Статьи журнала

Более полувека назад ученые обнаружили, что диеты с высоким содержанием фруктозы провоцируют ожирение. При этом фруктозу продолжали добавлять во многие продукты и активно рекомендовали диабетикам как заменитель сахара. Однако у этой порочной практики есть и положительная сторона: вынужденно исследуя последствия неумеренного потребления фруктозы, ученые узнают много нового о метаболических заболеваниях.

Представляем очередную статью в сериале «Вернадский — 160» историка науки, доктора физико-математических наук, профессора Владимира Павловича Визгина. Автор рассказывает о роли В.И. Вернадского в становлении отечественной атомной программы, который буквально пробил идею атомного проекта через советские властные структуры.

Недосыпание ведет к серьезным нарушениям сознания и нервным болезням, однако биохимические механизмы явления до сих пор детально неизвестны. Ученые недавно подтвердили ключевую роль специфических белков в деградации когнитивных функций из-за бессонницы. При этом происходят органические изменения в гиппокампе, который отвечает за обучение и память. В опытах на мышах биологи оценивали их способность преодолевать простые лабиринты и распознавать новые объекты после двухдневной бессонницы. Потеря белка плеотрофина приводила к гибели нейронов гиппокампа. Его концентрация сможет служить индикатором когнитивных нарушений при бессоннице.

Болезни пародонта, ткани, окружающей зубы, приводят к воспалению десен. Эти заболевания очень широко распространены в мире, особенно у людей старшего возраста. Японские исследователи изучили риск связанной с ними деменции. Они обнаружили, что плохие десны и потеря зубов коррелируют со сжиманием мозга, в частности гиппокампа, который контролирует мыслительные процессы и память. Ученые отмечают, что их исследование не свидетельствует о причинной связи изменений в мозге и полости рта. Оно носит предварительный характер, так как было проведено лишь в одном из регионов Японии.

Технологии виртуальной реальности, которые нужны для тренажеров и компьютерных игр, дают более глубокое погружение в образный мир, чем любой дисплей. В комбинации с ней привычная электроэнцефалография предоставляет ученым дополнительную информацию о нейронных процессах в мозгу. Исследователи из Университета Техаса в Остине разработали новый удобный датчик для ЭЭГ и подключили его к коммерческому устройству Meta VR. Они также создали компьютерный симулятор езды на автомобиле с кнопкой отклика на команды. Он позволил измерить электрическую активность мозга при принятии решений. Новую технологию ученые планируют применять и для диагностики уровня тревожности пациента, а также тренировать его реакцию на внешние раздражители для ее лечения.

Музыка — древнее человеческое занятие, однако изменения, которые при ее прослушивании происходят в мозгу, до сих пор окончательно не ясны. Этими вопросами давно занимается группа западных нейрофизиологов, которая исследует электрический отклик мозга. На этот раз ученые первыми показали, что по электрическим сигналам слуховой коры можно определить строчки песни и различить слова в них, то есть воссоздать музыкальность речи. Для этого исследователи вновь провели детальный анализ экспериментальных данных, полученных десятилетие назад, когда ученые пытались понять, как мозг различает музыкальные произведения и их жанры. Результаты работы многообещающи, особенно для тех, кто из-за инсульта, ранений или паралича не может говорить внятно.

Ученые многих научных центров создают приборы, которые позволят говорить больным, даже парализованным людям. Большой шаг в разработке искусственной речи сделали европейские исследователи, которые научили программу искусственного интеллекта декодировать электрические сигналы, протекающие по сенсомоторной коре, и с точностью 92% преобразовывать их в слова. ИИ управлял синтезатором речи, говорившим голосом самого больного. В эксперименте участвовали больные эпилепсией, которым для лечения их заболевания вживили сенсоры в мозг. Нейрофизиологи уверены, что их достижения уже сейчас можно внедрять в клиническую практику.

Один из путей к разрешению столетней загадки о том, как мозг и нос работают вместе, лежит в установлении принципиально новых экспериментальных зависимостей и корреляций. Американские исследователи создали искусственный интеллект, способный соотнести запах вещества и структуру его молекулы. Алгоритм достиг уровня эксперта в различении и точном словесном описании запахов. ИИ также может предвидеть новые запахи для парфюмерной индустрии или синтеза составов для отпугивания насекомых. Алгоритм выдал описания запахов и их силу для полумиллиона молекул, которые еще не синтезированы.

Автопилотная технология облегчает управление автомобилем. Она снижает напряжение водителя и позволяет ему распорядиться своим временем более продуктивно. Так при движении в пробке он может убрать руки с руля и переключить внимание на центральный дисплей автомобиля, чтобы заняться другими задачами, например, изучить маршрут. Но водителю обязательно придется вернуться к управлению. Перед этим автопилот пошлет специальный сигнал. Однако успеет ли водитель среагировать? Оказалось, это можно понять по его глазам. Группа английских инженеров смогла добиться этого с помощью искусственного интеллекта.

Большинство маленьких роботов имеют самую простую форму куба, но есть семейство, которое подобно животным может менять свою форму. Американские инженеры создали прототип робота, который способен протискиваться через вертикальные щели. Сейчас четвероногий робот весом 2,6 г и размерами 3,4x3,4 см проходит испытания. Каждая его секция представляет собой кубик с пьезоэлектрическим приводом и ногой, который может стать частью четвероногого или многоногого робота. Он будет изменять форму за счет гибкого сочленения секций, а дополнительные модули смогут придать ему нужную форму и добавить проходимости.

Тропические леса важны для поддержания состава атмосферы планеты и сохранения ее биоразнообразия. Немецкие ученые изучили оставленные луга и бывшие плантации какао в Северном Эквадоре, которые вновь зарастают лесом. Биологи решили проверить, можно ли использовать лесные звуки, чтобы с помощью искусственного интеллекта определять, из кого состоят сообщества птиц, амфибий и млекопитающих, а также вычислить степень зарастания территории. Сейчас ученые активно работают над совершенствованием своих алгоритмов и расширением количества данных для их обучения.

Оценка реагентов и продуктов химических реакций по внешнему виду — рутинная лабораторная практика. Ученые из Университета Хоккайдо разработали программу искусственного интеллекта, которая определяет состав смесей твердых веществ по одной фотографии. Ее обучали на нескольких сотнях фотографий смеси сахара и соли с разными пропорциями. Точность результата вдвое превзошла точность самого опытного химика. Программа успешно различала даже химически близкие вещества с минимальной разницей в атомном и молекулярном строении. Алгоритм будет полезен и в лабораториях, и на производствах — везде, где нужно быстро оценить качество и чистоту реагентов и продуктов реакций.

В январе 2019 года после серии происшествий на свалках страны, в том числе и отравления граждан свалочными газами, началась мусорная реформа: пусть и со скрипом, но заработали механизмы, придуманные для уменьшения объема свалок. Более того, переработка мусора должна очень быстро стать эффективной: в 2030-м году свалок у нас быть не должно.

Что делать с микропластиком, который стремительно загрязняет окружающую среду и насыщает пищу? Ученые только начали искать подход, позволяющий ответить на этот вопрос.

Тайну партеногенеза разгадали благодаря обыкновенной плодовой мушке дрозофиле. Тайна, разумеется, хранится в игле, а игла — в яйце, а яйцо — в утке, а утка — в ларце и так далее. Игла в данном случае — это, конечно, ДНК.

Еще Чарльз Дарвин задавался вопросом, почему на вулканических островах столь велико разнообразие древесных растений? Почему привычные травы и цветы не покрывают землю красивым ковром, а стремятся вытянуться как можно выше, подражая деревьям? Ответ кроется в ключевом слове — вулкан.