Биокомпьютеры и чтение мыслей: топ-6 научных прорывов 2023 года
В минувшем году началась эпоха органоидного интеллекта, ДНК-нанороботов и деторождения без сперматозоидов и яйцеклеток
Самые громкие научные сенсации 2023 года – о нахождении комнатно-температурного сверхпроводника и мумий инопланетян – оказались фальшивыми. Реальные открытия не создавали информационных взрывов, но минимум шесть из них способны изменить нашу жизнь. Так, в 2023 году клетки человеческого мозга заработали на кремниевой микросхеме, появились первые устройства для чтения мыслей, а искусственный интеллект (ИИ) начал диагностировать болезни по сетчатке глаза.
Mind предлагает узнать о шести самых значимых для человечества научных прорывах, объявленных в 2023 году.
Февраль-2023: органоидный интеллект
Органоиды – это колонии искусственно выращенных клеток, представляющие собой уменьшенные и упрощенные версии органов. Ученые нашли способ соединить органоид человеческого мозга, состоящий из 10 млн нейронов (размером с мозг аквариумной рыбки), с электроникой и создать из него биокомпьютер. Эта инициатива получила название «органоидный интеллект» (ОИ).
Первый функциональный биокомпьютер под названием Brainoware появился в декабре. Инженеры и нейробиологи Университета Индианы (США) подключили органоид мозга к кремниевой пластине с тысячью микроэлектродов и за два дня обучили Brainoware распознавать речь. Биокомпьютер смог идентифицировать голоса восьми человек с точностью 78% и подтвердил, что концепция ОИ может быть реализована.
Сильная сторона биокомпьютера – лучшая, чем у ИИ, способность к самостоятельному обучению. Главный его недостаток – короткий срок службы. Рост и жизнедеятельность органоида чрезвычайно сложно поддерживать при нынешнем развитии технологий. Однако даже с коротким сроком службы биокомпьютеры найдут применение в медицине. Ученые надеются с их помощью изучить нейродегенеративные расстройства, такие как болезнь Альцгеймера.
Март-2023: карта мозга насекомого
Международная команда Университета Джона Хопкинса и Кембриджского университета опубликовала самую полную и обширную карту мозга живого существа – личинки плодовой мушки дрозофилы. Схема показывает 3106 нейронов 93 различных типов и 548 000 связей между ними (синапсов).
Мозг личинки дрозофилы размером с маковое зернышко. Чтобы создать карту, с него срезали и отсканировали электронным микроскопом тысячи слоев, а затем на полученных снимках идентифицировали каждую клетку. На это ушло 12 лет, усилия 250 человек и $40 млн.
Ученые уверены, что карта мозга насекомого поможет разгадать тайны во многом схожего, но в миллион раз более сложного человеческого мозга, состоящего из 86 млрд нейронов. Имея 3D-схему, ученые в скором времени идентифицируют в ней нейронные структуры, ответственные за принятие решений, обучение, навигацию. Затем, сравнивая участки больного мозга с образцом, исследователи поймут, где и что повреждается при психических расстройствах и генетических мутациях.
Май-2023: неинвазивное считывание мыслей
Исследователи из Техасского университета в Остине представили ИИ-систему расшифровки мыслей. Она переводит в текст то, что слышит или проговаривает про себя человек во время процедуры сканирования мозга в аппарате фМРТ (функциональной магнитно-резонансной томографии). Система пока расшифровывает мысли не идеально: путает местоимения и порядок слов в предложениях. Но она улавливает и передает суть того, о чем думает человек.
К концу года еще нескольким командам исследователей удалось добиться схожих результатов без использования громоздких и дорогих аппаратов фМРТ. Австралийский Технологический университет Сиднея продемонстрировал шапочку для чтения мыслей. Встроенные в нее неинвазивные электроды улавливают импульсы мозга, а ИИ-алгоритм, названный DeWave, генерирует из них текст.
Хотя точность шапочки-декодера «оставляет желать лучшего», она быстро совершенствуется и вскоре сможет помочь наладить контакт с миром пациентам с инсультом и параличом. Такую шапочку также можно будет использовать для управления бионическими протезами и роботами.
Июнь-2023: искусственный эмбрион человека
Опыты по клонированию человека строго запрещены в большинстве стран мира. Но Великобритания разрешает создавать искусственно оплодотворенные эмбрионы и хранить их в пробирке не более 14 дней, после чего эмбрион следует имплантировать либо уничтожить.
Пользуясь этой юридической лазейкой, ученые из Кембриджского университета научилась создавать двухнедельный человеческий эмбрион искусственным образом путем перепрограммирования одной стволовой клетки. Об этом было объявлено на ежегодном собрании Международного общества исследований стволовых клеток.
Двухнедельные зародыши размером с десятую часть миллиметра. У них нет бьющегося сердца и зачатков мозга. Есть лишь клетки, которые формируют плаценту, желчный пузырь и сам эмбрион. Исследователи называют искусственные зародыши «эмбрионо-подобными структурами» и надеются с их помощью изучить самые ранние стадии человеческого развития. Дальнейшие опыты над ними покажут, как предотвратить ранние выкидыши и эффективнее лечить бесплодие. В конечном итоге исследования, очевидно, проложат путь к деторождению без сперматозоидов и яйцеклеток. Ребенок из стволовой клетки будет точной генетической копией своего родителя.
Сентябрь-2023: ИИ-диагностика болезней по сетчатке глаза
Исследователи Университетского колледжа Лондона объявили о создании революционной ИИ-модели для ранней диагностики и предупреждения болезней у новых пациентов. Нейросеть, названная RETFound, обработала 1,6 млн фотографий сетчаток глаза и научилась определять по ним множество недугов.
RETFound уже может со впечатляющей точностью дать пациенту предсказание на год о возникновении у него глазных заболеваний, в том числе глаукомы и диабетической ретинопатии. Вдобавок нейросеть обучается делать по снимку сетчатки глаза прогнозы на три года о возникновении сердечной недостаточности, инфаркта, инсульта и болезни Паркинсона.
Декабрь-2023: ДНК-нанороботы
Исследователи из Университета Нью-Йорка и китайского Университета Нинбо продемонстрировали программируемых самовоспроизводящихся нанороботов, состоящих всего из четырех нитей ДНК. В ответ на контролируемую извне температуру и ультрафиолетовый свет эти роботы захватывают другие фрагменты ДНК и создают из них свои точные копии.
Размер ДНК-роботов – около 100 нанометров. Это в тысячу раз меньше толщины человеческого волоса. Ученые хотят использовать этих малюток для производства лекарств внутри клеток человеческого организма. Также они надеются «надрессировать» ДНК-роботов на поиск и уничтожение раковых клеток в кровеносных сосудах человека.
Читайте также: «Термоядерный синтез и оживление мертвых: топ-10 научных прорывов 2022 года»
Если вы дочитали этот материал до конца, мы надеемся, это значит, что он был полезным для вас.
Мы работаем над тем, чтобы наша журналистская и аналитическая работа была качественной, и стремимся выполнять ее максимально компетентно. Это требует финансовой независимости.
Станьте подписчиком Mind всего за 196 грн в месяц и поддержите развитие независимой деловой журналистики!
Вы можете отменить подписку в любой момент в собственном кабинете LIQPAY, или написав нам по адресу: [email protected].
