Можно ли создать цифровую модель человеческого мозга, которая будет не просто показывать его устройство, но и предсказывать реакции? Стэнфордский университет запускает масштабный исследовательский проект, объединяющий нейробиологию, искусственный интеллект и современные методы наблюдения за мозгом.
Представьте, что для создания новой молекулы достаточно описать словами, какую работу она должна выполнять. Искусственный интеллект предложит её устройство, а учёным останется проверить, действительно ли она работает. Звучит фантастически, но первые результаты уже получены.
В Делфте сделали мягкого робота, которому для движения не нужны мотор или батарея. Его двухсантиметровая «рука» покрыта живыми микроводорослями: достаточно включить свет — начинается фотосинтез, меняется материал вокруг клеток, и робот сгибается.
Lupinus weberbaueri — высокогорный люпин, произрастающий в Перуанских Андах. Фото: Jemy Jami / Wikimedia Commons, CC0.Источник
В Риге сегодня открывается выставка, где генеративный ИИ пытается представить, как растения могли бы продолжить эволюцию в меняющемся климате. Художники начинают с настоящих гербарных образцов — а затем позволяют алгоритму вообразить формы, которых пока не существует.
Погоду на завтра мы умеем предсказывать довольно хорошо. На сезон вперёд — хотя бы в общих чертах. А между ними остаётся странная «слепая зона»: примерно от двух до шести недель, когда краткосрочные модели уже быстро теряют точность, а сезонные прогнозы ещё слишком общие.
Колонии Candida auris в лабораторной культуреShawn Lockhart / CDC Public Health Image Library, Public Domain · Источник
Грибок Candida auris нашёл необычный способ пережить противогрибковое лекарство: под его воздействием часть клеток временно создаёт дополнительные копии всего генома. Чем больше копий — тем больше возможностей найти удачную мутацию и выжить.
Резуховидка Таля (Arabidopsis thaliana) — модельное растение, на котором исследовали связь циркадных часов и устойчивости к солиSalicyna / Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0 · Источник
У растений нет возможности уйти от опасности, зато есть часы, которые помогают правильно на неё ответить. Учёные выяснили, как один из элементов внутреннего хронометра растения включает защиту от избытка соли — и почему время реакции оказывается не менее важным, чем сама угроза.
Развивающаяся ветвящаяся ткань лёгкого в системе in vitroMiram Meziane / Whitehead Institute · Источник
Исследователи MIT и Whitehead Institute создали модель искусственного интеллекта, которая по текущему состоянию клетки пытается восстановить её прошлое — какие химические сигналы она получала и в какой последовательности. Такой своеобразный способ прочитать биографию клетки по оставленным в ней следам.
Работа из проекта, соединяющего искусство и исследования океана.Ewa Romaszewicz · Источник
Как показать человеку движение огромного океанического течения, воздух возрастом в тысячи лет или жизнь существа, которое обычно видно только под микроскопом?
Аномальные скопления белка tau в коре головного мозга при болезни Альцгеймера. Tau окрашен коричневым. Микрофотография.Tulemo / Wikimedia Commons, CC0 · Источник
Белок tau в норме помогает поддерживать внутренний «каркас» нейронов. Но при болезни Альцгеймера и некоторых других нейродегенеративных заболеваниях он может менять форму, соединяться в длинные волокна и вовлекать в этот процесс новые молекулы.
Робот-учёный Eve в лаборатории Chalmers University of TechnologyNIH Image Gallery / Chalmers University of Technology, Public Domain · Источник
Исследователи из Технологического университета Чалмерса в Швеции создали систему, которая способна пройти почти весь научный цикл самостоятельно: выбрать перспективный вопрос, сформулировать гипотезу, предложить эксперимент, получить результат и на его основе скорректировать следующую гипотезу.
Супрамолекулярные полимеры с участками противоположного электрического заряда окружают корковый нейрон мыши. Пурпурные участки закрепляют структуры на мембране клетки, зелёные взаимодействуют с окружающими белками. Конфокальная микроскопия.Madison Strong / Stupp Laboratory / Center for Regenerative Nanomedicine / Northwestern University. · Источник
Исследователи создали молекулярные нити, которые без лекарств и специальных биологических сигналов заставили нейроны активнее расти, ветвиться и образовывать связи. Неожиданный эффект возник благодаря тому, как в материале расположили электрические заряды.
Медоносная пчела (Apis mellifera)Andreas Trepte / Wikimedia Commons, CC BY-SA 2.5 · Источник
Исследователи Калифорнийского университета в Риверсайде использовали машинное обучение, чтобы найти запахи, способные удерживать медоносных пчёл подальше от обработанных пестицидами растений.
Молодые и стареющие стволовые клетки крови, распознанные ChromAgeNet по архитектуре хроматинаDr. Eva Mejía / IDIBELL · Источник
Молодая и состарившаяся клетка могут выглядеть почти одинаково. Но искусственный интеллект научился замечать в расположении ДНК внутри клеточного ядра изменения, которые человеческому глазу почти не видны.
Тля на листеИзображение создано с использованием нейросетей
Тли умеют заставлять растения строить для себя настоящие дома. Они впрыскивают в ткани сотни белков BICYCLE, после чего растение формирует галлы - наросты, которые дают насекомым пищу и укрытие. Но понять устройство этих белков ученые долго не могли: они эволюционируют настолько быстро, что почти потеряли внешнее сходство друг с другом.
Возможно, целостная картина мира возникает в мозге не по команде из единого центра, а в результате постоянного согласования между его специализированными областями. Пока это лишь гипотеза, но новый эксперимент показал механизм, удивительно похожий на поиск консенсуса.
Калифорнийский пляж кажется неподвижным только до тех пор, пока не посмотреть, что происходит под песком ночью. Крошечные песчаные бокоплавы *Megalorchestia*, размером всего 1-2,5 сантиметра, оказались одними из самых деятельных «землекопов» животного мира.
Исследователи Калифорнийского университета в Сан-Диего научились строить виртуальные модели живых клеток, которые воспроизводят движение митохондрий и могут предсказывать их реакцию на лекарства.
Columbia University запустил Национальный центр синтеза данных об устойчивости организмов NSCORE. За пять лет и $20 млн исследователи попробуют связать информацию, которая сегодня изучается раздельно: от генов и молекулярных процессов до поведения отдельных животных, популяций и целых экосистем.
Знать, что движение, питание и интеллектуальная активность полезны, оказывается, недостаточно. Двухлетнее исследование LatAm-FINGERS показало: у людей старшего возраста гораздо лучше работает не набор рекомендаций, а образ жизни, превращенный в систему.
Система измерения обмена углекислым газом между экосистемой и атмосферой. Иллюстрация к материалу.Veedar / Wikimedia Commons, Public Domain. · Источник
На Восточном экономическом форуме во Владивостоке обсудили, как наука помогает измерять климатические изменения не в прогнозах, а буквально на местности. Замглавы Минобрнауки Денис Секиринский представил результаты проекта «Карбоновые полигоны» - сети исследовательских площадок, где ученые измеряют, сколько углекислого газа и других климатически активных газов экосистемы выделяют и сколько способны поглощать.
Почему студент с неидеальными оценками может чувствовать себя увереннее на одной специальности и оказаться лишним на другой?
Исследователи Нью-Йоркского университета обнаружили любопытную закономерность.
Исследователи из Университета Дьюка создали систему Raygun, способную уменьшать и увеличивать существующие белки, одновременно заменяя в них множество аминокислот. В отдельных опытах изменённые молекулы сохраняли форму и продолжали работать. Это ещё не молекулярный конструктор с гарантированным результатом — но важный переход от предсказания белков к их осмысленному редактированию.