Научная среда – новости о науке и технике. Выпуск #82

Спасибо за голосование в прошлом выпуске. А сегодня мы почитаем о том, что:

• Нобелевскую премию по литературе присудили танзанийскому писателю Абдулразаку Гурна.
• Физики сделали шаг вперед в создании квантовой электроники.
• Мемы с каждым годом становятся сложнее – ученые доказали это на примере Reddit.
• В России создали "онлайн-конструктор" углеводов – теперь ученые смогут собирать молекулы прямо в браузере.
• ИИ восстановил скрытое изображение обнаженной женщины под картиной Пикассо.

Новости одной строкой

• Активные видеоигры полезны для людей с диабетом так же, как и бег на беговой дорожке.
• Исследование английских ученых показало, что пожилые люди чаще делают "добрые дела" и жертвуют средства на благотворительность.
• 3D-структура кровеносных сосудов мозга мыши. Микрофотография от neuronovosti:

Научная среда

Премию Нобеля по экономике присудили за исследования экономики труда и причинно-следственных связей

Премия Шведского национального банка по экономическим наукам памяти Альфреда Нобеля за 2021 год присуждена Дэвиду Карду (David Card) за его вклад в эмпирические исследования экономики рынка труда, а также Джошуа Энгристу (Joshua Angrist) и Гвидо Имбенсу (Guido Imbens) за их вклад в методологию анализа причинно-следственных связей.

Лауреаты этого года награждены за их исследования причинно-следственных связей в области социальных наук. В частности, Дэвид Кард из университета Калифорнии в Беркли начиная с 1990-х годов исследовал, как именно на рынок труда влияют изменения минимальных зарплат, уровень иммиграции и образовательный уровень населения. Полученные им результаты, в частности, указывали, что повышение уровня минимальных зарплат не обязательно влечет за собой сокращение количества рабочих мест.

Два других лауреата – Джошуа Ангрист из Массачусетского технологического института и Гвидо Имбенс из Стэнфордского университета исследовали, как можно установить наличие причинно-следственных связей в естественных экспериментах, связанных с поисками отношения между уровнем образования и доходами.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Нобелевскую премию по литературе присудили танзанийскому писателю Абдулразаку Гурна

Лауреатом Нобелевской премии по литературе в 2021 году стал танзанийский писатель Абдулразак Гурна (Abdulrazak Gurnah) – за его бескомпромиссное и сострадательное исследование последствий колониализма и судеб беженцев.

Абдулразак Гурна родился на острове Занзибар в 1948 году. В 1963 году власть над Занзибаром перешла от Великобритании к арабскому султану, который провозгласил остров независимым государством – Народной Республикой Занзибар. За сменой власти последовала революция, которая сопровождалась усилением анти-арабских настроений, грабежами и убийством арабов и индийцев. В возрасте 18 лет Гурна, который недавно закончил школу, пришлось уехать в Великобританию, чтобы продолжить обучение там. С 1980 по 1982 год он читал лекции в Университете Байеро в Нигерии, а в 1982 году защитил докторскую степень в Кентском университете в Великобритании. Вернуться на родину Абдулразак Гурна смог только в 1984 году.

Всего Абдулразак Гурна, которому в декабре прошлого года исполнилось 72 года, написал 11 романов, последний из которых, "Afterlives", опубликован в 2020 году. До недавних пор Гурна был профессором английского языка и постколониальной литературы в Университете Кента в Кентербери. Его научные работы посвящены современным писателям, таким как Салман Рушди, Воле Шойинка и Нгуги Ва Тхионго.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Мемы с каждым годом становятся сложнее – ученые доказали это на примере Reddit

Итальянские математики проанализировали больше двух миллионов мемов, опубликованных на Reddit в период с 2011 по 2020 годы. Они использовали наработки Ричарда Докинза – сорок лет назад он ввел термин "мем" как единицу передаваемой идеи и предположил, что законы развития культуры близки к законам генетики.

Датасет, набранный для исследования, оказался таким крупным, что работы проводились в два этапа – сначала изображения делились на два набора с животными, один с людьми и остатки с помощью алгоритма глубокого обучения SCAN, после чего кластеры бились на меньшие подгруппы с помощью алгоритма HDBSCAN. Благодаря этому стало возможно отследить похожие и "родственные" шаблоны.

Математики также проанализировали скорость мутации мемов – чем популярнее шаблон, тем быстрее он мутирует! Также математики решились оценить сложность мемов – для этого каждому мему сопоставили степень беспорядка в расположении пикселей – перестановочную энтропию. Сложность оценивали, рассматривая пространственные паттерны на изображении: чем менее они тривиальны, тем "сложнее" мем. Выяснилось, что их сложность в среднем за год растет.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Искусственную печень для пациентов с необратимой печеночной недостаточностью создали в России

Ученые из Новосибирска разработали искусственную печень для пациентов с необратимой печеночной недостаточностью. Она работает на базе клеток печени, созданных в лаборатории клеточных технологий и регенеративной медицины Северо-восточного федерального университета.

Технология предназначена для обеспечения максимально возможной биологической функции печени пациентам с необратимой печеночной недостаточностью, которым показана трансплантация печени как единственно возможный метод радикального лечения <...> Экспериментально достигнуты оптимальные и максимально эффективные параметры. Решаются технические вопросы стабилизации системы для доклинических исследований.

Иван Троев, заведующий лабораторией клеточных технологий и регенеративной медицины

Технология основывается на взаимодействии плазмы крови с культивированными в лаборатории клетками печени – гепатоцитами – в специальной сети полупроницаемых мембран, конструктивно повторяющей физиологическую схему потоков крови в печени. Натурный образец был продемонстрирован на выставке OpenBio.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Физики сделали шаг вперед в создании квантовой электроники

Созданный австрийскими учеными электронный компонент может стать важным ключом к эпохе квантовой электроники: исследователи смогли соединить германий с алюминием в атомарно тонкую гетероструктуру.

Авторы новой работы поставили перед собой задачу разработать новый метод производства, обеспечивающий надежные и воспроизводимые свойства таких электронных компонентов. Ключом к разработке таких элементов была температура: когда наноструктуры из германия и алюминия соприкасались и нагревались, атомы обоих материалов стали проникать друг в друга. Но атомы германия, как оказалось, быстро перемещались в алюминий, тогда как лишь единицы атомов алюминия переходили в германий.

Обычно алюминий состоит из крошечных кристаллических зерен, но новый метод синтеза позволяет создать идеальный монокристалл, в котором атомы алюминия расположены в одном порядке. Как показывает изображение просвечивающего электронного микроскопа, между германием и алюминием образуется идеально чистый и атомарно резкий переход без какой-либо неупорядоченной области между ними.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Эпигенетическая МРТ: как измерить активность генов в живом мозге

Американские исследователи предложили новый подход к измерению уровня экспрессии генов в головном мозге. Метод позволяет выявить, как меняется активность генов, при которых структура ДНК остается прежней. Эпигенетическая МРТ, или eMRI, как ее назвали ученые, пока тестировалась только на поросятах, но должна работать и на людях.

Метилирование ДНК изучали на поросятах. Их кормили молочной смесью, весь белок в которой заменили свободными аминокислотами. В рацион животных из основной группы входил 13C-метионин, в контрольной – обычный метионин.

По сравнению с контрольной группой, уровень 13C-5-метилцитозина через 10 дней увеличился на 3-4%, а спустя 32 дня – более чем на 12%. И жидкостная хроматография, и МРТ-спектроскопия показали схожие результаты.

С помощью нового метода нельзя измерить метилирование отдельных генов, но можно оценить картину в целом. В качестве аналогии авторы приводят фМРТ – метод, с помощью которого оценивают активность нейронов по изменению кровотока, не регистрируя при этом возбуждение каждой отдельной нервной клетки. Схожим образом можно будет узнать об экспрессии генов с помощью эпигенетической МРТ.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Солнечный ветер способен создавать волны в магнитосфере

Ученые Имперского колледжа Лондона выяснили, что солнечный ветер создает стоячие волны в магнитосфере Земли. Это может влиять на условия "космической погоды", что крайне важно для нас – она часто вредит геолокации.

Впрочем, ранее уже было установлено, что граница магнитосферы вибрирует, как барабанная мембрана. Когда солнечный ветер передает импульс, словно ударяя в этот самый барабан, волны устремляются к магнитным полюсам Земли и отражаются обратно.

В работе рассматриваются волны, образующиеся по всей поверхности магнитосферы. Ученые создали математическую модель с учетом наблюдений со спутников NASA THEMIS. Они обнаружили, что когда солнечный ветер "наносит удар" по магнитосфере, образующиеся волны не только проходят вдоль линий магнитного поля Земли, но и движутся против солнечного ветра. Звучит запутанно, поэтому советуем посмотреть видео с запуском симуляции ниже.

Приходящие в магнитосферу волны находятся в противофазе с теми, что отражаются. При сложении образуются "стоячие волны" – перемещения в пространстве не происходит.

Полную версию материала читайте по ссылке.

В России создали "онлайн-конструктор" углеводов – теперь ученые смогут собирать молекулы прямо в браузере

Российские химики создали онлайн-редактор углеводов, который облегчает изучение углеводных молекул. Он содержит множество полезных функций и прост в использовании.

Сотрудники Лаборатории углеводов и биоцидов ИОХ РАН разработали язык описания углеводов CSDB Linear, устраняющий недостатки других нотаций и объединяющий функциональную полноту, однозначность и машиночитаемость, способность обрабатывать структуры с неопределенностями, простоту освоения человеком.

Разработка, в частности, дает ученым новые возможности для работы с базой данных по структурам природных углеводов (Carbohydrate Structure Database, CSDB). Кроме того, химики смогут использовать новый редактор и для создания структур для последующей работы с ними в других программах, а также для подготовки иллюстраций для публикаций: от символических схем до атомно-координатных моделей. Посмотреть и попробовать собрать молекулу можно здесь.

Так, редактор позволяет визуально собирать сложные молекулы прямо в браузере, наглядно визуализирует их во множестве форматов, "на лету" генерирует структурные формулы, списки возможных изомеров, оптимизированные трехмерные модели, файлы для молекулярной динамики и другие данные.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Обмани меня, если сможешь: особый режим нейроинтерфейсов отличит правду от лжи

В сентябре 2021 на форуме Neuroergonomics в Мюнхене ученые из Бранденбургского технологического университета представили доклад "Этика пассивного BCI: можем ли мы обнаружить информацию, которую человек хотел скрыть?". Иными словами, исследователи пытались выяснить, можно ли использовать интерфейсы мозг-компьютер в пассивном режиме как усовершенствованный полиграф, который будет считывать и анализировать электрические волны головного мозга. Также они попытались ответить на вопрос, почему это может противоречить принципам этики.

Исследователи выяснили, что когда человек лжет, то на ЭЭГ условная негативная волна (Contingent negative variation) достоверно показывает более сильный отрицательный пик, чем при правдивых ответах. Этот CNV обычно появляется в двигательных областях до двигательной реакции и в дорсальной передней поясной коре головного мозга.

Наши результаты показывают, что pBCI может отличать блеф от истины достаточно точно, даже если игроки пытались скрыть это обычным поведенческим подавлением. Этот потенциальный неявный и односторонний обмен между человеком и машиной порождает этические проблемы, поскольку не влечет за собой осведомленности или согласия пользователя и может быть использован в злонамеренных целях. Тем не менее, прежде чем работать над этическими рамками, необходимо провести дополнительные исследования, чтобы увидеть, могут ли пользователи использовать особые стратегии, позволяющие скрыть свои обманчивые намерения от системы BCI, аналогично другим видам технологии обнаружения обмана.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Условная негативная волна при правде и лжи.

ИИ восстановил скрытое изображение обнаженной женщины под картиной Пикассо – художник закрасил его из-за нехватки денег

Закрашенное изображение обнаженной молодой женщины, поверх которого нарисован "Завтрак слепого", реконструировали с использованием искусственного интеллекта и трехмерной печати. Воссозданная картина получила название "Одинокая сидящая обнаженная" (Lonesome Crouching Nude).

Рентгенофлуоресцентный анализ позволил рассмотреть очертания скрытой работы, но для воссоздания картины этого было недостаточно. Поэтому специалисты английской компании Oxia Palus и по совместительству сотрудники Университетского колледжа Лондона использовали цифровую обработку изображений, чтобы отделить нижние и верхние слои изображения друг от друга и создать более чистую версию "Одинокой сидящей обнаженной".

Затем команда обучила нейронную сеть на коллекции работ Пикассо, чтобы она изучила особенности техники художника. На их основе сеть смогла воссоздать закрашенную картину. После этого специалисты придали ей текстуру с помощью 3D-моделирования и распечатали на холсте.

Эксперты считают, что Пикассо закрасил эту работу, чтобы повторно использовать дорогое полотно – в начале своей карьеры художник был беден.

Полную версию материала читайте по ссылке.

Научные видео

Основные источники:

• neuronovosti.ru
• popmech.ru
• nplus1.ru
• elementy.ru

Спасибо за внимание, и помните, что никогда не поздно "Учиться, учиться и еще раз учиться!"

Прошлый выпуск рубрики:

• Лауреатами Нобелевской премии по химии в 2021 году стали Беньямин Лист и Дэвид Макмиллан; по физике Сюкуро Манаб, Клаус Хассельман и Джорджо Паризи; по физиологии Дэвид Джулиус и Ардем Патапутян.
• Искусственные дефекты в квантовых материалах могут придать им свойства сверхпроводника.
• Биологи объяснили, почему домашние коты любят охотиться.
• Искусственная смазка для коленного сустава вылечила остеоартроз у крыс.
• Археологи обнаружили два поселения эпохи бронзы в Нижегородской области.
• Раскрыты цензурированные фрагменты в письмах между Марией-Антуанеттой и ее предполагаемым любовником.

Источник