음향 노이즈를 잘 처리하면 유용한 정보를 얻을 수 있다 2006/12/09 오전 7:53 | 대표폴더 입자들의 기원을 추적, 입자 충돌 궤적을 재구성할 수 있는 알고리즘 개발/음향 노이즈를 잘 처리하면 유용한 정보를 얻을 수 있다 물질이 입자수준에서 부터 생성되고 생명이 DNA 정보에 의한 미토콘드리아 복제의 균일성을 가지는 이유에 대하여 여전히 수수께끼이다. 물질계의 혼돈.카오스.정크.비정상 현상은 일종에 잡음과 같다. 그러나 이를 잘 해석하면 매직섬(정답)에 이를 수 있음이여. 입자가속기 속에서는 기본 입자들 사이의 충돌 때문에 종종 새로운 입자가 발생된다. 하지만 이런 입자들이 남기고 간 궤적을 추적하는 것은 힘들다. 이제 새로운 입자의 궤도 재구성을 위한 향상된 알고리즘이 필요했다. 왜 각각의 세포에 수백에서 수천 개로 존재하는 미토콘드리아 DNA 집단이 균일하게 되도록 효율적으로 재조정되는지는 의문이였다. 이제 새로운 해석의 미토콘드리아 DNA 복제 기작을 통해 호모 플라즈미(Homoplasmic)라고 불리는 상태로 단시간에 재조정되는 세포질 유전의 현상을 분자의 기능으로 이해하고, 대책을 세우기 위한 첫 실마리를 얻었다. 물론, 이 모든 '동일한 근원의 해답'을 찾는 것은 전체적으로 조화롭고 질서.균형을 가지는 알고니즘이 필요하다. 말인즉, 과학탐구는 매직섬이론의 도입이 절실하다. 소립자의 카오스 충돌이나 미토콘드리아 복제 및 음향 잡음을 잘 처리하면 소스 없이 원거리 탐사를 하는데 이용될 수 있다. 현대사상에서의 노이즈(NOISE)는 기존 질서에 쇼크를 줘 무질서 상태를 일으켜 새로운 질서를 만들어내는 매개가 되는 것이다. 1. 네덜란드의 연구원 티스 코르넬리센(Thijs Cornelissen)은 입자 궤적을 재구성할 수 있는 알고리즘을 개발했고, 지금 유럽의 입자 물리학 연구소에서 사용하고 있다. 그의 방식 덕분에 충돌로 생겨난 입자들의 기원에 대해 더 잘 알 수 있게 되었다. 작년에, 코르넬리센은 제네바에 위치한 유럽입자물리연구소(European Organisation for Nuclear Research : CERN)를 위한 새로운 입자 가속기인 거대 하드론 충돌형 가속기(LHC)의 ATLAS 검출기를 개발하는 데 기여했다. 물질은 현미경이 있어야만 보이는 아주 작은 입자로 이루어져 있다. 하지만 입자 가속기가 있으면, 작은 입자들을 연구할 수 있다. 입자 가속기는 아주 높은 에너지까지 입자들을 가속시킨다. 그러면 입자들이 서로 충돌하면서 새로운 입자를 방출한다. 새로 생성된 입자들은 가속기의 다양한 부품과 검출기를 통과해 지나가기 때문에, 검출기가 그들의 궤도를 재구성할 수 있다. 검출기는 통과하는 입자들의 정확한 위치를 측정한다. 컴퓨터가 이 데이터를 근거로 계산해서 궤도를 결정한다. 궤도는 검출기 안에 있는 자기장 때문에 한쪽으로 휜다. 이런 편향을 이용해 입자의 에너지를 계산한다. 입자의 궤도는 검출기의 케이블이나 자석에 있는 구리나 알루미늄 같은 물질 때문에 영향을 받는다. 이런 물질 층을 지나갈 때, 입자들은 에너지의 일부를 잃게 되고, 궤도의 편향이 바뀐다. 입자의 다중 분산도 궤도의 방향에 영향을 준다. 박사 논문에서, 코르넬리센은 물질이 끼친 영향을 수정하고, 입자 궤도를 가장 정확하게 밝혀주는 알고리즘을 묘사했다. 이런 재구성은 충돌 때문에 방출된 입자가 어떤 것인지 결정하는데 아주 중요하다. 가상 데이터를 이용해서 코르넬리센의 알고리즘을 테스트하고, ATLAS에서 사용하게 될 검출기 원형이 얻은 실제 데이터에 이 알고리즘을 적용했다. 예를 들어, 우주 입자를 정확하게 감지하고 재구성했다. 2007년 말까지 완성될 예정인 LHC와 ATLAS가 실제로 실험을 위해 작동을 시작하면, 이 알고리즘은 한층 더 중요해질 것이다. 2, 독립 행정법인 이화학 연구소는 미토콘드리아 DNA 복제 시 그동안 정설로 되어왔던 “RNA 합성”이 아니라, 복제 개시 배열에서의 DNA 이중 사슬의 절단 등의 유전적 재조합 개시와 공통의 반응이 자손에게 전해지는 미토콘드리아 DNA의 복제로 주요한 기능을 하는 것을 효모를 사용한 실험으로 분명히 밝혔다. 이것은 이화학 연구소 중앙연구소 시바타 타케히코 상석 연구원과 링풍(LING Feng) 선임 연구원의 연구 성과이다. 이 발견으로 잦은 변이로 불균형이 되기 쉬운 미토콘드리아 DNA가 모두 같은 유전자 조성을 가지도록 재조정되는 기작과 많은 유전자를 잃은 어떤 종류의 변이 미토콘드리아 DNA가 극단적인 우선 유전을 하는 구조에 대해, 분자의 기능으로 합리적으로 처음으로 설명할 수 있게 되었다. 미토콘드리아는 모든 생체 활동에 에너지를 공급하는 세포의 에너지 생산공장이다. 또한 미토콘드리아는 핵과는 별도로 독자적인 게놈 DNA를 가지고 있어 이른바 세포질 유전(비Mendel형 유전)을 실시하고 있다. 개개의 세포에는 수백에서 수천 개 이상의 미토콘드리아 게놈 DNA가 존재하여 자주 돌연변이를 일으키기 때문에, 이 DNA의 조성이 매우 불균일하게 된다고 예측되고 있다. 또, 나이를 먹으면, 일부의 조직의 미토콘드리아 DNA는 불균일하게 된다. 그러나, 이상하게도 증식하고 있는 개개의 세포나 신생아에서는 전신에서 모든 미토콘드리아 DNA가 동일한 유전자형 조성(동일한 DNA 배열)을 가지고 있다. 이「호모 플라즈미(Homoplasmic)」라고 불리는 상태로 단시간에 재조정되는 세포질 유전의 현상은 효모에서 사람에 이르기까지 공통으로 나타나는 것으로 보인다. 이와 같이, 왜 각각의 세포에 수백에서 수천 개로 존재하는 미토콘드리아 DNA 집단이 균일하게 되도록 효율적으로 재조정되는지는 오랜 세월의 수수께끼였다. 게다가 사람에서는 많은 유전자를 잃은 변이 미토콘드리아 DNA가 증가하는 것에 의한 불균일화는 신경 등의 노화나 중증 질환과 깊게 관련되고 있지만, 그 이유는 알려지지 않았었다. 이번 발견은 이러한 세포질 유전의 수수께끼를 분자의 기능으로 이해하고, 대책을 세우기 위한 첫 실마리를 얻었다고 기대된다. 한편, 음향 노이즈를 잘 처리하면 유용한 정보를 얻을 수 있다. 예를 들면, 지구물리학자들은 캘리포니아 남부의 지각 구조를 재구성하기 위해 지진 백그라운드 노이즈를 이용하였다. 이미 존재하는 음향노이즈를 이용하면 새로 신호를 만들 필요 없이 기록만 하면 되기 때문에 여러 가지 이점이 있다. 네덜란드의 TU Delft 대학과 미국 콜로라도 School of Mines 대학의 연구진은 이전에 생각했던 것보다 훨씬 더 많이 음향소음을 물리적 응용에 쓸 수 있다는 것을 발견하고 이에 대한 이론을 일반화시켰다. 음향노이즈는 지각과 같은 매체를 통하여 전달되면서 매체의 여러 정보를 수집한다. 연구진은 음향 노이즈로부터 유용한 신호를 뽑아내는 데는 단지 몇 가지 단순한 과정만이 필요하다는 것을 발견하였다. TU Delft 대학의 지구물리학자인 Kees Wapenaar와 Evert Slob 그리고 콜로라도 School of Mines 대학의 Roel Snieder는 백그라운드 노이즈로부터 충격반응 추출을 더 일반적인 상황에 확장시킬 수 있는 통일 이론을 개발하였다. 이 이론에는 전도매체에서의 전자기노이즈, 유체나 점성매체에서의 음향노이즈, 그리고 심지어 확산이동현상까지 포함된다. 더욱이 이 이론은 지진-전기장효과와 같은 결합된 과정을 예측할 수 있다. 또한 동전기적인 반사 역시 백그라운드 노이즈 측정으로부터 얻을 수 있다. 이들의 연구결과 백그라운드 노이즈가 수년 전에 생각했던 것보다 더 많은 정보를 포함하고 있는 것으로 보인다. 이 이론은 소스 없이 원거리 탐사를 하는데 이용될 수 있다. 예를 들면 흐르는 매체 또는 점성 매체의 매개변수를 결정하거나 다공성 저장바위의 전기역학적인 결합 매개변수를 결정하는 데도 응용될 수 있다. 연구진은 중동지역의 사막에서 기록된 백그라운드 노이즈로부터 지진 반사데이터를 제작하였다. 연구진은 자신들이 개발한 방법을 LOFAR과 같은 다른 프로젝트에도 적용할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 이들의 연구결과는 `Physical Review Letters` 2006년 12월 8일자에 발표되었다. mss(magic square system)master:jk0620 http://kr.blog.yahoo.com/jk0620/folder/292491.html?m=l&p=1 http://www.chol.com/~jk0620 Alessandro Marcello(1684 - 1750) Oboe Concerto D Minor 2악장 Adagio http://www.yeskisti.net/yesKISTI/Briefing/Trends/View.jsp?ct=TREND&clcd=B&clk=&lp=TM&gotoPage=1&cn=GTB2006120423 새로운 입자의 궤도 재구성을 위한 향상된 알고리즘 KISTI 『글로벌동향브리핑(GTB)』 2006-12-08 http://physics.physorg.com/ http://www.yeskisti.net/yesKISTI/Briefing/Trends/View.jsp?ct=TREND&clcd=B&clk=&lp=TM&gotoPage=1&cn=GTB2006120418 지구물리학의 유용한 정보를 담고 있는 음향 노이즈 KISTI 『글로벌동향브리핑(GTB)』 2006-12-08 http://physics.physorg.com/ http://www.yeskisti.net/yesKISTI/Briefing/Trends/View.jsp?ct=TREND&clcd=B&clk=&lp=TM&gotoPage=1&cn=GTB2006120378 더 많은 빛을 뽑아내는 피라미드 전극 KISTI 『글로벌동향브리핑(GTB)』 2006-12-07 LED 방출이 피라미드형 ZnO 전극 덕택에 증대된다. 미국 연구진은 피라미드 모양의 전극이 LED의 광추출 효율을 두 배 이상으로 만들 수 있다고 말한다. UCSB(University of California Santa Barbara) 과학자들에 의해 개발된 ZnO 웨이퍼 접착 LED 칩은 고체 조명 분야에서 대단한 성공이 될 수도 있다. “우리의 동기는 밝은 LED를 개발하는 것이다. 그러나 LED 제조에 ZnO를 이용하는 것은 경제적 이점 또한 있다고 생각한다”고 UCSB 고체조명디스플레이센터(Solid-state Lighting and Display Centre)의 아키히코 무라이(Akihiko Murai)는 말했다. 이 파란색 광원은 갈륨질화물 LED 웨이퍼에 n형 ZnO 기판을 직접 웨이퍼 접착시킨 뒤, 선택적으로 구조를 식각해서 끝이 잘린 피라미드 모양의 전극을 만들어 제작한 것이다. 이 그룹에 따르면, 피라미드 형태는 결정 내에서의 평균 광자 경로길이를 감소시켜 내부 반사와 흡수와 같은 손실 메커니즘의 영향을 줄인다. 이 피라미드형 칩의 피크 방출파장은 460nm이며 기부의 너비는 약 800마이크론이다. 이들은 자신들의 디자인을 동일한 GaN 웨이퍼로 만들어져 얇은 Ni/Au p형 전극이 있는 재래식 LED와 비교하였다. 두 LED 모두 접합부 면적은 0.46mm2로 동일했다. 적분구와 분광계 설비를 이용한 연구진은 20 mA 순방향 전류에서 ZnO 웨이퍼 접착 LED의 출력 전력이 재래식 소자보다 2.2배 더 높다는 것을 발견했다. 앞으로 볼 때, 1mA와 5mA에서의 우수한 결과는 성능이 더 개선될 수 있음을 보여준다. 이 팀은 더 높은 전류에서의 광 추출이 ZnO/GaN 접촉면에서 형성되는 부수적인 열에 의해 억제되고 있다고 생각한다. 그 원인은 불완전한 웨이퍼 접착으로 생각되며, 무라이와 동료들은 현재 제조 공정의 최적화 방법을 찾고 있다. http://optics.org/ http://www.yeskisti.net/yesKISTI/Briefing/Trends/View.jsp?ct=TREND&clcd=D&clk=&lp=TM&gotoPage=1&cn=GTB2006120334 새로운 미토콘드리아 DNA 복제 기작 KISTI 『글로벌동향브리핑(GTB)』 2006-12-07 http://www.riken.jp/ http://www.riken.jp/engn/r-world/info/release/news/2004/may/index.html 본 연구 성과는 미국 미생물 학회가 출판하는 과학 잡지 「Molecular and Cellular Biology」에 게재될 것이다.