При планировании будущих поселений на Марсе необходимо учитывать множество факторов, главными из которых будут психологическая подготовка и психическая устойчивость людей. Также нужно понимать, как много колонистов необходимо для выживания далёкой базы, снабжение которой с Земли может оказаться нестабильным. Согласно предыдущим расчётам, для этого может потребоваться от 100 до 500 астронавтов, но новая работа говорит, что это число сильно завышено.

Источник изображения: Pixabay

На основе новых данных о поведении людей в длительных экспедициях, включая миссии на Международной космической станции, учёные из Университета Джорджа Мейсона (США) рассчитали минимальное количество астронавтов, необходимое для создания и поддержания колонии на Марсе. Научная статья по теме исследования пока не прошла рецензирование и находится на сайте arXiv. Однако свежие выводы учёных идут вразрез со всеми предыдущими исследованиями на эту тему.

Учёные считают, что для выживания колонии человечества на Марсе необходимо минимум 22 человека. Эта группа закроет все потребности базы в вопросах значительной автономии, включая добычу и переработку воды на Марсе в кислород для дыхания и водород для топлива. Психическая устойчивость астронавтов играет при этом главенствующую роль. «Невротики» быстро погибают, тогда как приятные в общении колонисты с эмпатией (с умением сопереживать и понимать чувства коллег) гарантируют выживание для небольшой горстки людей на негостеприимной Красной планете.

Большой вопрос, а нужны ли на Марсе людские поселения? На поверхности планеты высочайший уровень радиации, который загонит колонистов под «землю» — в норы, что не добавит психологической устойчивости в отношении поселенцев друг к другу.

Учёные запускали компьютерную симуляцию длительностью 28 виртуальных лет для групп колонистов от 10 до 170 человек. При всей совокупности заданных условий, а также с учётом комбинаций четырёх основных типов характеров людей, машина утверждает, что 22 человека вполне достаточно, чтобы колония на Марсе долго оставалась жизнеспособной.

В погоне за здоровым зрением и крепким сном маркетологи, врачи и пациенты бросились рекламировать, прописывать и носить очки с блокирующими синий свет стёклами. Группа учёных из Австралии и Великобритании взялась оценить эту практику на основе свежих научных работ. Оказалось, что нет достоверных данных о пользе синих фильтров для глаз, здоровья и сна пациентов.

Источник изображения: Pixabay

Исследователи из Университета Мельбурна совместно с коллегами из Университета Монаша и Лондонского городского университета подвергли анализу 17 опубликованных исследований из 6 стран, посвящённых использованию очков, блокирующих синий свет. Рандомизированные контролируемые исследования включали от 5 до 156 участников и проводились в течение периода времени от одного дня до пяти недель.

В результате проведенной работы учёные пришли к выводу, что очки, блокирующие синий свет, могут не соответствовать заявлениям рекламодателей и кабинетов оптометрии. Как следствие учёные призывают специалистов и потребителей дважды подумать о выборе очков с фильтрующими стёклами. Как минимум, это будут выброшенные деньги. В опубликованных данных исследователи не нашли убедительных данных о влиянии фильтров синего света в очках на общее состояние глаз, качество сна или зрительную работоспособность.

«Результаты нашего обзора, основанного на современных, наиболее достоверных данных, показывают, что доказательства этих утверждений [о пользе фильтров синего света] неубедительны и неопределенны, — рассказала ведущий автор исследования Лаура Дауни (Laura Downie). — Наши результаты не поддерживают назначение фильтрующих синий свет линз населению в целом. Эти результаты важны для широкого круга заинтересованных сторон, включая специалистов по офтальмологии, пациентов, исследователей и общественность».

Вероятно, для более детального изучения вопроса необходимо провести более длительное и более глубокое исследование, но даже имеющихся данных достаточно, чтобы воспринимать идею фильтрации синего света сомнительной.

«Количество синего света, получаемого нашими глазами от искусственных источников, таких как экраны компьютеров, составляет примерно тысячную долю от того, что мы получаем от естественного дневного света, — поясняют авторы. — Следует также иметь в виду, что линзы, фильтрующие синий свет, обычно отфильтровывают около 10–25 % синего света, в зависимости от конкретного продукта. Для фильтрации большего количества синего света линзы должны иметь явный янтарный оттенок, что существенно повлияет на восприятие цвета».

Исследователи Калифорнийского университета (UC) в Беркли впервые получили музыкальную композицию, воссозданную по сигналам из мозга человека. Пациенты прослушивали трек «Another Brick in the Wall (Part 1)» группы Pink Floyd, а имплантированные в мозг датчики снимали показания. Различение ритма и мелодии в сигналах мозга поможет разработать имплантаты для людей, страдающих нарушениями в области восприятия речи и эмоций и не только.

Источник изображения: Pixabay

Для поиска зон мозга, ответственных за восприятие музыки в широком смысле этого слова, в мозг 29 пациентов были имплантированы по 2268 электродов. Всем им ставили композицию Pink Floyd «Ещё один кирпич в стене», ставшую классикой рока. Параллельно прослушиванию с датчиков снимались показания мозговой активности, которые затем расшифровывали с помощью линейного и нелинейного ИИ-алгоритма.

Что в итоге получилось, можно прослушать в ролике ниже. Ценители Pink Floyd могут прийти в ужас от услышанного. С другой стороны, мозг может служить своеобразным фильтром, придающим композиции новизну и определённую оригинальность. Нельзя исключать, что это, в том числе, приведёт к появлению новых музыкальных находок и даже направлений.

При поиске ориентированных на музыку областей в головном мозге учёные решали другую задачу. Есть большой класс пациентов, страдающих от нарушений в восприятии и воспроизведении речи. В общем случае это называется просодией. Просодия подразумевает невозможность выделить в речи эмоции, ударения, акценты и другие нюансы, что сильно ограничивает страдающих ею в социализации. Считывание мелодии прямо с мозга помогло определить центры, отвечающие за мелодику и ритм. Фактически это путь к преодолению недуга с помощью имплантатов и ИИ-алгоритмов.

Источник изображения: Ludovic Bellier/CC-BY 4.0

Оказалось, что за музыкальную активность мозга отвечают другие отделы, чем те, которые поддерживают речь. Прежде всего — это верхняя височная извилина, а также области в сенсорно-моторной коре и нижней лобной извилине. В этих областях были расположены 347 электродов из 2268, установленных для эксперимента. Это то разрешение, с которым была считана с мозга легендарная композиция Pink Floyd, что наверняка можно улучшить в последующих экспериментах. Интересно, как к этому отнесутся правообладатели?

Представьте, что умные часы или фитнесс-браслет смогут управлять вашим метаболизмом, а не просто измерять пульс и подсчитывать количество шагов. Такое кажется невозможным, но поставленный учёными эксперимент показал, что активностью генов в клетках человека можно управлять электрическими импульсами.

Источник изображения: Pixabay

Исследователи из Швейцарской высшей технической школы Цюриха (ETH Zürich) проделали работу, результатом которой может стать использование в будущем носимых устройств для укрепления нашего здоровья, а не только для сбора данных об активности. Учёные представили то, что они назвали «электрогенетическим» интерфейсом. Перспективный интерфейс способен запускать целевые гены по команде в те моменты, когда наш организм будет нуждаться в стимуляции или в коррекции состояния здоровья.

«Носимые электронные устройства играют всё большую роль в получении данных о здоровье человека для проведения персонализированных медицинских вмешательств, — пишут исследователи в опубликованной ими статье. — Однако из-за отсутствия прямого электрогенетического интерфейса, носимые устройства пока не могут напрямую программировать генную терапию. Здесь мы предоставляем недостающее звено».

Как сообщается в статье учёных в журнале Nature Metabolism, эксперимент был поставлен на мышах, больных диабетом 1-го типа. Мышам имплантировали клетки поджелудочной железы человека. Раздражение этих клеток электрическим током по команде с внешнего устройства приводило к принудительной выработке инсулина. С оговорками, но животных фактически избавили от неизлечимой болезни.

Источник изображения: Nature Metabolism

Стимуляция клеток происходит в процессе образования активных форм кислорода — очень активных и «агрессивных» молекул, уровень которых, впрочем, контролировался и не достигал концентрации, после которой молекулы кислорода становятся для организма ядом. Молекулы кислорода напрямую воздействуют на ДНК при делении клеток и могут направлять этот процесс в нужное русло, обеспечивая генную терапию с помощью контролируемых электрических импульсов.

«Мы считаем, что эта технология позволит носимым электронным устройствам напрямую программировать метаболические вмешательства», — пишут исследователи. Очевидно, что такое произойдёт очень и очень нескоро. Но потенциал в этом есть, и он обещает когда-нибудь справиться с генетическими заболеваниями и не только. Например, получить возможность выбрать в меню браслета режим «форсаж» и догнать уходящий поезд.

Исследователи из Института Файнштейна американской медицинской сети Northwell Health впервые обеспечили двойной искусственный обход поражённой нервной системы пациента. Встроенные в головной мозг человека имплантаты вернули подвижность и чувствительность руки. Не обошлось и без помощи искусственного интеллекта.

Источник изображений: Matthew Libassi / Northwell Health’s Feinstein Institutes for Medical Research

При подготовке к операции хирурги с помощью фМРТ провели многочисленные оценки зон головного мозга пациента, чтобы с максимальной точностью определить место размещения имплантатов — чипов, распознающих активность головного мозга в его отдельных областях. Но даже после этого в процессе 15-часовой операции на открытом мозге они консультировались с пациентом для уточнения мест установки датчиков.

Два имплантата считывали «мысли» пациента о желании двигать рукой, а три других принимали сигналы от датчиков на руке и запястье. Фактически врачи запустили два обходных пути для нейросигналов, барьером на пути которых стала травма позвоночника (спинного мозга). Один шунт заставлял руку совершать движения через систему накладных электродов (на позвоночник и предплечье), а другой возвращал в мозг сигналы от датчиков тактильных ощущений. Дальше мозг справлялся сам — связывал одно и другое и выстраивал новые нейронные цепи в головном мозге таким образом, чтобы человек воспринимал движение руки и тактильный отзыв в едином пакете.

По словам хирургов, это первый в истории случай, когда спинной мозг обошли двумя маршрутами. Ранее проводились экспериментальные операции, когда шунт, минуя поражённый спинной мозг, передавал расшифрованные компьютерным алгоритмом желания двигаться в мышцы конечностей. Но обратной связи до сих пор никто не организовывал, чтобы тактильные ощущения возвращались в мозг в обход повреждённых нервных тканей.

Между тем, обратная связь может помочь в восстановлении функций мозга, отвечающих за движения конечностей и их чувствительность. Проще говоря, по мере обучения мозг может научиться обходиться без компьютерных алгоритмов и случай с этим конкретным пациентом Northwell Health это подтвердил. После двойной стимуляции 45-летний парень с парализованными руками и ногами смог частично вернуть чувствительность руки и в два раза увеличил силу её сжатия.

Миллионы пациентов с подобными травмами могут надеяться вернуть подвижность и чувствительность конечностей, что обеспечит им развитие подобных технологий.

Современные технологии не позволяют осуществлять высокоточное дистанционное считывание активности мозга человека. Самым действенным способом по-прежнему остаётся установка электродов на кожу головы или имплантация непосредственно в мозг. Возможно, с этим сможет помочь новый китайский датчик активности мозга, который очень просто устанавливается в ушной канал пациента.

Источник изображений: Nature Communications (2023)

Разработанное группой ученых из китайского Университета Цинхуа устройство получило название SpiralE. Это тонкая многослойная полоска длиной 50 мм и шириной 3 мм. Полоска состоит из двух слоёв полимера с памятью формы, слоя электротермической активации формы и слоя с сенсорами для снятия электроэнцефалограммы.

Для ввода в ушной проход пациента датчик скручивается в плотный жгут. Уже на месте на датчик воздействуют электромагнитным полем, которое вызывает нагрев в его активирующем слое и, как следствие, заставляет полимерные слои с памятью формы распрямляться. Этот процесс приводит к тому, что датчик плотно соприкасается с кожей, и это обеспечивает аккуратное снятие сигналов мозговой активности. При этом каждый раз датчик принимает индивидуальные формы слухового канала, что делает его универсальным. Наконец, он не загораживает слуховой проход и не снижает чувствительность слуха человека, и легко извлекается.

Лабораторные испытания показали, что датчик удобен для длительного ношения и определяет активность мозга с точностью до 95 %. Учёные рассчитывают, что подобный датчик найдёт применение в изучении качества сна пациентов (спать с современными наголовными датчиками то ещё удовольствие), при выявлении эпилепсии и даже для слежения за активностью водителей, о чём они рассказали в своей статье в журнале Nature Communications.

Учёные из Университета Монаша создали DishBrain — полубиологический компьютерный чип, в электроды которого интегрированы около 800 000 клеток мозга человека и мыши. Демонстрируя что-то вроде разума, он научился играть в Pong за пять минут. Исследование, проведённое в партнёрстве с мельбурнским стартапом Cortical Labs, получило грант в размере 407 000 долларов США от Австралийской национальной программы грантов на исследования в области разведки и безопасности.

Источник изображения: Pixabay

Массив микроэлектродов в основе DishBrain способен не только считывать активность в клетках мозга, но и стимулировать их электрическими сигналами, поэтому исследовательская группа создала версию Pong, в которой клетки полубиологического искусственного мозга получали информацию о перемещении мяча и могли воздействовать на ракетку, перемещая её влево и вправо.

Затем была разработана очень простая система стимуляции, использующая стремление небольших скоплений клеток мозга сводить к минимуму непредсказуемость окружающей их среды. Если ракетка отбивает мяч, клетки получают поощрение — предсказуемый стимул, а при промахе — четыре секунды непредсказуемого воздействия. Это первый случай, когда клетки мозга, выращенные в лаборатории, получили возможность не только ощущать мир, но и воздействовать на него, и результаты были впечатляющими.

Нейроны DishBrain, растущие на массиве электродов / Источник изображения: Cortical Labs

Такие чипы, объединяющие биологические вычисления с ИИ, «в будущем могут в конечном итоге превзойти по производительности существующее чисто кремниевое оборудование, — уверен руководитель проекта доцент Адил Рази (Adeel Razi). — Результаты таких исследований будут иметь серьёзные последствия в таких областях как планирование, робототехника, передовая автоматизация, интерфейсы мозг-машина и разработка лекарств».

Расширенные возможности DishBrain могут стать основой нового поколения машинного обучения, особенно когда оно будет воплощено в автономных транспортных средствах, дронах и роботах. По словам Рази, это может дать им «новый тип машинного интеллекта, способный учиться на протяжении всей своей жизни». Технология обещает машины, которые могут продолжать изучать новые способности без ущерба для старых, хорошо адаптируются к изменениям и могут использовать старые знания в новых ситуациях, оптимизируя использование вычислительной мощности, памяти и энергии.

DishBrain с клетками, выделенными с помощью флуоресцентных маркеров / Источник изображения: Cortical Labs

«Мы используем этот грант для разработки более совершенных моделей ИИ на основе обучающихся биологических нейронных сетей, — говорит Рази. — Это поможет расширить возможности оборудования и методов до такой степени, что они станут жизнеспособной заменой для классических вычислений».

Похоже, скоро мы узнаем, мечтают ли андроиды об электроовцах. И нам может не понравиться то, что мы узнаем.

Появление мобильных телефонов сопровождалось страхами о пагубном влиянии их излучения на здоровье. Слухи о том, что от мобильника «варятся мозги» оказались преувеличенными, но точку в вопросе безопасности мобильных телефонов никто так и не поставил. Новое многолетнее исследование показало, что опасность разговоров по мобильному телефону кроется не там, где искали раньше. Главной мишенью для радиоизлучения телефона оказалось сердце.

Источник изображения: Pixabay

Международная группа учёных во главе с профессорами из Южного медицинского университета (Гуанчжоу, Китай) за 12 лет изучила привычки и здоровье 212 046 взрослых в возрасте от 37 до 73 лет, опираясь на данные проекта UK Biobank. Все участники исследования обоих полов не имели гипертонии до начала сбора данных. Иными словами, все они были со здоровой сердечно-сосудистой системой. А потом зазвонил телефон…

Длительность разговора, его частоту, количество звонков в неделю и количество лет пользования мобильными или стационарными телефонами (гарнитурами или громкой связью) участники исследования освещали в опроснике. Пользователем мобильного телефона считался человек, кто хотя бы раз в неделю совершал по нему звонок или принимал вызов. Результат анализа заставляет задуматься. В авторитетном европейском журнале European Heart Journal - Digital Health учёные сообщили, что использование мобильного телефона более 30 минут в неделю увеличивает риск гипертонии в среднем на 12 %.

Именно полчаса в неделю или больше — это тот предел, который отделил людей, оставшихся по истечению 12 лет со здоровым сердцем, и заработавшими повышенное артериальное давление. Исследование учитывало генетическую предрасположенность, расу, пол, возраст и ряд других аспектов. Всё это было не важно. Разница в вероятности возникновения гипертонии была только в количестве минут разговоров в неделю — меньше 30 минут и больше этого времени. И чем больше минут разговоров, тем выше вероятность заполучить этот неприятный недуг, который, в свою очередь, повышает вероятность инсультов и инфарктов и, как следствие, смерти.

«Именно количество минут, проведенных за разговором по мобильному телефону, имеет значение для здоровья сердца, причем большее количество минут означает больший риск, — говорит автор исследования профессор Сяньхуэй Цинь (Xianhui Qin) из Южного медицинского университета (Гуанчжоу, Китай). — Годы пользования телефоном или использование системы hands-free не влияют на вероятность развития высокого кровяного давления. Для подтверждения полученных результатов необходимы дополнительные исследования».

Сегодня мобильным телефоном пользуется почти три четверти населения Земли в возрасте от 10 лет и старше. Почти 1,3 млрд взрослых в возрасте от 30 до 79 лет в мире испытывают повышенное артериальное давление (гипертонию). Результаты предыдущих исследований использования мобильных телефонов в связи с риском возникновения гипертонии были противоречивыми, возможно, потому, что они включали разговоры, передачу СМС, игры и т.д. Но в целом эффект воздействия высокочастотного радиосигнала на кровеносные сосуды известен и он заключается в кратковременном повышении артериального давления в момент совершения звонка.

Средний возраст участников исследования составил 54 года, 62 % из них — женщины. Мобильными телефонами пользовались 88 % из принявших участие в исследовании. За 12 лет наблюдения гипертония развилась у 13 984 (7 %) участников. Риск развития гипертонии у пользователей мобильных телефонов был на 7% выше, чем у тех, кто ими не пользовался. У тех, кто разговаривал по мобильному телефону 30 и более минут в неделю, вероятность развития гипертонии была на 12 % выше, чем у тех, кто тратил на телефонные разговоры менее 30 минут. Результаты были аналогичными для женщин и мужчин.

По сравнению с людьми, которые тратили менее 5 мин на разговоры в неделю, длительность звонков от 30 до 59 мин в неделю увеличивало риск появления гипертонии на 8 %, от 1 ч до 3 — повышало риск на 13 %, от 4 до 6 ч — повышало риск гипертонии на 16 %, и свыше 6 ч — увеличивало риск гипертонии на 25 %. При этом, сколько лет человек пользовался телефоном, было не важно. Это не влияло на риск развития гипертонии, как и не вело к её возникновению использование громкой связи.

Если человек был предрасположен к появлению гипертонии генетически или от образа жизни, то риск её появления возрастал до 33 %, если такой участник исследования говорил по мобильнику более 30 мин в неделю.

Профессор Цинь сказал: «Полученные нами результаты свидетельствуют о том, что разговоры по мобильному телефону могут не влиять на риск развития высокого кровяного давления при условии, что еженедельное время разговора не превышает получаса. Для воспроизведения полученных результатов необходимо провести дополнительные исследования, но до тех пор для сохранения здоровья сердца разумно свести разговоры по мобильному телефону к минимуму».

Разработчик квантовых компьютеров — американская компания IonQ — сообщил о первых опытах имитации мыслительной деятельности человека на квантовых схемах. Задачей эксперимента стало исследование принципиальной возможности запустить на квантовом «железе» модели познания и принятия решений человеком. Первые результаты обнадёживают, о чём компания сообщила в научной публикации.

Источник изображения: Pixabay

Исследователи напомнили, что психологи системно свыше 60 лет пытаются проникнуть в тайну познания человеком себя и окружения. Ряд аспектов указывают на то, что путь мысли человека в чём-то (а иногда очень сильно) подчиняется законам квантовой вероятности. Было бы неправильно упустить этот момент и не попытаться запустить выведенные психологами модели принятия решений на квантовых компьютерах. Если правильно подобрать компоненты, это приведёт к появлению невероятно мощных по силе инструментов для предсказаний тех или иных событий, как и создаст предпосылки для возникновения всезнающих управленческих платформ.

Вместе с международной группой учёных специалисты IonQ смогли создать квантовые схемы, регистры и гейты, которые позволили запустить имитацию мыслительной деятельности человека. Фактически в кубитах были закодированы человеческие ментальные состояния, что позволило провести с ними манипуляции и получить определённый результат. Это пока первые шаги. Но завести они могут очень далеко, и даже нельзя сказать, в хорошую или плохую сторону. Оружием может стать любой рабочий инструмент. А новый инструмент может обернуться против всего человечества разом.

«Потенциальное влияние квантовых компьютеров, способных эмулировать процессы принятия решений человеком, невозможно переоценить, поскольку такое будущее становится всё ближе к реальности, — сказал Питер Чапман (Peter Chapman), генеральный директор и президент IonQ. — Этот прорыв несёт в себе огромный потенциал для таких областей, как генеративный ИИ, позволяя создавать сложные и тонкие системы искусственного интеллекта, способные генерировать высокореалистичные и творческие результаты. Благодаря беспрецедентной вычислительной мощности квантовых вычислений, сегодняшнее исследование закладывает важнейшую основу для развития сложной сети корреляций, которая станет топливом для будущих инноваций».

Но самое интересное в том, что даже человек может мыслить по законам квантовой физики. Последние исследования показывают, что у нас у каждого в голове может быть маленький квантовый компьютер, хотя это уже другая история.

Учёные из Швейцарии с коллегами из других стран сделали шаг в сторону лечения ряда травм позвоночника, в результате которых пациенты теряют подвижность конечностей. Исследователи сумели обойти повреждённые нервные ткани в спинном мозге, создав беспроводной цифровой мост между головным и спинным мозгом ниже повреждённого участка. Но и без помощи машинного обучения не обошлось — необходимо было ещё суметь распознать мысли о движении.

Источник изображения: Nature

Проектом руководили исследователи из Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL). Помощь была оказана 38-летнему человеку, повредившему шейный отдел позвоночника десять лет назад в результате падения с велосипеда. Ранее он участвовал в программе помощи в реабилитации людей с травмами позвоночника. В частности, к нему применяли процедуру эпидуральной стимуляции спинного мозга, когда в позвоночник устанавливается имплантат с электродами, а под кожу вшивается стимулятор. Такая платформа на основе показаний датчиков движения в стимуляторе создаёт импульсы в ответственных зонах спинного мозга и заставляет мышцы конечностей совершать работу, а человеку передвигаться, правда, очень и очень ограниченно.

Поскольку у пациента остались электроды в позвоночнике (на спинном мозге), учёные решили подавать на них управляющий сигнал из головного мозга. Для этого потребовалось организовать цифровой беспроводной мост, поскольку нервная ткань между спинным и головным мозгом была разорвана в результате травмы. Для считывания сигналов из головного мозга в череп пациенту были имплантированы датчики со своими массивами электродов. Блок управления электродами получал внешнее индуктивное беспроводное питание на частоте 13,56 МГц, а считанная мозговая активность передавалась другой антенной — дециметровой на частоте 405 МГц.

Данные принимались и расшифровывались приёмным устройством (возможно, ноутбуком), который пациент был обязан носить в рюкзаке за спиной. Сначала алгоритм научили распознавать активность головного мозга в ответ на команды совершать те или иные движения ногами, а затем его обучили синхронизировать желания пациента двигать конечностями с сигналами, передаваемыми к спинному мозгу и дальше к целевым мышцам ног.

В результате обучения цифровой интерфейс помог пациенту делать то, что ему стало недоступно после травмы — ходить по пересечённой местности и удерживать баланс с костылями. Платформа работала хорошо также в домашних условиях, а не только под присмотром врачей. Более того, часть путей нейронов в головном мозге смогла перестроиться, и пациент ряд действий мог совершать даже без искусственной стимуляции. Когда-нибудь, отмечают исследователи в своей статье в Nature, подобные технологии смогут вернуть к активной жизни людей с травмами позвоночника. Если это работает на одном пациенте, то может быть повторено с другими.

Новые компьютерные технологии обещают головокружительные перспективы в области помощи людям с поражениями мозга или нервной системы. Пока такие решения не очень чувствительные и весьма громоздкие, и это лишь вопрос времени, когда они станут доступны широкому кругу пациентов. Приблизить этот момент могут системы искусственного интеллекта, которые на принципе самообучения способны кратно повысить чувствительность мозговых интерфейсов.

Мозг шлёт телеграммы. Источник изображения: Jerry Tang/Martha Morales/The University of Texas at Austin

Очередной шаг в направлении неинвазивных методов регистрации мыслей сделали учёные из Техасского университета в Остине, представив семантический декодер. Они использовали метод функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ) для регистрации активности головного мозга пациентов, которую с помощью ИИ — машинного обучения на больших языковых моделях, подобных GPT от Open AI — транслировали в образы с помощью текстовых сообщений. Проще говоря, модель прямым текстом в чате сообщала всё то, о чём в данный момент думает человек. Но при этом всё не так просто.

Во-первых, описание было тем точнее, чем охотнее пациент сотрудничал с учёными. Это, кстати, предотвращает насильственное чтение мыслей. Если вы не хотите выдавать «мысли» — думайте о чём-то другом. Во-вторых, данные интерпретировались правильно только в том случае, если ИИ обучался на конкретном пациенте. В частности, каждый из испытуемых в течение 16 часов прослушивал устную речь, в процессе чего модель изучала активность его мозга. Если же ИИ пытался расшифровать мысли, не обучаясь на мозговой активности подопытного, то результаты были неразборчивыми.

«Мы очень серьёзно относимся к опасениям, что это может быть использовано в плохих целях, и постарались этого избежать, — сказал Джерри Танг (Jerry Tang), ведущий автор исследования. — Мы хотим убедиться, что люди используют подобные технологии только тогда, когда они этого хотят, и что это им помогает».

Предложенное решение опирается на то, что в процессе создания образов в голове и, в частности, словесных конструкций уровень кислорода повышается там и тогда, когда мозг реагирует на что-то определённое. Это может быть как визуализация (ниже показан пример дешифровки с помощью ИИ активности мозга при просмотре ролика без звука), а также собственные мысли пациента. Прибор фМРТ регистрирует такие области, а машинное обучение связывает их с образами и транслирует в понятный всем текст.

Результат не является дословным пересказом мыслей. Вместо этого исследователи разработали систему таким образом, чтобы она улавливала суть сказанного или продуманного, и система работает, хотя и несовершенно. Примерно в половине случаев, когда дешифратор обучен отслеживать мозговую активность участника, машина выдает текст, близко (а иногда и точно) соответствующий смыслу исходных слов.

Например, в ходе экспериментов участник слышал фразу «У меня еще нет водительских прав», которую декодер переводил свои «Она еще даже не начала учиться водить». Слова «Я не знала, что делать: кричать, плакать или убегать. Вместо этого я сказала: "Оставь меня в покое!"» были расшифрованы как «Начала кричать и плакать, а потом просто сказала: "Я же сказала тебе оставить меня в покое"».

Скорость такой регистрации низкая — уровень кислорода повышается и понижается в течение 10 секунд. За это время человек успевает услышать около 20 слов. Фактически это сегодняшний уровень расшифровки образов. На каждый образ, который можно декодировать исходя из зарегистрированной таким образом активности головного мозга человека, требуется интервал примерно в 20 слов.

Платформа фМРТ требует работы в лабораторных условиях, что не годится для её массового применения. Исследователи считают перспективным другой подход, который даёт тот же результат — это функциональная спектроскопия в ближней инфракрасной области (fNIRS). Датчики fNIRS компактные и в этом плане удобные. Они фиксируют активность кровотока в головном мозге и поэтому могут опираться на тот же принцип и ту же модель обучения, что и в случае фМРТ. Возможно, это станет следующим шагом в исследованиях научной группы.

Учёные продолжают спорить о том, что привело к зарождению биологической жизни на Земле, и это оставляет простор для новых гипотез. На днях была предложена ещё одна теория, главным действующим героем которой стало наше Солнце.

Источник изображения: NASA

В начале прошлого века была предложена гипотеза, что жизнь на Земле могла зародиться в первичном тёплом «супе» из химических элементов, когда в него ударяли молнии. Это вело к расщеплению молекул и к созданию новых химических соединений, что в итоге привело к естественному синтезу сначала аминокислот, а затем белков и далее по списку. Имитирующий подобный процесс эксперимент в 1953 году поставили учёные из Чикагского университета Стэнли Миллер (Stanley Miller) и Гарольд Юри (Harold Urey).

Исследователи заполнили герметичную камеру метаном, аммиаком, водой и молекулярным водородом — основными газами, которые, как считалось, преобладали в атмосфере ранней Земли. Затем через камеру пропускался высоковольтный электрический разряд, имитирующий удар молнии. Последующий анализ содержимого камеры показал, что там действительно образовалось около 20 аминокислот.

Сегодня учёные вынуждены заново пересматривать результаты эксперимента 70-летней давности. Наука узнала больше о вероятном химическом составе воздуха ранней Земли и к предыдущим данным необходимо относиться с осторожностью. Согласно современным воззрениям, аммиак (NH₃) и метан (CH₄) были намного менее распространены, а вместо них в атмосфере Земли присутствовали углекислый газ (CO₂) и молекулярный азот (N₂), для расщепления которых требуется больше энергии. Эти газы всё ещё могут давать аминокислоты, но в значительно меньших количествах.

Вопрос, где взять больше энергии, чем в грозовых разрядах? Кандидатами на эту роль были ударные волны от падающих на Землю метеоритов и ультрафиолетовое излучение Солнца. Астрофизик NASA Владимир Айрапетян — один из авторов статьи в свежем номере журнала Life с описанием новой гипотезы — предложил на роль «зажигалки» для жизни на Земле высокоэнергичные солнечные частицы.

Вместе с учёными из Японии на их стенде для изучения высокоэнергетических космических частиц они воссоздали вариант знаменитого эксперимента Миллера-Юри, только взяли другую смесь газов и ударяли по ней разогнанными на ускорителе протонами — имитаторами высокоэнергетических частиц Солнца. Также для контроля они пропускали через газ разряд тока, чтобы сравнить результаты с оригинальным экспериментом.

В герметичной камере находились углекислый газ, молекулярный азот, вода и разное количество метана (доля метана в ранней атмосфере Земли точно не определена, но считается, что она не очень большая). При обстреле газа протонами (солнечными частицами) образование аминокислот и карбоновых кислот было заметным уже при 0,5 % содержания метана в смеси. Электрические разряды давали соединения аминокислот, начиная с концентрации метана от 15 % в смеси, но их всё равно было на шесть порядков меньше, чем при облучении энергичными частицами.

Эксперимент показал, что у молний меньше шансов создать жизнь на Земле в сходных условиях, тогда как высокоэнергетические солнечные частицы на такое оказываются способны.

Более того, наблюдения за тысячами похожих на Солнце звёзд позволяют предположить, что во времена ранней Земли Солнце светило на 30 % слабее, чем сегодня. Более холодный климат подразумевает меньшую частоту возникновения гроз, что ещё сильнее увеличивает шансы Солнца оказаться главным кандидатом на роль «зажигалки» земной жизни. В те времена вспышки на Солнце происходили гораздо чаще, а супервспышки, когда магнитосфера Земли не могла до конца удержать поток высокоэнергичных частиц, случались каждые 3–10 дней. Сегодня например, событие подобной интенсивности происходит один раз в 100 лет.

Высочайшая активность Солнца и чуть более холодный климат Земли — вот сочетание, при котором на Земле могла возникнуть жизнь.

Учёные из Мюнхенского технического университета предложили ещё один способ утилизации углекислого газа. Вместо выбросов в атмосферу, где CO₂ будет создавать парниковый эффект, открытая цепочка биохимических реакций приводит к синтезу аминокислоты, необходимой для производства кормового белка. При этом территория под комплекс для синтеза будет ощутимо меньше сельхозугодий под те же задачи. Так можно будет «накормить будущее», уверены учёные.

Источник изображения: Otto Zellmer / TUM

Для производства искусственного белка, необходимого как для кормов сельскохозяйственных животных, так и для пищи человека, например, для создания искусственного мяса, необходим ряд аминокислот. Немецкие учёные придумали реакцию для синтеза аминокислоты L-аланина и намерены разработать процессы для синтеза других необходимых аминокислот, чтобы в конечном итоге из углекислого газа синтезировать полные белковые комплексы.

В основе биохимической реакции синтеза L-аланина лежит метанол и не простой, а «зелёный» — полученный из CO₂ с использованием возобновляемой энергетики — от ветряных или солнечных ферм. Метанол необходим как промежуточный продукт, потому что напрямую аминокислоту синтезировать из углекислого газа нельзя. Получив из CO₂ метанол, учёные запускают с ним серию реакций с использованием синтетических ферментов. На выходе получается необходимая для синтеза кормового белка аминокислота. Для синтеза этой же аминокислоты природным способом необходимы земля, люди и длительные процессы по выращиванию.

В случае природного подхода ресурсные затраты и произведённые в его процессе вредные выбросы проигрывают синтетическим, уверены исследователи. К тому же, синтетический способ производства аминокислот и белков не производит вредных выбросов, если использует возобновляемую энергию. Предложенное решение поможет устранить конфликт между растущим населением Земли и производством продуктов. Еды хватит всем, и производиться она будет без ущерба для экологической обстановки.

Компания Zotac в партнёрстве с компанией Sony представила видеокарты GeForce RTX 4070 Ti AMP AIRO Spider-Man: Across the Spider-Verse, GeForce RTX 4070 AMP AIRO Spider-Man: Across the Spider-Verse Edition и GeForce RTX 4070 Twin Edge OC Spider-Man: Across the Spider-Verse Edition, оформленные по мотивам мультипликационного фильма «Человек-паук: Паутина вселенных», премьера которого состоится на мировых киноэкранах 2 июня 2023 года. Новинки украшены изображениями героев ленты.

Источник изображений: Zotac

Технически видеокарты не отличаются от ранее представленных обычных моделей GeForce RTX 4070 Ti AMP AIRO, RTX 4070 AMP AIRO и RTX 4070 Twin Edge OC.

Для GeForce RTX 4070 Ti AMP AIRO компания Zotac заявляет частоту графического процессора 2670 МГц, для GeForce RTX 4070 AMP AIRO — 2535 МГц, а для GeForce RTX 4070 Twin Edge OC — 2490 МГц.

Модели GeForce RTX 4070 Ti AMP AIRO и RTX 4070 AMP AIRO оснащены большими системами охлаждения с тремя вентиляторами и имеют толщину в 2,5 слота расширения. Модель RTX 4070 Twin Edge OC использует более компактную систему охлаждения с двумя вентиляторами и имеет толщину 2,2 слота расширения.

Ближе к кинопремьере Zotac и Sony разыграют одну GeForce RTX 4070 AMP AIRO Spider-Man: Across the Spider-Verse Edition и две GeForce RTX 4070 Twin Edge OC Spider-Man: Across the Spider-Verse.

Также у зрителей будет возможность выиграть коллекционные фигурки героев мультфильма, футболки, сумки, брелоки, наборы стикеров, шнурки для смартфонов и другие предметы, выполненные по мотивам грядущего фильма.

Исследования показали, что каждый третий офисный сотрудник в Швейцарии страдает от стресса. За уровнем нервного напряжения человека принято следить по частоте сердечных сокращений. Новое исследование показало, что более точно об истинном уровне стресса позволяет судить стиль управления мышкой и то, как человек набирает текст на клавиатуре. Это позволит предупреждать переход стресса в хроническое состояние и появление серьёзных проблем со здоровьем.

Источник изображения: Pixabay

Стиль использования мышки и набора текста как индикатора уровня стресса начали изучать на практике специалисты Швейцарской высшей технологической школы Цюриха (ETHZ). Предварительные данные были получены на основе наблюдения за 90 добровольцами, половине из которых позволили без помех заниматься обычной офисной работой за компьютером, а другой половине регулярно мешали это делать, отвлекая тем или иным способом, тем самым повышая уровень стресса.

Довольно быстро выяснилось, что расслабленные люди и сотрудники под давлением отвлекающих факторов по-разному управляют мышкой и набирают текст. Если подопытных часто отвлекали во время работы, движения курсором мыши становились менее точными, более продолжительными и иногда безсистемыми, что, в целом, хорошо описано в психологии как «нейромоторный шум». Нагрузка на мозг возрастала, и это отражалось на мелкой моторике.

С набором текста при помехах было нечто похожее — возрастало число ошибок и количество коротких пауз. Работающие без помех делали более длинные паузы, но и набор текста был плавным и более продолжительным. Параллельное измерение ЧСС не проявляло массы нюансов ни в одной, ни в другой группе. Внешне человек был спокоен со стабильным пульсом, но мышка выдавала его напряжение.

Учёные намерены продолжить собирать данные до конца текущего года. Всё делается анонимно и без цели предоставить работодателям инструмент слежения за работниками в офисе. Задача стоит лишь в том, чтобы следить за уровнем стресса, делая это максимально анонимно и предупреждая обострения. Разобраться во всех нюансах учёным помогает машинное обучение, на базе которого в итоге будет построена модель для оценки уровня стресса офисных работников по стилю управления мышкой и практике набора текста.