2023 по моим интересам (наука и шире)
О 2022: собственно, год во многом описывается ранее приведенной картинкой
(можно в нее же добавить обстрел Диморфа и запуск JWST) и получим начало техно-социальной (лучше - "техно-духовной") цивилизационной дифференциации. Как долго мощные внутренние противоречия позволят продержаться в этой роли - посмотрим. Следует уточнить, что техно-духовная дифференциация проходит не четко по странам: разделение происходит и внутри технологических стран.
Поступь Китая оказалась довольно бесшумна, но принесла много неожиданного. Культурно(?) более простое отношение к модельным животным, позволяет им достигать результатов которых на западе трудно добиться по этическим причинам. Не удивлюсь, если много прикладных результатов уже получено (и будут получаться), которые нельзя будет увидеть в западных публикациях, или в публикациях вообще. Примерно также продвигается и технологическое развитие Китая. О крупных успехах мы услышим точно. Я бы ожидал громких (и ошеломляющих) новостей в течение года. Как и в предыдущем случае, черный лебедь тут - социальный вопрос и внутренние противоречия. "Не буду относить деньги Гуглу" - видимо, девиз который будет набирать обороты (интересно по этому случаю вспомнить о наскучивании как движущей силе развития; впрочем вполне возможно что тут имеем дело с неким порогом после которого человек хочет снижения собственной зависимости).
Итоги по интересам: по программируемой морфологии продвижений особо не было. вершина года вот такая статья Левина с Бонгардом. Все новое - хорошо забытое (или тщательно игнорируемое) старое. по автолюминисцентным организмам в этом году на CES вроде представят светящиеся деревья. "Авто" только если раскрыли механизм синтеза целентеразина, но и в этом случае свечение которое следует ожидать будет слабым. интеллект у растений плавно уходит на второй план (на повестке дня все же биотехнологии; если они не будут элегантно применены к изучению вопроса область потеряет интерес). по расширенным возможностям братьев наших меньших шло дальнейшее накопление данных. я бы предположил что в этом году будут прорывы в понимании. по нееде - появилась у нас на прилавках. пробовать не буду. по персональному воздушному транспорту - на этапе регулирования. Много новостей о полученных разрешениях. Видимо, в этом году увидим уже в массе. по телепортации и путешествии во времени: пока все же научная фантастика. по энергетике: в прошлом году удалось провести ядерный синтез и получить больше энергии, чем было затрачено на реакцию. Открытие Китаем чангезита расширяет возможности исследования Луны на месте. Первая колония будет не на Марсе. Персоналии: Денис Тулинов - к вопросу об интеллекте растений добавляется вопрос о наличии интеллекта у нейросеток; вопрос немножко безумный, но если Вас интересует развитие нейротехнологий и тем вокруг них то канал Дениса - то, что нужно чтобы быть в курсе, Nicoleta Sandu - как и в предыдущем случае предоставляет отличный обзор области, но по другой теме, которая видимо будет на слуху в этом году (и сможет стать определяющей в космической гонке и гонке искусственных интеллектов) - борьба вокруг производства микрочипов.
Интересы на 2023:
- Программируемая (контролируемая) морфология
- Автолюминисцентные организмы
- Методологический антиредукционизм
- ИИ в биологии (НЕ анализ изображений с диагностическими целями)
- Интеллект у растений
- Расширенные возможности братьев наших меньших
- Нееда
- Персональный воздушный транспорт
- Телепортация и путешествие во времени
- Летопись - бывшие Охохонюшки, бывшие Нежданчики
- Персоналии
- Финансы
- Энергетика
- Другой взгляд на год - год с точки зрения других обозревателей
- Программируемая (контролируемая) морфология
• Ежегодная конференция Artificial Life (24-28 июля в Саппоро, Япония)
https://2023.alife.org
• Не четко в этом году, но начинает появляться новый тип "промежуточных" работ, в которых устанавливается связь между макро-свойствами организмов и генами ответственными за эти свойства. Эта связь устанавливается путем "внутриклассового" сравнения сходных представителей в пределах наличного разнообразия макро-свойств. Можно сказать, что это соответствует исследованию в пространстве гомологий.
Примеры работ:
Для растений: Yoshihara et al., (2022) Leveraging orthology within maize and Arabidopsis QTL to identify genes affecting natural variation in gravitropism. PNAS, 119(40): e2212199119. doi: 10.1073/pnas.2212199119 - путем автоматизированного наблюдения за большим количеством мутантных растений, удалось определить какие гены ответственны за гравитропизм
Для животных: Kun et al. (2023) The genetic architecture and evolution of the human skeletal form. Science, Vol 381, Issue 6655 DOI: 10.1126/science.adf8009 - через анализ большого количества рентгеновских снимков и соответсвующиз генетических последовательностей, удалось установить "скелетные зоны" - учатски ДНК, ответственные за развитие и пропорции между разными участками скелета.
(от последних товарищей: Flynn et al., (2023) Deep learning based phenotyping of medical images improves power for gene discovery of complex disease. medRxiv, 2023.03. 07.23286909 https://www.medrxiv.org/content/medrxiv/early/2023/03/09/2023.03.07.23286909.full.pdf)
• Усиление регенерации костной ткани, используя матрикс из гидроксиапатита со включениями наночастиц оксида железа Fe3O4, функционализированных фактором роста эндотелия сосудов (VEGF) - используя постоянные магниты для создания механической силы.
"The results showed increased bone regeneration at the magnetized interface; this regeneration was higher in the VEGF-MNP-treated group, while the nanomechanical behavior of the tissue was similar to the pattern of the magnetic field distribution. This new approach provides insights into the ability of magnetic technologies to stimulate bone formation, improving bone/scaffold interaction."
Maglio et al. (2023) Bone Regeneration Guided by a Magnetized Scaffold in an Ovine Defect Model. https://doi.org/10.3390/ijms24010747
• Не совсем контроллируемая морфология, но возможно - шажок в сторону понимания того как именно выстраивается и работает мозг.
Похоже, мозг может формировать некое электрическое поле, которое определяет то как именно будут распределяться-дифференцироваться клетки внутри него (это процесс итеративный). Такой расклад позволяет получить пластичность. С другой стороны, нейроны и другие клетки тут выступают в качестве элементов, задающие пространство возможностей электрических конфигураций (ну и тип ответов, который может быть получен при воздействии внешних ЭМ полей)
‘Biocomputer’ combines lab-grown brain tissue with electronic hardware, https://www.nature.com/articles/d41586-023-03975-7
• Термины нынешнего года - агентность (agency), телеономия (teleonomy)
************************************************************************
- Автолюминисцентные организмы
• Выставленные на CES 2023 биолюминисцентные растения выглядели вот так (на мой взгяд, это какой-то муляж)
Больше информации не удается найти, и надо сказать, та же самая идея биолюминисцентных деревьев была предложена на CES в прошлом году.
• Nature Plants подтверждает, что у нас последняя информация.
[1/6] There always seems to be a lot of confusion about what glowing plants should be. A possible definition: real, bio-engineered, autoluminescent plants that produce visible light natively, without any exogenous substrate. https://t.co/GLFaTVwxds
- Nature Plants (@NaturePlants) February 2, 2023
• Почему в природе не наблюдается светящихся растений? Небольшой тред в твиттере
Bioluminescence occurs naturally in prokaryotes, animals, protists and even fungi too - but not plants.
Is it just a matter of time before we find natural bioluminescent plants? Or is there fundamental reason plants shouldn't glow? pic.twitter.com/NDVLZrOkFl
- Tom Ellis (@ProfTomEllis) February 19, 2023
• Японской гос телерадиокомпанией NHK представлены светящиеся растения (на картинке, по-моему - табак, хотя речь почему-то также идет о тополях). Светятся в основном черешки, хотя наверняка есть надежда получить свечение в листовой пластинке - площадь больше (предназначение трансгенного тополя - уличное освещение без затрат энергии). Другой вопрос - субстрат для свечения. Судя по всему, люцифераза которую экспрессирует это растение работает с искусственным субстратом. Какого либо момента полива им не показано. С другой стороны, не сказано также, что растения самосветящиеся. Что-то где-то тут темно с этими светящимися растениями.
https://www.nhk.or.jp/osaka-blog/ohayou/484595.html
upd. В начале октября были раскрыты детали этого проекта - будет использована люцифераза японского гриба (механизм-то уже известен из предыдущей публикации). В проекте - освещение деревьями (растениями?) в Осака экспо в 2025 году (как они деревья заставят вырасти за два года?)
• Light Bio принимает предзаказы на автолюминисцентную петунию (хотя вся информация заканчивается на 2022-м...)
upd. Компания Light Bio получила разрешение от регулятора на комерциализацию самосветящейся петунии
"WASHINGTON, September 6, 2023 - The U.S. Department of Agriculture’s (USDA) Animal and Plant Health Inspection Service (APHIS) recently reviewed a petunia plant modified using genetic engineering. Light Bio modified the petunia for altered appearance (glowing). We reviewed the modified petunia to determine whether it posed an increased plant pest risk as compared to cultivated petunia.
APHIS found this modified petunia is unlikely to pose an increased plant pest risk compared to other cultivated petunia. As a result, it is not subject to regulation under 7 CFR part 340. From a plant pest risk perspective, this petunia may be safely grown and bred in the United States."
https://www.aphis.usda.gov/aphis/newsroom/stakeholder-info/sa_by_date/sa-2023/rsr-light-bio-petunia
************************************************************************
- Методологический антиредукционизм
• тут, да простят меня читатели, приведу наш опус в качестве примера. была надежда на то, что он выйдет в прошлом году, но по различным обстоятельствам этого не случилось. Зато он вышел в этом году (май 2023-го, кстати говоря, выдался ну очень плодотворным на ценные научные идеи).
Итак, про наш kitty-paper:
1) показали и обосновали стратегию того, как именно, в случае биообъектов следует реконструировать "эмергентные" (сложные) явления - при помощи сравнения реализации этих явлений в разных организмах. показали, что для достижения этой цели сравнения должны производиться между наиболее отдаленными представителями в котором явление может наблюдаться. данная стратегия отличется от других современных попыток тем, что она изоморфна процессу усложения, а не движется в противоположном направлении (как это происходит в случае привлечения редукционистких подходов)
2) использовали в качестве отправной точки и источника вдохновения цитату bbzhukov в жж ivanov-petrov
3) Предложили области применения для редукционистких и антиредукционистких исследовательских подходов в биологии
4) Предложили новую организацию и представление знаний и эмергентных феноменов на основе архетипа и гомологий, причем,
5) для этого пришлось разгрести понятие гомологии и ввести два их типа (чтобы совсем уж революций не производить)
6) объяснили почему современная наука топчется на месте с проблемой реконструкций эмергентных биоявлений (с проблемой сложности). для этого пришлось проанализировать с чем собственно работает современная бионаука - каковы свойства современного биологического объекста (для этого пришлось обозреть историю становления современного биологического объекта - без малого 20 страниц усыпляющего текста из примерно 80 страниц непосредственно посвященных разбору темы)
7) предложили возможность существования разнообразия неклеточного уровня (современная биология следует "животной парадигме" - функции организма есть производная от количества типа разных клеток; для этого даже атласы есть. мы вводим другую категорию, по крайней мере для растительных клеток и плакозоев, характеризующихся малым числом типов клеток - у них наибольшее разнообразие, видимо, приходится на субклеточный уровень - один и тот же тип клеток будет по-разному себя вести в разных условиях)
8) мимоходом объяснили Вигнеровскую непостижимую эффективность математики в естественных науках
9) поставили вопрос о границах экспериментального метода в биологии
11) показали ограниченность описания биообъектов в терминах scale free networks
12) показали в чем заключается умность ИИ, как связаны его способности с возможностью решения задач реконструкции эмергентного уровня, и предположили что квантовые компьютеры могли бы способствовать решению этой задачи ввиду изоморфности принципа своего действия архетипу
13) умудрились в методологической статье по биологии ни разу не обратиться к "научному методу"
• (Анонс) Janelia's 4D Cellular Physiology (4DCP) conferences - 2nd (2024) Edition
************************************************************************
- ИИ в биологии (НЕ анализ изображений с диагностическими целями)
• Интересное применение ИИ -в медицине- для адаптации информации из проекта Human Connectome для воссоздания модели мозга пациента перед суперминиинвазивной операцией. + Тихая поступь Китая.
• How Scientists Are Using AI to Talk to Animals. (не попадает в рубрику расширенных возможностей братьев меньших, потому что данная статья не подразумевает "приподнятие" способностей животных до наших, а скорее использование языка их собственного уровня)
"Looking back, one view we have now (that may not have been so prevalent then) is that we were too anthropocentric in our approaches. The desire then was to assess nonhuman intelligence by teaching nonhumans to speak like we do-when in fact we should have been thinking about their abilities to engage in complex communication on their own terms, in their own embodied way, in their own worldview. One of the terms used in the book is the notion of umwelt, which is this notion of the lived experience of organisms. If we are attentive to the umwelt of another organism, we wouldn’t expect a honeybee to speak human language, but we would become very interested in the fascinating language of honeybees, which is vibrational and positional. It’s sensitive to nuances such as the polarization of sunlight that we can’t even begin to convey with our bodies. And that is where the science is today. The field of digital bioacoustics-which is accelerating exponentially and unveiling fascinating findings about communication across the tree of life-is now approaching these animals and not asking, “Can they speak like humans?” but “Can they communicate complex information to one another? How are they doing so? What is significant to them?” And I would say that’s a more biocentric approach or at the very least it’s less anthropocentric."
https://www.scientificamerican.com/article/how-scientists-are-using-ai-to-talk-to-animals/
• Декодирование смысла человеческой речи по сигналам, генерируемым мозгом человека.
• Большие языковые модели позволяют генерировать белки
"Here we describe ProGen, a language model that can generate protein sequences with a predictable function across large protein families, akin to generating grammatically and semantically correct natural language sentences on diverse topics. The model was trained on 280 million protein sequences from >19,000 families and is augmented with control tags specifying protein properties. ProGen can be further fine-tuned to curated sequences and tags to improve controllable generation performance of proteins from families with sufficient homologous samples. Artificial proteins fine-tuned to five distinct lysozyme families showed similar catalytic efficiencies as natural lysozymes, with sequence identity to natural proteins as low as 31.4%. ProGen is readily adapted to diverse protein families, as we demonstrate with chorismate mutase and malate dehydrogenase."
Madani et al. (2023) Large language models generate functional protein sequences across diverse families. Nature Biotechnology. https://doi.org/10.1038/s41587-022-01618-2
• Использование больших языковых моделей для создания гипотез
"Here we address a major unmet need: use of existing scientific literature to generate novel hypotheses. We use a deep symmetry between the fields of neuroscience and developmental bioelectricity to test a tool, FieldSHIFT, that generates scientific text from existing published studies. We show how this system helps human scientists explore a latent space of papers that could exist, which provides a rich field of suggested future research. We then test a key prediction of this model using bioinformatics, showing a surprising conservation of molecular mechanisms involved in cognitive behavior and developmental morphogenesis."
"One clear hypothesis that can be generated by FieldSHIFT is that the molecular mechanisms behind developmental bioelectricity and that of cognitive/behavioral phenomena should be conserved. That is, the same genes should be found as implicated in both roles; this is novel because only the idea of “morphogenesis as behavior in anatomical space” [37, 56] predicts any association between genes across what are normally thought of as two very distinct fields of biology. Interestingly, GPT (August 3rd version of GPT-4) itself generated this hypothesis after doing all the translations and being asked to come up with a new idea as follows:
Input: (Base input as described above) “You are a translator-you translate neuroscience to developmental biology…”
Input: “let's start by generating a hypothesis based on everything you know about developmental biology and genetics, instead of making a translation, generate a novel and testable hypothesis about the genes involved in learning and morphogenesis.”
Reply: “There exists a set of evolutionarily conserved genes that are activated both during early morphogenetic processes and later in the organism's life during learning and memory formation. These genes mediate cellular plasticity mechanisms, which are vital for both the formation of complex body structures during embryonic development and the flexibility and adaptability of mature organisms to new environmental stimuli."
Thus, we next decided to test this prediction using bioinformatics, focusing for the purposes of this study on the genes thought to underlie phenomena in behavioral science and developmental biology.
We computed the genetic overlap between the set of genes annotated as ‘Behaviour’ and the set of genes annotated as ‘Developmental process’ in different species widely dispersed within the phylogenetic tree including Drosophila, Zebrafish, mice and homo sapiens. We found that 74.1% of the ‘Behavior’ genes (649 genes) are included in the ‘Developmental process’ set of genes (6486 genes). From Drosophila to humans, this genetic overlap is increasing: 46.5% for Drosophila, 60.6% for the zebrafish, 73.8% for the mouse and 74.1% for humans (see Figure 6A and 6B). We applied a one-sample T-test to compare the distribution of genetic overlap between all pairs of gene ontologies we extracted and the genetic overlap between ‘Developmental process’ and ‘Behavior’ sets of genes for each organism. Statistical analysis of overlap among all pairs of gene ontologies (at the same level of ‘Developmental process’) for these four organisms is significantly smaller (p < 0.05) than the overlap we observed among the predictive categories of development and behavior. Thus, we conclude that during evolution there is an increase of the genetic overlap between ‘Behavior’ and ‘Developmental process’. In other words, genes used for development and morphogenesis has been co-opted for cognition. The mapping between behavior and development/morphogenesis can also be seen at the genetic level."
O'Brien et al., (2023) Machine Learning for Hypothesis Generation in Biology and Medicine: Exploring the latent space of neuroscience and developmental bioelectricity. doi:10.31219/osf.io/269e5. (Левиновская группа)
• (Более общий текст, в котором исследуется способность больших языковых моделей проводить обобщения-и определяется, что их способность к этому ограничена)
"In this work, we study how effectively transformers can bridge between their pretraining data mixture, comprised of multiple distinct task families, to identify and learn new tasks in-context which are both inside and outside the pretraining distribution. Building on previous work, we investigate this question in a controlled setting, where we study transformer models trained on sequences of (x,f(x)) pairs rather than natural language. Our empirical results show transformers demonstrate near-optimal unsupervised model selection capabilities, in their ability to first in-context identify different task families and in-context learn within them when the task families are well-represented in their pretraining data. However when presented with tasks or functions which are out-of-domain of their pretraining data, we demonstrate various failure modes of transformers and degradation of their generalization for even simple extrapolation tasks. Together our results highlight that the impressive ICL abilities of high-capacity sequence models may be more closely tied to the coverage of their pretraining data mixtures than inductive biases that create fundamental generalization capabilities."
Yadlowski et al. (2023) Pretraining Data Mixtures Enable Narrow Model Selection Capabilities in Transformer Models. https://doi.org/10.48550/arXiv.2311.00871
• AlphaFold predictions are valuable hypotheses and accelerate but do not replace experimental structure determination
"We suggest considering AlphaFold predictions as exceptionally useful hypotheses. We further suggest that it is important to consider the confidence in prediction when interpreting AlphaFold predictions and to carry out experimental structure determination to verify structural details, particularly those that involve interactions not included in the prediction."
https://www.nature.com/articles/s41592-023-02087-4
• Скептическая статья: заявляется что "ум" нейронок зависит от контекста в котором он определяется (и зависит от метрик выбранных исследователями для измерения этой умности)
"Here, we present an alternative explanation for emergent abilities: that for a particular task and model family, when analyzing fixed model outputs, emergent abilities appear due to the researcher's choice of metric rather than due to fundamental changes in model behavior with scale. Specifically, nonlinear or discontinuous metrics produce apparent emergent abilities, whereas linear or continuous metrics produce smooth, continuous predictable changes in model performance. [...] we provide evidence that alleged emergent abilities evaporate with different metrics or with better statistics, and may not be a fundamental property of scaling AI models."
Are Emergent Abilities of Large Language Models a Mirage? https://arxiv.org/abs/2304.15004
• Не биология: использование говорилок для совершения открытий в химии и математике. Нюанс - решить задачу они способны, но похоже ставить задачу им пока все-таки не под силу.
"In contrast to most computer search approaches, FunSearch searches for programs that describe how to solve a problem, rather than what the solution is. Beyond being an effective and scalable strategy, discovered programs tend to be more interpretable than raw solutions, enabling feedback loops between domain experts and FunSearch, and the deployment of such programs in real-world applications."
Mathematical discoveries from program search with large language modelsю https://www.nature.com/articles/s41586-023-06924-6
https://www.technologyreview.com/2023/12/14/1085318/google-deepmind-large-language-model-solve-unsolvable-math-problem-cap-set/
"Here, we show the development and capabilities of Coscientist, an artificial intelligence system driven by GPT-4 that autonomously designs, plans and performs complex experiments by incorporating large language models empowered by tools such as internet and documentation search, code execution and experimental automation. Coscientist showcases its potential for accelerating research across six diverse tasks, including the successful reaction optimization of palladium-catalysed cross-couplings, while exhibiting advanced capabilities for (semi-)autonomous experimental design and execution."
Autonomous chemical research with large language models. https://www.nature.com/articles/s41586-023-06792-0
https://www.sciencedaily.com/releases/2023/12/231221012729.htm
************************************************************************
- Интеллект у растений
• Феееричный препринт в котором утверждается, что деревья способны запоминать и предсказывать затмения.
Интересно как будут повторять наблюдения.
"Regular light-dark cycles greatly affect organisms, and events like eclipses induce distinctive physiological and behavioural shifts. While well-documented in animals, plant behaviour during eclipses remains largely unexplored. Here we monitored multiple spruce trees to assess their individual and collective bioelectrical responses to a solar eclipse. Trees anticipated the eclipse, synchronising their individual bioelectrical behaviour hours in advance. Older trees displayed greater anticipatory behaviour with early time-asymmetry and entropy increases, characteristic of memory dynamics in open dissipative systems such as trees. These results reveal a complex relationship between individual and collective tree behaviour, shaped by individual age and physiology as well as collective history and memory. This highlights the adaptive significance of synchrony and collective memory in plants, offering new insights on coordinated behaviours in nature. One Sentence Summary Trees anticipate and respond collectively to a solar eclipse."
Chiolerio et al. (2023) Bioelectrical Synchronisation of Spruce Trees during a Solar Eclipse. https://www.researchgate.net/publication/375070359_Bioelectrical_Synchronisation_of_Spruce_Trees_during_a_Solar_Eclipse
• Пиу! Animals and Religion. Edited ByDave Aftandilian, Barbara R. Ambros, Aaron S. Gross
https://doi.org/10.4324/9781003324157 https://www.taylorfrancis.com/books/edit/10.4324/9781003324157/animals-religion-dave-aftandilian-barbara-ambros-aaron-gross
Изд-во Тэйлор-Френсис впереди планеты всей по растительной и животной духовности
************************************************************************
- Расширенные возможности братьев наших меньших
• Стартап ФлуэнтПэт предлагает коврики с кнопками, нажимая на которые питомец может "разговаривать".
Насколько там идет понимание - гм.. но мне кажется, это начинание к которому стоит присмотреться.
https://fluent.pet
• О применении ИИ для общения с животными
Yovel and Rechavi (2023) AI and the Doctor Dolittle challenge. DOI:https://doi.org/10.1016/j.cub.2023.06.063
"We frame the task of communicating with animals as ‘The Doctor Dolittle challenge’ and identify three main obstacles on the route to doing so. First, although generative AI models can create novel animal communication samples, it is very difficult to determine their context, and we will forever be biased by our human umwelt when doing so. Second, using AI to extract context in an unsupervised manner must be validated through controlled experiments aiming to measure the animals’ response. This is difficult, and moreover, AI algorithms tend to cling on to any available information and are thus prone to finding spurious correlations. And third, animal communication focuses on a restricted set of contexts, such as alarm and courtship, highly limiting our ability to communicate regarding other contexts."
• Об именовании среди животных
• Общая статья Artificial Intelligence Could Finally Let Us Talk with Animals. (Scientific American)
(упоминается книга Chasing Doctor Dolittle: Learning the Language of Animals, от Con Slobodchikoff. Надо зачитать). Любопытно: "Commercial industries could use AI for precision fishing by listening for schools of target species or their predators; poachers could deploy these techniques to locate endangered animals and impersonate their calls to lure them closer. For animals such as humpback whales, whose mysterious songs can spread across oceans with remarkable speed, the creation of a synthetic song could, Bakker says, “inject a viral meme into the world's population” with unknown social consequences." С одной стороны - да, с другой стороны, это - "вызов" способности организмов пластично адаптироваться.
https://www.scientificamerican.com/article/artificial-intelligence-could-finally-let-us-talk-with-animals/
************************************************************************
- Нееда (оно вообще регулируется как-то? FDA, например?)
• "Here, we evaluate the technological advances in extrusion-based 3D food printing and its possibilities to promote healthy and sustainable eating. We consider the challenges in implementing the technology in real-world applications. We propose viable applications for 3D food printing in health care, health promotion and food waste upcycling. Finally, we outline future work on 3D food printing in food safety, acceptability and economics, ethics and regulations."
Zhong et al., (2023) 3D food printing: its readiness for a food and nutrition insecure world. DOI: 10.1017/S0029665123003002
• https://meatable.com (Голландия) - мясо из клеточных культур
• Bene Meat (чехи) - для кошков и собаков. https://www.benemeat.com/en/home-page/
************************************************************************
- Персональный воздушный транспорт
• Летающий реактивный квадроцикл.
• Сертифицирован первый беспилотный летательный аппарат для перевозки пассажиров (Китай).
************************************************************************
- Телепортация и путешествие во времени
Пусто. Кажется, сначала нужна теоретическая база
************************************************************************
- Летопись - бывшие Охохонюшки, бывшие Нежданчики
• 11 мая - Представлена статья в которой предложен простой возможный способ пребиотического синтеза пептидов при помощи солей бора и испарения
"We report that boric acid enables the polymerization of amino acids at acidic and near-neutral pH levels based on simple heating experiments of amino acid solutions containing borate/boric acid at various pH levels. Our study provides evidence for the boron-assisted synthesis of polypeptides in prebiotically plausible environments, where the same conditions would allow for the formation of RNAs and interactions of primordial proteins and RNAs that could be inherited by RNA-dependent protein synthesis during the evolution of life."
Sumie et al. (2023) Boron-assisted abiotic polypeptide synthesis. https://doi.org/10.1038/s42004-023-00885-7
• 15 июня - Первые поставки квантового процессора
Intel’s New Chip to Advance Silicon Spin Qubit Research for Quantum Computing
Intel makes new quantum chip available to university and federal research labs to grow the quantum computing research community.
• 22 июля - Презентация на Архиве препринта первого комнатного сверхпроводника
Sukbae Lee, Ji-Hoon Kim, Young-Wan Kwon (2023) The First Room-Temperature Ambient-Pressure Superconductor. https://arxiv.org/abs/2307.12008
https://sciencecast.org/casts/suc384jly50n
Вики
" В общем пока так: сам эффект если и есть то скорее всеко слабее, то есть не комната, но очень приличные температуры, возможно рекорд. И главное, что это действительно что-то новое в области, в которой не то чтоб застой и тупик, но как-то вяло всё. Была ли подделка? Если и была, то недоказуемая, скорее всегфо излишний оптимизм в интерпретации результатов на грани. НО с другой стороны, не начнись хайпа, действительно важная работа, была б не то чтоб совсем незамеченной, но не всколыхнула бы такой активности, которая очень вероятно даст плоды."
• 23 августа - "Индийский посадочный модуль «Викрам» с луноходом «Прагьян» успешно совершил посадку на поверхность Луны.
Индия стала четвертой страной после СССР, США и Китая, осуществившей посадку своего аппарата на поверхность Луны.
«Викрам» доставила к Луне автоматическая межпланетная станция «Чандраян-3». Почти одновременно с ней к спутнику Земли прибыла российская станция «Луна-25». Ее попытка совершить посадку на Луну оказалась неудачной."
upd. В конце сентября связь с аппаратом была потеряна: по-видимому он не пережил лунной ночи
https://www.theguardian.com/world/2023/sep/26/india-chandrayaan-3-vikram-lander-pragyan-sleep-mode-failure
• 9 сентября - публикация о возможно первой обитаемой планете за пределами Солнечной системы
• Фраза года: "Но есть нюанс..."
************************************************************************
- Персоналии
Разработчики (вполне возможно-не единственные) методов исследования пространств гомологий: определения генов/участков ДНК ответственных за определенные фенотипические проявления:
Edgar P. Spalding
Vagheesh M. Narasimhan
************************************************************************
- Финансы
- Некомпетентен -
************************************************************************
- Энергетика
• +"тихая поступь Китая": крупнейший мировой производитель батарей, китайская CATL показала свою наиболее мощную батарею с 500 Вт-ч/кг. Одной зарядки должно хватить на 1000 км пробега.https://auto.hindustantimes.com/auto/electric-vehicles/worlds-biggest-ev-battery-maker-unveils-its-strongest-unit-promises-1-000-km-range-41681897843972.html (есть и другие источники, но с подпиской)
• 10 мая - штатовская частная Helion Energy (энергия из ядерного синтеза) будет обеспечивать Microsoft электричеством через пять лет, согласно подписанному соглашению. https://www.reuters.com/technology/microsoft-buy-power-nuclear-fusion-company-helion-2023-05-10/
• 31 мая Штатовский DOE объявил об инвестициях в 8 частных компаний занимающихся ядерным синтезом для создания пилотных образцов
"The U.S. Department of Energy (DOE) has announced $46 million in funding to eight companies advancing designs and research and development for fusion power plants, representing a major step in President Biden’s commitment to a pilot-scale demonstration of fusion within a decade."
Эти компании:
Commonwealth Fusion Systems
Focused Energy Inc.
Princeton Stellarators Inc.
Realta Fusion Inc.
Tokamak Energy Inc.
Type One Energy Group
Xcimer Energy Corporation
Zap Energy Inc.
Источник: https://www.energy.gov/articles/doe-announces-46-million-commercial-fusion-energy-development
• 1 июня - Калтехом протестирована технология беспроводной передачи солнечной энергии, пока только в космосе. Идея - передавать энергию в виде сфокусированного луча на Землю.
https://www.caltech.edu/about/news/in-a-first-caltechs-space-solar-power-demonstrator-wirelessly-transmits-power-in-space
• Германия проинвестирует более 1 млрд евро в ядерный синтез в течение пяти лет (2023-2028)
https://www.cleanenergywire.org/news/germany-plans-spend-more-eu1-bln-nuclear-fusion-research-2028
https://www.cleanenergywire.org/news/german-research-ministry-plans-boost-nuclear-fusion-development
• 1 декабря - Japanese experimental nuclear fusion reactor inaugurated
"The world's biggest experimental nuclear fusion reactor in operation (JT-60SA) was inaugurated in Japan on Friday, a technology in its infancy but billed by some as the answer to humanity's future energy needs."
https://phys.org/news/2023-12-japanese-experimental-nuclear-fusion-reactor.html
• Канадская ядерная батарейка на 8 лет. Налаживание производства ожидается к концу нынешнего десятилетия
https://interestingengineering.com/innovation/microreactor-no-water-for-operation
https://www.westinghousenuclear.com/energy-systems/evinci-microreactor
************************************************************************
- Другой взгляд на год - год с точки зрения других обозревателей (обычно - под конец года)
• Nature: Method of the Year 2023: methods for modeling development, https://www.nature.com/articles/s41592-023-02134-0
• Science News: https://www.sciencenews.org/article-type/year-in-review
• Nature Medicine: https://www.nature.com/nm/articles?type=year-in-review
• Итоги Nature от Премии Просветитель
"Научный журнал Nature подвел итоги 2023 года: 10 героев, чьи исследования повлияли на жизнь человечества.
1. Илья Суцкевер, уроженец Нижнего Новгорода, сооснователь и главный научный специалист компании OpenAI - разработчика ChatGPT https://www.nature.com/articles/d41586-023-03925-3 Редакция Nature отметила последовательную позиция Суцкевера по обеспечению безопасности искусственного интеллекта.
2. Элени Миривили - главный специалист по смягчению последствий глобального потепления при ООН. Она вместе с коллегами разрабатывает меры, которые должны помочь людям в условиях климатического кризиса https://www.nature.com/articles/d41586-023-03924-4
3. Энни Критчер - физик, совершившая прорыв в термоядерном синтезе https://www.nature.com/articles/d41586-023-03923-5
Под её руководством в Национальном комплексе лазерных термоядерных реакций США провели реакцию термоядерного синтеза, создав температуру в шесть раз выше, чем в ядре Солнца.
4. Кацухико Хаяси - биолог, переписавший правила размножения https://www.nature.com/articles/d41586-023-03922-6
В марте 2023 года научная команда Кацухико Хаяси объявила о том, что ей удалось вывести мышат из клеток двух родителей-самцов. Хаяси и его коллеги взяли клетки из хвостов мышей-самцов, которые имеют как X, так и Y половые хромосомы, и превратили их в стволовые клетки. Затем команда изолировала эти клетки без Y и обработала их химическим веществом, которое вызывает ошибки во время деления клеток. Некоторые из этих ошибок привели к появлению клеток с дублированной Х-хромосомой, что фактически сделало их женскими клетками.
5. Марина Сильва, защитница Амазонки https://www.nature.com/articles/d41586-023-03921-7
Марина Сильва - министр окружающей среды Бразилии. Под ее руководством в период с января по июль 2023 года вырубка лесов в долине Амазонки (по данным спутников) снизилась на 43% по сравнению с аналогичным периодом 2022 года.
6. Калпана Калахасти - инженер, которая помогла Индии достичь Луны https://www.nature.com/articles/d41586-023-03920-8
В 2023 году Луны должны были достичь сразу три космических аппарата: японский Hakuto-R M1, российский «Луна-25» и индийский Chandrayaan-3. Успешно прилунился только Chandrayaan-3. Калпана Калахасти была ключевой участницей индийской космической программы.
7. Джеймс Хэмлин, физик, который разоблачил миф про сверхпроводимость https://www.nature.com/articles/d41586-023-03926-2
В 2023 году команда ученых из университета Рочестера объявила о том, что впервые в мире смогла достичь сверхпроводимости при комнатной температуре. Статья на некоторое время стала сенсацией. Однако Хэмлин (Университет Флориды) раскритиковал исследование. В итоге в ноябре 2023 года статья была отозвана.
8. Светлана Мойсова, изобретатель лекарства от ожирения https://www.nature.com/articles/d41586-023-03927-1
Препараты для снижения веса Ozempic и Wegovy в 2023 году стали сенсацией. Светлана Мойсова стояла у истоков открытия глюкагоноподобного пептида-1 (GLP-1), который и лежит в основе этих средств.
9. Халиду Тинто, борец с малярией https://www.nature.com/articles/d41586-023-03928-0
В октябре 2023 года вакцина от малярии R21 была одобрена ВОЗ к использованию. Как ожидается, эти прививки предотвратят миллионы смертей в Африке, где ежегодно от малярии умирает около 500 тысяч человек. Основную работу в исследованиях R21 делает Отделение клинических исследований Наноро в Буркина-Фасо, под руководством Халиду Тинто.
10. Онколог Томас Паулз, врач, добившийся прорыва в лечении рака https://www.nature.com/articles/d41586-023-03929-z
В октябре 2023 года на научной конференции в Мадриде Паулз представил новые методики лечения рака мочевого пузыря. Его предложения увеличивают время жизни пациентов с 16 месяцев до 2,5 лет."
************************************************************************
Предыдущие выпуски:
2022
2021
2020
(можно в нее же добавить обстрел Диморфа и запуск JWST) и получим начало техно-социальной (лучше - "техно-духовной") цивилизационной дифференциации. Как долго мощные внутренние противоречия позволят продержаться в этой роли - посмотрим. Следует уточнить, что техно-духовная дифференциация проходит не четко по странам: разделение происходит и внутри технологических стран.
Поступь Китая оказалась довольно бесшумна, но принесла много неожиданного. Культурно(?) более простое отношение к модельным животным, позволяет им достигать результатов которых на западе трудно добиться по этическим причинам. Не удивлюсь, если много прикладных результатов уже получено (и будут получаться), которые нельзя будет увидеть в западных публикациях, или в публикациях вообще. Примерно также продвигается и технологическое развитие Китая. О крупных успехах мы услышим точно. Я бы ожидал громких (и ошеломляющих) новостей в течение года. Как и в предыдущем случае, черный лебедь тут - социальный вопрос и внутренние противоречия. "Не буду относить деньги Гуглу" - видимо, девиз который будет набирать обороты (интересно по этому случаю вспомнить о наскучивании как движущей силе развития; впрочем вполне возможно что тут имеем дело с неким порогом после которого человек хочет снижения собственной зависимости).
Итоги по интересам: по программируемой морфологии продвижений особо не было. вершина года вот такая статья Левина с Бонгардом. Все новое - хорошо забытое (или тщательно игнорируемое) старое. по автолюминисцентным организмам в этом году на CES вроде представят светящиеся деревья. "Авто" только если раскрыли механизм синтеза целентеразина, но и в этом случае свечение которое следует ожидать будет слабым. интеллект у растений плавно уходит на второй план (на повестке дня все же биотехнологии; если они не будут элегантно применены к изучению вопроса область потеряет интерес). по расширенным возможностям братьев наших меньших шло дальнейшее накопление данных. я бы предположил что в этом году будут прорывы в понимании. по нееде - появилась у нас на прилавках. пробовать не буду. по персональному воздушному транспорту - на этапе регулирования. Много новостей о полученных разрешениях. Видимо, в этом году увидим уже в массе. по телепортации и путешествии во времени: пока все же научная фантастика. по энергетике: в прошлом году удалось провести ядерный синтез и получить больше энергии, чем было затрачено на реакцию. Открытие Китаем чангезита расширяет возможности исследования Луны на месте. Первая колония будет не на Марсе. Персоналии: Денис Тулинов - к вопросу об интеллекте растений добавляется вопрос о наличии интеллекта у нейросеток; вопрос немножко безумный, но если Вас интересует развитие нейротехнологий и тем вокруг них то канал Дениса - то, что нужно чтобы быть в курсе, Nicoleta Sandu - как и в предыдущем случае предоставляет отличный обзор области, но по другой теме, которая видимо будет на слуху в этом году (и сможет стать определяющей в космической гонке и гонке искусственных интеллектов) - борьба вокруг производства микрочипов.
Интересы на 2023:
- Программируемая (контролируемая) морфология
- Автолюминисцентные организмы
- Методологический антиредукционизм
- ИИ в биологии (НЕ анализ изображений с диагностическими целями)
- Интеллект у растений
- Расширенные возможности братьев наших меньших
- Нееда
- Персональный воздушный транспорт
- Телепортация и путешествие во времени
- Летопись - бывшие Охохонюшки, бывшие Нежданчики
- Персоналии
- Финансы
- Энергетика
- Другой взгляд на год - год с точки зрения других обозревателей
- Программируемая (контролируемая) морфология
• Ежегодная конференция Artificial Life (24-28 июля в Саппоро, Япония)
https://2023.alife.org
• Не четко в этом году, но начинает появляться новый тип "промежуточных" работ, в которых устанавливается связь между макро-свойствами организмов и генами ответственными за эти свойства. Эта связь устанавливается путем "внутриклассового" сравнения сходных представителей в пределах наличного разнообразия макро-свойств. Можно сказать, что это соответствует исследованию в пространстве гомологий.
Примеры работ:
Для растений: Yoshihara et al., (2022) Leveraging orthology within maize and Arabidopsis QTL to identify genes affecting natural variation in gravitropism. PNAS, 119(40): e2212199119. doi: 10.1073/pnas.2212199119 - путем автоматизированного наблюдения за большим количеством мутантных растений, удалось определить какие гены ответственны за гравитропизм
Для животных: Kun et al. (2023) The genetic architecture and evolution of the human skeletal form. Science, Vol 381, Issue 6655 DOI: 10.1126/science.adf8009 - через анализ большого количества рентгеновских снимков и соответсвующиз генетических последовательностей, удалось установить "скелетные зоны" - учатски ДНК, ответственные за развитие и пропорции между разными участками скелета.
(от последних товарищей: Flynn et al., (2023) Deep learning based phenotyping of medical images improves power for gene discovery of complex disease. medRxiv, 2023.03. 07.23286909 https://www.medrxiv.org/content/medrxiv/early/2023/03/09/2023.03.07.23286909.full.pdf)
• Усиление регенерации костной ткани, используя матрикс из гидроксиапатита со включениями наночастиц оксида железа Fe3O4, функционализированных фактором роста эндотелия сосудов (VEGF) - используя постоянные магниты для создания механической силы.
"The results showed increased bone regeneration at the magnetized interface; this regeneration was higher in the VEGF-MNP-treated group, while the nanomechanical behavior of the tissue was similar to the pattern of the magnetic field distribution. This new approach provides insights into the ability of magnetic technologies to stimulate bone formation, improving bone/scaffold interaction."
Maglio et al. (2023) Bone Regeneration Guided by a Magnetized Scaffold in an Ovine Defect Model. https://doi.org/10.3390/ijms24010747
• Не совсем контроллируемая морфология, но возможно - шажок в сторону понимания того как именно выстраивается и работает мозг.
Похоже, мозг может формировать некое электрическое поле, которое определяет то как именно будут распределяться-дифференцироваться клетки внутри него (это процесс итеративный). Такой расклад позволяет получить пластичность. С другой стороны, нейроны и другие клетки тут выступают в качестве элементов, задающие пространство возможностей электрических конфигураций (ну и тип ответов, который может быть получен при воздействии внешних ЭМ полей)
‘Biocomputer’ combines lab-grown brain tissue with electronic hardware, https://www.nature.com/articles/d41586-023-03975-7
• Термины нынешнего года - агентность (agency), телеономия (teleonomy)
************************************************************************
- Автолюминисцентные организмы
• Выставленные на CES 2023 биолюминисцентные растения выглядели вот так (на мой взгяд, это какой-то муляж)
Больше информации не удается найти, и надо сказать, та же самая идея биолюминисцентных деревьев была предложена на CES в прошлом году.
• Nature Plants подтверждает, что у нас последняя информация.
[1/6] There always seems to be a lot of confusion about what glowing plants should be. A possible definition: real, bio-engineered, autoluminescent plants that produce visible light natively, without any exogenous substrate. https://t.co/GLFaTVwxds
- Nature Plants (@NaturePlants) February 2, 2023
• Почему в природе не наблюдается светящихся растений? Небольшой тред в твиттере
Bioluminescence occurs naturally in prokaryotes, animals, protists and even fungi too - but not plants.
Is it just a matter of time before we find natural bioluminescent plants? Or is there fundamental reason plants shouldn't glow? pic.twitter.com/NDVLZrOkFl
- Tom Ellis (@ProfTomEllis) February 19, 2023
• Японской гос телерадиокомпанией NHK представлены светящиеся растения (на картинке, по-моему - табак, хотя речь почему-то также идет о тополях). Светятся в основном черешки, хотя наверняка есть надежда получить свечение в листовой пластинке - площадь больше (предназначение трансгенного тополя - уличное освещение без затрат энергии). Другой вопрос - субстрат для свечения. Судя по всему, люцифераза которую экспрессирует это растение работает с искусственным субстратом. Какого либо момента полива им не показано. С другой стороны, не сказано также, что растения самосветящиеся. Что-то где-то тут темно с этими светящимися растениями.
https://www.nhk.or.jp/osaka-blog/ohayou/484595.html
upd. В начале октября были раскрыты детали этого проекта - будет использована люцифераза японского гриба (механизм-то уже известен из предыдущей публикации). В проекте - освещение деревьями (растениями?) в Осака экспо в 2025 году (как они деревья заставят вырасти за два года?)
Click to view• Light Bio принимает предзаказы на автолюминисцентную петунию (хотя вся информация заканчивается на 2022-м...)
upd. Компания Light Bio получила разрешение от регулятора на комерциализацию самосветящейся петунии
"WASHINGTON, September 6, 2023 - The U.S. Department of Agriculture’s (USDA) Animal and Plant Health Inspection Service (APHIS) recently reviewed a petunia plant modified using genetic engineering. Light Bio modified the petunia for altered appearance (glowing). We reviewed the modified petunia to determine whether it posed an increased plant pest risk as compared to cultivated petunia.
APHIS found this modified petunia is unlikely to pose an increased plant pest risk compared to other cultivated petunia. As a result, it is not subject to regulation under 7 CFR part 340. From a plant pest risk perspective, this petunia may be safely grown and bred in the United States."
https://www.aphis.usda.gov/aphis/newsroom/stakeholder-info/sa_by_date/sa-2023/rsr-light-bio-petunia
************************************************************************
- Методологический антиредукционизм
• тут, да простят меня читатели, приведу наш опус в качестве примера. была надежда на то, что он выйдет в прошлом году, но по различным обстоятельствам этого не случилось. Зато он вышел в этом году (май 2023-го, кстати говоря, выдался ну очень плодотворным на ценные научные идеи).
Итак, про наш kitty-paper:
1) показали и обосновали стратегию того, как именно, в случае биообъектов следует реконструировать "эмергентные" (сложные) явления - при помощи сравнения реализации этих явлений в разных организмах. показали, что для достижения этой цели сравнения должны производиться между наиболее отдаленными представителями в котором явление может наблюдаться. данная стратегия отличется от других современных попыток тем, что она изоморфна процессу усложения, а не движется в противоположном направлении (как это происходит в случае привлечения редукционистких подходов)
2) использовали в качестве отправной точки и источника вдохновения цитату bbzhukov в жж ivanov-petrov
3) Предложили области применения для редукционистких и антиредукционистких исследовательских подходов в биологии
4) Предложили новую организацию и представление знаний и эмергентных феноменов на основе архетипа и гомологий, причем,
5) для этого пришлось разгрести понятие гомологии и ввести два их типа (чтобы совсем уж революций не производить)
6) объяснили почему современная наука топчется на месте с проблемой реконструкций эмергентных биоявлений (с проблемой сложности). для этого пришлось проанализировать с чем собственно работает современная бионаука - каковы свойства современного биологического объекста (для этого пришлось обозреть историю становления современного биологического объекта - без малого 20 страниц усыпляющего текста из примерно 80 страниц непосредственно посвященных разбору темы)
7) предложили возможность существования разнообразия неклеточного уровня (современная биология следует "животной парадигме" - функции организма есть производная от количества типа разных клеток; для этого даже атласы есть. мы вводим другую категорию, по крайней мере для растительных клеток и плакозоев, характеризующихся малым числом типов клеток - у них наибольшее разнообразие, видимо, приходится на субклеточный уровень - один и тот же тип клеток будет по-разному себя вести в разных условиях)
8) мимоходом объяснили Вигнеровскую непостижимую эффективность математики в естественных науках
9) поставили вопрос о границах экспериментального метода в биологии
11) показали ограниченность описания биообъектов в терминах scale free networks
12) показали в чем заключается умность ИИ, как связаны его способности с возможностью решения задач реконструкции эмергентного уровня, и предположили что квантовые компьютеры могли бы способствовать решению этой задачи ввиду изоморфности принципа своего действия архетипу
13) умудрились в методологической статье по биологии ни разу не обратиться к "научному методу"
• (Анонс) Janelia's 4D Cellular Physiology (4DCP) conferences - 2nd (2024) Edition
************************************************************************
- ИИ в биологии (НЕ анализ изображений с диагностическими целями)
• Интересное применение ИИ -в медицине- для адаптации информации из проекта Human Connectome для воссоздания модели мозга пациента перед суперминиинвазивной операцией. + Тихая поступь Китая.
• How Scientists Are Using AI to Talk to Animals. (не попадает в рубрику расширенных возможностей братьев меньших, потому что данная статья не подразумевает "приподнятие" способностей животных до наших, а скорее использование языка их собственного уровня)
"Looking back, one view we have now (that may not have been so prevalent then) is that we were too anthropocentric in our approaches. The desire then was to assess nonhuman intelligence by teaching nonhumans to speak like we do-when in fact we should have been thinking about their abilities to engage in complex communication on their own terms, in their own embodied way, in their own worldview. One of the terms used in the book is the notion of umwelt, which is this notion of the lived experience of organisms. If we are attentive to the umwelt of another organism, we wouldn’t expect a honeybee to speak human language, but we would become very interested in the fascinating language of honeybees, which is vibrational and positional. It’s sensitive to nuances such as the polarization of sunlight that we can’t even begin to convey with our bodies. And that is where the science is today. The field of digital bioacoustics-which is accelerating exponentially and unveiling fascinating findings about communication across the tree of life-is now approaching these animals and not asking, “Can they speak like humans?” but “Can they communicate complex information to one another? How are they doing so? What is significant to them?” And I would say that’s a more biocentric approach or at the very least it’s less anthropocentric."
https://www.scientificamerican.com/article/how-scientists-are-using-ai-to-talk-to-animals/
• Декодирование смысла человеческой речи по сигналам, генерируемым мозгом человека.
• Большие языковые модели позволяют генерировать белки
"Here we describe ProGen, a language model that can generate protein sequences with a predictable function across large protein families, akin to generating grammatically and semantically correct natural language sentences on diverse topics. The model was trained on 280 million protein sequences from >19,000 families and is augmented with control tags specifying protein properties. ProGen can be further fine-tuned to curated sequences and tags to improve controllable generation performance of proteins from families with sufficient homologous samples. Artificial proteins fine-tuned to five distinct lysozyme families showed similar catalytic efficiencies as natural lysozymes, with sequence identity to natural proteins as low as 31.4%. ProGen is readily adapted to diverse protein families, as we demonstrate with chorismate mutase and malate dehydrogenase."
Madani et al. (2023) Large language models generate functional protein sequences across diverse families. Nature Biotechnology. https://doi.org/10.1038/s41587-022-01618-2
• Использование больших языковых моделей для создания гипотез
"Here we address a major unmet need: use of existing scientific literature to generate novel hypotheses. We use a deep symmetry between the fields of neuroscience and developmental bioelectricity to test a tool, FieldSHIFT, that generates scientific text from existing published studies. We show how this system helps human scientists explore a latent space of papers that could exist, which provides a rich field of suggested future research. We then test a key prediction of this model using bioinformatics, showing a surprising conservation of molecular mechanisms involved in cognitive behavior and developmental morphogenesis."
"One clear hypothesis that can be generated by FieldSHIFT is that the molecular mechanisms behind developmental bioelectricity and that of cognitive/behavioral phenomena should be conserved. That is, the same genes should be found as implicated in both roles; this is novel because only the idea of “morphogenesis as behavior in anatomical space” [37, 56] predicts any association between genes across what are normally thought of as two very distinct fields of biology. Interestingly, GPT (August 3rd version of GPT-4) itself generated this hypothesis after doing all the translations and being asked to come up with a new idea as follows:
Input: (Base input as described above) “You are a translator-you translate neuroscience to developmental biology…”
Input: “let's start by generating a hypothesis based on everything you know about developmental biology and genetics, instead of making a translation, generate a novel and testable hypothesis about the genes involved in learning and morphogenesis.”
Reply: “There exists a set of evolutionarily conserved genes that are activated both during early morphogenetic processes and later in the organism's life during learning and memory formation. These genes mediate cellular plasticity mechanisms, which are vital for both the formation of complex body structures during embryonic development and the flexibility and adaptability of mature organisms to new environmental stimuli."
Thus, we next decided to test this prediction using bioinformatics, focusing for the purposes of this study on the genes thought to underlie phenomena in behavioral science and developmental biology.
We computed the genetic overlap between the set of genes annotated as ‘Behaviour’ and the set of genes annotated as ‘Developmental process’ in different species widely dispersed within the phylogenetic tree including Drosophila, Zebrafish, mice and homo sapiens. We found that 74.1% of the ‘Behavior’ genes (649 genes) are included in the ‘Developmental process’ set of genes (6486 genes). From Drosophila to humans, this genetic overlap is increasing: 46.5% for Drosophila, 60.6% for the zebrafish, 73.8% for the mouse and 74.1% for humans (see Figure 6A and 6B). We applied a one-sample T-test to compare the distribution of genetic overlap between all pairs of gene ontologies we extracted and the genetic overlap between ‘Developmental process’ and ‘Behavior’ sets of genes for each organism. Statistical analysis of overlap among all pairs of gene ontologies (at the same level of ‘Developmental process’) for these four organisms is significantly smaller (p < 0.05) than the overlap we observed among the predictive categories of development and behavior. Thus, we conclude that during evolution there is an increase of the genetic overlap between ‘Behavior’ and ‘Developmental process’. In other words, genes used for development and morphogenesis has been co-opted for cognition. The mapping between behavior and development/morphogenesis can also be seen at the genetic level."
O'Brien et al., (2023) Machine Learning for Hypothesis Generation in Biology and Medicine: Exploring the latent space of neuroscience and developmental bioelectricity. doi:10.31219/osf.io/269e5. (Левиновская группа)
• (Более общий текст, в котором исследуется способность больших языковых моделей проводить обобщения-и определяется, что их способность к этому ограничена)
"In this work, we study how effectively transformers can bridge between their pretraining data mixture, comprised of multiple distinct task families, to identify and learn new tasks in-context which are both inside and outside the pretraining distribution. Building on previous work, we investigate this question in a controlled setting, where we study transformer models trained on sequences of (x,f(x)) pairs rather than natural language. Our empirical results show transformers demonstrate near-optimal unsupervised model selection capabilities, in their ability to first in-context identify different task families and in-context learn within them when the task families are well-represented in their pretraining data. However when presented with tasks or functions which are out-of-domain of their pretraining data, we demonstrate various failure modes of transformers and degradation of their generalization for even simple extrapolation tasks. Together our results highlight that the impressive ICL abilities of high-capacity sequence models may be more closely tied to the coverage of their pretraining data mixtures than inductive biases that create fundamental generalization capabilities."
Yadlowski et al. (2023) Pretraining Data Mixtures Enable Narrow Model Selection Capabilities in Transformer Models. https://doi.org/10.48550/arXiv.2311.00871
• AlphaFold predictions are valuable hypotheses and accelerate but do not replace experimental structure determination
"We suggest considering AlphaFold predictions as exceptionally useful hypotheses. We further suggest that it is important to consider the confidence in prediction when interpreting AlphaFold predictions and to carry out experimental structure determination to verify structural details, particularly those that involve interactions not included in the prediction."
https://www.nature.com/articles/s41592-023-02087-4
• Скептическая статья: заявляется что "ум" нейронок зависит от контекста в котором он определяется (и зависит от метрик выбранных исследователями для измерения этой умности)
"Here, we present an alternative explanation for emergent abilities: that for a particular task and model family, when analyzing fixed model outputs, emergent abilities appear due to the researcher's choice of metric rather than due to fundamental changes in model behavior with scale. Specifically, nonlinear or discontinuous metrics produce apparent emergent abilities, whereas linear or continuous metrics produce smooth, continuous predictable changes in model performance. [...] we provide evidence that alleged emergent abilities evaporate with different metrics or with better statistics, and may not be a fundamental property of scaling AI models."
Are Emergent Abilities of Large Language Models a Mirage? https://arxiv.org/abs/2304.15004
• Не биология: использование говорилок для совершения открытий в химии и математике. Нюанс - решить задачу они способны, но похоже ставить задачу им пока все-таки не под силу.
"In contrast to most computer search approaches, FunSearch searches for programs that describe how to solve a problem, rather than what the solution is. Beyond being an effective and scalable strategy, discovered programs tend to be more interpretable than raw solutions, enabling feedback loops between domain experts and FunSearch, and the deployment of such programs in real-world applications."
Mathematical discoveries from program search with large language modelsю https://www.nature.com/articles/s41586-023-06924-6
https://www.technologyreview.com/2023/12/14/1085318/google-deepmind-large-language-model-solve-unsolvable-math-problem-cap-set/
"Here, we show the development and capabilities of Coscientist, an artificial intelligence system driven by GPT-4 that autonomously designs, plans and performs complex experiments by incorporating large language models empowered by tools such as internet and documentation search, code execution and experimental automation. Coscientist showcases its potential for accelerating research across six diverse tasks, including the successful reaction optimization of palladium-catalysed cross-couplings, while exhibiting advanced capabilities for (semi-)autonomous experimental design and execution."
Autonomous chemical research with large language models. https://www.nature.com/articles/s41586-023-06792-0
https://www.sciencedaily.com/releases/2023/12/231221012729.htm
************************************************************************
- Интеллект у растений
• Феееричный препринт в котором утверждается, что деревья способны запоминать и предсказывать затмения.
Интересно как будут повторять наблюдения.
"Regular light-dark cycles greatly affect organisms, and events like eclipses induce distinctive physiological and behavioural shifts. While well-documented in animals, plant behaviour during eclipses remains largely unexplored. Here we monitored multiple spruce trees to assess their individual and collective bioelectrical responses to a solar eclipse. Trees anticipated the eclipse, synchronising their individual bioelectrical behaviour hours in advance. Older trees displayed greater anticipatory behaviour with early time-asymmetry and entropy increases, characteristic of memory dynamics in open dissipative systems such as trees. These results reveal a complex relationship between individual and collective tree behaviour, shaped by individual age and physiology as well as collective history and memory. This highlights the adaptive significance of synchrony and collective memory in plants, offering new insights on coordinated behaviours in nature. One Sentence Summary Trees anticipate and respond collectively to a solar eclipse."
Chiolerio et al. (2023) Bioelectrical Synchronisation of Spruce Trees during a Solar Eclipse. https://www.researchgate.net/publication/375070359_Bioelectrical_Synchronisation_of_Spruce_Trees_during_a_Solar_Eclipse
• Пиу! Animals and Religion. Edited ByDave Aftandilian, Barbara R. Ambros, Aaron S. Gross
https://doi.org/10.4324/9781003324157 https://www.taylorfrancis.com/books/edit/10.4324/9781003324157/animals-religion-dave-aftandilian-barbara-ambros-aaron-gross
Изд-во Тэйлор-Френсис впереди планеты всей по растительной и животной духовности
************************************************************************
- Расширенные возможности братьев наших меньших
• Стартап ФлуэнтПэт предлагает коврики с кнопками, нажимая на которые питомец может "разговаривать".
Насколько там идет понимание - гм.. но мне кажется, это начинание к которому стоит присмотреться.
https://fluent.pet
• О применении ИИ для общения с животными
Yovel and Rechavi (2023) AI and the Doctor Dolittle challenge. DOI:https://doi.org/10.1016/j.cub.2023.06.063
"We frame the task of communicating with animals as ‘The Doctor Dolittle challenge’ and identify three main obstacles on the route to doing so. First, although generative AI models can create novel animal communication samples, it is very difficult to determine their context, and we will forever be biased by our human umwelt when doing so. Second, using AI to extract context in an unsupervised manner must be validated through controlled experiments aiming to measure the animals’ response. This is difficult, and moreover, AI algorithms tend to cling on to any available information and are thus prone to finding spurious correlations. And third, animal communication focuses on a restricted set of contexts, such as alarm and courtship, highly limiting our ability to communicate regarding other contexts."
• Об именовании среди животных
• Общая статья Artificial Intelligence Could Finally Let Us Talk with Animals. (Scientific American)
(упоминается книга Chasing Doctor Dolittle: Learning the Language of Animals, от Con Slobodchikoff. Надо зачитать). Любопытно: "Commercial industries could use AI for precision fishing by listening for schools of target species or their predators; poachers could deploy these techniques to locate endangered animals and impersonate their calls to lure them closer. For animals such as humpback whales, whose mysterious songs can spread across oceans with remarkable speed, the creation of a synthetic song could, Bakker says, “inject a viral meme into the world's population” with unknown social consequences." С одной стороны - да, с другой стороны, это - "вызов" способности организмов пластично адаптироваться.
https://www.scientificamerican.com/article/artificial-intelligence-could-finally-let-us-talk-with-animals/
************************************************************************
- Нееда (оно вообще регулируется как-то? FDA, например?)
• "Here, we evaluate the technological advances in extrusion-based 3D food printing and its possibilities to promote healthy and sustainable eating. We consider the challenges in implementing the technology in real-world applications. We propose viable applications for 3D food printing in health care, health promotion and food waste upcycling. Finally, we outline future work on 3D food printing in food safety, acceptability and economics, ethics and regulations."
Zhong et al., (2023) 3D food printing: its readiness for a food and nutrition insecure world. DOI: 10.1017/S0029665123003002
• https://meatable.com (Голландия) - мясо из клеточных культур
• Bene Meat (чехи) - для кошков и собаков. https://www.benemeat.com/en/home-page/
************************************************************************
- Персональный воздушный транспорт
• Летающий реактивный квадроцикл.
• Сертифицирован первый беспилотный летательный аппарат для перевозки пассажиров (Китай).
************************************************************************
- Телепортация и путешествие во времени
Пусто. Кажется, сначала нужна теоретическая база
************************************************************************
- Летопись - бывшие Охохонюшки, бывшие Нежданчики
• 11 мая - Представлена статья в которой предложен простой возможный способ пребиотического синтеза пептидов при помощи солей бора и испарения
"We report that boric acid enables the polymerization of amino acids at acidic and near-neutral pH levels based on simple heating experiments of amino acid solutions containing borate/boric acid at various pH levels. Our study provides evidence for the boron-assisted synthesis of polypeptides in prebiotically plausible environments, where the same conditions would allow for the formation of RNAs and interactions of primordial proteins and RNAs that could be inherited by RNA-dependent protein synthesis during the evolution of life."
Sumie et al. (2023) Boron-assisted abiotic polypeptide synthesis. https://doi.org/10.1038/s42004-023-00885-7
• 15 июня - Первые поставки квантового процессора
Intel’s New Chip to Advance Silicon Spin Qubit Research for Quantum Computing
Intel makes new quantum chip available to university and federal research labs to grow the quantum computing research community.
• 22 июля - Презентация на Архиве препринта первого комнатного сверхпроводника
Sukbae Lee, Ji-Hoon Kim, Young-Wan Kwon (2023) The First Room-Temperature Ambient-Pressure Superconductor. https://arxiv.org/abs/2307.12008
https://sciencecast.org/casts/suc384jly50n
Вики
" В общем пока так: сам эффект если и есть то скорее всеко слабее, то есть не комната, но очень приличные температуры, возможно рекорд. И главное, что это действительно что-то новое в области, в которой не то чтоб застой и тупик, но как-то вяло всё. Была ли подделка? Если и была, то недоказуемая, скорее всегфо излишний оптимизм в интерпретации результатов на грани. НО с другой стороны, не начнись хайпа, действительно важная работа, была б не то чтоб совсем незамеченной, но не всколыхнула бы такой активности, которая очень вероятно даст плоды."
• 23 августа - "Индийский посадочный модуль «Викрам» с луноходом «Прагьян» успешно совершил посадку на поверхность Луны.
Индия стала четвертой страной после СССР, США и Китая, осуществившей посадку своего аппарата на поверхность Луны.
«Викрам» доставила к Луне автоматическая межпланетная станция «Чандраян-3». Почти одновременно с ней к спутнику Земли прибыла российская станция «Луна-25». Ее попытка совершить посадку на Луну оказалась неудачной."
upd. В конце сентября связь с аппаратом была потеряна: по-видимому он не пережил лунной ночи
https://www.theguardian.com/world/2023/sep/26/india-chandrayaan-3-vikram-lander-pragyan-sleep-mode-failure
• 9 сентября - публикация о возможно первой обитаемой планете за пределами Солнечной системы
• Фраза года: "Но есть нюанс..."
************************************************************************
- Персоналии
Разработчики (вполне возможно-не единственные) методов исследования пространств гомологий: определения генов/участков ДНК ответственных за определенные фенотипические проявления:
Edgar P. Spalding
Vagheesh M. Narasimhan
************************************************************************
- Финансы
- Некомпетентен -
************************************************************************
- Энергетика
• +"тихая поступь Китая": крупнейший мировой производитель батарей, китайская CATL показала свою наиболее мощную батарею с 500 Вт-ч/кг. Одной зарядки должно хватить на 1000 км пробега.https://auto.hindustantimes.com/auto/electric-vehicles/worlds-biggest-ev-battery-maker-unveils-its-strongest-unit-promises-1-000-km-range-41681897843972.html (есть и другие источники, но с подпиской)
• 10 мая - штатовская частная Helion Energy (энергия из ядерного синтеза) будет обеспечивать Microsoft электричеством через пять лет, согласно подписанному соглашению. https://www.reuters.com/technology/microsoft-buy-power-nuclear-fusion-company-helion-2023-05-10/
• 31 мая Штатовский DOE объявил об инвестициях в 8 частных компаний занимающихся ядерным синтезом для создания пилотных образцов
"The U.S. Department of Energy (DOE) has announced $46 million in funding to eight companies advancing designs and research and development for fusion power plants, representing a major step in President Biden’s commitment to a pilot-scale demonstration of fusion within a decade."
Эти компании:
Commonwealth Fusion Systems
Focused Energy Inc.
Princeton Stellarators Inc.
Realta Fusion Inc.
Tokamak Energy Inc.
Type One Energy Group
Xcimer Energy Corporation
Zap Energy Inc.
Источник: https://www.energy.gov/articles/doe-announces-46-million-commercial-fusion-energy-development
• 1 июня - Калтехом протестирована технология беспроводной передачи солнечной энергии, пока только в космосе. Идея - передавать энергию в виде сфокусированного луча на Землю.
https://www.caltech.edu/about/news/in-a-first-caltechs-space-solar-power-demonstrator-wirelessly-transmits-power-in-space
• Германия проинвестирует более 1 млрд евро в ядерный синтез в течение пяти лет (2023-2028)
https://www.cleanenergywire.org/news/germany-plans-spend-more-eu1-bln-nuclear-fusion-research-2028
https://www.cleanenergywire.org/news/german-research-ministry-plans-boost-nuclear-fusion-development
• 1 декабря - Japanese experimental nuclear fusion reactor inaugurated
"The world's biggest experimental nuclear fusion reactor in operation (JT-60SA) was inaugurated in Japan on Friday, a technology in its infancy but billed by some as the answer to humanity's future energy needs."
https://phys.org/news/2023-12-japanese-experimental-nuclear-fusion-reactor.html
• Канадская ядерная батарейка на 8 лет. Налаживание производства ожидается к концу нынешнего десятилетия
https://interestingengineering.com/innovation/microreactor-no-water-for-operation
https://www.westinghousenuclear.com/energy-systems/evinci-microreactor
************************************************************************
- Другой взгляд на год - год с точки зрения других обозревателей (обычно - под конец года)
• Nature: Method of the Year 2023: methods for modeling development, https://www.nature.com/articles/s41592-023-02134-0
• Science News: https://www.sciencenews.org/article-type/year-in-review
• Nature Medicine: https://www.nature.com/nm/articles?type=year-in-review
• Итоги Nature от Премии Просветитель
"Научный журнал Nature подвел итоги 2023 года: 10 героев, чьи исследования повлияли на жизнь человечества.
1. Илья Суцкевер, уроженец Нижнего Новгорода, сооснователь и главный научный специалист компании OpenAI - разработчика ChatGPT https://www.nature.com/articles/d41586-023-03925-3 Редакция Nature отметила последовательную позиция Суцкевера по обеспечению безопасности искусственного интеллекта.
2. Элени Миривили - главный специалист по смягчению последствий глобального потепления при ООН. Она вместе с коллегами разрабатывает меры, которые должны помочь людям в условиях климатического кризиса https://www.nature.com/articles/d41586-023-03924-4
3. Энни Критчер - физик, совершившая прорыв в термоядерном синтезе https://www.nature.com/articles/d41586-023-03923-5
Под её руководством в Национальном комплексе лазерных термоядерных реакций США провели реакцию термоядерного синтеза, создав температуру в шесть раз выше, чем в ядре Солнца.
4. Кацухико Хаяси - биолог, переписавший правила размножения https://www.nature.com/articles/d41586-023-03922-6
В марте 2023 года научная команда Кацухико Хаяси объявила о том, что ей удалось вывести мышат из клеток двух родителей-самцов. Хаяси и его коллеги взяли клетки из хвостов мышей-самцов, которые имеют как X, так и Y половые хромосомы, и превратили их в стволовые клетки. Затем команда изолировала эти клетки без Y и обработала их химическим веществом, которое вызывает ошибки во время деления клеток. Некоторые из этих ошибок привели к появлению клеток с дублированной Х-хромосомой, что фактически сделало их женскими клетками.
5. Марина Сильва, защитница Амазонки https://www.nature.com/articles/d41586-023-03921-7
Марина Сильва - министр окружающей среды Бразилии. Под ее руководством в период с января по июль 2023 года вырубка лесов в долине Амазонки (по данным спутников) снизилась на 43% по сравнению с аналогичным периодом 2022 года.
6. Калпана Калахасти - инженер, которая помогла Индии достичь Луны https://www.nature.com/articles/d41586-023-03920-8
В 2023 году Луны должны были достичь сразу три космических аппарата: японский Hakuto-R M1, российский «Луна-25» и индийский Chandrayaan-3. Успешно прилунился только Chandrayaan-3. Калпана Калахасти была ключевой участницей индийской космической программы.
7. Джеймс Хэмлин, физик, который разоблачил миф про сверхпроводимость https://www.nature.com/articles/d41586-023-03926-2
В 2023 году команда ученых из университета Рочестера объявила о том, что впервые в мире смогла достичь сверхпроводимости при комнатной температуре. Статья на некоторое время стала сенсацией. Однако Хэмлин (Университет Флориды) раскритиковал исследование. В итоге в ноябре 2023 года статья была отозвана.
8. Светлана Мойсова, изобретатель лекарства от ожирения https://www.nature.com/articles/d41586-023-03927-1
Препараты для снижения веса Ozempic и Wegovy в 2023 году стали сенсацией. Светлана Мойсова стояла у истоков открытия глюкагоноподобного пептида-1 (GLP-1), который и лежит в основе этих средств.
9. Халиду Тинто, борец с малярией https://www.nature.com/articles/d41586-023-03928-0
В октябре 2023 года вакцина от малярии R21 была одобрена ВОЗ к использованию. Как ожидается, эти прививки предотвратят миллионы смертей в Африке, где ежегодно от малярии умирает около 500 тысяч человек. Основную работу в исследованиях R21 делает Отделение клинических исследований Наноро в Буркина-Фасо, под руководством Халиду Тинто.
10. Онколог Томас Паулз, врач, добившийся прорыва в лечении рака https://www.nature.com/articles/d41586-023-03929-z
В октябре 2023 года на научной конференции в Мадриде Паулз представил новые методики лечения рака мочевого пузыря. Его предложения увеличивают время жизни пациентов с 16 месяцев до 2,5 лет."
************************************************************************
Предыдущие выпуски:
2022
2021
2020