«Химия и Жизнь», Май 2024

В номере:

Победа над фашизмом
Архив
Полуоткрытая статья
А.Е. Ферсман
60 лет назад в Академии наук СССР был издан приказ об организации научно-популярного журнала «Химия и жизнь». Мы продолжаем публиковать в каждом выпуске этого юбилейного для нас года одну из статей прошлых лет. В этом номере повторяем статью академика А.Е. Ферсмана «Война и стратегическое сырье» из серии «Победа над фашизмом» майского номера 1975 года.
Цена декарбонизации
Глубокий эконом
Полуоткрытая статья
С.М. Комаров
Сколь реально свести к нулю выбросы углекислого газа в промышленности? Есть ли для этого технологии? Во сколько все обойдется? Без ответа на такие вопросы декарбонизация оказывается замком, построенным на песке.
Идеи превращаются…
История завтра
Полуоткрытая статья
А. Речкин
Мы продолжаем серию публикаций, посвященных сопоставлению научно-технических идей, высказанных когда-либо в научной фантастике, и современных их реализаций. Причем от первых высказываний до воплощения в мире материальном проходило иногда относительно немного времени, а порой — век и более.
Робот с живыми мышцами
Результаты: алгоритмы и роботы
Открытая статья
И. Иванов
В сравнении с животными и человеком движения самых современных роботов неуклюжи. Поэтому их разработчики постоянно ведут исследования на стыке биологии и механики. Инженеры Токийского университета создали модель биогибридного робота с ногами из искусственных материалов и живых жгутов мышечной ткани, который имитирует человеческую походку и может работать в воде. При подаче на его мышцы электрического тока робот шагает со скоростью 5,4 мм/мин. Полный оборот он может совершить за несколько минут. Авторы надеются снабдить двуногого робота суставами и более толстыми мышцами, чтобы он смог совершать сложные и мощные движения.
Роботы-насекомые, легкие и быстрые
Результаты: алгоритмы и роботы
Открытая статья
И. Иванов
На базе сплава с памятью группа инженеров создала универсальный микропривод для роботов и построила двух роботов: мини-жука и водомерку. Жук стал самым легким ползающим микророботом из известных, водомерка — самым легким роботом из движущихся по воде за счет ее поверхностного натяжения. Они способны перемещаться со скоростью в 6 мм/сек. Исследователи надеются точнее копировать движения реальных насекомых и разработать на приводе робота, передвигающегося по поверхности воды и под ней. Инженеры работают над применением крошечных батареек и каталитического горения как источников питания. Роботов планируют использовать для искусственного опыления, поисково-спасательных операций, мониторинга окружающей среды, микрохирургии и пр.
Классические компьютеры не уступают квантовым
Результаты: алгоритмы и роботы
Открытая статья
И. Иванов
Квантовые компьютеры пока несовершенны и склонны к потере информации, которую надо переводить в классическую форму, необходимую для дальнейших манипуляций. Названными недостатками не страдают классические компьютеры, часто используемые для повторения и проверки квантовых вычислений. Группа ученых создала методы вычислений, которые позволяют имитировать квантовые вычисления с много меньшими вычислительными ресурсами, чем прежде. Прорыв достигнут с помощью алгоритма, сохраняющего лишь часть информации, хранящейся в квантовом состоянии. Методы оказались более быстрыми и точными, чем вычисления на 127-кубитном квантовом процессоре фирмы IBM. Алгоритм может моделировать динамику квантовых физических явлений. Авторы уверены, что есть масса возможностей улучшить и классические, и квантовые вычисления, а классические компьютеры пока превосходят квантовые.
Искусственный интеллект имитирует сетчатку глаза
Результаты: алгоритмы и роботы
Открытая статья
И. Иванов
Одна из проблем протезов и искусственной сетчатки глаза, состоит в кодировании данных. Это оптимальное преобразование информации датчика в набор сигналов, которые прочитает нервная система. Данные обычно сжимают с помощью стандартных алгоритмов. Швейцарские исследователи применили для кодировки машинное обучение, смоделировав передачу данных с помощью двух обучаемых нейросетей, и успешно протестировали уменьшенные изображения на цифровом двойнике глаза и сетчатке мышиных глаз. Особенно хорошо алгоритм справился с поиском оптимальной контрастности изображений. Сейчас авторы исследуют применимость модели к зрению человека. Они также намерены адаптировать свой метод к слуховым протезам и протезам конечностей.
Чат-бот помогает писать научные обзоры
Результаты: алгоритмы и роботы
Открытая статья
И. Иванов
ChatGPT от фирмы OpenAI непрерывно завоевывает новые сферы применения. Разобраться в его преимуществах и недостатках при создании научного обзора решила группа американских медиков. Они использовали три разных подхода к подготовке начальных вариантов текстов — только люди, только чат-бот, совместно. На протяжении всего процесса ученые количественно оценивали преимущества и недостатки подходов, а также выясняли общее время, затраченное на работу. В текстах от ChatGPT до 70 % ссылок были неверны, а в его совместном творчестве с людьми содержался явный плагиат. Были и другие недостатки. Авторы отмечают, что плохо владеющие английским языком ученые могут использовать чат-бот для перевода и улучшения текста. Общий вывод в том, что при написании статей ChatGPT можно использовать лишь для помощи автору и только при тщательном контроле.
Охота на Девятую планету
Проблемы и методы науки
Полуоткрытая статья
А. Гурьянов
Сегодня, когда после исключения Плутона в Солнечной системе осталось всего восемь планет, астрономы опять активно ищут неизвестную планету. По их расчетам, тело в пять-десять земных масс должно находиться на самой дальней орбите нашей звезды. Недавно оказалось, что эти предположения напрямую связаны с природой ньютоновской гравитации и существованием темной материи. Область поисков неуклонно сужается.
Ибупрофен: не только обезболивание
Болезни и лекарства
Полуоткрытая статья
Екатерина Литус, Андрей Мачулин, Евгения Дерюшева
Ибупрофен занимает почетное место среди самых распространенных и доступных без рецепта анальгетиков и жаропонижающих препаратов. Он признан наиболее безопасным среди нестероидных противовоспалительных средств. В этой статье мы расскажем об истории создания ибупрофена, его полезных свойствах и побочных эффектах. А еще — о новых возможных применениях ибупрофена, не описанных в инструкции к препарату. В последние десятилетия появились данные, которые говорят о том, что он может быть полезен при онкологических и нейродегенеративных заболеваниях.
Гнездостроение как искусство компромисса
Земля и ее обитатели
Полуоткрытая статья
Н. Анина
Большинство птиц выводят своих птенцов в гнездах. При строительстве гнезд птицы руководствуются инстинктами, которые определяет форму и размеры гнезда и отчасти выбор строительных материалов и технологий. Но если бы дело ограничивалось инстинктами, птицам пришлось бы несладко, потому что следование стереотипам в быстро меняющемся мире чрезвычайно осложняет жизнь. К счастью, птицы, как и другие животные, умеют приспосабливаться к новым условиям. Природные материалы они выбирают в зависимости от обстоятельств и вдобавок научились использовать при строительстве всякий мусор, оставленный человеком.
Молоко для взрослых
Что мы едим
Полуоткрытая статья
Н.Л. Резник
Млекопитающие потому так называются, что кормят своих детенышей молоком. Когда детеныши вырастают и переходят на другую пищу, фермент, необходимый для усвоения молока, у них за ненадобностью отключается. Только Homo sapiens продолжают и в зрелом возрасте пить молоко, а непереносимость лактозы (молочного сахара), абсолютно нормальная для всех взрослых млекопитающих, у человека считается заболеванием.
Капуста
Панацейка
Открытая статья
Н. Ручкина
Русское слово «капуста» происходит от латинского caput, и мы об этом подсознательно помним, когда интересуемся у собеседника, что у него на плечах: голова или кочан. Как мозгозаменитель капуста себя не оправдывает, зато в качестве овоща она выше всяких похвал. Это одно из самых распространенных пищевых растений. В 1998 году Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН (ФАО) признала капусту важным источником продовольствия во всем мире и включила ее в двадцатку лучших овощных культур, а в России она — вторая по важности после картофеля.
Долговечный нейронный зонд
Результаты: нейрофизиология
Открытая статья
И. Иванов
Запись активности групп нервных клеток в течение длительного времени необходима нейрофизиологам для изучения нейронных связей и цепей, создания новых методов лечения и интерфейсов мозг–компьютер. Междисциплинарная группа исследователей разработала мягкий мозговой имплантат с десятками датчиков. Биологически совместимое устройство способно в течение нескольких месяцев каждую миллисекунду регистрировать активность нервных клеток с разрешением до одного нейрона мозга. В физиологических растворах новые зонды более года показывали стабильные диэлектрические характеристики. На опытах с мышами датчики в течение нескольких месяцев записывали нейронную информацию головного и спинного мозга мышей без нарушения поведения животных.
Универсальное свойство нейроволн
Результаты: нейрофизиология
Открытая статья
И. Иванов
Человеческий мозг состоит из миллиардов нейронов, каждый из которых имеет свой собственный электрический режим работы. Группы нейронов с похожими паттернами генерируют электрические колебания, волны мозга, которые имеют различную частоту. Недавно ученые обнаружили универсальное явление — в самых верхних слоях нейронов коры преобладают быстрые гамма-волны, в нижних — более медленные колебания альфа- и бета-волн. Пока опыты включают записи электрической активности трех пациентов, которым для операции были вставлены электроды в мозг. Результаты подтверждают теорию, что анатомическая организация мозга помогает ему включать новую информацию, переносимую высокочастотными колебаниями, в уже существующие представления и память, поддерживаемые низкочастотными колебаниями.
Цветовое зрение органоидов глаза
Результаты: нейрофизиология
Открытая статья
И. Иванов
Зеленые и красные колбочки, специализированные светочувствительные клетки, позволяют нам видеть миллионы цветов чего не могут собаки, кошки и другие млекопитающие. Ученые считали, что колбочки образуются случайно, клетки бессистемно выбирают цвет. Выращенные в пробирке органоиды сетчатки глаза впервые позволили выявить тонкие генетические различия в органоидах и проследить за изменением числа разных колбочек за 200 дней. Оказалось, что высокий уровень ретиноевой кислоты на ранних стадиях развития органоида связан с высокой долей зеленых колбочек, то есть производная от витамина А молекула определяла цвет специализации колбочки. Пропорции разных колбочек у людей очень разные. Ученые считают, что близки к выяснению механизмов дальтонизма, возрастной потери зрения и заболеваний, связанных с фоторецепторными клетками.
Диагностика неявных травм мозга
Результаты: нейрофизиология
Открытая статья
И. Иванов
При травмах головы от 70 до 90% из всех сотрясений относят к категории легких. Они остаются не диагностированными, так как не видны на рентгене и МРТ-изображениях. Их последствия могут длиться годами и увеличивать риск различных неврологических нарушений, в том числе депрессий и деменций. Ученые Гарварда пришли к выводу, что последствия травм вызваны невидимым воспалением мозга и диагностировали его с помощью иммунных клеток. К белым кровяным тельцам, макрофагам, которые проникают в мозг в ответ на воспаление, ученые прикрепили молекулы покрытого гидрогелевой оболочкой гадолиния, который способен генерировать сильный МРТ сигнал. Опыты на мышах и свиньях оказались удачными, а вещество не накапливалось в их почках. Доза гадолиния может быть в 1000 раз меньше, чем у современных контрастных агентов.
Языки меняют цвета
Результаты: нейрофизиология
Открытая статья
И. Иванов
Глаз человека воспринимает миллион цветов, но слов в языке для них значительно меньше. Так для обозначения зеленого либо синего боливийские индейцы Чимане используют два взаимозаменяемых слова. Лингвисты задались вопросом, изменяются ли представления о цвете у живущих в Амазонии индейцев, если они владеют еще и испанским. Ученые выяснили, что билингвы классифицируют цвета, как испанцы. Однако индейцы не заимствуют испанские слова, теперь в их речи один из синонимов обозначает синий цвет, другой — зеленый. Билингвы становятся более точными и в описании таких цветов, как желтый и красный, оттенки которых язык Чимане классифицирует подробнее испанского. Это свидетельствует о гибкой адаптации языковых концепций. Ученые надеются повторить исследования на других языках, например гималайских.
Небо, свет и цвет
Спросите учителя
Полуоткрытая статья
В.М. Хуторецкий
Почемучки уже в 3–5 лет задают вопросы типа «Почему в море вода соленая? Почему листья зеленые?» И конечно — «А почему небо синее?» А этот вопрос влечет за собой другой, куда более сложный — «Что такое цвет?»
Игра для начинающих
Фантастика
Открытая статья
Арина Машкина
Генеральный директор фабрики по производству развивающих игр и наборов для творчества дочитал жизнерадостную инструкцию, взглянул на свою подпись под текстом, смял листик и отбросил его. Хмуро проследил, как мятый комок упал и покатился в сторону мусорной корзины, а когда тот остановился, снова перевел взгляд на коробку, лежащую на столе. На крышке сверкала надпись: «НОВИНКА! Стань демиургом — создай свой мир», под ней поблескивали набранные мелким шрифтом слова: «Игра для начинающих»...
Будни цифровизации
Короткие заметки
Открытая статья
А. Мотыляев
Оказывается, оценки зависят не только от знаний ученика, но и от буквы, на которую начинается его фамилия. Измерения показали, что ученики с фамилиями начала алфавита получают на 0,3 балла выше, а конца — на 0,3 балла ниже, чем в среднем. В чем же причина?
Упакуем пластик в бетон!
Короткие заметки
Открытая статья
С. Анофелес
Профессор Багхбан из Норвежского университета наук и технологии предлагает использовать бетон в качестве хранилища переработанной резины из автомобильных покрышек и прочих отходов. Данный метод также позволит сократить потребление песка. Да-да, песка: оказывается, это совсем не бесконечный ресурс.
Город — это где много домов
Нанофантастика
Открытая статья
Юрий Коханов
— Хочу место с видом на реку! — Дом был ветхим, щерился колючками черных досок. Полузаброшенный, он доживал свое на окраине. С одной стороны — заросли борщевика, с другой — высотки спальных районов. — Столько лет исправно стоял, служил городу. Теперь хочу покоя и красивых пейзажей...

Также, как всегда, в номере: "Пишут, что...", "Короткие заметки", "Книги".

Разные разности
Мозг — предмет темный
В 2014 году стартовал десятилетний международный проект BRAIN. Он ставил перед собой заоблачную цель — полностью картировать мозг человека. Полного картирования пока не получилось, только отдельных фрагментов, и в 2022 году было о...
Китай обставил США
В начале XXI века США лидировали в подавляющем большинство исследований в области прорывных технологий. Однако на исходе первой четверти XXI века ситуация резко изменилась. На первое место в мире по научному вкладу в большинство передо...
Пишут, что...
…согласно новой оценке, растения по всему миру поглощают примерно на треть больше CO2, чем считалось ранее… …скорость измерения «вибрационного отпечатка» молекул с помощью рамановской спектроскопии увеличена в 100 раз…. …бедствие в виде...
Прозрачная мышь
Раствор, делающий живую кожу обратимо прозрачной, создали биоинженеры и материаловеды. Исследователи в эксперименте втирали водный раствор тартразина в пузико лабораторной мышки. И этот участок кожи через несколько минут превращался в прозрачный иллю...