наука

Постов: 553 Рейтинг: 905904
240

Water science chemistry

Развернуть
Water science chemistry
2780

Что мешает нам быть объективными: 11 когнитивных искажений

Развернуть
Что мешает нам быть объективными: 11 когнитивных искажений
Что мешает нам быть объективными: 11 когнитивных искажений
Что мешает нам быть объективными: 11 когнитивных искажений
Что мешает нам быть объективными: 11 когнитивных искажений
Что мешает нам быть объективными: 11 когнитивных искажений
Что мешает нам быть объективными: 11 когнитивных искажений
Что мешает нам быть объективными: 11 когнитивных искажений
Что мешает нам быть объективными: 11 когнитивных искажений
Что мешает нам быть объективными: 11 когнитивных искажений
Что мешает нам быть объективными: 11 когнитивных искажений
Что мешает нам быть объективными: 11 когнитивных искажений
Когнитивные искажения — это систематические ошибки в человеческом мышлении, своего рода логические ловушки. В определенных ситуациях мы склонны действовать по иррациональным шаблонам, даже когда нам кажется, что мы исходим из здравого смысла. Мы выбрали 11 распространенных ловушек, которые лишают нас объективности.
2855

Лучший друг человека

Развернуть
Лучший друг человека
2025

«Значит, математика имеет отношение к науке?»

Развернуть
Полное интервью
«Значит, математика имеет отношение к науке?»
1297

Канадцы первыми в мире купили генномодифицированную семгу

Развернуть
Прошло почти 30 лет после появления первого ГМ-животного (быстрорастущей семги) и 20 лет ожидания разрешения на ее разведение и продажу. Наконец в этом году ГМ-семга появилась в магазинах Канады. Власти США все еще запрещают ее продажу, требуя разработать маркировку.

http://short.nplus1.ru/sONyp0qL34
Канадцы первыми в мире купили генномодифицированную семгу
150

Science Large Hadron Collider technology

Развернуть
Science Large Hadron Collider technology
1832

Как дела у ребят из Питера, которые делают самые крутые протезы в мире?

Развернуть
Год назад на Пикабу появилось крутое видео, посвященное стартапу "Моторика". Это питерские ребята, которые решили создавать и производить фантастические детские протезы в стиле супергероев и роботов.

Вот этот пост и вот это видео: https://pikabu.ru/story/yeto_deystvitelno_klassno_4432443
Наш канал Piter.TV решил узнать, как сейчас дела у этих энтузиастов. Все-таки многие стартапы загибаются сразу после кампании на Кикстартере и запуска таких вот глянцевых видео. Однако, оказалось, что у "Моторики" дела обстоят просто прекрасно!!!

Мы поговорили с главой организации Ильей Чехом. Полное интервью найдете тут: https://piter.tv/event/Motorika_protezi/

А сейчас - краткое summary!!! Итак, за этот год:

- "Моторика" стала сотрудничать с 15 регионами России, а центральный офис переехал в Москву;
- Компания запустила несколько новых протезов. В их числе - кисть, которая может управлять квадрокоптером и рука с насадками вплоть до лопатки для переворчавания блинчиков;
- Компании принадлежит первая в мире разработка по управлению внешними устройствами с помощью протеза. Процесс происходит на основе фантомных жестов – это некое представление человека о каком-либо действии, где датчики улавливают любое сокращение мышц;
- "Моторика" запустила в Петербурге обучение мастеров-протезистов будущего на базе одного из колледжей;
- А главное, дети могут (если повезет, бюрократию никто не отменял) получить эти протезы совершенно бесплатно, за деньги государства!

Респект таким парням!

Видео: Piter.TV
229

Почему мы до сих пор не сгинули от мутаций?

Развернуть
Вопрос читателя: Давно читаю ваш ресурс, спасибо огромное за ваши мероприятия и работу, дышится легче и узнаю много нового. Мой вопрос наверное банален, я тут прочитал данную статью на элементах. И потом мне на глаза попалось такое мнение: (полная цитата) «Абсолютно каждый новорожденный человек несет в своем геноме в среднем 70 новых мутаций. Раньше думали, что это не так уж много, потому что всего полтора процента нашего генома кодирует белки: есть вероятность, что из 70 мутаций ни одна вообще не попадет в жизненно важную область. Но теперь выясняется, что функционально значимы не менее 10% всего генома человека. И это значит, что каждый новорожденный несет около семи новых мутаций, которые потенциально вредны. Даже самый консервативный расчет показывает, что никакой отбор не успеет удалить такой мутационный груз: наш вид обречен сгинуть под ним всего за десяток поколений. И, кстати, плодовая мушка дрозофила сгинет тоже, потому что у нее похожая статистика, хоть ее и не так жалко, как нас.

Тем не менее, пока не сгинули ни мы, ни мушка. А значит, во всей этой истории с мутациями и отбором есть какая-то ошибка».

Не могли бы вы прокомментировать данное распространённое мнение. Мои малозначительные и неуверенные догадки, что можно ответить в таком случае таковы: мутация в каком-то гене не обязательно плачевно влияет на какую-то жизненно важную функцию, то есть есть может измениться уровень экспрессии гена, переключиться какой-то триггер, важны не только белки которые требуются для какой-то внутренней химии, например фактор транскрипции может опять же изменить реакцию организма на какой-то стимул, всё это слегка модифицирует реакции организма, а не приводит к его смерти или бесплодию. Кроме того, мутации разбросаны не хаотично по хромосомам, некоторые области активно тасуются, а какие-то консервативны и активно восстанавливаются. Как-то так. Но может я не прав.

д. б. н., ведущий научный сотрудник лаборатории анализа генома Института общей генетики им. Н.И.Вавилова РАН Светлана Боринская: Все генетические различия между людьми возникли в результате когда-то произошедших мутаций. Они прошли отбор в поколениях. Вредные мутации отсеиваются отбором - чем вреднее, тем быстрее.

Вновь появившиеся мутации могут быть как нейтральными, так и вредными. Некоторые оказываются полезными. Вредность или полезность зависит от условий среды.
Отбор начинается с момента формирования половых клеток. Часть сперматозоидов нежизнеспособна и имеющиеся у него мутации, и в том числе те, которые делают его нежизнеспособным, включая как старые, так и новые, никому передать не может. Отбор происходит и при созревании яйцеклеток.
После зачатия отбор продолжается. Есть оценки, показывающие, что около половины беременностей спонтанно прерывается (значительная часть на ранних этапах), если зародыш имеет несовместимые с развитием нарушения. Если остановка развития происходит на ранних этапах, в первые недели, то женщина этого может даже не заметить.
Почему мы до сих пор не сгинули от мутаций?
Рис. 1

Среди родившихся детей отбор продолжается. Дети с тяжелыми наследственными нарушениями погибают в первые годы жизни. Раньше детская смертность достигала 60%, и в этом тоже большой вклад отбора. Погибшие при катастрофах, убитые в войнах - не отбор, умершие от инфекционных болезней - отбор.

Когда мы рассматриваем возможные эффекты мутаций, надо учесть, что люди - диплоидные организмы. Вновь возникшая у папы мутация, даже очень вредная, может быть рецессивной и не проявится в присутствии нормального маминого гена. В обществах с близкородственными браками "защита" этого типа ослаблена, так как оба родителя могут оказаться носителями вредной мутации.

То же верно и для регионов, где частота вредных мутаций высока, как в случае с мутациями, защищающими от малярии. Среди гетерозиготных носителей защитных мутаций ниже смертность от малярии. В популяции таких носителей может быть половина и больше. Но платой за эту защиту была смерть младенцев, которым досталось две мутации - они погибали от болезни крови. Сейчас медицина позволяет спасать их, но это означает пожизненное лечение и многие проблемы как для самого пациента, так и для общества. Поэтому есть программы генетического мониторинга, позволяющие разными методами снизить долю рождения больных детей. Это тоже отбор, но уже не естественный, а управляемый обществом.

Среди мутаций, прошедших сквозь все эти фильтры, часть не портит жизнь и не проявляется внешне, но очень вредна с точки зрения поддержания вида. Это мутации, делающие человека бесплодным (тут мы возвращаемся к нежизнеспособным сперматозоидам и яйцеклеткам). Около 20% супружеских пар бесплодны, и по некоторым оценкам треть из них - по генетическим причинам.

Остальные мутации позволяют иметь потомство даже если внешне проявляются. Например, если человек совсем лысый и даже бровей нет (есть такая точечная мутация в гене фосфолипазы А), это не мешает ему иметь детей. Или в случае ахондроплазии (вид карликовости, обусловленный мутацией в гене рецептора гормона роста) - 80% пациентов получили мутацию de novo, но 20% получили ее от своих родителей, также имевших ахондроплазию.

Судьбу мутаций можно проследить на известном генетическом исследовании, проведенном при идентификации останков семьи последнего российского императора Николая II. У царевича Алексея была гемофилия, мутацию он получил от своей матери императрицы Александры, которая унаследовала ее от королевы Виктории. Мутация находится на Х-хромосоме, поэтому у женщин не проявляется, у них имеется вторая Х-хромосома с нормальным геном. Ни у кого из предков королевы гемофилия не отмечена.
Почему мы до сих пор не сгинули от мутаций?
Рис. 2

Современные исследования показывают, что больные гемофилией с мутацией de novo наследуют ее в большинстве случаев от отца. Поэтому можно предположить, что королева Виктория тоже получила ее от отца. На момент рождения дочери герцогу Кентскому было за пятьдесят. В трех поколениях потомков королевы рождались мальчики с этим заболеванием, но среди ее ныне живущих потомков больных гемофилией нет. На рис. 1 мужчины с гемофилией указаны красными квадратиками, женщины-носительницы мутации - кружками с красным сектором. Носительство мутации для женщин установлено по наличию больных сыновей, для царицы Александры и ее детей установлена конкретная мутация гемофилии. Генотипы остальных женщин не известны.

Другая мутация в царской родословной произошла, видимо, у матери Николая II Марии Федоровны. Эта мутация в митохондриальной ДНК была обнаружена при генетическом исследовании останков из захоронения царской семьи. У Николая II и его брата Георгия, чьи останки тоже были исследованы, имеется митохондриальная ДНК двух типов, отличающихся друг от друга одной нуклеотидной заменой. Один из вариантов (с нуклеотидом С) является "канонической версией", другой (с нуклеотидом Т) - результат мутации. У потомства произошло то, что генетики называют расщеплением - одна из версий потерялась и они имеют не два вида мтДНК, а только один.

Анализ ДНК показал, что у внука Марии Федоровны, сына Ольги, осталась версия "С", а у праправнучки от дочери Ксении - версия "Т" (рис. 2). И если гемофилия доставила горе семьям больных детей, а в России сказалась и на судьбе империи, то мутация в мтДНК никак не проявлялась и лишь доставила дополнительные хлопоты генетикам при идентификации.

Рисунки из статьи: Григоренко А.П., Боринская С.А., Янковский Н.К., Рогаев Е.И. Достижения и особенности в работе с древней ДНК и с ДНК из сложных криминалистических образцов. // Acta Naturae 2009, № 3, 56-68

Источник: АНТРОПОГЕНЕЗ.РУ
324

В мозге найдены управляющие старением клетки

Развернуть
Ученые нашли в мозге мышей клетки, которые регулируют процессы старения организма. Они находятся в гипоталамусе и выделяют в спинномозговую жидкость сигнальные молекулы РНК.

В дальнейших исследованиях авторы работы планируют уточнить структуру и конкретные функции микроРНК гипоталамических НСК, а также проанализировать другие молекулярные продукты этих клеток, которые также могут участвовать в регуляции старения.

http://short.nplus1.ru/HQsH4UccqcY
В мозге найдены управляющие старением клетки
274

У взрослых мышей добились регенерации нейронов сетчатки

Развернуть
Амфибии и рыбы умеют восстанавливать сетчатку, а млекопитающие нет (поэтому глаукома — очень плохой диагноз). Включать у млекопитающих гены, запускающие процесс регенерации и превращающие мюллеровские клетки в нейроны, как это умеют рыбы, раньше уже получалось, но только у новорожденных мышей. В новом проекте биологам удалось учесть эпигенетические факторы, «открыть» нужный участок хромосомы и запустить регенерацию сетчатки у взрослых особей.

http://short.nplus1.ru/BAnmVJkFSTY
У взрослых мышей добились регенерации нейронов сетчатки
2349

Физики впервые увидели частицу-античастицу

Развернуть
Физики впервые увидели квазичастицу, которая ведет себя как майорановский фермион. Поиски таких состояний велись последние 80 лет и только сейчас увенчались успехом. Главная особенность майорановских фермионов в том, что они являются античастицами к самим себе. А еще на их основе можно построить квантовый компьютер, топологически защищенный от распада квантового состояния.

http://short.nplus1.ru/b2Lho5t5lZU
Физики впервые увидели частицу-античастицу
943

Физики впервые увидели частицу-античастицу

Развернуть
Физики впервые увидели квазичастицу, которая ведет себя как майорановский фермион. Поиски таких состояний велись последние 80 лет и только сейчас увенчались успехом. Главная особенность майорановских фермионов в том, что они являются античастицами к самим себе. А еще на их основе можно построить квантовый компьютер, топологически защищенный от распада квантового состояния.

http://short.nplus1.ru/b2Lho5t5lZU
Физики впервые увидели частицу-античастицу
144

Почему сесть на Марс так сложно?

Развернуть
1592

Новость №340: Ученые придумали, как сделать устойчивый к вредителям трансгенный рис еще и урожайным

Развернуть
Новость №340: Ученые придумали, как сделать устойчивый к вредителям трансгенный рис еще и урожайным
http://short.nplus1.ru/LYehTr3BdE
2938

Новость №339: Белорусы показали противодроновую винтовку

Развернуть
Новость №339: Белорусы показали противодроновую винтовку
http://short.nplus1.ru/JQSMulKcXtc
528

Что такое квантовый компьютер

Развернуть
Просто о сложном: что такое квантовый компьютер и зачем он нужен.

Мир на пороге очередной квантовой революции. Первый квантовый компьютер будет мгновенно решать задачи, на которые самое мощное современное устройство сейчас тратит годы. Какие это задачи? Кому выгодно, а кому угрожает массовое использование квантовых алгоритмов? Что такое суперпозиция кубитов, как люди научились находить оптимальное решение, не перебирая триллионы вариантов?

До квантовой в ходу была классическая теория электромагнитного излучения. В 1900 году немецкий ученый Макс Планк, который сам в кванты не верил, считал их вымышленной и чисто теоретической конструкцией, был вынужден признать, что энергия нагретого тела излучается порциями — квантами; таким образом, предположения теории совпали с экспериментальными наблюдениями. А пять лет спустя великий Альберт Эйнштейн прибегнул к этому же подходу при объяснении фотоэффекта: при облучении светом в металлах возникал электрический ток! Вряд ли Планк с Эйнштейном могли предположить, что своими работами закладывают основы новой науки — квантовой механики, которой будет суждено до неузнаваемости преобразить наш мир, и что в XXI веке ученые вплотную приблизятся к созданию квантового компьютера.

Вначале квантовая механика позволила объяснить структуру атома и помогла понять происходящие внутри него процессы. По большому счету сбылась давняя мечта алхимиков о превращении атомов одних элементов в атомы других (да, даже в золото). А знаменитая формула Эйнштейна E=mc2(Е обозначает энергию, m — массу, а c — скорость света) привела к появлению атомной энергетики и, как следствие, атомной бомбы.

Что такое квантовый компьютер
Дальше — больше. Благодаря работам Эйнштейна и английского физика Поля Дирака во второй половине XX века был создан лазер — тоже квантовый источник сверхчистого света, собранного в узкий пучок. Исследования лазеров принесли Нобелевскую премию не одному десятку ученых, а сами лазеры нашли свое применение почти во всех сферах человеческой деятельности — от промышленных резаков и лазерных пушек до сканеров штрихкодов и коррекции зрения. Примерно в то же время шли активные исследования полупроводников — материалов, с помощью которых можно легко управлять протеканием электрического тока. На их основе были созданы первые транзисторы — они в дальнейшем стали главными строительными элементами современной электроники, без которой сейчас мы уже не представляем свою жизнь.

Быстро и эффективно решать многие задачи позволило развитие электронных вычислительных машин — компьютеров. А постепенное уменьшение их размеров и стоимости (в связи с массовым производством) проложило компьютерам дорогу в каждый дом. С появлением интернета наша зависимость от компьютерных систем, в том числе и для коммуникации, стала еще сильнее.

Зависимость растет, постоянно растут вычислительные мощности, но настала пора признать, что, несмотря на свои впечатляющие возможности, компьютеры оказались не в состоянии решить все задачи, которые мы готовы перед ними ставить. Одним из первых об этом начал говорить знаменитый физик Ричард Фейнман: еще в 1981 году на конференции он заявил, что на обычных компьютерах принципиально невозможно точно рассчитать реальную физическую систему. Все дело в ее квантовой природе! Эффекты микромасштаба легко объясняются квантовой механикой и из рук вон плохо — привычной нам классической механикой: она описывает поведение больших объектов. Тогда-то в качестве альтернативы Фейнман предложил использовать для расчетов физических систем квантовые компьютеры.

Что же такое квантовый компьютер и в чем его отличие от компьютеров, к которым мы привыкли? Все дело в том, как мы представляем себе информацию.

Если в обычных компьютерах за эту функцию отвечают биты — нули и единички, — то в квантовых компьютерах им на смену приходят квантовые биты (сокращенно — кубиты). Сам кубит — вещь довольно простая. У него по-прежнему два основных значения (или состояния, как любят говорить в квантовой механике), которые он может принимать: 0 и 1. Однако благодаря свойству квантовых объектов под названием «суперпозиция» кубит может принимать все значения, которые являются комбинацией основных. При этом его квантовая природа позволяет ему находиться во всех этих состояниях одновременно.
Что такое квантовый компьютер
В этом и заключается параллельность квантовых вычислений с кубитами. Все случается сразу — уже не нужно перебирать все возможные варианты состояний системы, а это именно то, чем занимается обычный компьютер. Поиск по большим базам данных, составление оптимального маршрута, разработка новых лекарств — лишь несколько примеров задач, решение которых способны ускорить во множество раз квантовые алгоритмы. Это те задачи, где для поиска правильного ответа нужно перебрать огромное количество вариантов.

Кроме того, для описания точного состояния системы теперь не нужны огромные вычислительные мощности и объемы оперативной памяти, ведь для расчета системы из 100 частиц достаточно 100 кубитов, а не триллионов триллионов бит. Более того, с ростом числа частиц (как в реальных сложных системах) эта разница становится еще существеннее.

Наиболее известным квантовым алгоритмом является алгоритм Шора(придумал в 1997 году английский математик Питер Шор.), который нацелен на решение задачи разложения чисел на простые множители (задача факторизации, дискретного логарифма). Казалось бы, что в этом сложного и зачем для решения такой задачи нужен квантовый компьютер? Мы все без труда раскладываем на простые множители числа вида 15 = 3*5, 55 = 5*11, 91 = 13*7 и т.д. Но можете ли вы разложить на два простых множителя число 853, или 13297, или 99487? Уже не так просто, правда? Но если написать программу для компьютера, то он довольно быстро найдет исходные множители простым перебором (или другим, более сложным алгоритмом). А если в числе будет не 5 знаков, а, хотя бы, 100? С такой задачей не могут справиться и самые современные компьютеры - на это у них уйдет от нескольких десятков до нескольких миллионов лет в зависимости от длины числа.

Что такое квантовый компьютер
А вот квантовые компьютеры, исполняя алгоритм Шора, должны справляться с этой задачей за считанные секунды. По крайней мере, в теории. На практике удастся проверить только тогда, когда будет создан первый полноценный квантовый компьютер, оперирующий парой тысяч кубитов. Кстати, пару лет назад ученые исполнили алгоритм Шора на квантовом процессоре из 3-х кубитов.

Почему же задача факторизации чисел так важна? Дело в том, что многие из современных протоколов, обеспечивающих защищенную передачу данных (например, при совершении банковских операций), используют вычислительную сложность этой задачи для генерации секретного ключа, который применяется для шифрации-дешифрации сообщений. С созданием квантового компьютера эти системы в мгновение ока перестанут быть сколь либо секретными и безопасными. Подробнее об этом можно почитать, например, здесь.

Существуют и другие квантовые алгоритмы, сулящие немалую выгоду в решении сложных для классических компьютеров задач, например, алгоритм Гровера, который легко осуществляет быстрый поиск информации в неупорядоченных базах данных. Кроме того, с помощью квантового компьютера возможно решение многих трудоемких математических задач (задач оптимизации), например, известную задачу коммивояжера.

Что такое квантовый компьютер
Не стоит также забывать и об изначальном видении знаменитого физика Ричарда Фейнмана – использовании квантового компьютера для моделирования физической реальности с учетом ее квантовой природы. Это направление сулит большие перспективы, т.к. станет возможным моделировать новые материалы с заданными свойствами или сложные лекарственные соединения в сотни раз быстрее, точнее и дешевле.

Одним из альтернативных направлений использования сверхпродящих кубитов является создание на их основе квантовых метаматериалов – массивов искусственных «атомов», способных особым образом без потерь энергии преломлять проходящее через них электромагнитное излучение. Сверхпроводящие кубиты также являются прекрасным инструментом для высокоточных квантовых измерений и создания так называемой "квантовой оптики на чипе" (где кубиты используются в качестве источников и детекторов единичных фотонов).
Что такое квантовый компьютер
Что такое квантовый компьютер
Тем временем по всему миру десятки научных групп и лабораторий стали заниматься экспериментальными исследованиями кубитов и возможностями создания из них квантового компьютера. Ведь одно дело — теоретически придумать кубит, и совсем другое — воплотить его в реальность. Для этого было необходимо найти подходящую физическую систему с двумя квантовыми уровнями, которые можно использовать в качестве базовых состояний кубита — нуля и единицы. Сам Фейнман в своей пионерской статье предлагал использовать для этих целей закрученные в разные стороны фотоны, но первыми экспериментально созданными кубитами стали в 1995 году захваченные в специальные ловушки ионы. За ионами последовали многие другие физические реализации: ядра атомов, электроны, фотоны, дефекты в кристаллах, сверхпроводящие цепи — все они отвечали поставленным требованиям.

Такое разнообразие имело свои достоинства. Подгоняемые острой конкуренцией, различные научные группы создавали все более совершенные кубиты и строили из них все более сложные схемы. Основных соревновательных параметров у кубитов было два: время их жизни и количество кубитов, которые можно было заставить работать сообща.

Что такое квантовый компьютер
Время жизни кубитов задавало то, как долго в них хранилось хрупкое квантовое состояние. Это, в свою очередь, определяло, сколько вычислительных операций можно было выполнить с кубитом, пока он не «умер».

Для эффективной работы квантовых алгоритмов нужен был не один кубит, а хотя бы сотня, причем работающая вместе. Проблема заключалась в том, что кубиты не очень любили соседствовать друг с другом и выражали протест драматическим уменьшением своего времени жизни. Чтобы обойти эту неуживчивость кубитов, ученым приходилось идти на всяческие ухищрения. И все же на сегодняшний день ученым удалось заставить работать вместе максимум один-два десятка кубитов.

Так что, на радость криптографам, квантовый компьютер — все еще дело будущего. Хотя уже совсем не такого далекого, как могло когда-то казаться, ведь к его созданию активно подключаются как крупнейшие корпорации вроде Intel, IBM и Google, так и отдельные государства, для которых создание квантового компьютера — вопрос стратегической важности.

#1 Источник
#2 Источник
2362

Новость №336: Пауки научились делать паутину из графена и нанотрубок

Развернуть
Новость №336: Пауки научились делать паутину из графена и нанотрубок
http://news.nplus1.ru/Zpvq
295

Новость №335: Электронные цепи для носимой электроники научились наносить прямо на кожу

Развернуть
Новость №335: Электронные цепи для носимой электроники научились наносить прямо на кожу
http://news.nplus1.ru/Zmi6
798

Новость №334: Астрономы нашли гигантское сверхскопление галактик

Развернуть
Новость №334: Астрономы нашли гигантское сверхскопление галактик
http://news.nplus1.ru/Zpj6
1858

Новость №331: Музыкальные предпочтения оказались результатом воздействия культурной среды

Развернуть
Новость №331: Музыкальные предпочтения оказались результатом воздействия культурной среды
http://news.nplus1.ru/Zmja