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: первые испытания нанороботов, искусственный интеллект для Mario и папирусы из знаменитой древнеримской библиотеки.

Нанороботов впервые испытали в живом организме

Биоинженеры из Калифорнийского университета в Сан-Диего провели первые в мире испытания «нанороботов» в живых мышах. Двигались микроскопические устройства за счет реакции цинка с желудочным соком мышей, а в качестве груза выступали наночастицы золота.

Цинковые «наноракеты» под микроскопом

Устройства представляли собой цинковые конусы, покрытые пластиковой оболочкой. Цинк в кислой среде вступает в реакцию, что приводит к образованию пузырьков водорода. За счёт конической формы пузырьки в наноустройствах формируются только с одной стороны, в результате они двигаются в желудочном соке подобно ракете. В данном исследовании в роли груза выступали наночастицы золота, но их легко заменить, например, на мицеллы с лекарственным веществом.

К настоящему моменту разработано несколько микроскопических движетелей, которые подходят для создания нанороботов. Помимо цинковых наноракет, представленных в 2012 году, к таким относятся «наноштопоры», двигающиеся за счёт вращения внешнего магнитного поля. Недавно швейцарские инженеры научились придавать таким штопорам произвольную магнитную ориентацию, а ранее другая группа исследователей доказала их эффективность при движении в межклеточном пространстве.

Синхротрон позволил читать «нечитаемые» древнеримские папирусы

Учёные из Италии, Франции и Германии впервые расшифровали фрагменты текстов из «нечитаемых» обугленных свитков Геркуланума, единственной сохранившейся античной библиотеки. Сделать это удалось не разворачивая папирусы — с помощью фазово-контрастной рентгенографии.

Обугленный папирус из Геркуланума (вверху) и его компьютерная модель по результатам рентгеновской томографии

Метод подразумевает анализ интерференции рентгеновских лучей, которые отражаются и преломляются внутри исследуемого образца, с лучами, проходящими обходным путем. При этом для появления «картинки» материал образца не обязан поглощать рентгеновские лучи, в отличие от традиционной рентгенографии. Это очень важное отличие в случае свитков, ведь в них буквы написаны органическими чернилами на органическом папирусе, — традиционная рентгенография перед ними бессильна.

Используя источник высокоэнергетического рентгеновского излучения от синхротрона в Гренобле, авторам статьи удалось зафиксировать внутреннюю микроструктуру папирусов. Ранее это уже удавалось сделать другим исследователям, но на этот раз разрешение метода стало настолько высоким, что впервые позволило прочитать написанные в свитках буквы и слова, не разворачивая сами свитки. Следует отметить, что сделать это получилось не за счёт особенностей химического состава чернил, а за счёт того, что в месте их нанесения толщина папируса локально увеличивается примерно на 0,1 миллиметра — этого оказалось достаточно для чтения. Пока на основании анализа одного обугленного свитка удалось собрать полный греческий алфавит и несколько слогов.

Вилла папирусов близ Геркуланума была обнаружена еще 1752 году, до появления археологии как научной дисциплины. Всего на месте раскопок отыскали около 1800 свитков разной степени сохранности. Первые попытки прочитать их предпринимались практически сразу, но несмотря на осторожность исследователей, многие папирусы все равно были безвозвратно утрачены в попытках их прочитать. В связи с этим дальнейшие раскопки на вилле были заморожены, хотя многие археологи полагают, что исследования могли бы открыть ранее неизвестные тексты классических авторов. Совершенствование нового метода позволяет вновь вернуться к раскопкам без опасений потери документов.

Молекулярные моторы собрали в сжимающийся от света гель

Химики из Университета Страсбурга разработали гель, который сжимается под действием света. Благодаря этому свойству он способен накапливать световую энергию в механическом напряжении. Гель также является первым искусственным веществом, поведение которого определяется согласованной работой молекулярных моторов.

Основой геля является молекулярный мотор, состоящий из двух половин. Под действием света они способны вращаться друг относительно друга, причем направленность вращения была строго фиксирована. К двум частям молекулярного мотора учёные «пришивали» полимерные линкеры, которые соединяли все моторы в связанную сеть. Облучение получившегося вещества светом заставляло моторы вращаться, в результате чего линкеры скручивались и гель сжимался.

Интересно, что длительное облучение геля приводило к такому сильному сжатию, что оно сопровождалось разрушением химических связей в полимере. Авторы отмечают, что новое вещество можно использовать как материал для создания нанороботов, а также как устройств по переводу света в механическую энергию.

Пропавший европейский «Бигль-2» нашли на поверхности Марса

Сотрудники Европейского космического агентства совместно со специалистами из NASA обнаружили на снимках камеры HiRISE европейский аппарат «Бигль-2», который опустился на поверхность Марса в 2003 году, но так и не вышел на связь.

Анализ снимков возможного места посадки «Бигля-2» провел Майкл Крун, бывший член команды миссии, которая запускала первый европейский аппарат на Марс. Затем сотрудники NASA, управляющие Mars Reconnaisance Orbiter, сделали дополнительные снимки этого же района и совместный анализ позволил подтвердить первоначальные догадки Круна.

«Бигль-2» на снимке HiRISE, видны раскрытые две из четырех солнечных батарей

Судя по фотографиям, аппарат опустился в точности в нужном районе Красной планеты. Он был снабжён четырьмя солнечными батареями-лепестками, которые так полностью и не раскрылись, сделав невозможными установление связи. Почему это произошло, точно ответить представители ESA не могут: возможно, сила удара о грунт была настолько большой, что механизм раскрытия заклинило.

Снимки камеры HiRISE уже использовались для поиска пропавших аппаратов на поверхности Красной планеты. В 2014 году группа российских энтузиастов коллективными усилиями нашла советский аппарат «Марс-6».

Возникновение заботы о подрастающем поколении перенесли в Юрский период

Международная группа палеонтологов из Великобритании, Японии и Китая обнаружила наиболее древнее, по их словам, свидетельство родительской заботы о потомстве среди диапсид — группы, объединяющей большинство современных рептилий, динозавров и птиц.

Четыре года назад китайский фермер обнаружил на северо-востоке Китая окаменелости, которые представляли собой захоронение семи ископаемых ящеров. Одно из них было взрослой особью, а шесть остальных — молодняк примерно одного возраста. Хотя причина гибели этих ящеров была не ясна, само по себе одновременное присутствие молодых и взрослых особей в одном захоронении не может быть случайным и является, по словам авторов, очевидным свидетельством родительской заботы.

Забота о потомстве после рождения довольно редка в животном мире: даже среди млекопитающих число видов, которые демонстрируют такое поведение, не превышает пяти процентов. В целом можно сказать, что массовое распространение заботы о потомстве началось с динозавров, ведь именно птицы, их потомки (формально — сами динозавры), стали выкармливать свой молодняк. Новая работа говорит о том, что динозавры все-таки пионерами такого поведения не были, поскольку Philydrosaurus к динозаврам не относятся.

Когнитивное моделирование применили к игре «Марио»

Примечание: TJ уже писал о разработке немецких учёных. Ниже приводится более внимательный разбор результатов исследования «Образовачом».

Группа исследователей из Тюбингенского университета в Германии представила результаты, связанные с когнитивным моделированием поведения игрового персонажа Марио. Принципы работы своего «искусственного интеллекта» они изложили в видео, представленном на конкурс AAAI-2015.

В работе сотрудники университета использовали так называемое когнитивное моделирование. Суть его заключается в алгоритмическом моделировании реакции субъекта на внешние условия при помощи достаточно большого дерева вариантов. Так как размер дерева вариантов растет экспоненциально с ростом условий, подобный подход считается крайне примитивным и используется для имитации интеллектуального поведения в очень ограниченных задачах.

Окружение видеоигры про Марио довольно хорошо подходит для такого моделирование — главный герой взаимодействует с небольшим числом объектов. В приложенном видео показан уровень, в котором также нет врагов со сравнительно сложным поведением — только гумбы (прямоходящие черепахи).

В качестве функциональных параметров модели выступают несколько функций, которые получили название «Голод», «Любопытство» и другие. Значения этих функций выступают параметрами при принятии системой решений о выборе траектории движения. Например, высокое значение «Голода» заставляет систему строить не оптимальную траекторию, а такую, которая проходила бы через достаточное число монет.

80 процентов американцев поддержало обязательное маркирование продуктов с ДНК

В ходе опроса, проведенного исследователями из Университета Оклахомы, более 80 процентов американцев высказались за «обязательное маркирование продуктов, содержащих ДНК». Почти то же количество опрошенных высказались за обязательное маркирование продуктов с ГМО.

В исследовании участвовала выборка из тысячи американцев, репрезентативная по критериям пола, возраста, доходов и географии проживания. Помимо вопросов, касающихся текущего потребления мяса и других продуктов, добровольцев спросили о том, как они относятся к тем или иным возможным решениям правительства в области агрополитики.

Наиболее единогласно опрошенные одобрили обязательное маркирование страны происхождения для мяса — такое решение поддержали 86,5 процента опрошенных. Наименьшее одобрение получило предложение о запрете продажи марихуаны (которая разрешена в некоторых штатах) и о дополнительном налоге на сладкую газировку (чрезмерное употребление которой диетологи связывают с ожирением).

В исследовании не указана статистическая ошибка опроса, но исходя из размера выборки она должна быть не менее 3 процентов. Это означает, что обязательное маркирование продуктов, «созданных с помощью генетической инженерии», и продуктов, «содержащих ДНК», одобряет одно и то же число людей, которые, возможно, не различают две эти категории. Следует отметить, что пищевой продукт, не содержащий ДНК хотя бы в следовых количествах, найти довольно сложно. К таким относится пищевая соль, дистиллированный алкоголь и, возможно, растительные масла с производными очищенного сахара.

По данным опроса, проведенного Национальным научным фондом в 2012 году, около 25 процентов американцев не знают, что Земля обращается вокруг Солнца. Среди россиян таких 32 процента.