Задача

Баллы

1. О биоморфных кристаллах.

Почему ледяные узоры на окнах повторяют формы растений? Какие еще вещества способны образовывать биоморфные кристаллы? От чего зависит форма этих кристаллов?

2. Природная батарейка

Как известно, из лимона [1] или картофеля [2] можно соорудить самодельный источник питания. Объяснить данное явление. Предложить наилучший плод и метод его использования для выработки электричества. Какую максимальную силу тока можно получить с одного такого элемента?

[1] http://akak.ru/recipes/4085-kak-sdelat-batareyku-iz-limona

[2] http://www.umeluieruki.ru/iz-kartoshki-batareika/batareika-iz-kartoshki.html

3. Дрожжи-калькулятор

Предложите вычислительную систему, основанную на простейших организмах (например, на дрожжах). Процесс ввода и вывода информации в такой системе может быть любым, однако сами вычисления должны проводиться за счёт изменения состояния одного или нескольких простейших. Постройте теоретическую модель функционирования вашей системы и её экспериментальный образец.

4. Микросветильник

Известно, что некоторые виды бактерий (фотобактерии) излучают свет. Предложите оптимальный, в смысле максимума КПД, осветительный прибор, источником света в котором являлись бы бактерии.

5. Помехоустойчивость слуха.

Проводится следующий эксперимент: в некотором помещении располагается источник звука и человек-наблюдатель (между наблюдателем и источником звука нет каких либо препятствий). Источник звука генерирует с равной вероятностью либо некоторый полезный сигнал и белый гауссовский шум (ГБШ) либо только ГБШ. Исследуйте, при какой минимальной громкости полезного сигнала (и при фиксированной мощности шума) Ваш наблюдатель может надёжно определить наличие полезного сигнала в генерируемом звуке. Как эта мощность зависит от формы полезного сигнала? Исследуйте случаи, когда

a. полезный сигнал известен наблюдателю до проведения эксперимента

b. полезный сигнал выбирается произвольно  из нескольких заранее известных наблюдателю звуков

c. полезный сигнал не известен наблюдателю

Сравните помехоустойчивость слуха Вашего наблюдателя с помехоустойчивостью у оптимальных приборов.

6. О растительных фракталах:

Известно, что ветвление побегов растений и рост их листьев описывается квазифрактальными структурами. Компьютерные программы (генераторы фракталов) позволяют создать математическую и визуальную модель разнообразных типов ветвления. Разработайте и визуализируйте как можно больше моделей различных типов ветвлений, определите, какие из них действительно в встречаются в природе, у каких растений. Попробуйте объяснить биологический смысл появления и смены разных типов ветвления в процессе эволюции - у папоротников, хвойных и цветковых растений.

7. Задача барона Мюнхгаузена.

Барон Мюнхгаузен шел по моховому болоту, проваливаясь в нем по щиколотку. Может ли он бежать по тому же болоту летом, не замочив ноги? Деревьев на болоте нет.

8. Идеальный shove it.

При катании на скейтборде спортсмены могут вращать доску вокруг различных осей. На какой максимальный угол может повернуть скейтер доску вокруг вертикальной оси, если он предварительно разгонялся по горизонтальной ровной поверхности?

Видео с прыжком http://www.youtube.com/watch?v=UYalkBfwQ-k  

9. Живая батарейка ( вариант условия)

В фильме «Матрица» люди используются как наиболее выгодный источник электрической энергии. Оценить КПД такой электростанции (судя по фильму, он должен быть весьма высоким). Предложить свою схему получения электроэнергии, но не из человека, а из растений или микроорганизмов (например, из дрожжей), при этом используемые живые существа нельзя как-либо уничтожать в процессе получения энергии из них. Оптимизировать КПД установки и проверить её работу экспериментально.

10. Биополе

Известно, что живые организмы окружены ЭМ полями, которые можно обнаружить и исследовать при помощи электронных устройств. Предположите возможные механизмы формирования этих полей и методы их регистрации. Исследуйте соотношение внешних наводок, статического электричества и собственного поля, создаваемого организмом за счет процессов жизнедеятельности. Опишите свойства этого поля (частотный спектр, напряженность, ритмические колебания, зависимость от физиологического состояния организма).

11. Муравьиная пробка.

Система, образованная несколькими взаимодействующими интеллектуальными агентами может образовывать т.н. Роевой интеллект.

Роевой интеллект рассматривается в теории искусственного интеллекта как метод оптимизации, например, известен т.н. Муравьиный алгоритм. Этот метод оптимизации использует подражание муравьиной колонии. Предложите использование методов типа роевого интеллекта для моделирования и оптимизации дорожного движения.

12. Правдивый кот

Известно, что существуют приборы и методики для определения правдивости слов человека. Придумайте и (или) обоснованно выберите из уже существующих прибор или метод, позволяющий в той или иной степени детектировать ложь. Исследуйте погрешности, решите оптимизационную задачу. Предложите методику использования такого прибора для исследования психофизиологического состояния какого-либо домашнего животного. Как при этом могут измениться погрешности и оптимальные параметры Вашего устройства?

14. Прыгнуть выше головы

 В России говорят "никто не может прыгнуть выше своей головы". Но многие из прыгунов в высоту легко делают это. Оцените максимальную высоту, которую может преодолеть прыгун (с шестом и без шеста) на олимпийских соревнованиях.

15. Долгий полёт

На какую максимальную дальность может улететь космонавт, если полёт (туда и обратно) занимает 40 лет? Исследуйте два случая:

а) Двигатель ракеты построен на основе современных технологий.

б) Вам доступен двигатель из будущего, способный развивать сколь угодно большую мощность.

16. Крылатые ступеньки

Человек поднимается по ступенькам. Исследуйте, как этот процесс происходит естественным образом. Какую энергию необходимо затратить чтобы подняться или спуститься по лестнице от высоты А до высоты B? Оптимизируйте способ движения по лестнице и её форму для уменьшения затраченной энергии и усталости человека при подъёме.

17. Про насморк

Когда у человека насморк, его голос меняется. Объясните это явление, постройте его теоретическую модель и предложите модельный эксперимент.

18. Броуновский атлет

Атлету, находящемуся в спортивном зале прямоугольной формы, нужно пробежать большой (по сравнению с размерами зала) заданный путь. По какой траектории ему следует двигаться, чтобы время бега было минимальным?

19. Простейшая физика и физика простейших.

У некоторых одноклеточных (например, амеб) нет постоянной структуры тела: форма амёб в некотором смысле неправильная, постоянно меняющаяся. Они состоят из тонкой оболочки и внутриклеточной жидкости с ядром и вакуолями. Какие характеристики поведения амебы можно получить, если рассматривать амебу с физической точки зрения как колеблющуюся каплю? Как это согласуется с экспериментом?

20. Одно весло

Некоторые бактерии движутся внутри жидкой среды таким образом: у них выходит сверху отросток, он перемещается вдоль клетки вниз и внизу втягивается. Какой максимальной скорости в воде может достигнуть бактерия таким образом? Обоснуйте свой ответ теоретически и предложите модельный эксперимент.

21. Табурет будущего

Как известно, современные рабочие места для клерков, инженеров, программистов и других специалистов, чья деятельность связана с работой за компьютером, могут вызывать различные заболевания опорно-двигательной системы и глаз. Предложите свой проект рабочего места, такого, что:

a. работа с компьютером на этом рабочем месте оказывает на организм наименьшую нагрузку

b. стоимость (при массовом производстве) и габариты этого рабочего места сопоставимы со средними по России габаритами и стоимостью офисного стола и кресла.

22. О лунном календаре:

В сельском хозяйстве традиционно используется лунный календарь для установления сроков посева и других операций с растениями. Имеет ли данная традиция научное обоснование? Как могут воздействовать лунные циклы на прорастание и всхожесть семян, какими физическим факторами может быть опосредовано влияние Луны на живые организмы, не имеющие нервной системы? Разработайте схему экспериментальной проверки зависимости роста и развития растений от смены лунных фаз и проверьте свои теоретические исследования. По результатам Ваших исследований ответьте на вопрос: как повлияет Земля, на земные растения, выращиваемые в искусственно созданных условиях на Луне.

23. SpeechJammer

Устройство SpeechJammer воспринимает речь и воспроизводит ее с задержкой в две десятых секунды в радиусе 30 метров (то, что воспроизводит устройство можно назвать «отражённой речью»). Предназначение SpeechJammer — блокирование речи людей. В ее основе лежит эффект под названием DAF — Delayed Auditory Feedback. Этот феномен известен как нарушение речи от задержки слуховой обратной реакции [1]. Исследуйте, как зависит эффективность  SpeechJammer от уровня громкости и времени задержки «отражённой речи». Как влияют искажения «отражённой речи» на эффективность устройства. Возможно ли создание такого устройства для животных, например, для певчих птиц. Предложите физическую систему, моделирующую процесс нарушения речи из-за задержки слуховой обратной реакции.

[1] http://rusrep.ru/article/print/10018339/

24. Семена-меломаны

На просторах интернета распространено сообщение об эксперименте, целью которого было проверить влияние различной музыки на прорастание семян. История весьма похожа на байку, поэтому мы предлагаем Вам проверить её. Исследуйте влияние музыки разных направлений на прорастание семян. Определите, чем различаются выбранные вами композиции (какие частоты преобладают, каков характер атаки и спада звуков разных частот в выбранных вами композициях и т д) и предположите, какие именно характеристики влияют на прорастание семян. Теоретически определите, при какой минимальной мощности звукового излучения, направленного на семя, возможно изменение биохимических реакций внутри семени. Как эта мощность зависит от спектра звукового сигнала. Проведите эксперименты,  подтверждающие Ваши теоретические исследования

25. Клеточные автоматы

В популяциях организмов встречаются преимущественно две стратегии выживания: в первом случае имеет место многочисленное потомство, за которым не происходит заботы, во втором - потомство немногочисленно, однако его выживаемость повышается за счет родительской заботы. Приведите примеры проявления данных стратегий в природе. Какая из них более свойственна высшим животным, почему? Постройте теоретическую модель, (например, использующую клеточные автоматы) и проигрывающую сценарии изменения численности двух конкурирующих популяций разных видов, помещенных в одну экологическую нишу, рассмотрев различные варианты использования вышеописанных стратегий. Исследуйте предложенную модель с помощью ЭВМ.

26. Обмануть хрусталик

В настоящее время широкое распространение получила технология стереоскопических изображений (более известных как 3D). Однако, несмотря на массу разработок в данной области, имеется проблема, которую пока так и не удалось решить. Когда глаза определяют расстояние до объекта по взаимному расположению его изображений в правом и левом глазах, хрусталик фокусируется на данном расстоянии. Однако при просмотре стереоизображений истинное расстояние отличается от мнимого, что приводит к затруднению фокусировки хрусталика. С этим связывают головную боль и слезливость, возникающие у некоторых людей после длительного просмотра 3D-фильмов. Предложите свой способ решения этой проблемы. При проведении экспериментов соблюдайте технику безопасности.

27. Челюсти уже не те

Если количество пластикового мусора не уменьшится, то, возможно, некоторые животные научатся питаться пластиковыми отходами. Исследуйте теоретически строение челюстей, зубов и других структур, необходимых для жевания животному, питающемуся пластиковыми стаканчиками. Проведите теоретическую оптимизацию исследованных структур и постройте их механическую модель (для подтверждения теоретических исследований).

28. Бонусная задача про шнурки

В барабанную стиральную машину с фронтальной загрузкой положили N шнурков, параллельно оси вращения барабана каждый. Затем шнурки постирали, как обычное бельё. Оцените зависимость числа узлов, образующихся как на отдельных шнурках, так и между  шнурками, от времени стирки. Программу стирки и другие параметры выберете самостоятельно. Сравните свои теоретические расчёты с экспериментом. Как предложенный эксперимент может использоваться для исследования взаимодействия «длинных» биологических молекул?

Бонусный вопрос про шнурки: какова средняя длина самой длинной «верёвки» из связанных узлами шнурков?

Задача

Баллы

1. О фотографировании радиоволн

Если существуют инфракрасные и рентгеновские снимки, можно ли изобрести фотоэмульсию, позволяющую запечатлеть на снимке радиоволны? Какова минимальная интенсивность радиоволны, которую может запечатлеть прибор на основе такой фотоэмульсии? Какие устройства фокусировки нужны для подобного радиоаппарата?

2. Сохранить до последней капли

В жарких и засушливых районах Земли актуальна проблема сбережения воды в открытых водоемах вследствие достаточного интенсивного испарения, особенно при большой площади зеркала. Предложите нетоксичный состав и метод его нанесения в виде сверхтонкого покрытия на поверхность водоемов, уменьшающего испарение воды. Состав должен быть безвреден живых организмов. Образовавшая при нанесении состава плёнка должна выдерживать хотя бы слабое (до 3-х баллов) волнение водной поверхности. Исследуйте Ваш состав теоретически и экспериментально (например, смоделируйте пруд и волнение на нём с помощью какого-либо бытового сосуда).

3. Суровая нить.

Предложите безвредный для человека и экологически чистый (в смысле утилизации) состав для нити накаливания, которая могла бы максимально долго функционировать без защиты от воздуха. Разработайте, с использованием Вашего состава, конструкцию такой нити для лампочки накаливания карманного фонарика, у которой отсутствует стеклянная колба. Сравните Ваши теоретические исследования с экспериментом.

4. Вёсла полны неожиданностей

На многих лодках крашеные весла. При длительной гребле металлические крашеные весла окрашивают руки, а деревянные - нет. Исследовать, объяснить, изложить методы решения проблемы. Примечание: краска и способ её нанесения одинаковые как для деревянных, так и для металлических вёсел.

5. Полосатая кружка. 

Через некоторое время после выливания кефира из кружки на ней появляются полосы. Объясните данный эффект. От чего зависит ширина и форма этих полос? 

6. Свеча

Изготовьте свечу с максимальным КПД, используя традиционные материалы, из которых сделаны обычные бытовые свечи.

7. Волнистая бумага.

Ели намочить ровный лист бумаги, то он станет волнистым. Объясните, почему это происходит. Можно ли этого избежать?

8. Опреснитель для похода.

Придумайте такое вещество, которое при насыпании в стакан морской воды делало бы эту воду пресной и пригодной к употреблению.

9. Одна из бед.

От каких параметров дорожного покрытия и движения транспорта (масса и скорость автомобилей) зависит скорость появления ям и трещин на асфальтовых дорогах? Насколько сильно разрушение дороги зависит от климата? 

10. Уставшие батарейки

Если вынуть севшие батарейки и дать им немного полежать, то они снова заработают. Объясните этот эффект. Насколько можно продлить время работы батарейки таким способом? Исследуйте теоретически и экспериментально зависимость энергии, которую можно получить от севшей батарейки, от времени, в течении которого батарейке дали полежать без действия. Предложите свои методы продления жизни батарейкам (с учётом техники безопасности).

11. Мутный полимер.

Оцените изменение оптических свойств полиэтилена в процессе механической или тепловой деструкции. Объясните теоретически наблюдаемые процессы.

12. Хэндгам.

Для создания такой игрушки, как хэндгам, используется клей ПВА и раствор буры. Как зависят свойства полученного хэндгама от характеристик клея и раствора буры, а также пропорций и способа их смешивания?

13. Чистый ультразвук.

Часто можно услышать рекламу ультразвуковых стиральных машинок. Исследуйте, насколько эффективно они стирают, и от каких параметров зависит эффективность их стирки.

14. МГД-генератор.

Возьмите стакан с водным раствором раствором соли, опустите в него два электрода и поместите стакан в магнитное поле. При подогревании дна стакана возникнет разность потенциалов между электродами. Какой кпд будет у такого генератора? Как он зависит от параметров установки? Оптимизируйте данный генератор.

15. Кольцо на клее. 

Налейте в стакан клей ПВА. Поместите на поверхность клея каплю зелёнки. При растекании этой капли на краю пятна зелёнки будет наблюдаться тёмное кольцо. Объясните это явление.

16. Волны на клее.

Налейте в стакан клей ПВА. Поместите на поверхность клея каплю зелёнки. При растекании этой капли в пятне зелёнки будут видны чередующиеся тёмные и более светлые полосы. Объясните возникновение этой волновой картины и дайте количественную характеристику явления.

17. Не металлом единым

Как известно, электрическая проводимость и теплопроводность металлов связаны согласно закону Видемана-Франца. А существует ли связь между проводимостью и теплопроводностью для растворов электролитов?

18. Мыльный пузырь

Каким должен быть "мыльный пузырь", чтобы он был устойчив при максимальном объёме и минимальном расходе вещества? Исследуйте устойчивость пузыря в случае его взаимодействия с различными поверхностями теоретически и экспериментально.

19. Крепкий чай

Если заварить в чайнике слишком много чая, то заварка будет иметь оранжево-бурый цвет, а при разбавлении водой потемнеет и станет чёрной (и далее красноватой). Объясните немонотонное поведение цвета. Исследуйте влияние существенных параметров на этот процесс.

20. Про масло в чае

Если бросить кусочек сливочного масла в стакан с горячим какао, то на его поверхности образуется узор. Определите, от чего зависят параметры этого узора. Почему эффект не наблюдается для горячего чая?

21. Про желатин

Измерьте удельное электрическое сопротивление водного раствора желатина. От каких параметров оно зависит? Объясните полученные результаты теоретически.

22. Байка про ампулу

Один химик-экспериментатор рассказывал, что наблюдал такое явление. Он синтезировал сульфид галлия из простых веществ. Синтез шел в запаянной кварцевой ампуле, помещенной в вертикальную трубчатую печь резистивного нагрева при некоторой температуре. Экзотермическая реакция шла очень бурно, причем ампула приходила в движение: она апериодически билась о стенки печи (диаметр печи несколько больше диаметра ампулы), подпрыгивала и даже чуть было не выскочила из открытой с верхнего конца печи. Постройте теорию явления. Не преувеличил ли наблюдатель относительно прыжков ампулы? При проведении экспериментов соблюдайте технику безопасности.

23. Гетерогенные равновесия

Как известно, легко подобрать 2 жидкости, которые не смешиваются между собой. А какое может быть максимальное количество жидкостей, которые попарно не смешиваются?

24. Цепная реакция в вате

Исследуйте изменение скорости горения медицинской ваты при изменении её пористости. Постройте теоретическую модель процесса горения ваты. Как скорость и температура горения зависят от пористости и других параметров ваты? Проведите сравнение теоретических и экспериментальных исследований. При проведении экспериментов соблюдайте технику безопасности.

25. Чувствительная химия

Предложите конструкцию сейсмометра, работа которого основана на химических реакциях. Оцените и оптимизируйте
a. чувствительность Вашего прибора к колебаниям

b. разрешающую способность Вашего сейсмометра по амплитуде сейсмоколебаний.

26. Спичечный резак

Создайте горелку, которая, используя в качестве топлива коробок спичек, может пережечь алюминиевую проволоку наибольшего диаметра (длина проволоки один метр).

27. Электрохимдрель

Какой максимальной толщины металлическую пластинку можно электрохимически просверлить с помощью обыкновенной батарейки, если сам электролит на металл не действует? Каким будет КПД Вашей электрохимической дрели? Можно ли использовать Вашу дрель при различных диаметрах отверстия?

Задача

Баллы

1. Ускорение субъективного времени

Во многих фантастических фильмах (Матрица, Начало и т.д.) у некоторых героев происходит замедление субъективного времени [1]. Например, герой живёт нормальной жизнью и по его субъективным ощущениям проходит один час, а с точки зрения внешнего наблюдателя, находящегося в это время рядом с героем, проходит только одна минута. Предложите свой способ измерения субъективного времени любого домашнего или лабораторного животного (например, насекомого). Оцените, во сколько раз можно увеличить скорость мозговых процессов животного. Какие физические, химические и биологические факторы этому препятствуют. Оцените, возможно ли ускорить мозговые процессы подопытного животного так, чтобы его субъективные сутки длились одну миллисекунду по часам внешнего наблюдателя (предполагается что животное и наблюдатель покоятся друг относительно друга). Предложите максимально эффективный способ искусственного ускорения субъективного времени.

[1]Научное определение. Субъективное время – неосознанное (в этом случае можно говорить об индивидуальном времени) или осознанное индивидом чувство времени, которое может быть выражено через разность Тс = (Тэкз – Тэнд), где Тэкз сопряжено с обработкой экзогенной (внешней) информации, Тэнд – с информацией, извлеченной из памяти и полученной от рецепторов внутренних органов, сосудов и т.д. Положительные значения Тс указывают на замедление субъективного времени, отрицательные – на ускорение, т.е. изменение соотношения Тэкз/Тэнд определяет неравномерность субъективного времени.

2. Задача об искусственном пищеварении.

Известно, что разные стадии пищеварения происходят под воздействием различных ферментов, которые функционируют в определенном интервале pH. Используя приобретенные в аптеке ферментативные препараты, имитируйте пищеварение в ротовой полости, желудке и тонком кишечнике. Изучите влияние факторов на скорость пищеварения, постарайтесь найти способы его оптимизации.

3. О фотографии на листьях.

Листья изменяют свою окраску в ответ на воздействие света. Можно ли использовать их в качестве фотоматериала? (прикладывать негатив и после длительного засвечивания распечатывать на них снимки). Оптимизируйте методику фотосъёмки с использованием листьев.

4. Запретный гемоглобин

Известно, что чем меньше размеры тела, тем более интенсивна теплоотдача (правило Рубнера). Особенно хорошо эта закономерность прослеживается у теплокровных животных. Например, мелкие млекопитающие имеют очень высокий уровень метаболизма. Частота сердечных сокращений у них достигает за 200 ударов на минуту. Очевидно, что ускорение движения крови предопределяет своевременное снабжение клеток кислородом и питательными веществами, и тем самым получение необходимого количества энергии. Интересно, что показатели количества гемоглобина при этом практически не изменяются, и его содержание у всех млекопитающих приближается к 150 г на 1 литр крови. Имеет ли такое ограничение количества гемоглобина в крови биологический смысл, ведь можно было бы допустить и другой эволюционный вариант транспорта кислорода без ускорения работы сердца, а лишь за счет увеличения количества транспортных белков? Подтвердите Ваши теоретические исследования экспериментом (возможно, компьютерным).

5. Нанолекарство

Каждый день в мире синтезируются новые лекарства. Чаще всего их действие апробируют на разных животных, однако это долго, дорого и требует больших доз вещества. Как проверить (не на человеке) лечебные свойства новых лекарственных препаратов, если они синтезированы в малых количествах? Исследуйте  предложенные Вами методы, используя известные лекарства.

6. Гадание на мембране

Многие физико-химические свойства липидных мембран (например, клеточных), такие как их толщина, фазовое состояние, текучесть и др. легко могут быть определены. В то же время проблемой является определение расположения молекул воды на поверхности мембраны. Предложите метод определения этого важного для биохимии параметра мембран. Подтвердите Ваш метод теоретически и экспериментально.

7. Мозг как органелла

Исследуйте возможность существования одноклеточной жизни, сопоставимой по уровню интеллекта с собакой. Предложите химический способ общения с разумными одноклеточными организмами. Исследуйте теоретические и экспериментальные методы определения скорости передачи информации Вашим способом. Какова максимальная скорость передачи информации с помощью Вашего способа.

8. Живая дорога

Предложите конструкцию дорожного покрытия, полностью или частично состоящего из живых организмов. Покрытие должно быть самовосстанавливающимся, функционировать без вмешательства человека и соответствовать стандартам прочности и надёжности, имеющимся для обычных дорожных покрытий. Предложенное Вами дорожное покрытие не должно нести угрозу окружающей среде.

9. Живой детектор лжи

Известно, что существуют приборы и методики для определения правдивости слов человека. Может ли некий безопасный для человека живой организм (но не другой человек) или совокупность организмов (тоже безопасных и не человеческих) определять правдивость человека? Предложите конструкцию детектора лжи, основанного на таких живых организмах. Проверьте свой детектор экспериментально.

10. Пути к счастью

В учебной литературе катаболические пути обычно сравниваются по выходу АТФ. Однако в природе, иногда даже внутри одного организма, могут сосуществовать несколько способов деградации одного и того же вещества, с большим и меньшим энергетическим выходом. В качестве примера можно привести гликолиз и пентозофосфатный путь. По-видимому, есть и другие критерии оптимальности катаболических путей, помимо количества образующейся АТФ. Предложите набор таких критериев. По каким критериям в разных условиях внутренней и внешней среды будет оптимален тот или иной из перечисленных выше путей? Проведите эксперименты для подтверждения Ваших теоретических исследований.

11. Химическая клетка

При смешивании маслянистых органических веществ с некоторыми пигментами (например, ментола со спиртовым раствором бриллиантового зеленого) образуются микроскопические структуры, внешне напоминающие живые клетки. В чем причина образования подобных структур и их сходства с клетками? Какие вещества пригодны для таких опытов? В чем главные отличия "химических клеток" от живых?

12. Фотодинамическая терапия

Фотодинамическая терапия (ФДТ): способность некоторых веществ продуцировать цитотоксические продукты под действием света была открыта еще в начале ХХ века, однако использование этого эффекта не получило широкого распространения. Предложите оригинальные идеи использования ФДТ. Проведите эксперимент, подтверждающий эффективность данного метода. Какие факторы будут значительно влиять на данный процесс? Оптимизируйте экспериментальную методику. Обоснуйте свои выводы и предложения.

13. Взрывоопасные овощи

При консервации (засолке овощей) в рассол обычно добавляют уксус, лимонную, либо даже ацетилсалициловую кислоту - чтобы впоследствии банки не "взрывались". Однако, наличие большого количества кислот в рассоле раздражает пищеварительную систему. Предложите общую модель процессов, происходящих в банке с консервами. Установите химизм бродильных процессов, приводящих к "взрыванию" банок. В какой мере они зависят от овощного состава консервы? Предложите более приемлемые методы предохранения засолки от брожения.

14. Пятый элемент

Как известно, все живое на Земле состоит из четырех основных элементов: углерода, водорода, кислорода и водорода. Почему именно эти четыре элемента были выбраны природой? Может ли за пределами Земли существовать жизнь, состоящая из других элементов? Предложите аналоги основных типов органических веществ (белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты), имеющие не углеродную основу. Используя теоретический анализ и математическое/компьютерное моделирование, установите, возможно ли их функционирование как нормальных компонентов биосистем.

15. Микромельница

Как живые организмы могли бы преобразовывать механическую энергию (движение воды, воздуха и т.д.) в химическую? Предложите механизмы такого преобразования. У каких организмов и в каких условиях эти механизмы могли бы возникнуть в ходе эволюции? Попробуйте создать популяцию безопасных для человека и окружающей среды микроорганизмов, которая бы преобразовывала механическую энергию в химическую.

16. Исключить углеводы. 

Углеводы, вероятно, менее обязательны для функционирования живых систем, чем нуклеиновые кислоты, белки или липиды. Приведите несколько примеров, когда традиционные функции углеводов выполняют другие вещества. Предложите принципы строения жизнеспособного безуглеводного организма. Какие экологические ниши он может занимать? Возможно ли искусственное замещение углевода другим веществом в каком-либо процессе в живом организме (например, в одноклеточном). Проведите теоретическое и экспериментальное (возможно компьютерное) исследование такой возможности.

17. Неувядаемые цветы

В быту применяются различные приемы, позволяющие сохранить "свежесть" срезанных цветов, поставленных в вазу с водой. Можно ли продлить "срок жизни" цветов, добавляя в воду минеральные вещества, необходимые для поддержания жизнедеятельности? Каким образом можно избежать появления на срезанных цветах плесени и др. паразитических организмов? Как зависит тонус поставленного в воду растения от температуры жидкости? Можно ли подобрать химический состав подкормки цветов, во время их выращивания, что бы после срезания они "прожили" как можно дольше.

18. Хлорированная вода.

Предложите простую и быструю методику определения содержания хлора в воде из-под крана с использованием безвредных для человека живых существ. Оптимизируйте параметры Вашей методики. Методика должна быть максимально безвредна для используемого живого существа.

19. Обратная связь

Постоянство внутренней среды организма часто поддерживается за счет отрицательных обратных связей (к примеру, нехватка кислорода в крови приводит к учащению дыхания, снижение уровня дофамина в синапсах вызывает увеличение количества восприимчивых к нему рецепторов). Гораздо реже при нормальном функционировании организма в процессах жизнедеятельности встречается положительная обратная связь. Приведите примеры положительной обратной связи в физических и биологических системах, разработайте их обобщенную математическую модель. В чем причина ограниченной распространенности связей подобного типа в живых организмах? Введите критерий устойчивости некоторого процесса, происходящего в организме или популяции организмов, к воздействию определённого фактора. Исследуйте Ваш критерий теоретически и экспериментально (можно, например, воспользоваться популяцией дрожжей или домашних растений).

20. Земляная батарея

Если во влажный грунт воткнуть два электрода из разных металлов на некотором расстоянии друг от друга, то образуется гальваническая батарея. Сконструируйте такую батарею из горшка с землёй. Постарайтесь получить максимальную мощность от Вашей батареи при каких-то фиксированных размерах горшка и типе почвы. Как зависит максимальная мощность Вашей батареи от деятельности микроорганизмов в почве?

21. Переварить пластик

Как известно, не существует организмов, способных питься пластиковыми отходами. Исследуйте, какие химические и биологические процессы в организмах, живущих в почве или океане, должны измениться, что бы пластиковые отходы стали для данных организмов приемлемым питанием. Подтвердите Ваши теоретические результаты экспериментами, имитирующими пищеварение таких организмов. Оцените время появления подобных изменений в пищеварении у исследуемых организмов в ходе эволюции.

22 Электропомощь

Между внутренней и внешней сторонами липидной мембраны живой клетки существует разность потенциалов, создаваемая катионами и анионами ее составляющих и микроокружения. Предложите молекулы или молекулярный ансамбль, которые, не причиняя вреда клетке, самостоятельно связывались бы с клеточной мембраной и позволяли бы максимально эффективно осуществлять измерения трансмембранного электрического потенциала клетки.

23. Гомеопатия

Гомеопатия имеет довольно большую популярность среди населения. Однако ее эффективность не является бесспорно доказанной (в частности принцип многократного разведения, и т.д.). Проведите эксперимент для опровержения или подтверждения эффективности гомеопатического метода, правильности используемых гомеопатией принципов. Проведите теоретическое и экспериментальное исследование доводов, которые приводят сторонники и противники этой гипотезы.

24. Живой стиральный порошок

Предложите способ бытовой стирки с использованием безопасных для человека микроорганизмов. Исследуйте эффективность такой стирки теоретически и экспериментально

25. Кислый, но лучистый

Существуют органические вещества, например, люминола, окисление которых протекает с выделением части энергии в виде света. Определите КПД этого процесса. Приведите экспериментальные условия, позволяющие добиться максимального свечения. При каких условиях КПД будет максимальным? Можно ли изменить спектр свечения, изменяя экспериментальные условия?

26. Мембранная скорость

В современной биохимии большое внимание уделяется измерению скорости различных процессов. Одним из важных биохимических процессов является водно-солевой обмен в клетках. Предложите наиболее удобный на Ваш взгляд способ измерения скорости проникновения воды через клеточную мембрану.

27. Кефирный трудяга.

Оцените КПД молочнокислых бактерий. Выберете бактерию для исследования из тех, что активно используются в пищевой промышленности. Под полезной работой здесь необходимо понимать работу бактерий по превращению молока в кисломолочный продукт.