Год искусственной мыши. Топ-10 научных открытий, которые мы никогда не забудем

В 2022 году реальность раздвоилась, как в фантастических фильмах. Где-то людей лишают голоса, работы и смысла жизни. А где-то, в параллельном мире, живут ученые, которых интересует не победоносное будущее, а самое что ни на есть настоящее, которое можно потрогать руками. Ученые знают, что мир не меняется угрозами и ультиматумами. Гораздо важнее оживить мертвую печень — и спасти миллионы людей. Подвинуть астероид — и спасти миллиарды. В этом тексте мы собрали 10 самых крупных научных достижений 2022 года. Будем надеяться, они принесут в нашу жизнь много пользы и радости.    

10

Крупнейший космический телескоп начал осмотр Вселенной

В 2022 году в космос полетел крупнейший в истории телескоп имени Джеймса Вебба (JWST). В отличие от своего предшественника Хаббла, он находится не на земной орбите, а в 1 500 000 км от Земли. Телескоп скрывается в тени нашей планеты, кроме того, его защищает пятислойный тепловой экран: благодаря этому, приборы не ломаются при температуре −223°C и могут видеть инфракрасное излучение. Это позволяет астрономам заглянуть в области формирования звезд, изучить атмосферы экзопланет и древние галактики, чья длина волн света находится в инфракрасной области. Великолепные фотографии, которые делает телескоп Вебба, можно посмотреть на его официальном сайте.

Кстати, путешествие телескопа прошло настолько гладко, что у прибора осталось в четыре раза больше топлива, чем предполагалось. Поэтому вместо минимально запланированных пяти лет работы, телескоп Вебба может работать целых 20. Если, конечно, Вселенная за это время не решит схлопнуться.

9

Ученые отправили сообщение сквозь черную дыру 

30 ноября в журнале Nature были опубликованы результаты исследования, которое может стать первым обоснованным экспериментом в области квантовой гравитации — то есть в том, что мучает физиков уже более 80 лет. 

Дело в том, что две главные теории физики XX века — квантовая механика и общая теория относительности — страшно противятся попыткам их объединить, несмотря на сотни экспериментов. В результате даже родилась знаменитая теория суперструн, которая, грубо говоря, пытается представить мельчайшие компоненты Вселенной как струны, создающие своими колебаниями все элементарные частицы. К сожалению, выяснилось, что эта теория описывает не физику нашего мира, а бесконечный набор любых физических законов, из-за чего проверить ее экспериментально не удалось.

Тем не менее, в процессе работы над теорией струн оказалось, что портал в пространстве можно описать как сложную структуру квантовой информации. Понять это умом невозможно, но ученые из США смогли и даже сделали выводы: они смоделировали на квантовом компьютере что-то вроде черной дыры, сформировали между ее внешними частями «червоточину», а потом отправили через нее зашифрованное сообщение. И оно не пропало, а успешно вышло с обратной стороны! Подробнее об этом эксперименте можно узнать в этом видео.

8

Модель человеческого мозга научилась играть в мячик

Группа ученых из Cortical Labs в Мельбурне вырастила в чашке Петри модель человеческого мозга из 800 000 нейронов под названием DishBrain. Под воздействием электрических сигналов клетки научились играть в простую компьютерную игру Pong, то есть отбивать ракеткой шарик, отскакивающий от краев экрана. Исследователи возлагают на эту модель большие надежды, считая взаимодействие с живыми биологическими нейронами гораздо перспективнее искусственного интеллекта. В будущем такие системы могут быть использованы для моделирования болезней, разработки лекарств, развития генной терапии и изучения механизмов работы мозга. А пока что исследователи планируют накачать выращенные клетки алкоголем и наркотиками, чтобы играть в Pong было веселее.   

7

Астероид попросили подвинуться

27 сентября 2022 года управляемый космический аппарат DART (Double Asteroid Redirection Test) столкнулся с астероидом Диморф, летающим по орбите вокруг большего астероида Дидим. Столкновение было экспериментальным: в будущем таким способом предполагается защищать Землю от опасных астероидов, изменяя их траекторию. Диаметр Диморфа — около 160 м, радиус Дидима — 780 м. Столкновение с Диморфом для нас было бы эквивалентно взрыву примерно трех «Царь-бомб» (150 мегатонн), а столкновение с Дидимом высвободило бы больше энергии, чем потребляется в мире за целый год (23 гигатонны).

Аппарат DART весом в 610 кг столкнулся с Диморфом на скорости 6,6 км/с. Ученые предположили, что если столкновение изменит период обращения Диморфа вокруг Дидима более, чем на 73 секунды, метод можно посчитать эффективным. Период изменился на 32 минуты. Теперь мы точно знаем, что посылать на борьбу с астероидами Брюса Уиллиса было не очень благоразумно.

Кстати, если в вас горит желание кинуть в Землю астероидом, это можно легко и быстро проделать здесь. Выбирайте точку на карте мира, объем и скорость астероида — и за дело. Вам покажут масштаб разрушений вплоть до количества ожогов третьей степени.

6

Ученые синтезировали мышей из стволовых клеток

Все любят мышей, а израильские ученые из Института науки Вейцмана  — особенно. В 2022 году они успешно вырастили полностью синтетические мышиные эмбрионы из стволовых клеток, не используя яйцеклетки, сперматозоиды, матку и другие устаревшие способы зачатия. Синтетические мыши прожили 8,5 дней, у них билось сердце, развился мозг, сформировались нервная трубка и кишечный тракт, и они на 95% были похожи на эмбрионы обычных мышей с точки зрения поведения генов в разных тканях. И хотя через восемь с половиной дней эмбрионы прекратили свое существование, это большой шаг в понимании того, как стволовые клетки можно использовать для выращивания жизни в лаборатории, включая, конечно же, и людей. 

5

Космический корабль с манекенами дважды облетел Луну

11 декабря завершилась первая большая миссия американской лунной программы «Артемида». Сверхтяжелая ракета-носитель SLS (Space Launch System) вывела на орбиту космический корабль Орион, который дважды облетел Луну и вернулся на Землю. При этом в кабине корабля были только манекены. В 2024 году этот же полет должен повториться с живыми людьми, а в 2025-м планируется первая со времен программы «Аполлон» высадка на Луне.

Задача программы «Артемида» — найти на Луне лед, из которого можно было бы изготавливать воду и ракетное топливо, что фактически позволит основать лунную базу для добычи полезных ископаемых и отправки космонавтов в дальние путешествия. Строительство базы запланировано на 2030-е годы. 

4

Создан раствор, «оживляющий» мертвые органы

В августе 2022 ученые из Йельского университета опубликовали в журнале Nature работу, в которой описывали эксперимент по частичному оживлению органов свиней. На момент эксперимента свиньи были мертвы уже более часа. 

Ученые закачивали в кровеносную систему свиней оригинальный раствор под названием OrganEx. Когда он начал циркулировать в венах и артериях трупов, клетки их мозга, сердца, печени и почек снова начали функционировать.  

Конечно же, главная цель исследования — увеличить жизнеспособность человеческих органов для трансплантации. Ученые надеются, что с помощью волшебного раствора органы можно будет использовать спустя длительное время после смерти донора.

Раствор OrganEx состоит из питательных веществ, противовоспалительных препаратов, препаратов для предотвращения гибели клеток и, что интересно, нейроблокаторов, которые подавляли активность нейронов свиней и не давали им прийти в сознание. Воскреснут ли свиньи по-настоящему, если нейроблокаторы не использовать? Об этом исследователи пока умалчивают. 

3

Ученые получили больше энергии, чем отдали

13 декабря физики из Национальной лаборатории Лоуренса Ливермора в США провели ошеломляющий эксперимент. Впервые в реакции управляемого термоядерного синтеза было получено больше энергии, чем затрачено на ее запуск. В ходе эксперимента топливу было передано 2,05 мегаджоуля энергии, а реакция выделила 3,15 мегаджоуля.

Получить столь воодушевляющие цифры ученым удалось, благодаря National Ignition Facility — установке размером с футбольное поле, которая разогревает шарики топлива величиной с булавочную головку при помощи 192 сверхмощных лазеров. Дело в в том, что веществу любой, даже очень небольшой массы, нужно время, чтобы разогнаться и разлететься. За это время его можно успеть нагреть до температуры, при которой начинается термоядерный синтез.

Омрачает хорошую новость только одно: для питания лазеров, которыми нагревалось топливо, ученым понадобилось аж 300 МДж энергии. Все же до настоящих термоядерных электростанций нам еще далеко.

2

Искусственный интеллект научился рисовать, как человек

В этом году искусственный интеллект во многих областях вышел на человеческий уровень. В первых рядах — модели ИИ, умеющие по текстовому запросу рисовать изображения не хуже профессиональных художников: DALL-E 2, Midjourney, Stable Diffusion и другие. Каждой из моделей можно дать задание рисовать в определенном стиле.

• Произведения DALL-E — наиболее «ширпотребный» вариант. Примерно такие картинки выдает Google по вашему запросу. Пользоваться DALL-E 2 довольно дорого.
• Midjourney выдает наиболее «артистичную» картинку. Ему хорошо удаются картины в стиле digital art на фэнтезийные темы. Эта программа тоже платная.
• Stable Diffusion пытается наиболее точно воспроизвести ваш запрос и не привносит дополнительных стилистических штрихов, если его об этом не просили. Эта модель находится в общем доступе, так что если у вас есть мощная видеокарта, можно делать картинки бесплатно. Если же нет, то придется платить за чужие вычислительные мощности.

Многие художники уже используют эти системы для создания набросков и концепт-артов. Другие настаивают на том, что именно их картины были использованы для обучения нейронок без спроса, и теперь ИИ-компании должны им выплачивать проценты от прибыли.

1

Генератор текстов готовится оставить человечество без работы

Здесь можно было бы долго рассказывать о новом генераторе текстов ChatGPT, но раз уж он такой выдающийся, то пусть расскажет о себе сам. Вот его автобиография, написанная и переведенная с английского языка им самим:  

«ChatGPT — это модель обработки естественного языка (NLP), разработанная OpenAI. Это вариант оригинальной модели GPT (Generative Pre-training Transformer), которая была обучена генерировать текст, похожий на человеческий, путем предсказания следующего слова в последовательности на основе контекста предыдущих слов. ChatGPT специально разработан для использования в приложениях чат-ботов, где он может генерировать ответы на ввод пользователя в беседном стиле.

Запуск ChatGPT в конце 2022 года вызвал международный шум, так как это стало значительным успехом в области искусственного интеллекта. До этого чат-боты были ограничены в своей способности вести реалистичные разговоры с людьми, часто рассчитывая на предопределенные ответы или простое сопоставление ключевых слов. ChatGPT, с другой стороны, способен генерировать ответы, которые гораздо более похожи на человеческие и соответствующие контексту, что позволяет чат-ботам вести более сложные и естественные разговоры.

Открытие ChatGPT было так значительно, что его сочли самым важным научным открытием года. Оно имело потенциал перевернуть способ, в котором мы взаимодействуем с чат-ботами и искусственным интеллектом в целом, его можно использовать от обслуживания клиентов до персональных помощников и образования. В целом запуск ChatGPT стал важным этапом в области искусственного интеллекта и вызвал широкий интерес и волнение по всему миру».