Телескоп, Луна и свиное сердце Главные события из мира науки в 2022 году
Теги: Наука | Исследование космоса | Новые технологии | Итоги 2022 | Искусственный интеллект
Автор: Виктор Зайковский
СОДЕРЖАНИЕ СТАТЬИ:
Космический телескоп «Джеймс Уэбб»
Искусственный интеллект и предсказание структуры белков
Искусственный интеллект и творчество
Пересадка свиного сердца человеку
Репетиция спасения Земли от столкновения с астероидом
Конец года — это время подводить итоги, выбирать подарки и ставить цели на следующий год.
Но в мире науки и техники никаких итогов быть не может, вместо них мы просто оглянемся назад и вспомним самые важные события, которые предопределили дальнейшее развитие человечества.
Космический телескоп «Джеймс Уэбб»
2022-й в первую очередь войдет в историю как год, в котором был запущен космический телескоп имени Джеймса Уэбба (JWST) — самый совершенный и технически сложный из когда-либо созданных телескопов. После десятилетий планирования, конструирования и тестирования он наконец достиг своей цели в космосе. Это произошло в январе, а уже в июле астрономы были потрясены первым снимком телескопа — тысячи далеких галактик в созвездии Воланда. С тех пор обсерватория стоимостью 10 миллиардов долларов обеспечивает постоянный поток впечатляющих снимков, а астрономы работают над первыми данными, которые включают в себя результаты детальных наблюдений за экзопланетой.
Искусственный интеллект и предсказание структуры белков
В июле ученые использовали нейронную сеть AlphaFold для предсказания структуры более 200 миллионов белков из примерно миллиона видов, охватывая почти все известные белки из всех организмов, геномы которых хранятся в базах данных. Разработка AlphaFold принесла ее создателям из лондонской компании DeepMind одну из премий Breakthrough в размере трех миллионов долларов.
Однако AlphaFold не единственный игрок на этой сцене. Другая компания разработала собственную сеть искусственного интеллекта под названием ESMFold и использовала ее для предсказания формы примерно 600 миллионов возможных белков бактерий, вирусов и других микроорганизмов, которые не были выделены или культивированы. Ученые используют эти инструменты, чтобы придумать белки, которые могут стать основой для новых лекарств и вакцин.
Искусственный интеллект и творчество
Но самый заметный для широкой публики скачок в развитии искусственного интеллекта произошел благодаря так называемым моделям преобразования текста в изображение. Они используют машинное обучение для анализа пар текста и изображений, находя закономерности, которые позволяют им создавать новые изображения на основе нового текста. В прошлом году исследовательская лаборатория OpenAI представила программную систему под названием DALL-E, которая на запрос «яблоко из клубники» выдавала несколько очаровательных примеров. Этой весной OpenAI выпустила большое обновление, DALL-E 2. В нем реализована техника машинного обучения под названием «диффузия», при которой изображения возникают из «шума», по контексту или текстовому описанию. Метод может эффективно генерировать реалистичные и манящие изображения. В этом году несколько моделей диффузии стали доступны для публичного использования, а художник, использующий одну из них, выиграл конкурс изобразительного искусства, вызвав одновременно любопытство и ярость. В то же время Google и другие компании выпустили диффузионные модели, способные создавать видео.
Уже упомянутая DeepMind анонсировала еще ряд инструментов, в числе которых AlphaCode — система, которая пишет программы для решения числовых задач (например, подсчета количества двоичных строк заданной длины, не содержащих последовательных нулей). Она использует модель, обученную на предыдущих программах и их описаниях, для создания множества программ-кандидатов, а затем выбирает лучшие из них. В сравнении с настоящими живыми программистами AlphaCode стабильно занимает место в середине группы.
Разумеется, на этом фоне постоянно возникают опасения: искусственный интеллект в конечном счете оставит людей без работы. Но у нас нет никаких сомнений в том, что люди будут использовать эти инструменты для расширения творчества, как это уже было в прошлом с паровыми машинами, ткацкими станками, фотоаппаратами и прочими изобретениями.
Луна снова в фокусе внимания
В 2022 году Луна вновь стала популярным местом для полетов. Первым (в августе) стартовую площадку покинул южнокорейский зонд «Данури», который прибудет к месту назначения в январе и будет вращаться вокруг Луны в течение года, а на его борту будет проводиться множество экспериментов. Это первый выход страны за пределы земной орбиты.
А уже почти в самом конце года стартовала программа NASA Artemis, целью которой является отправка астронавтов на Луну в ближайшие несколько лет. В рамках испытательного полета, призванного проверить, сможет ли система безопасно доставить людей на Луну, капсула пролетела мимо Луны и благополучно вернулась на Землю. Кроме того, в декабре стартовал лунный космический корабль, созданный японской компанией.
Лунный корабль M1 компании ispace должен стать первым из нескольких частных проектов, которые высадятся на поверхность Луны в следующем году. На его борту будут находиться два лунных ровера — один для Объединенных Арабских Эмиратов, а другой для Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA). Эти луноходы станут первыми для обеих стран. Значит, в 2023 году нас ждет еще больше интересных новостей об исследованиях Луны.
Принят первый закон о климате
Несмотря на то, что американские ученые и дипломаты давно уже называли глобальное потепление огромной угрозой для всех, их слова звучали недостаточно убедительно. А все потому, что в США, занимающих второе место в мире по выбросам парниковых газов, не было закона о существенном сокращении этих выбросов. Этим летом попытки принять такой закон, казалось, снова были обречены на провал.
Но все изменилось в одно мгновение, когда один из ключевых сенаторов внезапно отказался от своей позиции. Климатические положения так называемого Закона о снижении инфляции (IRA) представляют собой крупнейший шаг, который когда-либо предпринимали Соединенные Штаты для замедления глобального потепления. Закон предусматривает выделение 369 миллиардов долларов в течение 10 лет на поддержку производства электроэнергии из возобновляемых источников и атомной энергетики, а также на стимулирование массового перехода на электромобили и исследования путей снижения промышленных выбросов. По расчетам нескольких независимых исследовательских групп, это позволит США к концу десятилетия сократить выбросы парниковых газов на 40 % по сравнению с уровнем 2005 года.
Однако одного лишь IRA недостаточно для того, чтобы Соединенные Штаты выполнили свое обязательство по Парижскому соглашению 2016 года о сокращении выбросов на 50 % к 2030 году. Для этого, по мнению аналитиков, отдельные штаты должны будут увеличить производство экологически чистой энергии. Агентство по охране окружающей среды также должно будет выпустить и обеспечить соблюдение давно ожидаемых норм по выбросам парниковых газов для электросетей — и будущие президенты и суды должны будут поддержать их. Некоторые климатические активисты также критикуют IRA за его стимулы для улавливания углерода из дымовых труб и положения, разрешающие продолжение бурения нефтяных и газовых скважин в Мексиканском заливе. Эти меры получили поддержку, необходимую для принятия законопроекта, но критики видят в них увековечивание отрасли ископаемого топлива, не нуждающейся в спасательных кругах.
Между тем у Земли, которая уже потеплела на 1,2 °C, осталось мало времени до того, как средний глобальный показатель превысит 1,5 °C — порог опасного потепления климата. В 2023 году ожидается новый рост выбросов в глобальном масштабе, а не их необходимое снижение, но IRA — это шаг в правильном направлении. В следующем году подобные инициативы выпустят еще несколько стран.
Пересадка свиного сердца человеку
В январе 2022 года американский рабочий по имени Дэвид Беннетт стал первым в мире человеком, которому пересадили сердце генетически модифицированной свиньи. А сама операция — первым важный шагом в определении того, могут ли животные стать источником органов для нуждающихся в них людей. Беннетт прожил 8 недель после пересадки, но исследователи были поражены тем, что он прожил так долго, учитывая, что иммунная система человека атакует органы немодифицированных свиней за считанные минуты. Несколько месяцев спустя две американские исследовательские группы независимо друг от друга сообщили о пересадке свиных почек трем людям, которые были признаны юридически мертвыми, поскольку у них не функционировал мозг. Органы не были отторгнуты и начали участвовать во всех необходимых процессах. Исследователи говорят: следующим шагом должны стать клинические испытания по тестированию подобных процедур на живых людях.
Репетиция спасения Земли от столкновения с астероидом
В течение тысяч, если не миллионов, лет маленькая луна под названием Диморфос совершала круги вокруг большого астероида в миллионах километров от Земли. 26 сентября в него врезался космический аппарат NASA, навсегда изменив его орбиту и продемонстрировав стратегию, которая однажды может спасти человечество.
Когда спутник Double Asteroid Redirection Test (DART) размером с холодильник врезался в 160-метровый Dimorphos со скоростью 6 километров в секунду, ученые отметили первое в истории имитационное испытание миссии планетарной обороны. Целью NASA было подбить Dimorphos немного ближе к своему партнеру, сократив его орбитальный период и продемонстрировав стратегию противодействия реальным угрозам в случае обнаружения будущих астероидов, сближающихся с Землей.
В течение нескольких лет, предшествовавших этому событию, ученые проводили компьютерное моделирование и обстреливали малогабаритные копии астероидов снарядами, чтобы предсказать, какой импульс будет передан. Прогнозы сильно разнились, в частности, в зависимости от того, была ли цель монолитной скалой или гравитационно связанной кучей обломков. В минуты, предшествовавшие окончательному столкновению, бортовые камеры DART передавали изображения Диморфоса (вверху), который при близком рассмотрении оказался яйцеобразной грудой обломков. Через 2 недели после столкновения ученые собрали данные наблюдений и подтвердили, что почти 12-часовая орбита луны сократилась на 32 минуты — изменение более чем в 26 раз превысило цель, поставленную NASA. Столкновение было единичным, но оно дало ученым важнейшие данные для моделей импульса, которые они будут использовать при разработке будущих миссий по отклонению астероидов.
Однако до сих пор астрономы обнаружили лишь около 40 % из примерно 25 000 околоземных астероидов, достаточно крупных, чтобы разрушить большой город. Давно ожидаемый космический инфракрасный телескоп Near-Earth Object Surveyor должен помочь обнаружить больше таких тел, но NASA неоднократно сокращало финансирование и откладывало проекты. DART показал, что это возможно, но для создания эффективной системы планетарной обороны также потребуется больше информации об угрозе.
Рекомендуем прочитать, как упростить и ускорить реальный мир.
