Неуловимые инопланетяне, третье глобальное поле Земли и секреты старения мозга

Мы все еще не засекли инопланетян, потому что слишком зациклены на себе

Тайна разумной Вселенной не дает ученым покоя. Причем не только астрономам, космобиологам и специалистам из Института SETI (организации, занимающейся поисками признаков внеземного разума).

Хотя последние не лыком шиты и как раз на этой неделе отчитались о том, что впервые в истории провели ни много ни мало межгалактический поиск инопланетного разума путем сканирования на низких частотах (100 МГц). Исследование, согласно статье, опубликованной на портале нерецензированных препринтов, охватило 2 800 галактик, а использовался для этого радиотелескоп Мерчисонской радиоастрономической обсерватории в Западной Австралии.

Исследователи использовали новый подход — рассмотрели бесконечно далекие галактические системы, в которых потенциально могут жить сверхцивилизации, развившиеся до уровня, далеко превосходящего человечество. Для передачи межгалактического сигнала такой дальности внеземному разуму потребовалась бы энергия одной или нескольких звезд. Такой многократно усиленный сигнал и попытались зафиксировать ученые из SETI. Пока ничего не нашли, но настроены оптимистично. Впрочем, проект SETI, начатый в 1959 году, настроен оптимистично вот уже 65 лет без особых результатов.

В этом и заключается парадокс Ферми: почему, несмотря на невероятные размеры Вселенной и ее огромный возраст, человечество до сих пор достоверно не зафиксировало никаких следов разумной инопланетной жизни? На уходящей неделе сербский философ Войин Ракич из Центра изучения биоэтики Белградского университета предложил очередное возможное объяснение парадокса Ферми. Его статья опубликована в International Journal of Astrobiology.

По мнению Ракича, мы слишком антропоцентрично смотрим на проблему — ставим в центр Вселенной человека, а это драматическим образом ограничивает наше восприятие. Между тем внеземная жизнь может быть просто ненаблюдаемой для человеческих органов чувств: Ракич пишет, что «иные» могут существовать прямо вокруг нас, но быть непостижимыми для нашего восприятия. Например, состоять из темной материи. Или находиться в ином пространственном или временном измерении, которое еще не открыто. Или вообще в параллельной Вселенной. Или, к примеру, обладать интеллектом, который мы не то что понять — засечь-то не можем. В общем, вовсе не обязательно, что внеземные формы разума соответствуют нашим представлениям о них. Все может быть гораздо сложнее и непостижимее.

«Формулировка парадокса Ферми, на самом деле, слишком узкая. Парадокс не в том, почему люди еще не зафиксировали внеземную жизнь в бесконечно огромной Вселенной. Вопрос гораздо шире: что может существовать вокруг людей, что люди не могут воспринять? Парадокс Ферми — всего лишь антропоцентрическая формулировка одного аспекта этого вопроса. Люди не способны наблюдать возможные дополнительные измерения пространства и времени. А следовательно, их восприятие пространства и особенно времени несовершенно. Кроме того, люди не способны наблюдать дополнительные вселенные. Фактически парадокс Ферми следует переформулировать. Его следует сформулировать в контексте крайне ограниченных человеческих эпистемологических возможностей», — пишет Ракич.

Мозг быстрее стареет из-за загрязнения воздуха и социального неравенства?

То, как быстро стареет мозг, зависит не только от «паспортного» возраста человека. На это влияет еще и загрязнение воздуха, и проживание в стране с высоким социально-экономическим неравенством, и даже пол. Такие выводы сделали нейробиологи из Университета Сантьяго (Чили) в недавнем исследовании, результаты которого опубликованы в журнале Nature Medicine.

Они разработали «мозговые часы», которые определяют, стареет ли мозг человека быстрее, чем в соответствии с биологическим возрастом. А в качестве детектора старения выбрали сложную форму функциональных связей — степень того, как взаимодействуют между собой области мозга. Такая функциональная связность снижается с возрастом: чем старше человек, тем она ниже.

Авторы использовали данные 5 306 человек из 15 стран. Семь из них — в Латинской Америке и Карибском бассейне (Мексика, Куба, Колумбия, Перу, Бразилия, Чили, Аргентина). Восемь — в других частях света (Китай, Япония, США, Италия, Греция, Турция, Великобритания и Ирландия). Активность мозга измеряли методами МРТ или ЭЭГ в состоянии покоя. По показателям этих приборов рассчитали степень функциональных связей в мозге, после чего данные ввели в ИИ-модели, обученные прогнозировать возраст мозга. Эти «мозговые часы» рассчитывают разницу между биологическим возрастом человека и возрастом его мозга (оцененным на основе функциональной связности). К примеру, если часы определили разницу в 10 лет, это будет означать, что мозг у вас работает так же, как у человека на 10 лет старше вас.

У участников исследования из Карибского бассейна и Латинской Америки старение мозга оказалось в среднем быстрее, чем у людей из других регионов. Авторы исследования ищут причину в том, что Латинская Америка — регион с высоким социально-экономическим неравенством (в частности, с неравным доступом к медицине) и сильным загрязнением воздуха. Также оказалось, что быстрее стареет мозг у женщин, живущих в странах с высоким гендерным неравенством. Мужчины в этих странах показывают меньший «возрастной разрыв» мозга и паспорта.

Что с этим делать — решительно непонятно. Однако достижение чилийских ученых заключается в том, что они не только нашли критерий количественной оценки старения мозга, но и провели исследование в столь широкой географической выборке. Останавливаться на достигнутом они не собираются — теперь исследуют, связано ли старение мозга с национальным доходом стран. А еще планируют добавить к исследованию данные «эпигенетических часов», измеряющих биологический возраст по химическим модификациям ДНК. Возможно, в будущем подобные исследования помогут разработать персонализированные подходы к медицине и выявить глубинные механизмы деменции.

Мартышки называют друг друга по именам

Долгое время считалось, что только люди способны определять друг друга, присваивая имена в голосовом общении. Не так давно выяснилось, что дельфины, слоны и некоторые виды попугаев тоже используют особые голосовые обозначения для разных особей своего вида.

А на этой неделе вышла статья биологов из Еврейского университета в Иерусалиме, в которой приводятся доказательства того, что и приматы (кроме людей) тоже так делают. Они исследовали группу из десятка мартышек. До сих пор считалось, что голосовые способности приматов полностью предопределены эволюцией, не гибкие. Но результаты исследований израильских ученых ставят это предположение под вопрос.

Мартышки — социальные приматы, которые живут небольшими семейными группами и общаются между собой звуками, похожими на свист («фи-криками»). В каждом эксперименте команда помещала в комнату мартышек попарно, ждали, когда они пообщаются между собой и познакомятся. А потом разделяли обезьянок перегородкой, чтобы они не могли видеть друг друга. Те начинали переговариваться через барьер. Выяснилось, что для общения с разными особями обезьяны используют разные звуки. То есть, вероятнее всего, называют друг друга по именам. Более того, пытаясь определить, кто за барьером, мартышка перебирала разные «имена», пока не называла нужное — тогда «смол-ток» продолжался к взаимному удовольствию.

Кроме того, обезьяны из одной семейной группы использовали одинаковые призывы, обращаясь к мартышкам по другую сторону барьера. Ученые сделали вывод, что мартышки учатся голосовым обозначениям имен у других членов семьи. А значит, у них есть высокое социальное взаимодействие и сложная система коммуникаций.

Ученые считают, что общение по именам важно для социальной сплоченности мартышек и имеет решающее значение для выживания. Кроме того, они предположили, что и другие приматы с похожей социальной структурой (образующие моногамные семейные группы) развили такое поведение, просто мы о нем не знаем.

Но главное, для чего нам это важно, — возможно, подобные исследования станут ключом к реконструкции того, как эволюционировала речь человека. Механизмы, исследованные у мартышек, могут быть теми самыми, которые способствовали переходу от неязыкового общения к сложному языку у наших предков-гоминидов.

Изучение «полярного ветра» подтвердило наличие третьего глобального поля Земли

Ученые из NASA впервые «засекли» третье глобальное поле у Земли, наряду с гравитационным и магнитным: амбиполярное электрическое поле окутывает нашу планету в высоких слоях атмосферы. Исследование опубликовано в Nature на этой неделе.

Существование амбиполярного электрического поля было предсказано еще в 1960-х годах. На высоте 60—300 км находится ионосфера — один из слоев земной атмосферы. В нем ультрафиолетовое солнечное излучение воздействует на атомы, «вышибая» из них электроны. В результате атомы превращаются в ионы (отсюда и название — ионосфера), а вот выбитые из них электроны, как заподозрили физики 60 лет назад, должны создавать слабое электрическое поле вокруг планеты. И вот наконец его впервые измерили — а значит, подтвердили наличие.

Начнем издалека. В 1968 году намек на подтверждение этой теории был обнаружен космическими аппаратами: проходя над полюсами Земли, они зафиксировали потоки атмосферных частиц (атомов водорода и кислорода), вырывавшихся из атмосферы в космос. Феномен этот назвали красивым словосочетанием «полярный ветер». Частицы внутри него были холодными, но двигались со сверхзвуковой скоростью. Объяснить это загадочное явление пытались как раз наличием слабого электрического поля. Но до нынешней недели это было только теорией.

В NASA решили исследовать полярный ветер. С полигона на Шпицбергене запустили ракету Endurance, подняли в ионосферу, а через 19 минут она приводнилась в Гренландском море, после чего с нее сняли датчики и изучили изменение электрического потенциала. Оказалось, что оно составляет 0,55 вольта — примерно такое же напряжение имеет батарейка в часах. Однако эта разница напряжений создает устойчивое электрическое поле, которое способно разгонять ионы водорода с силой, в 10,6 раза превышающей гравитацию Земли. Этой силы достаточно, чтобы сообщить частицам сверхзвуковую скорость и выбросить в космос (так, собственно, и «дует» полярный ветер).

Результаты исследования не только подтвердили наличие третьего глобального поля у Земли (студенты физфаков всех университетов мира горестно вздохнули и приготовились к обновлению программы), но и обещают помочь изучить эволюцию нашей планеты, раскрыть секреты формирования ее атмосферы.

«ИИ-ученый» пишет статьи, проводит исследования, но до экспериментов еще не дорос

Кому приготовиться лишиться рабочих мест вслед за художниками, дизайнерами и плохими копирайтерами по причине того, что ИИ наступает? Кажется, под угрозой даже ученые. Может ли наука быть полностью автоматизирована? Команда японского разработчика SakanaAI и ученые из академических лабораторий машинного обучения Канады и Великобритании в попытке ответить на этот вопрос разработали большую языковую модель AI Scientist. Работа была опубликована в среду на сервере препринтов, о ней написал журнал Nature.

Эта модификация ИИ умеет делать все, что в нормальной жизни свойственно работе ученого-исследователя. Правда, пока только в области машинного обучения (грубо говоря, изучает сам себя). AI Scientist читает существующую литературу по заданной проблеме, формулирует гипотезу новой разработки, апробирует решения (то есть запускает алгоритмы и измеряет их эффективность) и пишет собственную статью. Он даже оценить собственные результаты сам может, взяв на себя часть работы рецензентов. Статьи, которые пишет ИИ-ученый, как признаются его создатели, пока еще содержат лишь фрагменты научных разработок, заменить им целую научную группу нельзя.

Результаты пока слабоваты. Во-первых, система умеет работать только в области машинного обучения. Во-вторых, в сборе информации и «процессе озарения» ИИ опирается только на чтение статей. Хотя ученые получают идеи и знания еще и из личного общения с коллегами (например, на конференции или за чашкой кофе в университетской столовой). Но главное — «ИИ-ученому» не хватает способности выполнять лабораторные эксперименты, а ведь именно это во множестве областей является важнейшей частью, ядром научной гипотезы. Впрочем, как считают «живые» ученые, мы дойдем и до этого: будет создан искусственный интеллект, который будет выдвигать гипотезу, а ее, в свою очередь, будет проверять в экспериментах робот-ученый.

AI Scientist — не первая попытка создать большую языковую модель, которая автоматизировала бы хотя бы часть научного процесса. Идея об этом витает в воздухе университетов еще с 1950-х годов. А 10 лет назад модель, анализировавшая наборы данных, уже умела писать собственные статьи. Был даже «робот-химик», который синтезировал новые материалы и экспериментировал с ними.

Но этот ИИ — первый, в которого «зашит» весь процесс разработки научной идеи, от начала до конца. Специалисты из ученого сообщества осторожно предполагают, что потенциал для помощи науке в нем определенно есть: например, подобная разработка может взять на себя рутинные операции или проверку сотен гипотез, на которые у людей-ученых может не быть времени. Возможно, получится обучить AI Scientist чистой математике. Правда, для этого придется включить в него методы, выходящие за рамки языковых моделей, — те, в которых в систему заложены логические правила, а не просто обучение на основе поиска статистических закономерностей в массивах данных.

Впрочем, поступает и яростная критика. Некоторые ученые говорят, что на месте рецензентов и редакторов научных журналов отвергли бы этот труд, поскольку нынешние большие языковые модели не способны формулировать новые и полезные научные направления, а оперируют только базовыми поверхностными комбинациями модных словечек.