science
Ouvrir la « boîte noire » d’un algorithme d’IA – une nouvelle technologie d’apprentissage automatique pour découvrir ce qui fait vibrer les plantes et les humains –
Les cycles internes de 24 heures – ou rythmes circadiens – sont fondamentaux pour maintenir la santé humaine, végétale et animale, ce qui peut donner un aperçu de la façon dont les horloges cassées affectent la santé.
Les rythmes circadiens, tels que le cycle veille-sommeil, sont innés à la plupart des organismes et essentiels à la vie sur Terre. Le mot circadien vient de l’expression latine « environ un jour » qui signifie « environ un jour ».
Biologiquement, l’horloge circadienne régule temporairement la physiologie, la biochimie et le métabolisme sur un cycle jour-nuit de 24 heures. C’est pourquoi un manque de forme physique peut affecter notre condition physique, notre santé ou notre capacité à survivre. Par exemple, souffrir du décalage horaire est un problème biologique – nos horloges biologiques sont désynchronisées parce que des signaux externes normaux comme la lumière ou la température ont changé.
L’horloge circadienne n’est pas unique aux humains. Chez les plantes, l’horloge minute aide à réguler la floraison et est essentielle pour synchroniser le métabolisme et la physiologie avec le lever et le coucher du soleil. Comprendre les rythmes circadiens pourrait aider à améliorer la croissance et les rendements des plantes, sans parler de révéler de nouvelles façons de traiter les maladies humaines.
Au-delà des plantes
Dans cette dernière recherche, l’équipe a appliqué l’apprentissage automatique pour prédire les modèles complexes d’expression des gènes de l’horloge circadienne dans une plante modèle Arabidopsis thaliana. À l’aide d’ensembles de données nouvellement générés, d’ensembles de données temporelles publiées et de génomes d’Arabidopsis, l’équipe de scientifiques a formé des modèles ML pour faire des prédictions sur la régulation des gènes circadiens et les modèles d’expression.
Présenté dans le magazine PNASLe travail démontre la puissance des méthodes basées sur l’intelligence artificielle et l’apprentissage automatique pour permettre une analyse plus rentable et un aperçu plus approfondi de la fonction et de l’organisation de l’horloge circadienne. Ces méthodes redéfinissent la façon dont les scientifiques utilisent les données publiques et créent des hypothèses vérifiables pour comprendre le contrôle de l’expression des gènes chez les plantes et les humains.
Auteur principal Dr Laura-Jayne Gardiner d’IBM Research Europe (Auparavant à l’Institut Earlham où la recherche a été menée)Essentiellement, a-t-il dit, « Notre rythme interne est entraîné par une horloge circadienne, qui est un oscillateur biochimique synchronisé avec l’heure solaire ou la position du soleil dans le ciel. Dans la plupart des organismes, y compris les animaux, les plantes, les champignons et même les cyanobactéries, en interne les horloges circadiennes synchronisées permettent à l’organisme d’anticiper les changements environnementaux quotidiens qui correspondent au cycle jour-nuit et d’ajuster sa biologie et son comportement en conséquence.
Détecter les rythmes circadiens
Le professeur Anthony Hall, chef de groupe à l’Earlham Institute, a déclaré: « Les gènes impliqués dans l’horloge circadienne montrent généralement une oscillation entre des modèles de rythmes d’état déconnectés sur une période de 24 heures. Ce modèle est appelé rythme circadien.
« La détection du rythme circadien avec les méthodes actuelles est difficile car elle nécessite l’utilisation de techniques de séquençage pour créer de longs ensembles de données chronologiques à haute résolution pour mesurer l’expression des gènes au cours d’une journée. Non seulement cela coûte cher, mais cela prend aussi du temps. C’est pourquoi nos connaissances sur la façon dont le contrôle et la régulation des gènes dans l’horloge circadienne sont limitées.
Le développement de la technologie basée sur l’intelligence artificielle et l’apprentissage a d’abord été appliqué à l’usine modèle Arabidopsis, et les progrès réalisés dans le test d’autres modèles d’expression génique complexes ou temporels ainsi que d’autres espèces à travers les écotypes d’Arabidopsis. De plus, l’équipe a adapté l’approche ML au blé pour montrer que les méthodes utilisées permettent une analyse précise des principales cultures vivrières.
Arabidopsis thaliana C’est un organisme modèle scientifique commun utilisé par la biologie végétale et la génétique. Première plante dont le génome a été séquencé, elle a été utilisée pour comprendre la biologie moléculaire et la génétique de nombreux traits végétaux, y compris la régulation de l’horloge circadienne.
« Nos modèles ML classent les modèles d’expression circadienne en utilisant fréquemment moins de points de temps de transcription, ce qui représente une amélioration de la précision par rapport aux modèles modernes existants », a expliqué le professeur Hall.
« Nous avons développé un modèle ML qui génère un ensemble de gènes de substitution pour prédire le temps circadien (phase) à partir d’un seul point de temps d’échantillonnage transcriptionnel par jour. Il existe des milliers d’ensembles de données de transcriptome publics et en comparant ce temps prédit avec le temps expérimental, il peut identifier des gènes ou des conditions spécifiques qui modifient la fonction de l’horloge, augmentant ainsi notre compréhension du mécanisme et de la fonction de l’horloge.
« Nous avons redéfini le domaine en développant des modèles ML pour distinguer les transcrits circadiens qui n’utilisent pas d’informations de point de temps de transcription, mais plutôt des caractéristiques de séquences d’ADN générées à partir de ressources génomiques publiques. Par conséquent, cela nous permet de prédire la régulation circadienne des gènes simplement en analysant l’ADN séquences du génome. « .
Les chercheurs ont basé leur étude sur la théorie selon laquelle l’un des principaux mécanismes de contrôle de l’expression des gènes, qu’il s’agisse de l’horloge circadienne ou d’autres mécanismes, est médié par des facteurs de transcription (et d’autres facteurs) qui se lient à une séquence régulatrice de l’ADN.
Les facteurs de transcription sont des biomolécules qui peuvent contrôler l’expression des gènes – et diriger quand, où et à quel degré les gènes sont exprimés. Ils se lient à des séquences d’ADN spécifiques et contrôlent la transcription de l’ADN en ARNm.
IA explicable
Le Dr Gardiner ajoute : « Nos modèles ML et leur application dans les cultures, où les rythmes circadiens sont essentiels au maintien d’une croissance et d’un développement sains, peuvent conduire à des rendements plus élevés à mesure que les agronomes et les agriculteurs commencent à utiliser le modèle pour comprendre les rythmes internes des plantes qu’ils grandir et récolter. »
« Cependant, la technologie que nous avons développée va au-delà des plantes. Nous examinons maintenant différents types de contrôles circadiens et leur lien avec les maladies chez l’homme, par exemple, où les irrégularités circadiennes ont été liées à une gamme de maladies allant de la dépression au cancer. «
Le Dr Gardiner démontre la valeur du ML et de l’IA pour mieux comprendre la régulation circadienne : « Ce qui rend nos modèles les plus utiles, c’est notre utilisation d’algorithmes d’IA interprétables », explique-t-elle. « Nous voulions utiliser l’interprétation de nos modèles ML pour faire la lumière sur ce qu’il y a à l’intérieur de la » boîte noire « , afin que nous puissions mieux comprendre les prédictions qu’ils font.
« Nous avons utilisé des interprétations de modèles locaux spécifiques au transcrit pour classer les caractéristiques des séquences d’ADN, qui fournissent un profil détaillé des mécanismes régulateurs circadiens potentiels de chaque transcrit. L’utilisation de l’interprétation locale dérivée des caractéristiques des séquences d’ADN ordonnées nous permet de caractériser la phase temporelle du transcrit. expression et, ce faisant, révéler les sous-dossiers de catégories cachés dans la classe quotidienne. Par exemple, si le texte est susceptible de montrer le pic de son expression le matin, l’après-midi, le soir ou la nuit.
29 août 2024
Le chef du commandement spatial américain espère que la prochaine fois que la Chine lancera un missile laissant derrière elle des débris spatiaux de longue durée, Pékin avertira Washington à l’avance, plutôt que de laisser les États-Unis découvrir par eux-mêmes le chaos orbital.
Parlez dans L’efficacité du Mitchell Institute for Aerospace Studies Lors d’une réunion à la base spatiale Peterson, au Colorado, le 28 août, le général Stephen N. Whiting a souligné deux incidents récents impliquant des débris spatiaux chinois comme étant une source de préoccupation et la nécessité d’améliorer la communication à l’avenir.
« Nous venons de voir le lancement de leur version de Constellation du soleil « Cela a laissé plus de 300 débris en orbite – une fusée Longue Marche 6A », a déclaré Whiting. « Il y a moins de deux ans, ils avaient une autre fusée, qui a mis plus de 500 débris à longue durée de vie… J’espère que la prochaine fois. que « Dans un missile comme celui-ci, il laisse beaucoup de débris. Ce ne sont pas nos capteurs qui détectent cela en premier, mais nous obtenons des communications qui nous aident à comprendre cela, tout comme nous communiquons avec les autres. »
L’incident le plus récent impliquant une fusée Longue Marche 6A s’est produit au début du mois, lorsque le lanceur transportait les 18 premiers satellites d’une constellation de communications prévue pour rivaliser avec Starlink. La fusée s’est brisée en orbite terrestre basse (LEO) quelques jours plus tard, répandant des débris et suscitant des inquiétudes parmi les experts. La société privée de suivi spatial a rapporté que la désintégration pourrait produire plus de 10… 900 épaves shrapnel.
Whiting a noté que les débris provenaient de l’étage supérieur de la fusée après le lancement des satellites, indiquant que la mission était « généralement réussie ». Cependant, à des altitudes plus élevées, les débris resteront en orbite plus longtemps.
« Nous ne voulons certainement pas voir ce genre de débris », a ajouté Whiting.
Les débris se trouvent généralement sur des orbites inférieures à 600 km (373 miles). Il revient sur Terre après quelques annéesÀ une altitude de 800 km, sa décomposition peut prendre des siècles. Avec de plus en plus de satellites en orbite terrestre basse et des débris persistants provenant de lancements peu judicieux, La probabilité de collisions continue d’augmenter.
Selon le général à la retraite Kevin Shelton, directeur du Centre d’excellence sur l’énergie spatiale du Mitchell Institute, les États-Unis ont déjà eu des problèmes similaires avec des débris à haute altitude, mais ont commencé à évacuer le carburant et les gaz des étages de fusée avant d’entrer en orbite. Cette pratique réduisait les débris et le risque de désintégration, et la Russie l’adopta peu après. Whiting a déclaré qu’on ne savait pas actuellement si la Chine utilisait cette méthode.
« Depuis des décennies, les États-Unis s’intéressent tellement à l’espace que nous avons mis la grande majorité de nos données de suivi à la disposition du monde entier », a déclaré Whiting. « Chaque jour, nous analysons tous les satellites actifs à la recherche de tous ces débris, et nous en informons tout le monde, y compris les Chinois et les Russes… parce que nous ne voulons pas que les satellites heurtent des débris et laissent derrière eux d’autres débris. »
Le développement rapide des capacités spatiales et l’augmentation significative des déploiements de satellites par la Chine et la Russie restent une préoccupation majeure quant à la manière dont les États-Unis abordent le domaine spatial. Chef adjoint des opérations spatiales, le général Michael A. Gotlin a souligné que les récentes mesures prises par ces pays prouvent leur intention d’opérer de manière dangereuse dans ce domaine.
« Ils créent beaucoup de débris et d’orbites que nous devons contourner, ou ils mettent en danger des choses comme la Station spatiale internationale », a déclaré Gotlin lors du Sommet AFCEA/INSA sur le renseignement et la sécurité nationale à Rockville, Maryland, le 28 août. Il a ajouté : « Ils ne se soucient même pas de la sécurité des astronautes. Si ce n’est pas dangereux et non professionnel, je ne sais pas ce que c’est. »
En novembre 2021, la Russie a procédé à un test de missile antisatellite, aboutissant à la création d’un Grande quantité de débris En orbite terrestre basse, ce qui présente un danger pour la Station spatiale internationale et incite l’équipage à prendre des mesures de précaution. En outre, Moscou a également été témoin Une série de fuites de liquide de refroidissement Ces dernières années, la Chine a lancé son propre vaisseau spatial. Même s’il n’y a pas de négociations prévues avec la Russie sur le développement spatial, les espoirs sont grands d’une communication plus active avec Pékin sur les alertes spatiales.
« Nous donnons ces avis aux Chinois, et au cours de l’année dernière, nous avons vu à plusieurs reprises qu’ils nous ont donné quelques avis en retour, et je pense que c’est une chose positive. Nous n’avons aucune discussion. prévu avec la Russie », a déclaré Whiting.
science
À la recherche de pierres précieuses : caractérisation de six planètes géantes en orbite autour de naines froides
Données d’imagerie à contraste élevé pour toutes les cibles. Dans chaque panneau, nous montrons la limite de contraste de 5σ atteinte en fonction de la séparation angulaire de l’étoile hôte pour chaque ensemble de données à contraste élevé. Nous traçons également des cachets postaux de 1,4″ × 1,4″ d’images NESSI reconstruites en bande z (encadré à droite dans chaque panneau) pour toutes les cibles et des images AO (encarts à gauche) pour TOI-5414, TOI-5616, TOI-5634A et TOI-6034. — astro-ph.EP
Les exoplanètes géantes transitant autour d’étoiles naines de type M (GEMS) sont rares, en raison de la faible masse de leurs étoiles hôtes. Cependant, la couverture de l’ensemble du ciel par TESS a permis d’en détecter un nombre croissant pour permettre des enquêtes statistiques telles que le GEMS Search Survey.
Dans le cadre de cet effort, nous décrivons les observations de six planètes géantes en transit, qui incluent des mesures de masse précises pour deux GEMS (K2-419Ab, TOI-6034b) et une validation statistique de quatre systèmes, qui incluent une vérification et des limites de masse supérieures pour trois d’entre elles. (TOI-5218b, TOI-6034b). 5616b, TOI-5634Ab), tandis que le quatrième système – TOI-5414b – est classé comme « planète potentielle ».
Nos observations incluent les vitesses radiales du Habitable Zone Planet Finder sur le télescope Hobby-Eberly et de l’observatoire Maroon-X sur Gemini-North, ainsi que la photométrie et l’imagerie à contraste élevé provenant de plusieurs installations au sol. En plus de la photométrie TESS, K2-419Ab a également été observé et validé statistiquement dans le cadre de la mission K2 au cours des campagnes 5 et 18, qui fournit des contraintes orbitales et planétaires précises malgré la faible luminosité de l’étoile hôte et la longue période orbitale d’environ 20,4 jours.
Avec une température d’équilibre de seulement 380 K, K2-419Ab est l’une des planètes en transit les plus froides et les mieux caractérisées connues. TOI-6034 a un compagnon tardif de type F à environ 40 secondes d’arc, ce qui en fait la première étoile hôte GEMS à avoir un ancien compagnon binaire sur la séquence principale. Ces confirmations s’ajoutent au petit échantillon existant de planètes en transit GEMS confirmées.
Shubham Kanodia, Arvind F. Gupta, Caleb I. Canas, Lea Marta Bernabo, Varghese Reggie, T. Hahn, Madison Brady, Andreas Seyfart, William D. Cochrane, Nydia Morrell, Ritvik Basant, Jacob Bean et Chad F. Bender, Zoé L. De Bors, Alison Perella, Alexina Birkholz, Nina Brown, Franklin Chapman, David R. Ciardi, Catherine A. Clark, Ethan J. Cotter, Scott A. Diddams, Samuel Halverson, Susan Hawley, Leslie Hebb, Ray Holcomb, Steve B. Howell, Henry A. Kobolnicki, Adam F. Kowalski, Alexander Larsen, Jessica Libby Roberts, Andrea S. J. Lin, Michael B. Lund, Raphael Locke, Andrew Munson, Joe B. Ninan, Brooke A. Parker, Nishka Patel, Michael Rudrak, Gabrielle Ross, Arpita Roy, Christian Schwab, Jomundur Stefansson, Aubrey Thoms, Andrew Vanderberg
Commentaires : Accepté dans AJ
Sujets : Astrophysique terrestre et planétaire (astro-ph.EP)
Citer ce qui suit : arXiv:2408.14694 [astro-ph.EP] (ou arXiv :2408.14694v1 [astro-ph.EP] (pour cette version)
https://doi.org/10.48550/arXiv.2408.14694
Concentrez-vous pour en savoir plus
Date de publication
De : Shubham Kanodia
[v1] Lundi 26 août 2024, 23:47:24 UTC (5 169 Ko)
https://arxiv.org/abs/2408.14694
Astrobiologie
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La Federal Aviation Administration des États-Unis a immobilisé les fusées Falcon 9 de SpaceX dans l’attente d’une enquête sur un rare accident d’atterrissage au large des côtes.
La Federal Aviation Administration a immobilisé les fusées Falcon 9 de SpaceX en attendant une enquête visant à déterminer pourquoi le propulseur du premier étage s’est arrêté. Collision avec un bateau de débarquement tôt mercredi après avoir contribué au lancement d’un autre lot de satellites Internet Starlink.
après Se lever Après avoir reporté mardi soir le lancement du vaisseau spatial avec équipage Polaris Dawn en raison de prévisions météorologiques à long terme défavorables, SpaceX a continué à travailler sur le premier des lancements consécutifs de satellites Starlink, un depuis la Floride et un depuis la Californie.
Mais le deuxième vol a été annulé après que le premier étage utilisé lors du lancement en Floride s’est brisé et est tombé dans l’océan Atlantique alors qu’il tentait d’atterrir sur un drone SpaceX stationné à des centaines de kilomètres au nord-est de Cap Canaveral.
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La FAA a déclaré qu’elle ordonnerait une enquête, immobilisant efficacement les fusées Falcon 9 de SpaceX – y compris la fusée Polaris Dawn – jusqu’à ce que l’enquête soit terminée et que les mesures correctives soient approuvées.
« Le retour en vol de la fusée Falcon 9 dépend de la détermination par la FAA que tout système, processus ou procédure lié à l’anomalie n’a pas d’impact sur la sécurité publique », a déclaré la FAA dans un communiqué.
« En outre, SpaceX devra peut-être demander et obtenir l’approbation de la FAA pour modifier sa licence qui inclut des actions correctives et satisfaire à toutes les autres exigences de licence », a ajouté l’agence.
Mardi soir, SpaceX a reporté un lancement prévu mercredi Mission Aube PolarisLe lancement d’un vol commercial comprenant la première sortie dans l’espace par une organisation non gouvernementale a été reporté à vendredi au plus tôt en raison des conditions météorologiques attendues à la fin de la mission. Le lancement a été suspendu indéfiniment dans l’attente d’une enquête sur l’accident à l’atterrissage.
L’échec de l’atterrissage a mis fin à une séquence de 267 récupérations consécutives réussies de boosters remontant à février 2021. Cependant, le deuxième étage de la fusée Falcon 9 a réussi à transporter 21 satellites Starlink sur leur orbite prévue.
L’atterrissage du premier étage semblait normal jusqu’au moment de l’atterrissage, lorsque plus de flammes que d’habitude sont apparues autour de la base de la fusée à l’approche du pont de la fusée. L’une des jambes d’atterrissage s’est effondrée immédiatement après l’atterrissage et la fusée d’appoint, masquée par le feu et la fumée, s’est renversée par-dessus le côté de la péniche de débarquement dans l’océan Atlantique.
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« Après une ascension réussie, le premier étage d’une fusée Falcon 9 s’est retourné après son atterrissage sur le vaisseau spatial sans pilote ‘Zero Gravity' », SpaceX Il a dit sur les réseaux sociaux« Les équipes évaluent les données de vol et l’état du missile. »
Il s’agissait du 23e premier étage de la fusée B1062, qui s’est avéré être son dernier lancement et atterrissage, un nouveau record de réutilisabilité. SpaceX autorise les premiers étages de la fusée Falcon 9 pour un maximum de 40 vols par étage.
Peu de temps après le déploiement des satellites Starlink en Floride, la société a annulé le lancement en Californie, qui était prévu à 5 h 58 HAE, pour donner aux ingénieurs plus de temps pour examiner la télémétrie et les séquences vidéo, à la recherche de tout signe de problème. affecter d’autres missiles.
« Retrait de notre deuxième lancement @Starlink la nuit pour donner à l’équipe le temps d’examiner les données d’atterrissage du booster du lancement précédent », a déclaré SpaceX. Il a dit« Une nouvelle date de lancement cible sera partagée une fois disponible. »
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