Разные разности

Художник Игорь Смирнов

Казалось бы, что может быть общего между радикальными исламистами из ближневосточного ИГИЛ (организация, запрещенная в РФ) и борцами за свободу оружия в США, объединившимися в группировку Бугалу? Разве что – принадлежность обеих организаций к числу экстремистских, правда, сильно разных. Например, первые создали было халифат на территориях Сирии и Ирака, ликвидация которого потребовала войсковой операции. А вторые государств не создавали, но подняли руку на святое для каждого американца: ворвались в вашингтонский Капитолий!

Понимая, что это первые ласточки мирового экстремизма цифровой эпохи, все цивилизованное мировое сообщество пытается давить сетевой экстремизм в зародыше. А некоторые стоящие на защите либерального дискурса глобальные социальные сети североамериканского происхождения прямо запрещают на своих страницах всяческие проявления антидемократических сил зла и, напротив, дают зеленую улицу пропагандистам либерального добра. Да, смахивает на цензуру, но все понимают: это другое. В самом деле, тот же Фейсбук – частная компания: кого хочет, того и запрещает, а цензура – это в государственных СМИ недемократических режимов. И все, казалось бы, идет неплохо, хотя бы Капитолий никто больше не штурмует, однако на душе у многих тревожно.

Помочь решили математики из Университета Джорджа Вашингтона во главе с профессором Нейлом Джонсоном (Scientific Reports, 19 мая 2021 года). Они задались целью: найти то общее, что объединит проявления сетевого экстремизма всех мастей. И таки нашли! Оказывается, консолидацию разрозненных экстремистов в организованную группу можно отследить по динамике нарастания определенного содержания в Сети: ее удалось описать единым уравнением, используемым в физике при изучении морских волн. Стало быть, теперь есть верный способ предотвращения экстремизма – ставь робота-анализатора контента; как он заметит, что подозрительная тема начинает формировать девятый вал, всё, пора разгонять наметившееся гнездо врагов устоявшегося мироустройства. А если динамика другая, пусть люди смело обсуждают свои идеи на просторах территории свободы. Экстремистов же отключат от благ цифрового общества, и останутся им допотопные методы, вроде передачи из рук в руки подрывной искры, напечатанной на папиросной бумаге. 

…животные не склонны обращать внимания на то, кого выбирают себе в партнеры — брата, сестру, кузена, кузину или кого-то совсем постороннего, инбридинг в природе вовсе не редкость («Nature Ecology and Evolution», 2021, 3 мая)…

…получены первые веские доказательства того, что акулы в своих длительных путешествиях полагаются на магнитные поля («Current Biology», 2021, 6 мая)…

…ультразвук малой интенсивности запускает у цианобактерий вида Synechocysctis sp. два весьма затратных стрессозащитных метаболических механизма — синтез полисахаридов и белков и синтез токсинов, что приводит к истощению жизненных ресурсов и ускорению гибели клеток («Доклады Российской академии наук. Науки о Земле», 2021, 498, 1, 101–104)…

…доминирующие ритмы мозга, в том числе и те, что выявляются только с помощью ритмической фотостимуляции, по частоте могут совпадать у обезьян и человека («Журнал эволюционной биохимии и физиологии», 2021, 57, 3, 257–271)…

…бамбуковые крикетные биты могут прийти на смену ивовым, использовавшимся в течение 200 лет: они крепче, на них легче найти точку удара, мяч летит быстрее, а бамбук растет гораздо быстрее («Journal of Sports Engineering and Technology», 2021, 9 мая, полный текст)…

…летучие мыши живут в пространстве, где расстояния измеряются временем, например – насекомое находится в девяти миллисекундах, а не в полутора метрах; с этим знанием скорости звука они рождаются, и оно остается неизменным в течение жизни («PNAS», 2021, 11 мая)…

…зрительные данные о колебаниях элементов конструкции Международной космической станции позволяют получить количественные характеристики этих колебаний («Космические исследования», 2021, 59, 3, 218–234)…

…совместные усилия программного обеспечения и нейронного интерфейса позволяют преобразовать мысленный процесс написания текста парализованными пациентами в текст на экране компьютера; скорость печати — 90 символов в минуту сопоставима — со скоростью набора текста на смартфоне здоровыми людьми — 115 символов в минуту («Nature», 2021, 12 мая)…

… раны у мышей заживают почти на треть быстрее при внесении бета-изоформы очищенного рекомбинантного белка теплового шока («Известия Российской академии наук. Серия биологическая», 2021, 3, 291–298)…

…плодовые мушки способны совершить перелет длиною около 12 км в полный штиль, а небольшой попутный ветер увеличивает это расстояние в несколько раз («PNAS», 2021, 27 апреля)…

Художник Тибор Кажан

Когда противники ГМО-растений говорили примерно так: ребята, вы ведь вырастите такие сорняки, что ни одна химия с ними не справится, им отвечали — да ладно, мы знаем биологию растений, и к гербицидам сплошного действия никто приспособиться не сможет, не раскачивайте лодку своей конспирологией.

Но вот прошли годы. Фермеры, прежде всего американские, сажали трансгенную сою, кукурузу, хлопок и от души поливали поля гербицидами сплошного действия вроде глифосата, благо трансгены специально сделали устойчивыми к нему. В результате зачистки полей от конкурентов культурные растения давали неслыханные урожаи, а все участники процесса — фермеры, семеноводы, изготовители гербицидов — получали хорошую прибыль. И все были счастливы, пока не оказалось, что глифосат убивает не всё: кое-что выживает. И дает потомство, передавая в поколениях устойчивость к чудесному снадобью.

А среди них оказался амарант Палмера, он же щирица, родственник лебеды. Скорость его роста феноменальна, до пяти сантиметров в день, а число мелких семян в поникших соцветиях трудно поддается исчислению: ботаники считают их многими десятками тысяч, а рекордсмены дают и полмиллиона за сезон. В почве полей, где борются с амарантом, банк его семян невелик: один-два десятка миллионов штук на гектар, а вот если за полем не следить, семян будет уже миллиарды. Урон от амаранта огромный: всего несколько кустиков, растущих на погонном метре вместе с культурными растениями, уничтожат половину урожая, а при удаче — и весь.

Агрономы думают: что же делать? Все, что они могут предложить — это использовать сложные схемы химической обработки (агентство «NewsWise», 21 апреля 2021 года). Теперь к зачистке соевого поля глифосатом прибавилось несколько обработок тремя разными гербицидами. Очевидно, что это временная вынужденная мера и амарант со своей плодовитостью пока выигрывает бой. Однако возможно и нет никакой проблемы, а нужно вышибать клин клином? Ведь индейцы, да и не только они, испокон века ели листья и семена амаранта. Раз уж с сорняком ничего сделать нельзя, не перейти ли к его возделыванию? Равно как и отказаться от бессмысленной и вредной химической борьбы с борщевиком — великолепным медоносом и, более того, северным заменителем сахарного тростника?

Художник Карел Непраш

Казалось бы, вот она, вода: целое синее море плещется у берегов Крыма. И все же воды не хватает, ее приходится добывать из-под земли, что чревато засолением почвы и прочими неприятностями, или получать в опреснительной установке. А это расход энергии и выбросы парниковых газов. И ведь источник энергии тут же, причем бесплатный и экологически чистый — свет Солнца. Но его никак не удается приспособить для получения пресной воды, хотя идеи имеются.

Вот экстравагантный проект дагестанца Пайзуллы Исаева: вода из конвекционной аэротрубы (см. «Химию и жизнь», 2007, 4). Суть его такова. Ставим в засушливом прибрежном районе полую трубу высотой в пару километров. В ней, в силу закона Бернулли, возникает тяга, теплый приземный воздух летит вверх, а там холодно. Где-то по дороге достигается точка росы, и начинают конденсироваться капли дождя. Остается их собрать и отравить в водохранилище. Несмотря на получение автором патента и подачу заявок на инвестиции, трубу Исаева пока что никто не рискнул построить.

А вот солнечные опреснительные установки есть, и их постоянно совершенствуют. Очередная идея принадлежит китайским специалистам из Шанхайского университета во главе с Чан Чао (агентство «Newswise», 27 апреля, 2021 года). Придуманное ими устройство состоит из трех слоев: снизу расположен толстый слой пористой бумаги, далее волокна полиэтилена (они обеспечивают теплоизоляцию и плавучесть) и оксинитрид титана. Этот оксинитрид знаменит прекрасной способностью поглощать солнечный свет, он-то и нагревает воду, поступающую к нему по бумаге. Испарившаяся вода конденсируется на кварцевом куполе и по нему стекает в приемник. Эффективность системы велика: 48% солнечного света идет на испарение. Много это или мало? Нетрудно посчитать. При годовой инсоляции 1,2 МВт·ч/м² и расходе на испарение литра воды 0,6 кВт·ч квадратный метр установки опреснит за год 860 литров воды; этого хватит на утоление жажды одного человекав течение более девяти месяцев. С учетом того, что в канализацию со сточным водами один человек по нормативу сливает несравнимо больше, около 10 тысяч литров в месяц, это немного. Зато с бесплатной и совершенно зеленой энергией.

…муравьи реагируют на социальную изоляцию почти как люди — после выхода из неё муравьи менее охотно вступают в служебные и личные отношения, хуже следят за собой, их иммунная система и стрессоустойчивость оказываются разлаженными («Molecular Ecology», 2021, 27 марта)…

…изучение скопления ископаемых останков тираннозавров в штате Юта позволяет предположить, что это были вовсе не одинокие хищники, а социальные животные со сложным охотничьим поведением и совместной заботой о потомстве («PeerJ», 2021, 19 апреля, полный текст)…

…обонятельный нейроэпителий можно использовать в качестве модели, которая позволяет не только облегчить идентификацию доклинических биомаркеров шизофрении, но и связать их с конкретными механизмами заболевания («Успехи физиологических наук», 2021, 52, 2, 93-104)…

…засыпка долин рек в Москве с конца XIX в. привела к перестройке грунтового стока, понижению территории долин на 
2—3 мм/год, увеличению на порядок минерализации грунтовых вод, разъедающих подземные коммуникации, деформации и разрушению зданий («Известия РАН. Серия географическая», 2021, 85, 2, 238—247)…

…перистоусые сомы S. Clarias постоянно генерируют слабые электрические импульсы с частотой около 30 с⁻¹ и амплитудой до 200 мкВ, а при агрессивно-оборонительном поведении — короткие двухфазные разряды или продолжительные импульсы разнообразной формы с характерной фронтальной изрезанностью («Вопросы ихтиологии», 2021, 61, 2, 219—225)…

…у сурков и сусликов, голодающих в период спячки, прирост резца за этот период минимальный и на его поверхности образуется «зона спячки», вид которой зависит от климатических различий в местах обитания («Зоологический журнал», 2021, 100, 5, 524—539)…

…использование естественных и модифицированных сигналов вредителей препятствует их взаимному общению на растениях, в результате чего уменьшается их численность («Сенсорные системы», 2021, 35, 1, 38—42)…

…при падении астероидов размером порядка десяти километров в океан воздействие на атмосферу Земли будет не менее сильным, чем при падении на сушу («Астрономический вестник. Исследования Солнечной системы», 2021, 55, 2, 114—123)…

…горные гориллы ударами в грудь передают сородичам весьма точную информацию о своих габаритах («Scientific Reports», 2021, 11, полный текст)…

…в эпоху неолита уже существовало разделение труда по половому признаку, об этом свидетельствуют орудия труда, найденные в древних захоронениях: мужчины забивали скот, обрабатывали дерево, охотились, женщины — обрабатывали шкуры («Plos One», 2021, 14 апреля, полный текст)…

…даже если вы не верите в конспирологичнские теории, они заставляют вас усложнять стратегию поведения («Economic and Political Studies», 2021, 9, 1, полный текст)…

…у детей, которые часто храпят во сне, как правило, наблюдается гиперактивность, агрессивное поведение, они хуже концентрируются, виной тому — значительное уменьшение объёма фронтальных долей мозга («Nature Communications», 12)…

Художник Сергей Тюнин

Проблема хранения все увеличивающегося массива информации мало волнует общество, которое со скоростью геометрической прогрессии плодит твиты, посты, выкладывает фото, видео, мемасики и прочие комменты во всевозможных сетевых пабликах. А вот специалисты задумываются — что со всем этим делать. Ведь во вполне обозримом будущем на обслуживание этой информации потребуются все энергоресурсы человечества, а ее вес окажется сравнимым с весом Земли (см. «Химию и жизнь», 2020, 8).

Один из способов отдалить катастрофу — использовать более плотные носители информации. И тут биологические объекты, оказывается, дают большую фору косной материи.

В самом деле, все посты Фейсбука, 300 петабайт на нынешний момент, окажутся вполовину меньше макового зерна. Предполагается, что человечество в 2025 году будет производить 33 зеттабайта информации (число с 21-м нулем) в год. Так вот, весь этот объем окажется не больше шарика от пинг-понга.

Как же записывать информацию в ДНК? В принципе, так же, как на магнитный носитель, только вместо двух цифр, 0 и 1, используют четыре. Вопрос в том, как быстро записывать и извлекать информацию, а главное — исправлять ошибки. Над разработкой соответствующего инструментария работают американские специалисты во главе с инженерами из Лос-Аламосской национальной лаборатории Минэнерго США (агентство «NewsWise», 1 апреля 2021 года). И к 1 ноября 2021 года они собираются представить первый вариант транслятора, который позволит записывать и считывать информацию, закодированную последовательностями нуклеотидов.

Конечно, присоединение нового нуклеотида — процесс гораздо более долгий, чем изменение ориентации поля в магнитном домене, как это происходит на магнитном диске. Однако есть способ с этим справиться — сделать процесс параллельным, то есть переводить потоки данных одновременно на миллионы нуклеотидных нитей. Гораздо больший вопрос вызывает механизм исправления ошибок, ведь при записи информации неизбежно какие-то буквы будут теряться, а какие-то ошибочно добавляться по нескольку раз. В организме с ошибками борется весьма сложная внутриклеточная машина. Человек же вынужден придумывать хитрые алгоритмы.

Ближайшая цель проекта: обеспечить в течение суток запись 1 терабайта информации и чтение 10 терабайтов при цене 1000 долларов. Конечно, речь не идет о том, что такое устройство появится у персонального компьютера, да ему ДНК-память и не нужна. Видимо, на ДНК запишут архивы информации: к ним обращаются нечасто, а та, что нужна оперативно, будет размещена как и прежде, на быстром диске. В случае успеха результатом станет качественное сокращение площадей, занятых центрами хранения данных, стоимость их строительства и обслуживания. Заодно снизится и энергоемкость информационного общества: бесплотная цифра вносит свой, все возрастающий вклад в глобальное потепление.

Художник Гари Ларсон

Люди бывалые говорят, что нет ничего более пугающего, чем бегущий генерал. Потому что раз уж начальство паникует, значит, дело точно труба. Но еще хуже, когда начальство делает вид, что ничего страшного не происходит, и произносит магическую фразу «мы контролируем ситуацию». Как правило, так поступают для того, чтобы предотвратить панику, однако порой результат оказывается прямо противоположным. И тогда у властей для успокоения общества остается лишь один способ — нагнать страху. Все это можно было наблюдать год назад по мере развития первой волны пандемии КОВИД-19.

И все же наблюдение наблюдению рознь. Кто-то просто сетовал на трудности жизни в изоляции, а кто-то собирал объективные данные — сколь трудно и что делать. Например, датские социологи из Орхусского университета (British Journal of Health Psychology, 24 марта 2021 года, полный текст) во главе с Михаэлем Банг Петерсеном по горячим следам, то есть с марта по май 2020 года, опросили более 24 тысяч жителей Дании, Франции, Венгрии, Италии, Швеции, ФРГ и США с тем, чтобы выяснить, как люди борются с вирусом: придерживаются социальной дистанции (на языке психологов это называется избегание) или предпринимают защитные действия вроде частого мытья рук (предохранение по той же терминологии). А главное, что их мотивирует поступать именно так: избегать или предохраняться. При этом людей разделили на две группы — тех, кто проявляет беспокойство по поводу вируса, и тех, кого вирус не волнует.

Тут-то и выяснилось, что главное — уверенность человека в собственной эффективности: если он считает, что хорошо информирован об угрозе, способах борьбы с ней, то не важно, опасается он вируса или нет. В любом случае такой человек станет соблюдать все меры предосторожности. А вот если такой уверенности нет, если человек не владеет информацией, то, как и следовало ожидать, опасающийся человек станет сторониться других людей и мыть руки, а не опасающийся никаких мер предпринимать не будет.

Аналогично работает и вера в институты власти — если она есть, люди независимо от степени озабоченности станут предпринимать необходимые меры. И уж совсем никак не помогает мерам безопасности доверие к другим людям. Более того, чем его уровень у человека выше, тем меньше тот он склонен предохраняться: в самом деле, трудно ожидать, что опасен тот, кому ты доверяешь.

Отсюда следует, что люди в большинстве своем — существа разумные. С ними надо общаться, рассказывать о реальном положении дел и о мерах, которые надлежит предпринимать в сложившейся ситуации. Именно этого люди ждут от властей. Такое уважительное отношение гораздо лучше показного игнорирования угрозы с последующим запугиванием. К сожалению, во время первой волны пандемии власти многих стран пошли именно вторым путем, чем вызвали широкий протест. Последствия мы наблюдаем в виде третьей волны.

…многочисленные и активно поющие зяблики подавляют пение других видов, но трели одинокого зяблика, напротив, провоцируют соседей на музыкальные выступления, свидетельствуя в пользу коммуникативного взаимодействия между птицами, благодаря которому, вероятно, поддерживается структура поселения («Доклады Российской академии наук. Науки о жизни», 2021, 497, 1, 152—155)…

…число близнецов увеличилось на треть с 80-х годов прошлого столетия — с 9 до 12 пар на 1000 родов; сейчас каждый год на свет появляется 1,6 млн пар («Human Reproduction» , 2021, 12 марта, полный текст)…

…обработанные салициловой кислотой проростки огурца более стойко переносят холода — у них энергичнее работают антиоксидантные ферменты и ниже уровень окислительного стресса («Физиология растений», 2021, 68, 3, 289—296)…

…зимой и весной 2020 г. впервые за 42 года наблюдений зафиксировано беспрецедентное по продолжительности — 4 месяца — и глубине разрушение стратосферного озона над Арктикой, сопоставимое с антарктической озоновой дырой («Исследование Земли из космоса», 2021, 1, 41—52)…

…неглубокий дневной сон улучшает распознавание трудноразличимых звуков, пробуждение из глубокого — вызывает инерцию сна, которая негативно сказывается на их восприятии и реакции на них («Журнал высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова», 2021, 71, 1, 72—85)…

…в грядущие полвека персональные электронные отпугиватели акул могут защитить от нападения этих хищников у берегов Австралии более тысячи купальщиков (именно столько должны пострадать по прогнозу статистики) при условии поголовного их использования всеми любителями поплавать («Royal Society Open Science», 2021, 8, 3, полный текст)…

…в древности менструальный цикл и репродуктивное поведение были синхронизированы с Луной — ее яркостью и/или гравитацией, но с появлением искусственного освещения эта синхронизация нарушилась («Science Advances», 2021, 7, 5, полный текст)…

…стоит с большей тщательностью интерпретировать результаты патолого-анатомических исследований тканей мозга — экспрессия генов глиальными клетками нарастает в течение как минимум суток после смерти («Scientific Reports», 2021, 11)…

…добавление в рацион крупного рогатого скота красных водорослей Asparagopsis taxiformis существенно уменьшает выделение животными метана при сохранении качества мяса («Plos One», 2021, 17 марта)…

…с XVII века в Англии для юридических документов предпочитали использовать пергамент из овечьей кожи, поскольку он гарантировал защиту от мошенников — структура овечьей кожи делала видимыми любые попытки внести в документ правки («Heritage Science», 2021, 9, полный текст)…

Художник Георгий Варнай

В то время, как некоторые маловеры уверены, что нет возможности побороть накопление парниковых газов в атмосфере, деловые люди продолжают поиски методов решения проблемы. И даже выделяют на это немалые средства. Так, Министерство энергетики США объявило сбор заявок на программу по реализации идей изъятия углекислого газа из воздуха. Общий объем финансирования на два года — 24 млн долларов, а размер одного гранта — от 0,2 до 1,2 млн долларов (агентство «NewsWise», 5 марта 2021 года).

Суть решаемой проблемы состоит в том, что принципиально изымать СО₂ из атмосферы можно и есть даже пилотные установки. Однако сальдо затрат энергии и, стало быть, выбросов парникового газа очень плохое: изъятие почти не покрывает затраты, если речь именно об атмосфере. Изымать из труб промышленных предприятий и электростанций удается гораздо эффективнее, поскольку в их дыме углекислый газ несравнимо более сконцентрирован. Эта относительно простая задача финансирования не получит, речь идет именно об очистке атмосферы с тем, чтобы очистительную установку поставить в любом месте, а не там, где СО₂ производят. Впрочем, не запрещено его извлекать из гидросферы, где концентрация гораздо выше, чем в воздухе, а также очищать дым маленьких котельных.

Интересно, что проблема изъятия атмосферного СО₂ стоит в одном списке приоритетов с проблемами материалов для систем квантовой информации, технологий переработки пластиков и применения компьютерных вычислений для понимания и предсказания сложных феноменов, прежде всего в энергетике.

А для чего все это? Только ли для спасения планеты от перегрева? Вовсе нет. Сами по себе такие исследования и созданные на их основе технологии уже сейчас, не говоря о будущем, обеспечат многое. По мнению главы министерства Джениффер Гранхольм, помимо кардинального изменения подхода США к стратегии борьбы за стабилизацию климата, удастся создать новые рабочие места и обеспечить развитие новой промышленности. А все вместе это гарантирует доминирующее место американских технологий в мире энергетической трансформации, речь о которой шла в январском номере «Химии и жизни» за 2021 год.

Художник Тибор Качан

Повелитель Изумрудного города, Гудвин Великий и Ужасный, перед каждым представал в том обличии, которое желал видеть допущенный к нему на аудиенцию. И по ее итогам он давал каждому то, чего тому не хватало. Во всяком случае, убеждал, что дает. Не исключено, что стараниями искусственного интеллекта (ИИ) скоро способ Гудвина окажется в арсенале реальных политиков. Впрочем, творцы перспективного метода, возможно, пока что не подозревают о сути своей разработки, хотя история отца Кабани, самые невинные изобретения которого превращались в чудовищные орудия, известна всем просвещенным читателям.

Пока что в ходе своих опытов психологи из Хельсинкского университета во главе с доцентом Михиэлем Спапэ научились показывать пользователю на экране такое изображение, которое ему нравится («IEEE Transactionson Affective Computing», 12 февраля 2021 года). Для этого они создали нейронную сеть, а потом ее обучили: на участников эксперимента надевали шапочку для съема энцефалограммы мозга и показывали им изображения лиц различных людей. Машина по сигналам мозга разгадывала, какие лица симпатичны конкретному участнику, а затем стала генерировать исключительно приятные лица. И вполне справилась с задачей. Так в руках психологов, как они сами отмечают, появилось устройство для «интерактивной генерации информации».

Несложно придумать развитие этой идеи. Не секрет, что единый телевизор для всех вслед за газетами отправляется на свалку истории. Его заменяют индивидуальные медиаустройства. Значит, зная предпочтения и реакции пользователя, можно в соответствии с ними менять, скажем, внешность и повадки актеров просматриваемого фильма. Политологи же получат возможность формировать каждому персонализированный образ политика, возможно, он и речи станет произносить такие, которые приятны уху конкретного избирателя. Во всяком случае, технология дипфейк это уже позволяет. Дело за малым — надеть на всех шапочки для прямой связи с компьютером. Хотя при известной настойчивости энцефалограмму можно заменить на анализ мелкой моторики лица.