«Химия и Жизнь», Май 2024

60 лет назад в Академии наук СССР был издан приказ об организации научно-популярного журнала «Химия и жизнь». Мы продолжаем публиковать в каждом выпуске этого юбилейного для нас года одну из статей прошлых лет. В этом номере повторяем статью академика А.Е. Ферсмана «Война и стратегическое сырье» из серии «Победа над фашизмом» майского номера 1975 года.

Сколь реально свести к нулю выбросы углекислого газа в промышленности? Есть ли для этого технологии? Во сколько все обойдется? Без ответа на такие вопросы декарбонизация оказывается замком, построенным на песке.

Мы продолжаем серию публикаций, посвященных сопоставлению научно-технических идей, высказанных когда-либо в научной фантастике, и современных их реализаций. Причем от первых высказываний до воплощения в мире материальном проходило иногда относительно немного времени, а порой — век и более.

В сравнении с животными и человеком движения самых современных роботов неуклюжи. Поэтому их разработчики постоянно ведут исследования на стыке биологии и механики. Инженеры Токийского университета создали модель биогибридного робота с ногами из искусственных материалов и живых жгутов мышечной ткани, который имитирует человеческую походку и может работать в воде. При подаче на его мышцы электрического тока робот шагает со скоростью 5,4 мм/мин. Полный оборот он может совершить за несколько минут. Авторы надеются снабдить двуногого робота суставами и более толстыми мышцами, чтобы он смог совершать сложные и мощные движения.

На базе сплава с памятью группа инженеров создала универсальный микропривод для роботов и построила двух роботов: мини-жука и водомерку. Жук стал самым легким ползающим микророботом из известных, водомерка — самым легким роботом из движущихся по воде за счет ее поверхностного натяжения. Они способны перемещаться со скоростью в 6 мм/сек. Исследователи надеются точнее копировать движения реальных насекомых и разработать на приводе робота, передвигающегося по поверхности воды и под ней. Инженеры работают над применением крошечных батареек и каталитического горения как источников питания. Роботов планируют использовать для искусственного опыления, поисково-спасательных операций, мониторинга окружающей среды, микрохирургии и пр.

Квантовые компьютеры пока несовершенны и склонны к потере информации, которую надо переводить в классическую форму, необходимую для дальнейших манипуляций. Названными недостатками не страдают классические компьютеры, часто используемые для повторения и проверки квантовых вычислений. Группа ученых создала методы вычислений, которые позволяют имитировать квантовые вычисления с много меньшими вычислительными ресурсами, чем прежде. Прорыв достигнут с помощью алгоритма, сохраняющего лишь часть информации, хранящейся в квантовом состоянии. Методы оказались более быстрыми и точными, чем вычисления на 127-кубитном квантовом процессоре фирмы IBM. Алгоритм может моделировать динамику квантовых физических явлений. Авторы уверены, что есть масса возможностей улучшить и классические, и квантовые вычисления, а классические компьютеры пока превосходят квантовые.

Одна из проблем протезов и искусственной сетчатки глаза, состоит в кодировании данных. Это оптимальное преобразование информации датчика в набор сигналов, которые прочитает нервная система. Данные обычно сжимают с помощью стандартных алгоритмов. Швейцарские исследователи применили для кодировки машинное обучение, смоделировав передачу данных с помощью двух обучаемых нейросетей, и успешно протестировали уменьшенные изображения на цифровом двойнике глаза и сетчатке мышиных глаз. Особенно хорошо алгоритм справился с поиском оптимальной контрастности изображений. Сейчас авторы исследуют применимость модели к зрению человека. Они также намерены адаптировать свой метод к слуховым протезам и протезам конечностей.

ChatGPT от фирмы OpenAI непрерывно завоевывает новые сферы применения. Разобраться в его преимуществах и недостатках при создании научного обзора решила группа американских медиков. Они использовали три разных подхода к подготовке начальных вариантов текстов — только люди, только чат-бот, совместно. На протяжении всего процесса ученые количественно оценивали преимущества и недостатки подходов, а также выясняли общее время, затраченное на работу. В текстах от ChatGPT до 70 % ссылок были неверны, а в его совместном творчестве с людьми содержался явный плагиат. Были и другие недостатки. Авторы отмечают, что плохо владеющие английским языком ученые могут использовать чат-бот для перевода и улучшения текста. Общий вывод в том, что при написании статей ChatGPT можно использовать лишь для помощи автору и только при тщательном контроле.

Сегодня, когда после исключения Плутона в Солнечной системе осталось всего восемь планет, астрономы опять активно ищут неизвестную планету. По их расчетам, тело в пять-десять земных масс должно находиться на самой дальней орбите нашей звезды. Недавно оказалось, что эти предположения напрямую связаны с природой ньютоновской гравитации и существованием темной материи. Область поисков неуклонно сужается.

Ибупрофен занимает почетное место среди самых распространенных и доступных без рецепта анальгетиков и жаропонижающих препаратов. Он признан наиболее безопасным среди нестероидных противовоспалительных средств. В этой статье мы расскажем об истории создания ибупрофена, его полезных свойствах и побочных эффектах. А еще — о новых возможных применениях ибупрофена, не описанных в инструкции к препарату. В последние десятилетия появились данные, которые говорят о том, что он может быть полезен при онкологических и нейродегенеративных заболеваниях.

Большинство птиц выводят своих птенцов в гнездах. При строительстве гнезд птицы руководствуются инстинктами, которые определяет форму и размеры гнезда и отчасти выбор строительных материалов и технологий. Но если бы дело ограничивалось инстинктами, птицам пришлось бы несладко, потому что следование стереотипам в быстро меняющемся мире чрезвычайно осложняет жизнь. К счастью, птицы, как и другие животные, умеют приспосабливаться к новым условиям. Природные материалы они выбирают в зависимости от обстоятельств и вдобавок научились использовать при строительстве всякий мусор, оставленный человеком.

Млекопитающие потому так называются, что кормят своих детенышей молоком. Когда детеныши вырастают и переходят на другую пищу, фермент, необходимый для усвоения молока, у них за ненадобностью отключается. Только Homo sapiens продолжают и в зрелом возрасте пить молоко, а непереносимость лактозы (молочного сахара), абсолютно нормальная для всех взрослых млекопитающих, у человека считается заболеванием.

Русское слово «капуста» происходит от латинского caput, и мы об этом подсознательно помним, когда интересуемся у собеседника, что у него на плечах: голова или кочан. Как мозгозаменитель капуста себя не оправдывает, зато в качестве овоща она выше всяких похвал. Это одно из самых распространенных пищевых растений. В 1998 году Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН (ФАО) признала капусту важным источником продовольствия во всем мире и включила ее в двадцатку лучших овощных культур, а в России она — вторая по важности после картофеля.

Запись активности групп нервных клеток в течение длительного времени необходима нейрофизиологам для изучения нейронных связей и цепей, создания новых методов лечения и интерфейсов мозг–компьютер. Междисциплинарная группа исследователей разработала мягкий мозговой имплантат с десятками датчиков. Биологически совместимое устройство способно в течение нескольких месяцев каждую миллисекунду регистрировать активность нервных клеток с разрешением до одного нейрона мозга. В физиологических растворах новые зонды более года показывали стабильные диэлектрические характеристики. На опытах с мышами датчики в течение нескольких месяцев записывали нейронную информацию головного и спинного мозга мышей без нарушения поведения животных.

Человеческий мозг состоит из миллиардов нейронов, каждый из которых имеет свой собственный электрический режим работы. Группы нейронов с похожими паттернами генерируют электрические колебания, волны мозга, которые имеют различную частоту. Недавно ученые обнаружили универсальное явление — в самых верхних слоях нейронов коры преобладают быстрые гамма-волны, в нижних — более медленные колебания альфа- и бета-волн. Пока опыты включают записи электрической активности трех пациентов, которым для операции были вставлены электроды в мозг. Результаты подтверждают теорию, что анатомическая организация мозга помогает ему включать новую информацию, переносимую высокочастотными колебаниями, в уже существующие представления и память, поддерживаемые низкочастотными колебаниями.

Зеленые и красные колбочки, специализированные светочувствительные клетки, позволяют нам видеть миллионы цветов чего не могут собаки, кошки и другие млекопитающие. Ученые считали, что колбочки образуются случайно, клетки бессистемно выбирают цвет. Выращенные в пробирке органоиды сетчатки глаза впервые позволили выявить тонкие генетические различия в органоидах и проследить за изменением числа разных колбочек за 200 дней. Оказалось, что высокий уровень ретиноевой кислоты на ранних стадиях развития органоида связан с высокой долей зеленых колбочек, то есть производная от витамина А молекула определяла цвет специализации колбочки. Пропорции разных колбочек у людей очень разные. Ученые считают, что близки к выяснению механизмов дальтонизма, возрастной потери зрения и заболеваний, связанных с фоторецепторными клетками.

При травмах головы от 70 до 90% из всех сотрясений относят к категории легких. Они остаются не диагностированными, так как не видны на рентгене и МРТ-изображениях. Их последствия могут длиться годами и увеличивать риск различных неврологических нарушений, в том числе депрессий и деменций. Ученые Гарварда пришли к выводу, что последствия травм вызваны невидимым воспалением мозга и диагностировали его с помощью иммунных клеток. К белым кровяным тельцам, макрофагам, которые проникают в мозг в ответ на воспаление, ученые прикрепили молекулы покрытого гидрогелевой оболочкой гадолиния, который способен генерировать сильный МРТ сигнал. Опыты на мышах и свиньях оказались удачными, а вещество не накапливалось в их почках. Доза гадолиния может быть в 1000 раз меньше, чем у современных контрастных агентов.

Глаз человека воспринимает миллион цветов, но слов в языке для них значительно меньше. Так для обозначения зеленого либо синего боливийские индейцы Чимане используют два взаимозаменяемых слова. Лингвисты задались вопросом, изменяются ли представления о цвете у живущих в Амазонии индейцев, если они владеют еще и испанским. Ученые выяснили, что билингвы классифицируют цвета, как испанцы. Однако индейцы не заимствуют испанские слова, теперь в их речи один из синонимов обозначает синий цвет, другой — зеленый. Билингвы становятся более точными и в описании таких цветов, как желтый и красный, оттенки которых язык Чимане классифицирует подробнее испанского. Это свидетельствует о гибкой адаптации языковых концепций. Ученые надеются повторить исследования на других языках, например гималайских.

Почемучки уже в 3–5 лет задают вопросы типа «Почему в море вода соленая? Почему листья зеленые?» И конечно — «А почему небо синее?» А этот вопрос влечет за собой другой, куда более сложный — «Что такое цвет?»

Генеральный директор фабрики по производству развивающих игр и наборов для творчества дочитал жизнерадостную инструкцию, взглянул на свою подпись под текстом, смял листик и отбросил его. Хмуро проследил, как мятый комок упал и покатился в сторону мусорной корзины, а когда тот остановился, снова перевел взгляд на коробку, лежащую на столе. На крышке сверкала надпись: «НОВИНКА! Стань демиургом — создай свой мир», под ней поблескивали набранные мелким шрифтом слова: «Игра для начинающих»...

Оказывается, оценки зависят не только от знаний ученика, но и от буквы, на которую начинается его фамилия. Измерения показали, что ученики с фамилиями начала алфавита получают на 0,3 балла выше, а конца — на 0,3 балла ниже, чем в среднем. В чем же причина?

Профессор Багхбан из Норвежского университета наук и технологии предлагает использовать бетон в качестве хранилища переработанной резины из автомобильных покрышек и прочих отходов. Данный метод также позволит сократить потребление песка. Да-да, песка: оказывается, это совсем не бесконечный ресурс.

— Хочу место с видом на реку! — Дом был ветхим, щерился колючками черных досок. Полузаброшенный, он доживал свое на окраине. С одной стороны — заросли борщевика, с другой — высотки спальных районов. — Столько лет исправно стоял, служил городу. Теперь хочу покоя и красивых пейзажей...