Дайджест научпоп-новостей за неделю, о которых мы ничего не писали

Google DeepMind предсказывает погоду точнее, чем ведущая метеорологическая система

GenCast, метеорологическая программа с искусственным интеллектом от Google DeepMind, показала результаты на 20% лучше, чем прогноз ENS от Европейского центра прогнозов погоды на средние промежутки времени (ECMWF), считающегося мировым лидером.

Ожидается, что в ближайшем будущем GenCast будет скорее поддерживать традиционные прогнозы, чем заменять их, но даже в качестве вспомогательного средства он может улучшить прогнозируемость внезапных похолоданий, аномальной жары и сильных ветров, а также помочь энергетическим компаниям предсказать, сколько энергии они будут вырабатывать на ветряных электростанциях.

В ходе сравнительного анализа программа выдала более точные прогнозы, чем ENS, в отношении повседневной погоды и экстремальных явлений на срок до 15 дней вперёд, а также лучше предсказала пути разрушительных ураганов и других тропических циклонов, включая места их выхода на сушу.

«Превосходство над ENS знаменует собой нечто вроде переломного момента в развитии ИИ для прогнозирования погоды, — говорит Илан Прайс, научный сотрудник Google DeepMind. — По крайней мере, в краткосрочной перспективе эти модели будут сопровождать и дополнять существующие традиционные подходы».

Традиционные прогнозы погоды, основанные на физике, решают огромное количество уравнений, чтобы получить свои предсказания, но GenCast разобралась, как развивается глобальная погода, обучаясь на 40-летних исторических данных, полученных в период с 1979 по 2018 год. Они включали в себя скорость ветра, температуру, давление, влажность и десятки других переменных на разных высотах.

Учитывая последние данные о погоде, GenCast предсказывает, как изменятся условия на планете в квадратах размером до 28 км на 28 км в течение следующих 15 дней с шагом в 12 часов.

В то время как для составления традиционного прогноза требуются часы работы на суперкомпьютере с десятками тысяч процессоров, GenCast достаточно всего восьми минут на одном Google Cloud TPU — чипе, предназначенном для машинного обучения. Подробности опубликованы в журнале Nature.

У сердца есть свой собственный «мозг»

Новое исследование Каролинского института и Колумбийского университета показывает, что сердце имеет мини-мозг — собственную нервную систему, которая контролирует сердцебиение. Лучшее понимание этой системы, которая гораздо более разнообразна и сложна, чем считалось ранее, может привести к созданию новых методов лечения сердечных заболеваний. Исследование, проведённое на рыбках данио-рерио, опубликовано в журнале Nature Communications.

Долгое время считалось, что сердце управляется исключительно вегетативной нервной системой, которая передаёт сигналы от мозга. Нейронная сеть сердца, расположенная в поверхностных слоях сердечной стенки, считалась простой структурой, передающей сигналы от мозга. Однако последние исследования показывают, что она выполняет более сложные функции.

Учёные обнаружили, что сердце имеет собственную сложную нервную систему, которая контролирует его ритм. «Этот «маленький мозг» играет ключевую роль в поддержании и контроле сердцебиения, подобно тому, как мозг регулирует ритмические функции, такие как локомоция и дыхание», — объясняет Константинос Ампатзис, главный исследователь и доцент отделения неврологии Каролинского института (Швеция), возглавивший исследование.

Исследователи выявили несколько типов нейронов в сердце, которые выполняют различные функции, в том числе небольшую группу нейронов с кардиостимулирующими свойствами. Результаты исследования ставят под сомнение существующие представления о том, как контролируется сердцебиение, что может иметь клинические последствия

Космонавтов на пути к Марсу предлагается укрывать от излучения астероидом

Космическое излучение, радиация, — основная проблема при длительных полётах человека в космос, таких как запланированные полёты на Марс, которые являются заявленной целью NASA и SpaceX. Экранирование является стандартным способом защиты астронавтов от излучения во время таких полётов. Однако при запуске с Земли защитные экраны тяжелы и, следовательно, дороги. Что если вместо этого астронавты смогут использовать гигантскую массу экранирующего материала, которая уже находится в космосе и доставит их прямо к месту назначения? Именно такая мысль лежит в основе работы Виктора Решетника и его студентов из Киевского национального университета имени Тараса Шевченко.

Они изучили данные, собранные службой НАСА «Горизонты», и проанализировали орбиты более 35 000 околоземных объектов (ОСЗ) на предмет их траекторий, чтобы выяснить, пересекаются ли их пути где-то между бинарными парами Земля-Венера, Земля-Марс или Марс-Венера. Если да, то теоретически их можно использовать в качестве защиты от смертоносного излучения, от которого астронавтам придётся либо страдать, либо защищаться во время путешествия.

Учитывая огромное количество объектов, которые они рассматривали, они должны были найти несколько хороших кандидатов — и они нашли, причём примерно 525 из них совершают «быстрые» переходы менее чем за 180 дней. Затем они ещё больше сузили этот список до разумной скорости во время сближения с планетой, с которой они будут стартовать — по сути, чтобы убедиться, что космический корабль с экипажем сможет догнать астероид, не сжигая абсурдное количество топлива.

Кроме того, авторы обнаружили несколько астероидов с более уникальными траекториями. Одиннадцать астероидов могли совершить «многократный» переход, то есть отправиться с Земли на Венеру, а затем обратно или наоборот, но только один мог сделать то же самое для путешествия с Венеры на Марс. Двое могли даже совершить «двойной» переход, то есть отправиться с Земли на Венеру и Марс или с Марса на Венеру и Землю менее чем за год.

Новый катализатор может превратить метан в нечто полезное

Хотя метан менее распространён, чем углекислый газ, он вносит несоразмерно большой вклад в глобальное потепление, поскольку задерживает в атмосфере больше тепла, чем углекислый газ, благодаря своей молекулярной структуре.

Инженеры-химики Массачусетского технологического института разработали новый катализатор, способный превращать метан в полезные полимеры, что может помочь сократить выбросы парниковых газов.

«Что делать с метаном — давняя проблема, — говорит Майкл Страно, профессор химического машиностроения Карбон П. Даббс из Массачусетского технологического института и старший автор исследования. — Это источник углерода, и мы хотим не только не допустить его попадания в атмосферу, но и превратить его в нечто полезное».

Новый катализатор работает при комнатной температуре и атмосферном давлении, что может сделать его более простым и экономичным для использования в местах производства метана, таких как электростанции и коровники.

Метан вырабатывается бактериями, известными как метаногены, которые часто концентрируются на свалках, болотах и других местах разложения биомассы. Сельское хозяйство является одним из основных источников метана, кроме того, метан образуется как побочный продукт при транспортировке, хранении и сжигании природного газа. Считается, что на его долю приходится около 15 процентов вклада в повышение глобальной температуры.

На молекулярном уровне метан состоит из одного атома углерода, связанного с четырьмя атомами водорода. Теоретически эта молекула должна быть хорошим строительным блоком для создания полезных продуктов, таких как полимеры. Однако превратить метан в другие соединения оказалось непросто, поскольку для того, чтобы заставить его вступить в реакцию с другими молекулами, обычно требуется высокая температура и высокое давление.

Чтобы добиться преобразования метана без таких затрат энергии, команда MIT разработала гибридный катализатор, состоящий из двух компонентов: цеолита и фермента природного происхождения. Цеолиты — распространённые и недорогие глиноподобные минералы, и предыдущие работы показали, что их можно использовать для катализации превращения метана в углекислый газ.

В данном исследовании учёные использовали цеолит, модифицированный железом силикат алюминия, в паре с ферментом под названием алкогольоксидаза. Бактерии, грибы и растения используют этот фермент для окисления спиртов.

Этот гибридный катализатор осуществляет двухступенчатую реакцию, в которой цеолит преобразует метан в метанол, а затем фермент преобразует метанол в формальдегид. В ходе этой реакции также образуется перекись водорода, которая снова поступает в цеолит, чтобы обеспечить источник кислорода для преобразования метана в метанол.

Эта серия реакций может происходить при комнатной температуре и не требует высокого давления. Частицы катализатора плавают в воде, которая может поглощать метан из окружающего воздуха. В будущем исследователи предполагают, что катализатор можно будет наносить на поверхности.

Регулярное употребление тёмного шоколада может снизить риск развития диабета 2 типа, показало исследование

Употребление нескольких кусочков тёмного шоколада пять раз в неделю при отказе от молочного шоколада связано со снижением риска развития диабета 2 типа.

По словам исследователей, связь между потреблением шоколада и риском развития диабета 2 типа является «спорной», хотя они подчёркивают, что в большинстве предыдущих исследований не изучались различия между видами шоколада. Эти подтипы — тёмный, молочный и белый — содержат разное количество какао, сахара и молока, что «может влиять на связь с риском развития диабета 2 типа», добавляют они.

Для исследования команда использовала данные трёх долгосрочных исследований медсестёр и медицинских работников в США. В ходе анализа анкет, заполняемых каждые четыре года, изучалась связь между диабетом 2 типа и общим потреблением шоколада у 192 028 человек, а также типом шоколада — тёмным или молочным — у 111 654 человек. Средний период наблюдения составил 25 лет.

В группе, где анализировалось общее потребление шоколада, у 18 862 человек развился диабет 2-го типа, который возникает, когда организм не использует инсулин должным образом, что приводит к повышению уровня сахара в крови.

Исследователи обнаружили, что вероятность развития диабета 2 типа у тех, кто употреблял порцию шоколада в размере одной унции или 28,3 грамма не менее пяти раз в неделю, была на 10 % ниже по сравнению с теми, кто никогда или редко ел шоколад. В группе, проанализированной по видам шоколада, диабет 2 типа развился у 4 771 человека.

Риск развития диабета 2-го типа у людей, съедавших одну порцию тёмного шоколада пять раз в неделю, был на 21 % ниже, показало исследование. Однако повышенное потребление молочного шоколада, но не тёмного, было связано с долгосрочным увеличением веса.

Исследователи заявили, что для подтверждения полученных результатов, опубликованных в журнале BMJ, необходимы дальнейшие испытания.