Текст: Арсений Сааведра, Андрей Туркевич, Елизавета Папазова, Елизавета Ефимович, Артем Радыгин, Дарья Петрова
В рамках Фестиваля науки NAUKA 0+ в МГУ и на других столичных площадках прошли лекции известных ученых, на которые мог попасть любой желающий. Спецкорреспонденты «Журналиста Online» послушали, записали и собрали самые интересные моменты.
©Георгий Никаноров / Журналист Online
©Елизавета Неупокоева / Журналист Online
Выращивание органов и тканей (биопечать) становится все более привычным. Растет как эффективность методов биопечати, так и количество пациентов, чьи жизни были спасены с помощью данной технологии.
Доктор химических наук, директор Института регенеративной медицины Петр Тимашев рассказал о перспективах и достижениях биопринтинга. Оказалось, что выращивание кожи или однородных тканей уже не является проблемой. Ученые из Института регенеративной медицины Вейк Фореств США недавно создали полноценное ухо, а специалисты из Сеченовского университета не раз пересаживали урерту и мочевой пузырь. Причем совершенно бесплатно, в порядке живой очереди!
Основные проблемы биопечати связаны с созданием того, что человеку дороже всего, - нервы, печень и почки. Их сложная структура и многофункциональность не позволяют пока демонстрировать впечатляющие результаты на «биопринтере», но работа, подчеркнул лектор, идет полным ходом.
Развитие биопринтинга затрудняется «мифами», популярными среди людей. Кто-то считает, будто клетки-клоны непременно вызывают рак (что верно лишь при определенных условиях), иные верят в теории заговора, где ученые уже все давно придумали, но скрывают от населения. Конечно, для настоящей науки такие предрассудки не помеха, но и некоторое просвещение необходимо.
Тимашев выразил уверенность, что техника биопечати будет уверенно развиваться, затмив даже успехи киберпротезирования.
©Андрей Туркевич / Журналист Online
Альберт Эйнштейн как-то сказал: «Решение физических проблем – это детская игра по сравнению с научно-психологическими исследованиями детской игры». Директор по распространению технологий компании Яндекс Григорий Бакунов считает, что игры способны помочь не только детям, но… и искусственному интеллекту.
"Я люблю приводить примеры на котиках. Во многих областях науки тренируются «на кошках», в той же медицине, например. Искусственный интеллект тоже можно обучать детской игре: отличать кошек от других объектов. Например, загрузите все фотографии из сообщества любителей кошек и скажите искусственному интеллекту: «Это только кошки. Вот зуб даю». И вот в процесс освоения робота включается живой человек, который говорит ему: тут тебе показалось, что это кошка. А это лев! И это не кошка, а абстрактная картина: круг и два круга поменьше внутри", - поделился эксперт.
Григорий Бакунов рассказал и об очевидной пользе компьютерных игр, правда, не для людей, а для систем. Именно так искусственный интеллект учится подстраиваться под человеческое поведение и вырабатывать собственное.
"Недавно прошел чемпионат по онлайн-игре Dota. Был небольшой сегмент игроков, которые играли не с живыми людьми, а именно с искусственным интеллектом. Компьютер проиграл. Чтобы вы понимали, против него выступили игроки высшего класса, которые играли лучше, чем все остальные, а еще – интеллект проиграл совсем немного. Зато он научился создавать свое поведение, исходя из действий соперника", - подытожил Бакунов.
©pixabay.com
О том, как изменения климата в Арктике влияют на жизнь человечества, рассказал британский биолог и эколог Брайан Вильсон из департамента биологии Университета Бергена.
Кажется, что Арктика находится так далеко от нас, но на самом деле климатические изменения этой части Земли запускают очень сложную, практически необратимую, цепочку событий в всем мире.
Сейчас на планете происходит глобальное потепление. Например, в прошлом году в России была самая жаркая зима, а к 2030 году эти изменения в полной мере ощутит все население Земли. Трудно представить, но, по прогнозам ученых, к 2050 году в Арктике вовсе не будет снега.
Международная группа по изменению климата опубликовала документ, в котором постановила, что снизить температуру Земли нужно на два градуса по Цельсию. Но команда Брайана считает, что охлаждение планеты должно произойти, как минимум, на шесть градусов.
Меняется климат Арктической зоны, сокращается Полярная шапка (область на поверхности планеты, отличающаяся низкой температурой) и тает лед. Площадь ледников Арктики уже сейчас в десятки раз меньше, чем десять лет назад. К слову, России принадлежит около 53% арктического побережья, под угрозой большие территории северной части нашей страны. Происходит оттаивание зон вечной мерзлоты, которая в принципе подразумевает состояние вечного холода.
Таяние ледников оказывает значительное влияние на течение Гольфстрима, что в свою очередь вызовет ряд катастрофических последствий, например, у людей исчезнет возможность летать над Атлантическим океаном из-за сильных, порывистых ветров. Становится все более заметным сдвиг сезонов: аномальная жара резко сменяется рекордными морозами. В Африке и Австралии наблюдается засуха. И если уровень океана поднимется на два сантиметра, Бангладеш, большая часть Индии исчезнут.
Брайан Вильсон опирался на материалы полярных экспедиций, в которых сам участвовал. Одна из них прошла возле западного побережья архипелага Шпицберген, именуемого «Царством северного медведя» из-за большого количества белых медведей. Исследователи на глубине километра под водой собирали образцы мельчайших организмов Thaumarchaecta. Данные организмы играют большую роль в биологическом круговороте, они являются основой пищевой цепи, так как ими питаются мелкие рачки, рачками – рыбы, рыбой – тюлени и так далее. Соответственно, если не будет этих крошечных организмов, жизнь изменится. Таяние айсбергов увеличивает объём пресной воды в океане. Такой прилив поднимает микробы выше к поверхности воды, ближе к солнечному свету, из-за чего они погибают. Изучением возможного спасения организмов от гибели и занимается Брайан Вильсон.
«После промышленной революции, с момента, как из труб пошёл дым, температура Земли начала повышаться. Люди стали выбрасывать в атмосферу выхлопные газы, вокруг планеты образовался некий пакет, также способствующий ее нагреванию», – рассказывает Брайан. Наступает ситуация, когда Земля не в силах справиться сама. Единственный вариант ей помочь - изменить образ жизни. В современном мире трудно отказаться от пользования кондиционерами, машинами, пластиком, но это может изменить многое.
Таким образом, жизнь 7,5 миллиарда человек зависит от мельчайшего одноклеточного микроба.
©pixabay.com
“Люди приписывали вспыльчивость и раздражительность его характеру, а при вскрытии после смерти обнаружили болезнь, - рассказывает о президенте Америки Дуайте Эйзенхауэре эндокринолог Екатерина Трошина. - Его организм вырабатывал огромное количество адреналина - гормона агрессии. У Грей Деверс, «самой быстрой женщины в мире», был избыток тироксина. Это гормон скорости как физической, так и эмоциональной - быстрота принятия решений, эмоциональная мобильность".
Однако гормоны говорят не только о патологиях. Они всегда присутствуют в нашей жизни и выражаются в нашем характере и чувствах.
Фенилэтиломин рождает «любовь с первого взгляда», этот гормон - естественный наркотик, из-за которого появляется одержимость другим человеком. Вырабатывается адреналин - и мы думаем, как завоевать сердце «объекта». Серотонин - гормон радости, который в любви выполняет роль «грустного» гормона, то есть человек страдает, при этом получая удовольствие. Все закрепляет окситоцин - верность, но главный здесь гормон дофамин - наши «бабочки в животе», - поделилась Екатерина Трошина.
Что привлекает нас в другом человеке? Биологи выделяют основные критерии - физическая привлекательность, успешность и интеллект. На два из трёх пунктов влияют гормоны.
Обследования успешных брокеров и спортсменов-чемпионов выявили у них высокий уровень тестостерона, а вот на интеллект влияет гормон-тироксин. В отличие от других гормонов, тироксин сильнее всего меняет человека, когда он ещё находится в утробе матери. Если женщине не хватает йода, ребёнок рождается апатичным, заторможенным, зачастую неспособным к обучению. Поэтому во всем мире, за исключением стран Африки и России, практикуют всеобщую йодную профилактику.
©pixabay.com
На одной из лекций фестиваля речь шла о батарейках. Кандидат химических наук, старший научный сотрудник кафедры неорганической химии химического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова Даниил Иткис рассказал, что проблемой аккумуляторов с момента их появления всегда была низкая производительность по сравнению с другими источниками энергии. Сравните: производительность дров составляет приблизительно 3,5-5 кВт*ч/кг, а нефти — 10-12 кВт*ч/кг, производительность аккумуляторов едва составляет 0,04 кВт*ч/кг. В наши дни исследователи занимаются поиском способа увеличить эти показатели.
Современные учёные смогли увеличить количество энергии, которое можно получить на единицу массы, создав литий-воздушные аккумуляторы. В основе их работы лежит реакция окисления лития кислородом . Чтобы выдавать электрический ток, электроны от лития не должны напрямую переходить к кислороду. Нужен электролит, в котором будут ионы лития и провод, по которому пойдут электроны.
В литий-воздушном аккумуляторе углерод выступает в роли хорошо проводящей губки, к которой «подплывают» растворенные в электролите молекулы кислорода и получают электроны из цепи. Производительность таких аккумуляторов, в теории, примерно 3,5 кВт*ч/кг, что позволяет приблизить аккумуляторы по уровню производительности к дровам, но на практике этот показатель не превышает 0,9 кВт*ч/кг. Однако учёные уже считают это успехом.
Помехой в развитии данной технологии выступают несколько факторов. Во-первых, это дорого. Во-вторых, нет возможности многократно перезаряжать подобный аккумулятор. А в-третьих, это природные свойства самого лития. При перезарядке аккумулятора литий не хочет выстраиваться в ровную поверхность и образует игольчатую структуру. И как только эти иголки дорастают до другого электрода, начинается возгорание. Помимо этого, литию ещё свойственно «портить» промежуточные продукты реакции. Например, вступая в реакцию с углеродом, он может создавать вещества, которые не проводят электричество, что выводит электрод из строя.
На фестивале Nauka 0+ прошло эффектное шоу Доктора Хала. Старший преподаватель химии в университете Брайтона (Великобритания) уже десятый год приезжает на Всероссийский фестиваль науки, чтобы поразить воображение зрителей «волшебством», которое становится реальностью в руках опытного химика.
Доктор Хал объясняет непростые химические законы на примерах из нашей жизни и быта, затем наглядно показывает их в действии. Ученый проводит опыты даже на себе. В его ладонях загорается метан и пышным облаком улетает вверх, а сухой лед, который доктор кладет за щеки, превращается в густой пар. Британский преподаватель смело опускает руку в колбу с азотом, который в это время кипит при температуре (!) -196°С.
Химия нередко кажется скучной наукой, но Доктор Хал с помощью своего шоу доступно и с юмором рассказывает о ее возможностях, убеждая зрителей в том, что заниматься наукой не только важно, но и очень интересно.
©pixabay.com
Самый популярный напиток в мире - чай. Но зачастую люди даже не догадываются обо всех секретах этого напитка. Знаете ли вы о том, что чай изначально был супом? А слышали о чаше справедливости или о том, сколько нужно заваривать чай, чтобы взбодриться? Обо всех этих аспектах чая рассказала кандидат технических наук Наталья Николаева.
"Тысячелетия назад, когда чай еще не готовили впрок, а сушили и заваривали по мере необходимости, напиток получался очень горьким. Поэтому для смягчения вкуса в него добавляли масло, ягоды и листья других растений. Поэтому на выходе был не столько чай, сколько суп. Эта традиция сохранилась до сих пор: например, в Тибете монахи продолжают добавлять масло или жирное молоко в чай", - поделилась эксперт.
Однако в чашке свежезаваренного чая скрывается не только история, но и особые, практически парадоксальные свойства.
"Есть такое универсальное правило 2-5-6, - рассказывает лектор. - Через две минуты после заваривания чай обладает успокаивающими свойствами. Через пять минут, напротив, становится бодрящим. А через шесть - теряет все свойства и становится просто напитком, без аромата и каких-то особых свойств. Кстати, через 7-8 часов он превращается в самый настоящий яд. Дело в том, что сырые листья, которые после заварки лежат не в кипятке, становится благотворной средой для вредоносных бактерий".
Свое выступление Наталья Николаева завершила рассказом о чайных культурах разных стран. Наиболее яркая из них - в Китае. В этой стране во время чаепития соблюдается ряд интересных условий: чай пьют в особой комнате или хотя бы в отгороженном ширмой помещении, а разговоры при этом обязательно должны вестись о чем-то возвышенном. Еще одна китайская чайная церемония - чай разливают из так называемой чаши справедивости.
"Чай в чайнике неоднородный. Если разлить его по чашкам, можно увидеть, что в первой он будет более светлым, а в последней - самым темным. Поэтому, чтобы у всех людей был чай одного цвета, его переливают из чайника в чашу справедливости, то есть ёмкость, где он перемешивается. А уже оттуда разливают по чашкам", - сказала эксперт.
Казалось бы, чай - это просто листья, которые залили кипятком. Однако даже в чашке этого напитка скрываются и история, и традиции, и уникальные свойства.
В Шуваловском корпусе МГУ прошло прямое включение - ученые из крупнейшей в мире лаборатории физики высоких энергий CERN ответили на вопросы посетителей фестиваля науки в Москве.
CERN (ЦЕРН) - это европейский центр ядерных исследований, который расположен на границе Швейцарии и Франции, близ города Женева. Именно здесь в 2008 году был запущен Большой адронный коллайдер(БАК).
В лаборатории задействовано около 6,5 тыс. научных сотрудников из 80 стран мира. Россия не является членом ЦЕРНа, но имеет статус страны-наблюдателя, так что наши ученые принимают активное участие в проектах этой международной организации.
©https://home.cern/
Что такое БАК и как он работает?
Большой адронный коллайдер (на английском языке LHC - Large Hadron Collider) - это экспериментальная установка, предназначенная для ускорения заряженных частиц и изучения продуктов, полученных в ходе их столкновения.
Почему "коллайдер"?
Коллайдер (от англ. collider) - "сталкиватель".
Почему адронный?
Адроны - частицы, сильно взаимодействующие друг с другом (протоны и нейтроны), а коллайдер сталкивает протоны и тяжелые ядра атомов.
Почему же большой?
Здесь все просто: БАК действительно огромных размеров. Ускоритель расположен в туннеле под землей, длина которого составляет почти 27 км, а глубина - около 100 метров.
Принцип действия. Водород делят на электроны(отрицательно заряженные частицы) и протоны (положительно заряженные частицы). Последние далее ускоряются из-за воздействия электрического поля и с помощью магнитов начинают двигаться по кольцевой траектории. Столкновения пучков протонов фиксируются и анализируются компьютерами, расположенными на четырех детекторах.
Зачем нужны подобные эксперименты?
Адронный коллайдер помогает по-новому посмотреть на то, как же возникла наша вселенная, понять, как она развивается и что может ожидать ее в будущем.
Насколько вредно работать с коллайдером?
Во время работы коллайдера никто не спускается в туннель и не подвергается радиационному облучению. Единственная опасность для сотрудников ЦЕРНа - использование компьютера, за которым они проводят 90% времени. Поэтому научные сотрудники подвергают свою жизнь опасности не больше, чем офисные работники.
БАК - любимое место туристов?
Адронный коллайдер периодически останавливают, чтобы провести профилактические работы. Во время больших остановок сотрудники лаборатории превращаются в гидов и проводят экскурсии для всех желающих узнать, как функционирует установка и какими разработками занимаются ученые. Однако чтобы попасть на экскурсию, необходимо предварительно записаться на сайте ЦЕРНа.
А какие планы на будущее?
В планах у ученых - создать новый коллайдер (Future Circular Collider - будущий циклический коллайдер), который будет еще масштабнее и мощнее БАКа, ведь предполагаемая длина ускорителя - уже не 27, а 100 километров.
Также в 2020 году планируется запуск российского коллайдера NICA (Nuclotron-based Ion Collider fAcility), который строится в Подмосковье, в наукограде Дубне. Над созданием "Ники" трудятся ученые из 32 стран, которые надеются получить ответы на главные вопросы зарождения Вселенной.
©pixabay.com
Кто такой хакер? Мужчина в маске, который днем трудится в офисе, а вечером добывает секретную информацию? Таинственный преступник, угрожающий безопасности простых граждан? А вот и нет, считает главный инженер лаборатории кибербезопасности Сбербанка Алина Левенец.
"Стив Возняк – тоже хакер, - заявила лектор. – Люди, которых интересует безопасность, должны заниматься ею с разных сторон. В том числе проверять программы на уязвимость через их взлом. Поэтому хакеры бывают разные: белые, черные, даже оборотни, которые днем работают на благо людей, а вечером занимаются мошенничеством. Кстати, есть такой забавный вид, kiddy-хакеры. Они занимаются мошенничеством, но при этом даже не понимают схем, по которым работают".
Чтобы противостоять не только новичкам, но и опытным хакерам, сотрудникам надо самим оказаться в их роли.
"Мы моделируем разные ситуации. Например, недавно анализировали, что сможет сделать хакер, если получит доступ к компьютеру сотрудника Сбербанка. Оказалось, многое. Поэтому наша деятельность направлена не только на выявление уязвимостей, но и на их устранение. Конечно, наука не стоит на месте, и каждое открытие в сфере компьютерных технологий приносит новые угрозы пользователям. Это очень интересная задача: я занимаюсь выявлением уязвимостей с 16 лет, но с каждым годом работа становится все более и более интересной", - рассказала Левенец.
Напоследок Алина Левенец дала совет, как обычным людям защитить себя от угроз:
"Расскажу показательную историю. Мы проводили эксперимент в одном вузе. Группе студентов дали компьютеры с самой лучшей прошивкой, с самыми сильными антивирусами и сказали: вы можете делать в Интернете все, что хотите. Даже посещать любые сайты и качать оттуда все, что захотите. А другой группе мы выдали обычные компьютеры, даже без антивирусов, и сказали: мы проводим эксперимент, будем следить за всем, что вы делаете в Интернете, так что ведите себя осторожно. Через месяц мы проверили их компьютеры. И вот результат: на тех компьютерах, где стояли самые модные программы, процент вирусов был гораздо больше, чем на незащищенных. Так что совет могу дать вам только один: будьте осторожны!"
