10-те най-интригуващи, умопомрачителни научни пробива през 2024 г

ИИ се справя най-добре, когато ни стимулира да мислим по различен начин, а не когато разчитаме на него да мисли вместо нас

21:00 | 28 декември 2024

Автор: Ф.Д. Флам

Снимка: Bloomberg LP

Това беше лоша година за добрите новини, но само защото вълненията и драмите около изборите в САЩ през 2024 г. и продължаващите войни засенчиха някои от откритията, направени в световните обсерватории, полеви изследвания и лаборатории.

Някои от тези открития биха могли да ни направят по-здрави, а други да разширят външните граници на познанията ни за Вселената.

Лунни скали от Terra Incognita

Има нещо мистериозно в страната на Луната, която никога не е обърната към нас. Мисиите за прелитане показват съвсем различна, по-светла повърхност с по-малко кратери и по-дебела кора от познатото лице. Китай приземи първия апарат на обратната страна на Луната през 2019 г., а след това през 2024 г. китайският апарат „Чанъе-6“ проби под повърхността и изпрати обратно два килограма скали и пръст.

Тези проби биха могли да помогнат на учените да открият как се е формирала собствената ни планета. А китайската амбициозна програма подклажда нова космическа надпревара със САЩ.

Дългосрочно планираното от НАСА кацане на американски екипаж беше отложено за 2027 г. Китай планира да приземи мисия с екипаж през 2030 г.

Лекарство, което предотвратява ХИВ

След близо 40 години неуспешни опити за разработване на ваксина срещу ХИВ/СПИН учените откриха лекарство, което блокира инфекцията, ако се инжектира само два пъти годишно. Клинично изпитване в Южна Африка и Уганда, което приключва през 2024 г., показва 100% ефикасност сред 2134 жени и момичета.

В контролната група на момичетата и младите жени са давани съществуващите лекарства за превенция, известни още като PrEP, които трябва да се приемат под формата на ежедневно хапче. Въпреки че PrEP почти елиминира новите случаи на ХИВ в Сан Франциско, стигмата в Африка затруднява жените да приемат редовно лекарството. Науката обяви новото лекарство, което се приема два пъти годишно, - ленакапавир, за пробив на годината за 2024 г.

Новото лекарство, произведено от Gilead, не действа по начина, по който би действала една ваксина. Но учените не се отказват от идеята за ваксина, която вероятно би струвала по-малко и би могла да предпазва хората постоянно. Лекарството на Gilead вероятно ще бъде одобрено в средата на 2025 г., макар че не е ясно дали ще бъде достъпно и на приемлива цена за тези, които се нуждаят от него.

ИИ навлиза в човешката психика

ИИ разтърсва всяка област на науката, но социолозите го използват, за да получат особено отчетливи нови прозрения. Те използват големи езикови модели, за да изучават начина, по който хората мислят, и да изследват начините, по които можем да мислим по-умно.

В проучване, публикувано през септември, психолозите изненадаха самите себе си, когато обучиха чатбот с изкуствен интелект да убеждава привържениците на конспиративните теории да се замислят, че може би грешат. Резултатът е положителен. Хората се отказваха от убежденията си в съществуването на зловещи заговори за прикриване на кацането на извънземни или за ограничаване на нарастването на населението с помощта на биологични оръжия.

Теоретиците на конспирацията често събират планини от съмнителни доказателства в подкрепа на убежденията си, което изтощава хората, които нямат време и енергия да бъдат в крак с тях. Чатботовете могат да се сравняват с тях по количество на доказателствата.

Друго проучване, публикувано тази година, установи, че лекарите често се придържат към грешни диагнози, дори след като изкуствен интелект предложи правилния отговор. Когато се изправя в състезание по диагностика срещу ChatGpt-4, ИИ диагностицира правилно 90 % от състоянията, взети от доклади за случаи, докато лекарите имат 74 % верни отговори. Когато на лекарите е било позволено да се консултират с ИИ, те са били точни само в 76 % от случаите. Те са били твърде сигурни в първите си предположения.

Неспособността на лекарите да се възползват напълно от ИИ показва, че има какво да се подобри в начина, по който те се обучават да го използват, и в начина, по който ИИ може да бъде обучен да им помага.

Според друго проучване ИИ не е много добър в това да помага на хората да проверяват фактите в новините. ChatGPT-4 понякога увеличава вярата на хората във фалшиви заглавия, когато те не са сигурни, и ги кара да не вярват на действителни заглавия, когато допуска грешка. Изглежда, че ИИ се справя най-добре, когато ни стимулира да мислим по различен начин, а не когато разчитаме на него да мисли вместо нас.

Кораб потегли към далечен океански свят ... в Космоса

На 14 октомври космическият кораб Europa Clipper, струващ 5 млрд. долара, се издигна далеч над обсега на бюджетните съкращения и се отправи на пътешествие към най-обещаващата обител на извънземен живот в нашата Слънчева система.

Европа, луна в орбита около Юпитер, не изглежда като приятно място на повърхността, с дебела кора от лед и температури, които никога не надвишават - 120°C. Но предишни мисии за прелитане разкриха признаци на огромен океан, който се намира под повърхността и понякога се пропуква.

Учените смятат, че в Европа има около два пъти повече вода, отколкото във всички земни океани, взети заедно, затоплена от триенето, предизвикано от чудовищната приливна сила на Юпитер. Астробиолозите смятат, че течната вода е ключова съставка за живот - поне такъв, какъвто земляните биха могли да разпознаят.

Когато пристигне през 2030 г., апаратът ще направи десетки прелитания над повърхността, използвайки инструментите си за търсене на молекули, които биха могли да послужат като хранителни вещества, и за картографиране на леда и океана под него. Ако резултатите се окажат обещаващи, може да се пристъпи към спускане.

Телескопът „Джеймс Уеб“ преизчислява разширението на Вселената

Тази година благодарение на телескопа „Джеймс Уеб“, известен още като JWST, бяха разкрити нови аспекти на нашата далечна вселена. Насочен към далечни галактики, той показа звезди, които „изскачат“ там, където Хъбъл показваше слаби петна, казва астрономът Уенди Фридман от Чикагския университет. Това ѝ позволява да преизчисли скоростта, с която Вселената се разширява.

Всичко това е част от по-голямо търсене на причините за разширяването на Вселената и накъде сме се запътили - към драматичен колапс или разсейване в забвение. Учените се обръщат и към периода, известен като „космическа зора“, когато Вселената е била на 1% от сегашната си възраст и всички галактики и звездите в тях са се оформили за първи път от първични газове. Затова, когато обявиха, че са заснели най-отдалечената галактика, виждана някога - тя беше и най-далечната във времето, появила се преди повече от 13 милиарда години.

През 2001 г. учените смятаха, че са установили скоростта на разширяване, като използваха наблюденията на космическия телескоп „Хъбъл“. Тя обаче не съвпадаше с измерванията, направени с помощта на остатъчното лъчение от Големия взрив, известно като космически микровълнов фон. Фрийдман казва, че новите измервания, които нейната група е направила с JWST, съответстват на поведението на това лъчение. За тази си работа тя е призната за един от 10-те най-добри учени на годината в класацията на Nature.

Други, също използващи JWST, измерват по-бързо разширяване и твърдят, че несъвместимостта с други измервания е опит на Вселената да ни покаже, че има някакво ново физическо явление. Що се отнася до нашата съдба, може би все пак ще завършим с криза или ще се разширяваме вечно - това все още не е известно.

Старостта - в две стъпки: на 44 и на 60 години

В рамките на амбициозен проект, целящ да се пребори с опустошителното стареене, генетикът Майкъл Снайдър и колегите му вземат кръвни и други биологични проби от 108 доброволци. Те наблюдават невидими промени, свързани с възрастта, в комбинация от микроби и молекули с общ брой 135 239.

Това разкрива изненадващ модел - внезапни промени в молекулярния мащаб, когато хората навършват 44 години и отново на 60 години. Промените показват загуба на мускулна маса, влошаване на сърдечното здраве и намаляване на способността за метаболизиране на мазнини, алкохол и кофеин. Около 60-годишна възраст се наблюдават още промени, които показват дегенерация на имунната система.

Първоначално изследователите смятали, че промените на 44 г. са свързани с перименопаузата при жените. Данните обаче показаха, че същото се случва и при мъжете, което означава, че или този скок в стареенето се случва независимо от менопаузата, или че мъжката менопауза е реална.

Снайдър заяви, че тези промени могат да бъдат обект на интервенции, предназначени да помогнат на хората да останат по-дълго време здрави и в крайна сметка да доведат до начини за удължаване на човешкия живот.

Възстановка на климата дълбоко назад във времето

Нова реконструкция на климата на Земята показва, че той се е променял силно през вековете. През 90-те години на миналия век учените шокираха света с графика на последните хиляда години, като използваха естествени записи, за да разкрият, че температурите са се повишили през 20-ти век. Тази графика е отпреди 485 милиона години - преди динозаврите, преди горите, преди рибите да започнат да се влачат по примитивни брегове.

Тя показва, че през последните 485 милиона години климатът се е колебаел между „парникови“ периоди, когато глобалната температура може да бъде с 30 °F по-висока от сегашната, и нестабилни „ледникови“ периоди, когато температурата се колебае между ледниковите епохи и по-умерените фази, каквито са в най-новата история.

Понякога живите организми са се адаптирали към най-горещите периоди, като хипопотамите и тропическите палми бавно са мигрирали към Арктика. Когато промяната е била внезапна, фосилните данни показват, че 80-90 % от видовете са изчезнали, въпреки че животът никога не е бил напълно унищожен. Изследователите, които са направили графиката, казват, че тя е била полезна проверка на нашите климатични модели - те съвпадат с тези приблизителни данни, базирани на измервания, връщайки се назад във времето. Така че предстои още по-стръмно затопляне. Добрата новина е, че Земята вероятно ще бъде жива планета в продължение на милиони години.

Здравен проблем на годината: пластмаса в мозъка ни

Въпреки че вече полагам известни усилия, за да намаля пластмасата, настъпването на новата година може да ме мотивира още повече. Не обичам пластмасата, но харесвам удобството на храните и напитките в пластмасови опаковки. Освен това повечето от нас не могат да се откажат напълно от нея - тя е навсякъде, прониква в чешмяната вода, месото, птичето месо и морските дарове.

Тази година няколко тревожни проучвания показаха, че пластмасови частици се натрупват в органите ни. При мишки микропластмасата уврежда плодовитостта, ученето и паметта на мъжките. Не знаем какво точно правят тези частици в нас, но не може да е добре.

Едно проучване открива пластмаса в плаката, която се натрупва в артериите, а по-голямото количество пластмаса е свързано с по-висок риск от инсулт или инфаркт. Една обзорна статия свързва пластмасата с оксидативния стрес, който е свързан със стареенето.

Но това, което наистина ме накара да се страхувам, беше публикувана миналото лято предварителна публикация на проучване, което показва, че микропластмасата вероятно се натрупва в мозъците ни. Изследователите са търсили пластмаса по време на аутопсиите на 91 души и са установили, че мозъците им са съхранили до 20 пъти повече микропластмаса в сравнение с други органи. Тези, които са починали от болестта на Алцхаймер, са имали повече пластмаса в мозъците си, отколкото тези, които са били здрави, но са починали от злополуки или насилие.

Проучване, публикувано през януари, показа, че една типична бутилка вода носи около 240 000 невидими частици пластмаса, така че намаляването на напитките в пластмасови бутилки може да бъде отправна точка за решение.

Най-добрите професии за борба със смъртта и деменцията

Две проучвания, публикувани тази година, дадоха някои съблазнителни подсказки за това, кой има най-голяма вероятност да отложи умствения си упадък и да отблъсне Мрачния жътвар. Едното от тях, публикувано в коледния брой на British Medical Journal, използва статистически данни на CDC, за да покаже, че вероятността шофьорите на линейки и таксита да умрат от болестта на Алцхаймер е по-малка от тази на другите професии. В друго проучване, публикувано миналото лято, изследователите сравняват мъже професионални спортисти и установяват, че най-дълго живеят състезателите по скокове на дължина и гимнастиците, а волейболистите имат изненадващо по-кратък живот.

Водещият автор на спортното проучване ми каза, че може да има нещо полезно в тренировъчните режими на скачачите на дължина и гимнастиците и че много от спортистите с по-ниска продължителност на живота са се занимавали със спортове, които са ги излагали на риск от травми, особено удари в главата.

Изследването на таксиметровите автомобили развълнува учените, защото напомни за едно интересно откритие от 2000 г. В сравнение с широката общественост лондонските таксиметрови шофьори имат по-развит хипокампус - частта от мозъка, свързана с паметта и навигационните умения. Това, разбира се, е било по времето, когато не са използвали GPS.

Преди да се замислите дали да започнете да шофирате такси или да скачате с препятствия като част от новогодишните си обещания, учените предупреждават, че и двете проучвания са предварителни. Но подобни проучвания могат да помогнат на учените да се насочат в нови посоки.

Голяма крачка към квантовите изчисления

До тази година квантовите изчисления бяха една от онези технологии-мечти, които оставаха завинаги на десетилетие от това да направят нещо полезно. Сега нещата се случват по-бързо от очакваното. Няколко групи са решили едно от основните препятствия - проблема с грешките. Единиците за съхранение на информация - наречени кюбити - бяха податливи на грешки по такъв начин, че свързването им в нишки само увеличаваше процента на грешките.

Ако последната серия от оптимистични прогнози се потвърди, квантовите компютри ще могат да усвояват сложността на реалния свят, за да правят невъзможни по друг начин прогнози - например как експериментални лекарства ще действат в човешкото тяло или как нов вид материал ще се справи със стреса. Докато обикновените компютри съхраняват информацията в битове, които могат да приемат стойности 0 или 1, кюбитът може да приеме всяка стойност между тях. Кюбитите могат да се състоят от преохладена материя или атоми, които са ограничени с лазери.

Миналото лято Microsoft и базираният в Калифорния стартъп Quantinuum и Google обявиха, че са постигнали напредък. Те са успели да свържат заедно кюбити, които намаляват, а не увеличават процента на грешките.

Google разшири още повече корекцията на грешки, свързвайки 105 кюбита в чип, наречен Willow, който беше обявен в списание Nature този месец. Голямата реклама беше, че Willow може за пет минути да реши тестова задача, която суперкомпютрите не могат да решат за 10 септилиона години или възрастта на Вселената на квадрат. Тестовата задача не е била нещо полезно, а експертите казват, че проблемите в реалния свят са по-сложни. Но това би трябвало да започне да се случва след по-малко от един септилион години, може би до 2030 г., ако някой нов проблем не го задържи вечно на пет години разстояние.