Топ научных открытий 2018 года

Уходящий 2018 год был богат и на научные открытия. Подводя итоги, вспомним самые интересные, по нашему мнению, достижения учёных и специалистов.

Замена исчезающим коралловым рифам

Коралловые рифы — это важные экосистемы для морского мира и людей, проживающих в тропических странах. Рифы защищают береговые линии от эрозии и штормов, однако, к сожалению, они начинают исчезать из океана.

Недавно на Мальдивах был развёрнут крупнейший 3D-коралловый риф в качестве способа создания новой среды обитания рифов с использованием технологии Modular Artificial Reef Structures. Чтобы обеспечить долговечность таким 3D-рифам, каждый из напечатанных блоков сформирован с полыми частями, заполненными морским бетоном и стальной арматурой:

Такой риф состоит из решёток, напечатанных на 3D-принтере с использованием керамического материала. Это позволяет создавать новые среды обитания коралловых рифов в тех местах, где они исчерпали свою функциональность.

Поверхность рифа сконструирована так, чтобы можно было легко трансплантировать кораллы с использованием эпоксидной смолы или аналогичного клея. Она химически инертна, поэтому она не сможет нанести вред прикреплённым кораллам. Тем не менее, чтобы полностью решить проблему деградации коралловых рифов, необходимо справиться с главными причинами разрушения рифов: изменение климата, загрязнение и разрушительные методы рыболовства.

Нейросеть, позволяющая сократить риск прогрессирования возможных заболеваний

Учёные из Университета штата Мичиган создали нейросеть, способную интерпретировать данные анализа ДНК, оценивая риск заболеваний. Уже сейчас она умеет предсказывать рост, плотность костей или уровень образования человека, который он может достичь, исходя из характеристик своего генома.

Новый инструмент ДНК в будущем сможет потенциально оценивать риск сердечно-сосудистых или онкологических заболеваний. Для начала специалисты с помощью машинного обучения проанализировали полный генетический состав около 500 000 взрослых жителей Великобритании. Далее нейросеть смогла предсказать рост каждого человека с точностью примерно до пары сантиметров.

Алгоритм таким образом способен искать специфические изменения в генах человека или хромосомах, которые могут указывать на более высокий риск таких заболеваний, как, например, рак груди. Применение новой технологии действительно может позволить врачам как можно раньше вмешиваться в уход за пациентами, предотвращая или задерживая дальнейшее влияние и прогрессирование той или иной болезни.

Туалет, работающий без воды

Билл Гейтс, сооснователь компании Microsoft, на выставке Reinvented Toilet Expo в Китае представил технологичный туалет, который работает без необходимости наличия воды и сточных труб.

Новинка отделяет твёрдые отходы от жидких — далее эти нечистоты перерабатываются в удобрения или сжигаются с помощью химикатов. Технология позволяет превращать отходы в воду и продвигать в реализацию цель проекта — уничтожение вредных бактерий, а также предотвращение распространения опасных заболеваний.

Должен признать, десять лет назад я и не думал, что буду так много знать о человеческих фекалиях. И уж тем более не думал, что Мелинде придётся просить меня перестать говорить о туалетах и отходах за обеденным столом, — говорит Гейтс.

Напомним, ежегодно борьба с последствиями болезней, вызванных загрязнением воды и несоблюдением правил гигиены, приводит к росту затратам на здравоохранение на сумму порядка $233 млрд.

Лень оказалась полезным двигателем эволюции

Учёные Канзасского университета США выяснили, что победителями в эволюционной гонке оказались «самые ленивые» живые существа, отличающиеся от «самых приспособленных и активных» крайне низкой скоростью метаболизма.

Специалисты сопоставили данные о 299 различных видов моллюсков. Их разделили на два вида: те, кто населяли Землю пять миллионов лет назад, а также те, которые появились немного позднее, но существуют и по сей день. Оказалось, что высокая скорость обмена веществ, пусть и делает существа более подвижными и энергичными, в итоге скорее помогала виду исчезнуть с лица планеты, чем далее эволюционировать:

Похоже, что эволюция действительно способствует выживанию самых неторопливых и апатичных живых существ — чем медленнее у вас метаболизм, тем больше шансы на то, что ваш вид просуществует ещё длительное время. Мне кажется, нам нужно поменять соответствующие лозунги: выживают не самые приспособленные, а самые ленивые, — считает Брюс Либерман из Оксфордского университета.

Учёные собрали раковины ныне существующих и ископаемых моллюсков, которые обитали на берегах Атлантики в последние пять миллионов лет. Так как структура раковин многих видов беспозвоночных существа напрямую отражает то, как быстро работает их организм, — специалисты и смогли выяснить, что чем быстрее у них был метаболизм, тем короче была эволюционная жизнь.

На 90% сделанный из пластмассы электромобиль

Учёные Токийского университета совместно с производителями разработали первый в мире электромобиль, кузов которого на 90% сделан из различных видов пластмасс.

Как стало известно, электромобиль на 40% легче обычного за счёт использования различных видов пластмасс. Разработка открывает новые перспективы для развития энергосберегающих электромобилей.

Детектор для поиска воды на Марсе

Разработчики итальянского Национального института астрофизики провели испытания детектора ScanMars в пустыне в регионе Дофар в Омане. С помощью этого детектора космонавты смогут в будущем искать воду на Марсе.

Внешне ScanMars напоминает обычный металлоискатель на колёсиках. Встроенный радар через определённые промежутки времени посылает радиочастотные импульсы и получает их отражения. В ходе эксперимента в пустыне среди всех данных, прибор успешно распознал типичный сигнал сухого русла реки.

Ввиду недавнего открытия воды под поверхностью Марса, очень своевременно смотреть вперёд на разработку тех методов, которые будущие исследователи могли бы использовать для анализа марсианской поверхности, — рассказал Алессандро Фригери, представитель итальянского Национального института астрофизики.

Учёные отмечают, что новая разработка пока не способна конкретно определять наличие воды в почве, но может находить различные неоднородности, которые могут указывать на наличие воды:

Качество данных очень хорошее, и даже если мы ещё не можем однозначно различить присутствие воды, мы можем найти аллювиальные почвы (группа почв, располагающихся в поймах рек, — прим. КД), которые могли бы помочь будущим космонавтам копать места, где они, скорее всего, найдут воду.

Учёные научили нейросеть диагностировать депрессию по речи человека

Учёные из Массачусетского технологического института добились положительного результата в обучении нейросети. Машинное зрение теперь по речи человека умеет определять признаки депрессии.

Сначала живыми врачами депрессия была диагностирована у 20% добровольцев. Далее нейросеть с долгой краткосрочной памятью прослушивала различные аудиозаписи с разговорами всех участников эксперимента: для качественного обучения учитывались паузы, высота голоса и скорость произношения слов. Таким образом нейросеть выслушала разговоры 142 участника эксперимента.

Нейросеть может диагностировать депрессию с точностью 77%. При этом доля правильно распознанных объектов из числа всех положительных составила 83%.

Также машинное зрение разбирало расшифровки разговоров: в этом случае, при рассмотрении векторных моделей речи того или иного человека, акцент делался на самых частотных словах и словосочетаниях. Выбранная архитектура нейросети является важной основой для безотказной работы. Принцип долгой краткосрочной памяти позволяет решить те или иные задачи в момент, когда в наличии достаточное количество необходимых параметров.