Кофе против пьянства, ИИ вместо поэтов и биологов, «экспроприированная» Луна

Может ли кофеман стать алкоголиком?

Разные психоактивные вещества могут блокировать эффекты друг от друга. Ученые давно изучают их взаимное воздействие, и вот появилось новое исследование на эту тему. Теперь биологи из США и Италии решили выяснить, как кофе в организме изменяет восприятие алкоголя. Оказалось, что кофеин способен защитить лабораторную крысу от впадения в алкогольную зависимость.

Эксперимент заключался в следующем. Взяли самцов крыс, которым прежде никогда не давали алкоголь. Разделили крыс на три группы. Одну угощали только алкоголем, вторую баловали и алкоголем, и кофеином, а третья получала препараты, блокирующие некоторые рецепторы и позволившие проследить, как ведет себя в организме кофеин.

Хорошие новости: кофеин эффективно блокирует выброс дофамина, вызванный алкоголем (этот дофамин заставляет нас получать удовольствие и шепчет на ухо «ну еще бокальчик»). А еще он предотвращает образование салсолинола — вещества, связанного с системой вознаграждения и поощряющего наш мозг за выпитое. Результат: если миксовать спиртное с кофе, то алкоголь уже не так радует, и главное — не возникает физиологической потребности повторить тот самый бокальчик. Это снижает вероятность возникновения зависимости.

Плохая новость: все эти прекрасные эффекты обнаружены были только на крысах-самцах, которые впервые в жизни встретились с алкоголем. Как поведет себя организм бывалой крысы-выпивохи, особенно если это самка, ученые пока не выяснили. Эти увлекательные эксперименты впереди.

Земля «отобрала» Луну у другой планеты?

Откуда взялась Луна? Большинство ученых сейчас уверено в гипотезе гигантского удара: Земля в незапамятные времена столкнулась с планетой марсианского типа (ее назвали Тейя). Земное вещество, выброшенное в космос от этого удара, и стало Луной. В поддержку этой гипотезы выступает исследование образцов лунного грунта: вещество в нем сходно с земным и по составу, и по возрасту образования.

Но есть плохо объяснимые моменты: например, орбита Луны. «Родной» естественный спутник планеты вращается, как правило, в плоскости ее экватора. Например, все Галилеевы луны Юпитера выстроены как по нотам — стройным рядком одна за одной в экваториальной плоскости. А угол наклона орбиты Луны к экватору Земли «гуляет» от 18 до 28 градусов. Зато по отношению к Солнцу (то есть к плоскости эклиптики) наша «гулена» настроена очень постоянно, отклонение не превышает пяти градусов. Так что орбита Луны выдает ее явную «склонность» к звезде.

Астрофизики из университета Пенсильвании попытались объяснить такое поведение спутника тем, что он был «захвачен» Землей в готовом виде из двойной системы малых тел. То есть, по их версии, когда-то Луна прогуливалась по Солнечной системе под ручку с напарником сопоставимой массы (например, как Плутон и его спутник Харон). Летели они не слишком быстро, и как-то раз, проходя мимо Земли, пара распалась из-за гравитации нашей планеты. Луна просто была притянута и стала вращаться вокруг голубой планеты. А второе небесное тело полетело дальше, одинокое и неприкаянное.

Ученые смоделировали этот процесс. Оказалось, что при этом Луна должна понемногу отдаляться от Земли и рано или поздно оказаться так далеко, чтобы перейти «в сферу юрисдикции» Солнца. Интересно, что постепенное отдаление действительно фиксируется.

Американские физики не настаивают на том, что все было именно так, но призывают присмотреться к этой версии внимательнее и поработать над ней. Пример в Солнечной системе они тоже нашли: Тритон, спутник Нептуна, был, как думают ученые, захвачен из Пояса Койпера. Но планетологи, скорее всего, засомневаются. Ведь на Луне и Земле одинаково соотношение изотопов водорода и других элементов — причем это соотношение довольно далеко от тех, что показывают другие планеты и астероиды. А это буквально красным флагом машет: вещество на Земле и Луне — одно и то же, и формировалось оно в одно и то же время.

Люди не смогли отличить стихи ИИ от поэзии классиков и оценили их выше

Генеративные модели ИИ так мастерски научились имитировать человеческую речь (устную и литературную), что люди уже не всегда отличают их творения от произведений классиков. Специалисты из Питтсбургского университета провели любопытное исследование.

1634 взрослых добровольца в случайном порядке разделили на десять групп. Каждая группа работала с произведениями одного из английских или американских поэтов: выбраны были Джеффри Чосер, Уильям Шекспир, Сэмюэл Батлер, Байрон, Уолт Уитмен, Эмили Дикинсон, Т.С. Элиот, Аллен Гинзберг, Сильвия Платт и Доротея Ласки. Участникам в каждой группе показывали 10 стихотворений. Половина была написана поэтом, назначенным их группе, а половину «сочинил» ChatGPT3.5 в заданной стилистике. Надо было определить, человек ли создал каждое стихотворение. Выяснилось, что люди склонны были считать ИИ-поэзию человеческой и наоборот. Участники приняли сложность человеческих стихов за бессвязность ИИ. А простота произведений ИИ была принята за авторский стиль.

Второй эксперимент был проведен среди 696 участников, которым показывали одни и те же 5 стихотворений, созданных ИИ, и 5 произведений классиков. Люди должны были оценить каждое стихотворение по семибалльной шкале по ряду критериев. Результат удивил: ИИ-стихи были оценены выше по форме, содержанию и иным критериям. Но только если люди не знали, что перед ними творения искусственного интеллекта. Группа, заранее предупрежденная о том, что они будут оценивать сгенерированные стихи, существенно занизила оценки.

Новая ИИ-модель в помощь биоинженерам и молекулярным биологам

И еще одна научная новость, посвященная искусственному интеллекту. Биоинженеры и дата-сайентисты из Стэнфорда задались целью создать модель ИИ, которая была бы обучена на миллиардах строк генетических последовательностей и в силу этого могла бы находить закономерности работы хотя бы бактериальных и вирусных геномов. А на основе этой информации разрабатывать новые белки или даже целые микробные геномы. Модель эту разработали, назвали Эво (Evo), статью об этом опубликовали в Science на этой неделе.

Ученые обещают, что этот “«ChatGPT для молекулярных генетиков» поможет исследовать эволюционные механизмы, изучать болезни, разрабатывать новые методы лечения и решить многие другие биомедицинские задачи. Авторы уже протестировали работу Эво, и, по мнению научной общественности, результаты впечатляют.

До сих пор уже были разработаны специализированные модели ИИ, выполняющие задачи биологов: например, AlphaFold, предсказывающая структуру белков по их аминокислотным последовательностям, принесла ее создателям— Джону Джамперу и Демису Хассабису — Нобелевскую премию по химии в этом году. Но хотелось большего.

В молекулярной биологии нет ничего более фундаментального, чем ДНК, поэтому базовые ИИ-модели для работы с ней основываются на последовательностях нуклеотидов — они выполняют роль слов в LLM (больших лингвистических моделях, наподобие ChatGPT). Но эти ИИ могут интерпретировать и предсказывать только короткие участки ДНК. Брайан Хэй из Стэнфордского университета и его коллеги увеличили длину контекстного окна, которое использует модель, пытаясь найти закономерности в ДНК. Это улучшило способность модели определять связи между генами. А еще у Эво «улучшенное разрешение»: она может анализировать отдельные нуклеотиды. Предыдущие модели умели работать только с их группами.

После создания Эво 4 недели обучали на 300 миллиардах нуклеотидных последовательностей.

Во время тестирования модель с высокой точностью предсказала влияние определенных мутаций на синтез белка. Кроме того, предложила несколько миллионов потенциальных версий редактора генома CRISPR — особой молекулы, которую биотехнологи создают себе в помощь. Из этих миллионов исследователи выбрали 11 самых перспективных вариантов, синтезировали их в лаборатории. Оказалось, лучший из них работает так же хорошо, как тот, который используется сейчас в лабораториях. В заключение Эво попросили сгенерировать последовательность ДНК, которая могла бы служить геномом для реальной бактерии. Результат пока слабоват, но вполне перспективен. Авторы модели считают, что сделали серьезный шаг к синтетическим геномам бактерий с заданными свойствами, разработанным с помощью ИИ.

Экспериментально подтвержден новый тип сверхпроводимости

Физики из Йельского университета экспериментально доказали, что сверхпроводимость возникает еще в одном состоянии вещества. Это доказательство — важный шаг к принципиально новым техническим решениям в области проводимости.

В теории сверхпроводимости давно есть гипотеза о том, что электрический ток может проходить без сопротивления благодаря электронной нематичности. Это фазовое состояние вещества, при котором нарушена симметрия вращения частиц (в частности, электронов). При комнатной температуре горизонтальные и вертикальные передвижения электронов в атомах проходят в обычном режиме, и на свойствах вещества это особо не сказывается. Но если сильно понизить температуру, электроны могут перейти в нематическую фазу — начать двигаться в одном предпочтительном направлении — все «дружно», согласованно. Причем это направление может иногда сменяться (так же дружно и слаженно). Такие смены курса называются нематическими флуктуациями.

Физики много лет пытаются доказать, что нематические флуктуации вызывают сверхпроводимость. Для этого нужно было как минимум хотя бы подтвердить гипотезу о том, что нематическая фаза вещества вообще существует. И вот ее удалось засечь в смеси селенидов железа и серы.

Образец экстремально охладили — при 500 милликельвинах атомы практически замирают. Потом в образец начали «всматриваться»: направили на него сканирующий туннельный микроскоп, позволяющий получать «картинку» квантовых состояний электронов. Особое внимание обратили на максимальные нематические флуктуации — в них искали «энергетическую щель», которая свидетельствует о наличии сверхпроводимости и о ее силе. И нашли! Результат эксперимента точно сошелся с теоретическими расчетами сверхпроводимости, вызванной электронной нематичностью.

Теперь, чтобы создавать сверхпроводники, можно фокусироваться не только на магнитных параметрах сверхпроводимости при очень низких температурах (как это было до сих пор). Экспериментально доказан и открыт второй путь — управлять нематическими флуктуациями. Так можно сделать сверхпроводники, которые будут работать при нормальных температурах.