Feedback traps for virtual potentials
Notice bibliographique
Résumé
Feedback traps are tools for trapping and manipulating single charged objects, such as molecules in solution. An alternative to optical tweezers and other single-molecule techniques, they use feedback to counteract the Brownian motion of a molecule of interest. The trap first acquires information about a molecule's position and then applies an electric feedback force to move the molecule. Since electric forces are stronger than optical forces at small scales, feedback traps are the best way to trap single molecules without 'touching' them (e.g. by putting them in a small box or attaching them to a tether). Feedback traps can do more than trap molecules: they can also subject a target object to forces that are calculated to be the gradient of a desired potential function U(x). If the feedback loop is fast enough, it creates a virtual potential whose dynamics will be very close to those of a particle in an actual potential U(x). But because the dynamics are entirely a result of the feedback loop-absent the feedback, there is only an object diffusing in a fluid-we are free to specify and then manipulate in time an arbitrary potential U(x,t). Here, we review recent applications of feedback traps to studies on the fundamental connections between information and thermodynamics, a topic where feedback plays an even more fundamental role. We discuss how recursive maximum-likelihood techniques allow continuous calibration, to compensate for drifts in experiments that last for days. We consider ways to estimate work and heat, using them to measure fluctuating energies to a precision of ±0.03 kT over these long experiments. Finally, we compare work and heat measurements of the costs of information erasure, the Landauer limit of kT ln 2 per bit of information erased. We argue that, when you want to know the average heat transferred to a bath in a long protocol, you should measure instead the average work and then infer the heat using the first law of thermodynamics.This article is part of the themed issue 'Horizons of cybernetical physics'.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,005 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,003 |
| Communication savante | 0,003 | 0,005 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,003 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,003 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,014 | 0,002 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».