病などで見られる不適切な行動を抑制する脳のメカニズムが筑波大学と京都大学の共同研究で明らかになりました。  

患者さんが社会生活を送る上では、衝動的な行動や不必要な行動を抑制できることがとても重要です。これまでの先行研究により、行動抑制では、脳の中の前頭前野や大脳基底核と呼ばれる領域が重要な役割を果たしていることがわかっていました。また、注意欠陥多動性障害やパーキンソン病などの行動抑制の能力が低下する疾患の多くでは、ドーパミン神経系に異常が見られることも知られています。  

サルを使った実験で、脳の黒質緻密部のドーパミン神経細胞から線条体尾状核に対して、不適切な行動を抑制するための神経シグナルが伝達されていることが示唆されました。この発見は、注意欠陥多動性障害やパーキンソン病などで見られる不適切な行動を抑制できない症状の治療ターゲットとして、黒質‐線条体ドーパミン神経路が有力な候補であることを示しています。

不適切な行動を抑制する脳領域


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2018-12-05 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

歌で宇宙平和へ

聴いている曲を知っているか知らないかで、脳の活動に違いがあることは幾つかの研究で知られていました。故意に音をずらしたときの脳波や、さまざまな音楽を聞いているときの脳波を測定すると、馴染み度によって脳の反応が異なります。東京農工大学の研究グループはこれまでの研究で、馴染みのない曲のとき、脳波と聴いている音楽には強い相関があらわれ、脳波が曲に同調する「引き込み」と呼ばれる現象が現れることを示していました。

本研究では15 名の実験協力ボランティアに音を消したTV コマーシャルとクラシックのピアノ曲を同時に流しながら、動画に注意を向け音楽への集中度が低くなっているときと、音楽に注意を向けているときのそれぞれの場合で、脳波を測定しました。音楽は40 種類のピアノ曲を使い、実験協力ボランティアには、曲を知っているか知らないかを答えてもらいました。

まず、音楽と脳波の相関を測定し、相関の強さ、つまり曲と脳波が同調しているかどうかを測定し、曲への馴染み度と集中度による影響を調べました。すると、曲への馴染み度、その曲を知っているか知らないかは脳波と大きく相関することがわかりました。

このことから、曲を知っているか知らないかが無意識に脳の活動に影響を与えていることを示しています。

今後は脳のどの部位で曲による脳波の違いが生み出されているのか、機能的磁気共鳴画像法(fMRI)等を併用して、音楽の馴染み度によって脳の情報処理がどうなっているのかをより深く調べていく計画です。将来は、脳活動にダイレクトに働きかけることができる音楽を選んだり、さらには作曲したりするような事が可能になるかもしれず、歌で宇宙平和の取り組みが実現しそうです。


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2018-12-04 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

ヴォイニッチの科学書 第733回 AI作詞家

AIにとって、歌詞やポエムは苦手な分野です。多くの研究者がAI文学への取り組みをしていますが、今回はグーグル研究チームによる歌詞の取り組みの例です。  
AIによる作詞の方法はいろいろありますが、今回の詞は20冊の本から単語を抽出し、訓練を行って、多様な語彙のデータベースを構築し、その後、既存の歌詞の構造に語彙の単語を投入しました。

カモン ウー
あなたはその未亡人の声を覚えている
私はその年齢の女性が好きだ
私はその年齢の女性全体に対し敬意を表する
私はそのことについて全く疑いを持っていない
私はマントルピースの隅に座っている


韻を踏むなどして、キャッチャー・イン・ザ・ライム目指して頑張って頂きたいところです。


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2018-12-03 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

新華社通信にAIキャスター

新華社通信にAIキャスター


北京を本拠地とする検索エンジン会社の捜狗(ソゴウ)と、中国の新華社通信が共同で、見た目が人間そっくりのバーチャルキャスターを公開しました。本物のキャスターの映像とその映像に対応する文字データについて機械学習技術を用いて、本物の人間のような外観と声を再現できます。新華社公式Webサイトやさまざまなソーシャル・メディアのプラットフォームで24時間働けます。 AIキャスターの動画はこちら 



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2018-11-29 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :
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おびおのプロフィール

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Author:おびお
会社員をしながら科学のコンテンツを作ってます。書籍とか、トークライブとか、セミナーとか、ネットラジオとか、Webコンテンツとか。
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