Наука: главные новости недели от «Образовача»

Шеф-редактор издания «Образовач» Александр Ершов еженедельно отбирает специально для TJ семь самых важных новостей из мира науки и технологий. В этом выпуске: полёт «Ориона», угри-хакеры, лазер на медузах и следы забытых языков.

«Орион» отправился в первый тестовый полет

Главная научная новость прошлой недели связана с успешным испытанием «Ориона» — первого за долгое время космического корабля, который способен путешествовать за пределы земной орбиты.

Старт Orion. Фото NASA

Тестовый полёт занял четыре с половиной часа и прошёл в точности по плану, хотя сам старт неоднократно откладывался. Тяжелая ракета Delta 4 вывела «Орион» на орбиту в шесть тысяч километров над Землей, после чего началась самая ответственная часть полета: вход в земную атмосферу.

«Орион» очень крупный корабль — в максимальном варианте в него вмещается до шести астронавтов — поэтому и воздействие, которое оказывает на него воздух при спуске, тоже очень велико. Тестовый полёт показал, расчеты конструкторов Lockheed Martin были верны – корабль не сгорел в атмосфере, а плавно приводнился на своих трех парашютах в Тихом океане у побережья Калифорнии.

«Орион» является первым собственным американским пилотируемым кораблем со времен «Аполлонов» и шаттлов. С тех пор как шаттлы перестали летать, США приходилось прибегать к помощи России для доставки астронавтов на орбиту. Если дальнейшие испытания Ориона пройдут так же успешно, NASA сможет не только перейти на собственные корабли, но и начать серьезно думать о возврате на Луну и о покорении Марса.

Приводнение Orion. Фото NASA

Электрические угри оказались «нейронными хакерами»

Американский биолог Кеннет Катания обнаружил, что электрические угри, несмотря на распространённый миф, не просто «бьют жертву током». На самом деле они «взламывают» управление мышцами добычи, избирательно активируя двигательные нейроны добычи и могут как обездвижить её, так и наоборот, спровоцировать у неё судороги.

Ключевое наблюдение Катания заключалось в том, что угри используют несколько видов специальных электрических сигналов, чтобы управлять своей жертвой. При этом способность угря парализовать добычу можно полностью нейтрализовать, если ввести жертве токсин, выборочно блокирующий нервную передачу у двигательных нейронов. В таком случае двигательные нейроны возбуждаются, но не могут активировать сокращение мышц.

Интересно, что угри во время охоты могут использовать две разные стратегии. Если они видят жертву, то в ход идут парализующие импульсы. Если же жертва замерла и хищник потерял её из виду, то угри могут генерировать особую серию из нескольких импульсов, заставляющих добычу забиться в судорогах и тем самым выдать себя. Сразу же после того, как жертва вновь станет заметна, угорь обездвиживает её с помощью парализующих импульсов.

Искусственный интеллект научился находить «позитивные» фотографии

Недавно о значительном прогрессе в технологии распознавании изображений рассказали специалисты из Стэнфордского Университета и компании Google. Им удалось создать нейронную сеть, которая на основе анализа изображений может автоматически составлять для них короткие описания-«кепшны».

Теперь специалисты по искусственному интеллекту из Yahoo Labs и Калифорнийского университета разработали технологию автоматической классификации изображений по эмоциональной окраске. Она основана на использовании нейронных сетей, которые уже успели стать стандартом при анализе изображений.

Авторы новой работы использовали нейронную сеть, которая умела классифицировать изображения по тысяче ключевых слов. Задача ученых заключалась в том, чтобы создать «переводчик», который на основе этих слов определял бы вложенную эмоцию и классифицировал бы изображение по пятибалльной шкале: «очень негативное», «негативное» «нейтральное» «позитивное» и «очень позитивное». Для этого учёные использовали тренировочный набор изображений из Tumblr и Twitter, которые уже прошли такую классификацию.

По словам авторов, новая технология далеко обошла все существующие аналоги. Хотя ранее ученые уже пытались классифицировать изображения по их эмоциональной окраске, для этого не использовались нейронные сети такого типа и точность их работы оставляла желать лучшего.

Из светящегося белка медузы сделали твердотельный лазер

Исследователи из британского Университета Святого Андрея и Гарвардской медицинской школы разработали твердотельный лазер, активной средой которого является высушенная пленка светящегося белка медуз — зеленого флюоресцентного белка (GFP).

Молекула GFP напоминает бочку, внутри которой прячется флюорофор — химическая группа, ответственная за свечение. В новой работе ученые показали, что белковая оболочка защищает флюорофор от воздействий внешней среды и предотвращает подавление свечения, которое должно сводить на нет флюоресценцию при физическом контакте между разными молекулами. Это принципиально отличает белок от синтетических флюоресцентных веществ, которые в кристаллической форме просто неактивны.

Поместив плёнку такого сухого GFP между двух зеркал, ученые получили лазер, который по некоторым параметрам даже превосходил лазеры на органических светодиодах. Кроме того, оказалось, что микроскопические лазеры можно сделать из GFP и без зеркал. Для этого ученые использовали «эффект кофейного пятна»: белок концентрировался на границе окружности высыхающей капли. Свет в таких кольцах сухого GFP путешествовал по кругу, превращая их в лазеры.

Использование инструментов поделило воронов на «правшей» и «левшей»

Зоологи Оксфордского университета обнаружили, что среди новокаледонских воронов существуют «правши» и «левши». У птиц, конечно, нет рук, но когда они используют палочки для извлечения личинок из древесины, они держат их так, чтобы кончик инструмента находился в поле зрения того глаза, который лучше видит. И разные вороны делают это по-разному.

Новокаледонские вороны отличаются необычно широким полем бинокулярного зрения — его угол составляет около 60 градусов. Ранее зоологи предполагали, что такое зрение является анатомической адаптацией для использования инструментов, ведь бинокулярность позволяет лучше контролировать расстояние между предметами в трехмерном пространстве.

Однако новые данные противоречат такой гипотезе. Оказалось, что во время использования палочек их острие почти никогда не попадает в поле зрения обоих глаз. Следовательно, полагают авторы, бинокулярность является побочным продуктом расширения поля зрения каждого из глаз в «противоположную» сторону — так, чтобы лучше видеть окружение наконечника инструмента.

Новокаледонские вороны способны не только использовать, но изготавливать инструменты. И если шимпанзе, например, просто очищают палочки для добычи муравьев из муравейников, то вороны могут делать из палочек крючки, чтобы эффективнее вытаскивать личинок жуков из древесины.

В мозге нашли следы забытых с детства языков

Канадские учёные обнаружили, что если ребенок в детстве слышал речь на языке, который затем полностью забыл, в его мозге всё равно остаётся след этого языка.

Открытие удалось сделать с помощью функциональной томографии, которая позволяет во время эксперимента следить за активностью различных зон мозга. Ученые собрали три группы добровольцев: члены первой группы родились и выросли в среде единственного французского языка, во вторую группу входили те, кто родился в Китае и был усыновлен франкоязычными родителями. Члены третьей группы свободно говорили на французском и китайском. Томография проводилась тогда, когда испытуемые слушали одну и ту же запись китайской речи.

Оказалось, что картина возбуждения мозга у испытуемых из второй и третьей группы совпадает, хотя члены второй группы сталкивались с китайской речью только в первые месяцы жизни. А вот характер активности мозга у первой группы, которая никогда не слышала китайского, был принципиально другим.

Исследователи говорят, что рано усвоенная информация не только сохраняется в мозге, но и влияет на его функции в течение всей жизни, вероятно, определяя особый статус информации, усвоенной в определенные периоды развития.

Геологи нашли свидетельства существования легендарных тайфунов «Камикадзе», которые спасли Японию от монголов

Внук Чингисхана Кублай-хан (он же Хубилай) был правителем Монголии, который в XIII веке завоевал весь Китай, Корею, Бирму, Камбоджу –—в общем, чуть ли не весь Дальний Восток и Азию. Однако Японию ему захватить не удалось: он дважды собирал огромный флот, который дважды был полностью уничтожен.

Численностью этот флот превосходил все, что было построено вплоть до XX века и японцы не смогли бы с ним совладать, если бы не помогли мощные тайфуны, которые дважды уничтожили корабли Кублай-хана. Не удивительно, что в Японии эти тайфуны получили название «Божественного ветра» — Камикадзе (神風).

Сейчас геологи из Университета Массачусетса обнаружили свидетельства реального существования тех самых тайфунов. Выводы исследователей основаны на анализе отложений, скопившихся за последние две тысячи лет на дне озера Дайя на острова Кюсю.

Озеро расположено неподалеку от морского побережья и могло затапливаться в случае особо сильных штормов. Основываясь на рентгеновском анализе отложений, на динамике содержания в них стронция (этот элемент в морской воде содержится в большей концентрации) а также на радиоуглеродном датировании органических остатков, геологи обнаружили два пика морских отложений, однозначно свидетельствующие о затоплении водоема.

Разрешения датировки недостаточно для того, чтобы прямо связать эти события с 1274 и 1281 годами, в которые, согласно историческим документам, произошли два монгольских похода. Однако ученые уверяют, что оба затопления произошли именно в XIII веке. Учитывая, что с начала метеорологических наблюдений в 1945 году подобных по масштабу тайфунов в этих местах не наблюдалось, связь между реальными затоплениями и историческими событиями кажется весьма обоснованной.