Полёт боком. Чёткие пятна. Нейросеть-синоптик. Сидеть? Нет, лежать. Новости QWERTY №281
Всем привет! Вы смотрите научно-популярный канал Кверт. Меня зовут Владимир, и возможно, решение вести выпуски новости науки сидя было не самым правильным. Может быть, стоит вернуться к положению стоя или даже перейти к положению лёжа. Я начинаю понимать Леонида Горбовского, персонажа Стругацких.
Всё дело тут, конечно же, в сердечно-сосудистых заболеваниях. Учёные пытались определить, как на развитие таких заболеваний и на здоровье в целом влияют преимущественно сидячий образ жизни и стоячий, ведь работы разные бывают и разного рода физическая активность. Для этого они обработали данные об образе жизни 15.000 человек. Активность испытуемых отслеживали при помощи браслетов на ноге.
В результате, разумеется, нет ничего хуже, чем сидеть весь день. Мало того, что такой образ жизни меняет в худшую сторону показатели по холестерину и веществам-предвестникам диабета второго типа, так он ещё и массу тела наращивает. В этом плане альтернатива - лежать, будет и то полезнее для вашего сердца, особенно если можно будет ещё и поспать. Но, к сожалению, если нельзя, то стоит хотя бы встать и поработать стоя полчаса в день.
Уверен, вы видели рабочие места, оборудованные специальными столами. А ещё лучше пройтись эти же полчаса или даже пробежаться. Прекрасная идея для созвонов, в которых уж слишком много. В среднем для женщины чуть за 50 замена получаса сидения на умеренную активность означала уменьшение индекса массы тела на 2 с по процен. Учёные отметили, что даже 5 минут замены сидения на что-то иное уже влияют на здоровье сердца.
Кстати, аргументация к отказу от постоянного сидения очень простая: наш организм эволюционно не приспособлен для этого. Считается, что даже наши не очень далёкие предки во времена до первой аграрной революции не рубили стулья из пеньков, а сидели на корточках. Это по энергозатратам выше и, соответственно, полезнее для сердца.
Знаю, что множество людей, которые любят сидеть, накормили в этом познании и надеюсь, что они тоже смотрят самые интересные новости науки за предыдущую неделю. И как обычно, все ссылки на источники и подробности в описании.
Мы в одном из последних выпусков сетовали, что синоптики до сих пор ошибаются в прогнозах погоды всего лишь на неделю вперёд. Казалось бы, выход здесь очень простой: нужно отменить эту профессию и отдать всей нейросетям. Но есть нюанс. Да, метеорологи нейросеть от Google Graf Cast действительно показала выдающиеся результаты при прогнозировании погоды на 10 дней вперёд в локациях по всему миру.
Точность её предсказаний превысила точность обычных прогнозов, которые делал Европейский Центр прогнозов погоды с помощью моделей HR. На эту тему есть полноценная статья в Science. Из почти 1000 показателей, которыми синоптики оперируют при составлении прогнозов, Graf Cast был лучше в 90% случаев, причём по таким важным, как давление, скорость ветра, его направление, влажность на разной высоте и, в том числе, температура воздуха.
Что ещё интереснее, затраты на работу нейросети, если говорить об энергопотреблении, чуть ли не в тысячу раз меньше, чем при обычном методе прогнозирования. Весь прогноз делается всего лишь за одну минуту на одном чипе TPU. А ещё сетка лучше в предсказании экстремальных событий: нейросеть предсказала ураган в сентябре в Канаде за 9 дней до события, а метеорологи — за 6 дней.
То есть в подобных случаях она в теории может обеспечить более широкое окно для принятия решений, например, о эвакуации. А теперь о нюансах: Graf Cast пока делает менее детальные прогнозы, чем метеорологи, и она нарезает точки на поверхности Земли с шагом в 0,25°, что пока что довольно редкая сетка.
Плюс, как и в подавляющем большинстве подобных случаев, инженеры не до конца понимают, как модель работает под капотом. Собственно, поэтому традиционный институт прогнозирования погоды со всеми вот этими климатическими пока что никуда не денется. Скорее всего, метеорологи возьмут нейросеть себе в помощники, чтобы можно было друг за другом всё перепроверять.
Ну и, кстати, весь код находится в открытом доступе на GitHub, ссылочку оставим в описании. А сейчас я вам подкину пару новых идей для Flappy Bird. Вдруг вы играли или даже разрабатывали подобного рода игрушки? Источников вдохновения здесь служат калибри. У калибри есть особенность: их крылья жёсткие в полёте. Они хоть и могут вра ими во все стороны на 180°, но вот согнуть их в локте или в запястье у них не получается.
Другие птицы при пролёте мимо или сквозь препятствия, например, такие как ветки в лесу, уменьшают размах крыльев за счёт сгиба их в локте или запястье, но не калибри. Однако сквозь всякие узкие щели они как-то всё-таки пролетают, причём щели меньше, чем размах их крыльев. Узнать, как дело, нехитрое: нужно всего-то поставить стенку с отверстием посередине клетки с двумя кормушками по разным сторонам и, соответственно, заснять пролёт на скоростную камеру.
Это калибри, участвующий в эксперименте, калиптус. Поначалу, когда калибри встречали препятствия диаметром с их размах крыльев, они пролетали его боком. При этом они делали не полноценные взмахи, а с уменьшенной амплитудой. Более того, если они подозревали, что с другой стороны может случиться непредвиденный казус, хищник, например, они в любой момент были готовы включить заднюю.
Ну, точнее, обратно боковую. Так-то калибри — это по сути маленький вертолёт, он может лететь в любую сторону и боком тоже. И через некоторое время приноровиться к отверстию, просто складывая крылья на манер пули. То же самое они делали, когда отверстие было меньше размаха их крыльев. Например, они спокойно пролетали сквозь шести сантиметровые отверстия. Так делают и другие птицы, кстати, просто вкладывают крылья.
Почему? Однако калибри сразу не использовали пулевой способ на больших отверстиях, а предпочли сначала опробовать его боком — непонятно. Не вижу, почему бы благородным учёным не выяснить, как формируются предпочтения по способу перемещения при прохождении через отверстие у калибри — это же одна из главных загадок.
[Музыка] Нейроортопедии, геометрические абстракционисты. Но как вообще такие узоры появляются, ещё и учитывая, что организм стартует как маленький комочек клеток? Я, может, завидую некоторым рыбам, но чтобы получить себе подобный узор, нужно пройти через боль и страдания. Окей.
Ещё в прошлом веке учёные предложили механизм формирования узоров глобально. Конечно, все узоры, естественно, кодируются генами. Но одной генетики недостаточно: ещё до открытия ДНК знаменитый Алан Тюринг предложил свою теорию. По его логике, в процессе развития ткани в них производятся химические вещества.
Они диффундируют через ткани, подобно тому, как молоко расходится в кофе. Некоторые вещества при этом взаимодействуют друг с другом, образуя пятна и неоднородности. Тюрин предположил, что несложные генетические процессы влияют на формирование узоров, а обычная диффузия материя самоорганизуется.
И в целом математическая модель диффузионного пятнообразования работает, но не от всего сердца: узоры, получаемые в результате такого моделирования, не отличаются резкостью и контрастом, свойственным некоторым видам животных, как и молоко в кофе: они расплывчатые. Так что модель паттернов Тюринга нуждалась в улучшении.
На верный путь учёных натолкнули размышления о разного рода компьютерных симуляциях и диффузии. Форез — это процесс переноса крупных коллоидных частиц, в том числе в живых тканях, и, например, при химической очистке материалов и обычной стирки. Он случается, когда молекула перемещается в растворе из-за разницы концентрации — это в растворе в разных локациях.
При этом молекула ещё и ускоряет перемещение других каких-то частиц, как бы увлекая их за собой. Например, если споласкивать мыльное бельё в чистой воде, оно очищается быстрее, чем в мыльной. Всё из-за градиента мыльности: при большем градиенте, то есть при большем перепаде концентрации, движение мыльных молекул происходит быстрее, и они лучше увлекают за собой грязь.
Когда в уравнения Тюринга добавили уравнение и похожие на настоящие узоры из живой природы, получается, что химические вещества диффундируют и увлекают за собой клетки, производящие пигменты. Эти клетки затем и формируют чёткие пятна и полосы на коже. Собственно, похожие процессы происходят при формировании множества объектов в живых организмах: от волосяных луковиц до опухолей.
Наверняка этому знанию можно найти применение, и даже если не в медицине, то хотя бы в процессе изучения формирования эмбрионов. Ну и опять же, это просто красиво. И как, наверное, сказал бы Тюрим: «Энигматис».
Новости предыдущего выпуска: вы признали новость про то, что учёные впервые осуществили пересадку целого глаза в рамках операции по пересадке почти всего лица. Далее будут кадры явно не для слабонервных, я вас предупреждаю. Аарон Джеймсу, потерявшему большую часть лица и глаз в результате несчастного случая, команда из почти 140 человек смогли восстановить более-менее привычный вид, добившись впечатляющего косметического эффекта.
Глаз, правда, не видит, но он жив и выглядит натурально. Подробности — при щелчке по подсказке. Кстати, хотя прошло уже более 5 месяцев, всё ещё есть шанс, что зрение у Арона появится, ведь в этой операции впервые стволовые клетки взрослого человека были введены в зону зрительного нерва, там, где соединяется нерв Арона и донорского глаза.
Это клетки CD34, которые способны помогать в гуманной, ли, заставлять человека пройти через мучительную операцию, реабилитацию, обречь его на иммуносупрессоры до конца жизни, чтобы избежать отторжения тканей ради того, чтобы получить не видящий глаз. Думаю, здесь отвечать стоило бы самому Аро. В интервью он говорит, что буквально счастлив получить возможность жить почти полноценной жизнью.
И ещё одно, кстати, донор лица и глаза спас ещё трёх пациентов, отдав им почки, печень и желчь. Ну всё, большое спасибо вам за просмотр! Мне будет очень приятно, если вы поставите лайк этому видео, поделитесь им со своими друзьями, а также подпишитесь на Кверт, если этого вдруг ещё не сделали. Как обычно, проголосовать за самую интересную новость выпуска можно в нашем Telegram-канале. И до скорых встреч!
[Музыка] Пока!