Nature
Более десяти лет научный журнал Nature ежегодно выделяет 10 человек, которые произвели яркое впечатление в мире науки. 2023 год не стал исключением. Редакторы журнала выделили самые захватывающие научные истории. Их авторы — пионеры искусственного интеллекта, архитекторы индийской лунной миссии и физики, достигшие увеличения атомной энергии. Однако журнал дополнил список ученых искусственным интеллектом, играющим роль в научном прогрессе. Подробнее — в нашем материале.
Индия на Луне
Так, Nature отметил инженера, благодаря которому Индия достигла Луны. Это Калпана Калахасти — инженер из Индийской организации космических исследований.
В 2019 году Индия уже запускала модуль «Чандраян-2» на Луну, однако он потерпел крушение. Такая же судьба была и у израильского «Берешит», японского «ХАКУТО-Р» и российского «Луна-25». Ученым предстояло разработать новый посадочный модуль, который сможет приземлиться на спутник.
Однако индийская команда столкнулась с проблемой: общая масса космического аппарата и бюджет на него остался таким же, как у «Чандраяна-2». Это означало, что исследователи не могли радикально изменить модуль или добавить к нему много запасных частей.
Калпана Калахасти вместе с остальными учеными перенастроила орбитальный аппарат и посадочный модуль. Команда уменьшила массу устройства и за счет этого обеспечила модуль дополнительным топливом, прочной опорой и другими улучшениями. Он получил название «Чандраян-3».
Большую часть разработки «Чандраяна-3» заняли тесты и симуляции: ученые долго проверяли, как навигационная система будет избегать препятствий перед приземлением на Луну. По словам Калахасти, работа объединила десятки центров Индийской организации космических исследований.
В результате индийским ученым удалось посадить космический аппарат на поверхность Луны. Страна вошла в небольшой список тех, кто смог это сделать: до присоединения Индии в нем были только Советский Союз, Китай и США.
«Помимо технических аспектов миссии, я надеюсь, что молодых специалистов по всей Индии и миру вдохновит то, как наша команда скрупулезно преодолела неудачу», — рассказала Калпана Калахасти.
В будущем команда ученых отправит миссию по сбору лунных образцов. Это будет один из этапов главной цели Индии к 2040 году — высадки человеческого экипажа на спутнике.
«Теперь, когда решающий аспект демонстрации высадки на Луну решен, мы можем перейти к другим возможностям», — подытожила Калахасти.
Защитница «легких» нашей планеты
В этом году достижения коснулись не только космоса, но и Земли. Nature объявил защитницей Амазонки Марину Сильва — бразильского министра.
В 2023 году президентом Бразилии стал Луис Инасиу Лула да Силва, а вместе с ним на пост министра окружающей среды повторно вернулась Марина Силва. Она восстановила поддержку полиции в регионах, которая помогает следить за соблюдением экологических норм. Эта мера сработала: в период с января по июль Бразильский институт окружающей среды и возобновляемых природных ресурсов выписал на 147% больше штрафов за экологические преступления, чем в аналогичный период 2019–2022 гг.
Также Силва обновила программу Плана действий по предотвращению обезлесения в бразильской Амазонии и борьбе с ним. По данным Бразильского национального института космических исследований, вырубка лесов в Амазонии с августа 2022 по июль 2023 года будет на 22% ниже, чем за прошлый год. Этот показатель станет самым низким с 2018 года.
По словам Марины Сильвы, одна из ключевых причин ее успеха — продвижение защиты окружающей среды широкой частью правительства. Однако даже этого недостаточно: требуется сократить выбросы углекислого газа по всему миру.
«Если страны не сократят свои выбросы CO2 от ископаемого топлива, леса могут быть уничтожены из-за изменения климата. Нам нужны цивилизационные изменения, изменения нашего образа жизни», — заявила Силва.
Ученые против глобального потепления
Другая женщина, работающая над защитой окружающей среды, — Элени Миривили. Она стала первым специалистом по глобальному теплоснабжению.
Июль этого года побил рекорды по среднемировой температуре, а 2023 год почти наверняка станет самым жарким годом за всю историю наблюдений. Экстремальная жара приводит к смертельным исходам: например, в 2022 году с конца мая по начало сентября от жары в Европе погибло более 61 тысячи человек.
Элени Миривили, культурный антрополог в Греции, решила повысить осведомленность о смертоносных погодных явлениях в обществе. Для этого она ввела практику давать названия волнам жары. Миривили финансировала климатические инициативы и разрабатывала собственные — в 2018 году ее команда получила 5 миллионов евро на проекты по адаптации к климату и озеленение Афин.
Сейчас Миривили поддерживает технологии охлаждения, которые не увеличивают выбросы парниковых газов. По словам ученой, она ненавидит кондиционеры из-за их воздействия на климат — однако готова сотрудничать с теми, кто остановит их вред для природы и сохранит пользу для человека.
Жизнеспособные мышиные яйцеклетки из мужских клеток
Nature отметил ученых, работающих в области репродуктивной биологии. Японский биолог Кацухико Хаяси создал жизнеспособные мышиные яйцеклетки из мужских клеток.
В марте этого года Хаяси и его коллеги заявили, что они произвели мышиных детенышей из клеток двух особей мужского пола. Многие исследователи считали эту задачу невыполнимой или почти невозможной.
Чтобы добиться успеха, Хаяси взял клетки из хвостов мышиных самцов — они имеют X- и Y-половые хромосомы. Затем ученый и его команда преобразовали их в стволовые клетки. В процессе примерно 3% из них потеряли свои Y-хромосомы. Команда собрала эти клетки и обработала их особым химическим веществом, которое вызывает мутации при делении клеток.
Некоторые из этих мутаций привели к образованию клеток с дублированной Х-хромосомой. Фактически это сделало их женскими клетками. Ученые оплодотворили полученные яйцеклетки и пересадили эмбрионов мышиным самкам. Из 630 перенесенных эмбрионов родилось 7 живых мышат.
Теперь команда Хаяси планирует испытать свои результаты на северном белом носороге (Ceratotherium simum cottoni). На сегодняшний день известно всего две живых особи, и обе из них — самки.
Чтобы метод Хаяси был применен к человеческому роду, должны пройти десятилетия. Ученый остается в стороне от этических дискуссий, связанных с созданием искусственных яйцеклеток и сперматозоидов.
«С точки зрения ученого, все относительно просто: мы стараемся производить яйцеклетки хорошего качества, — говорит он. — Но следует ли использовать эти виды яйцеклеток для людей — это не наше решение. Оно должно быть принято обществом».
Термоядерная энергия — наконец-то в плюсе
Nature также отметил ученых, совершивших прорыв в области ядерного синтеза. Энни Критчер, американский физик, достигла первого в истории увеличения атомной энергии.
У лабораторий по всему миру есть одна задача — сжать атомы настолько плотно, чтобы их ядра слились и смогли генерировать больше энергии, чем потребляют.
Национальный комплекс лазерных термоядерных реакций (National Ignition Facility, NIF) в США не стал исключением. Ведущий разработчик экспериментов по ядерному синтезу Энни Критчер работала над этой задачей и терпела неудачи в попытках синтеза.
Однако 30 июля команда Критчер добилась своего. 192 лазерных луча установки передали 2,05 мегаджоуля энергии замороженной таблетке изотопов водорода дейтерия и трития, подвешенной в золотом цилиндре. Произошел взрыв, в результате которого изотопы слились в гелий, нагрелись до температуры в 6 раз выше, чем в ядре Солнца, и выделили энергию. По итогу всех реакций ученые получили рекордные 3,88 мегаджоулей термоядерной энергии.
Это первая термоядерная реакция, которая генерирует больше энергии, чем потребляет. В октябре команда Критчер сделала еще две попытки «розжига» и в сумме получила четыре успешных запуска из шести.
Ученые уже работают над новыми экспериментами. Их цель — повышение производительности. Исследователи планируют подать еще больше лазерной энергии в более толстую таблетку. По словам Критчер, это поможет получить десятки мегаджоулей термоядерной энергии. Перед ней стоит глобальная задача — создать условия для прототипа лазерного термоядерного энергетического реактора.
Искусственный интеллект — начало новой эпохи?
Другой обсуждаемой темой в 2023 году стал искусственный интеллект. В качестве человека, совершившего прорыв в этой сфере, Nature отметил Илью Суцкевера — главного научного сотрудника OpenAI.
Суцкевер сыграл ключевую роль в разработке ChatGPT — системы разговорного искусственного интеллекта. Выпущенная в 2022 году, система стала сенсацией в программном мире.
Однако перед ученым стоит своя задача. Он беспокоится о будущем искусственного интеллекта: в июле этого года Суцкевер сосредоточился на проекте OpenAI «Superalignment». По словам компании, проект будет использовать 20% ее вычислительных мощностей для изучения того, как управлять системами ИИ, которые уже умнее людей.
Несмотря на все дискуссии вокруг решений Суцкевера, другие исследователи считают, что он «обладает замечательной чертой — способностью выбирать направление и неуклонно следовать ему, независимо от того, согласны с ним другие или нет».
Сверхпроводимость при комнатной температуре — к сожалению, не случилось
Nature назвал еще одного ученого 2023 года. Им стал Джеймс Хэмлин, разоблачивший эксперименты о сверхпроводимости.
С 2020 года американский физик Ранга Диас выпускал статьи, в которых заявлял о достижении сверхпроводимости электрического тока при комнатной температуре в материале, удерживаемом при умеренном давлении. Однако другие ученые решили проверить результаты Диаса. В частности, американский исследователь Джеймс Хэмлин обнаружил, что измерения в работах Ранга Диаса взяты из статей самого Хэмлина.
Команда ученых во главе с Джеймсом Хэмлином проверили последние исследования Диаса. Не имея доступа к необработанным данным об электрическом сопротивлении в работе Диаса, исследователи сами создали инструмент для извлечения данных из графиков ученого.
В марте этого года Диас опубликовал очередную статью, в которой заявил о существовании сверхпроводников комнатной температуры. Однако при дополнительных обсуждениях ученый не смог объяснить, как он получил этот результат.
Разоблачив эксперименты Диаса, Хэмлин продолжает собственную работу. Он также исследует сверхпроводимость.
«Это по-прежнему та тема в физике, которую я нахожу наиболее захватывающей, — поделился Хэмлин. — Тайны человеческих существ менее интересны для изучения, чем тайны природы».
Гормон для похудения
Другим открытием в рейтинге Nature стала Светлана Мойсова — биохимик югославского происхождения, сыгравшая большую роль в выявлении активной формы гормона GLP-1.
Недавно в мире появился новый класс препаратов для похудения — «Оземпик», «Вегови» и другие. Они принесли фармацевтической промышленности огромную прибыль. Но главную заслугу получили исследователи, которым приписывают открытие гормона, стоящего за «Оземпиком», — глюкагоноподобного пептида-1 (GLP-1).
Однако есть один ученый, который не получил должного признания. Это Светлана Мойсова, биохимик югославского происхождения, работающая сегодня в США. С 1980-х годов она работала в эндокринных исследованиях.
Работа Мойсовой с GLP-1 началась тогда, когда она предсказала, что определенная версия этого гормона должна быть в тканях кишечника млекопитающих. Мойсова доказала это и показала, что биологически активная форма GLP-1 вызывает высвобождение инсулина из поджелудочной железы крысы.
Затем Мойсова разработала пептиды и антитела, которые легли в основу препаратов «Оземпик» и «Вегови». Однако роль ученой в открытии долго оставалась незамеченной. Исследовательнице пришлось выдержать длительные суды, чтобы ее имя было внесено в патенты в качестве соавтора изобретения. Сегодня Мойсова признана независимым ученым, который помог продвинуть GLP-1 и доказал его эффективность.
Борьба с малярией
Далее Nature отметил Халиду Тинто — африканского борца с малярией.
Ученый руководит клиникой в сельской местности африканского государства Буркина-Фасо. В этом году он разработал вакцину против малярии под названием R21, которая рекомендована к применению Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ). Это всего лишь второй одобренный препарат против малярии, и многие считают, что он может предотвратить миллионы смертей в Африке от этого заболевания.
В начале исследовательского пути Тинто в его деревне Наноро не было машин и электричества. Однако в 2007 году он подал заявку на клинические испытания своей первой вакцины от малярии RTS. Вместе с королем Наноро Тинто убедил правительство Буркина-Фасо подключить деревню к национальной электросети. Ученый разработал вакцину и получил ее одобрение в Африке, однако ее производство оказалось недостаточным.
С 2019 года Тинто проводил испытания новой, более доступной вакцины R21. Сегодня она уже получила мировое признание от ВОЗ — по словам организации, R21 будет доступна по всей Африке уже в середине 2024 года.
Сегодня Халиду Тинто работает над более чем 30 клиническими испытаниями, включая еще две вакцины от малярии и дополнительные исследования по R21.
Терапия для лечения смертельного рака
Десятым выдающимся ученым стал Томас Паулз — он разработал терапию для лечения смертельного рака мочевого пузыря.
Британский ученый Томас Паулз скомбинировал два препарата, которые способны уничтожить раковые клетки мочевого пузыря. В ходе исследования он протестировал лекарство энфортумаб ведотин, который нацелен на уничтожение белка нектина-4, содержащегося в раковых клетках мочевого пузыря. Затем Паулз соединил энфортумаб ведотин с пембролизумабом — препаратом, который тормозит работу иммунных клеток.
Новая терапия была одобрена в США для людей, которые не имеют возможности получить распространенную химиотерапию под названием цисплатин. Под эту категорию пациентов попадает примерно половина всех людей с запущенным раком мочевого пузыря.
По сравнению со стандартной химиотерапией новое лечение поможет увеличить среднюю выживаемость с 16 месяцев до 2,5 года. Это одно из крупнейших последних исследований в области рака мочевого пузыря.
В будущем Паулз надеется получить разрешение на более широкое применение препарата. Помимо своего стремления к открытиям, ученым движут люди, которых он лечит.
«Пациенты, участвовавшие в этих испытаниях, на самом деле являются людьми, которые приносят экстраординарные жертвы», — подытожил Томас Паулз.
Бонус: самый известный искусственный интеллект
В этом году Nature дополнил список 10 ученых нечеловеческим объектом. Им стал ChatGPT, серьезно повлиявший на развитие науки.
ChatGPT построен на нейронной сети с сотнями миллиардов параметров. Это большая языковая модель (LLM), которая правдоподобно продолжает диалоги в стиле своих обучающих данных.
Для некоторых исследователей ChatGPT уже стал бесценным помощником. Он обобщает или пишет исследования, шлифует приложения и пишет код.
«ChatGPT и связанное с ним программное обеспечение могут помочь в мозговом штурме идей, совершенствовании научных поисковых систем и выявлении пробелов в литературе», — рассказала Маринка Зитник, ученый в области ИИ для медицинских исследований в Гарвардской медицинской школе (США).
Однако технология все еще остается опасной. ChatGPT помогает мошенникам и плагиаторам: языковые модели воспроизводят исторические предрассудки и неточности, выдумывают информацию и создают несуществующие научные ссылки.
Чтобы защитить ученых от неверных данных и плагиата, некоторые страны уже разрабатывают собственные исследовательские ресурсы по ИИ. Безусловно, возможности ChatGPT все еще могут быть ограничены вычислительными мощностями, однако революция генеративного ИИ уже началась — и пути назад нет.
Автор: Ксения Земскова.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.