Сердце свиньи у человека. Солнце внутри пузыря. Вирусы в умных устройствах. Новости QWERTY №201
Из этого ролика вы узнаете, как подслушать вирус в умной розетке, как прошла пересадка сердца свиньи безнадежному пациенту, как поживает телескоп Джеймса Уэбба, какие типы рака можно определить по анализу крови и как солнце оказалось внутри огромного пузыря.
[Музыка]
Всем привет! Вы смотрите научно-популярный канал QWERTY. Меня зовут Владимир. В книгу рекордов Гиннеса попали биологи из Стэнфорда и Оксфорда, которые смогли полностью секвенировать геном человека за какие-то 5 часов. Они распределили ДНК по 48 ячейкам специального аппарата для секвенирования и запустили параллельный анализ, впоследствии объединив данные.
Предыдущий рекорд составлял 14 часов. Конечно, за рекордом стоит практическое применение. Впервые диагноз по результатам секвенирования генома был поставлен уже через 7 часов после забора материала одному из пациентов, мальчику. Это дало надежду на пересадку сердца, потому что, как оказалось, его болезнь носила генетический характер.
Другие надежды мы расскажем прямо сейчас в первом в этом году выпуске самых интересных новостей науки. Как всегда, за всеми подробностями и ссылками вы можете пожаловать в описании. И знаете, что я скучал!
Солнечная система находится в центре огромного пузыря размером в 1000 световых лет. Все новые звезды вокруг раз формируются на границах этого пузыря. Совпадение? Ну, в общем-то да! Астрономы реконструировали эволюционную историю окружения нашей звезды и пришли к выводу, что цепь событий, запущенная 14 миллионов лет назад, привела к образованию огромного пустого пузыря.
Судя по этой модели, все регионы формирования молодых звезд, да и сами молодые звезды, находящиеся на удалении в 500 световых лет от нас, располагаются на поверхности гигантского пузыря. Его называют местным пузырём, а его существование известно уже несколько десятков лет, но только сейчас астрономы начинают понимать, как он зародился и как он влияет на окружение нашей солнечной системы.
При помощи компьютерного моделирования на основе данных космической обсерватории ГАИ учёные определили, что серия из 15 вспышек сверхновых, первой из которых произошла 14 миллионов лет назад, постепенно раздвинула межзвездный газ и выброшенное сверхновыми вещество, освобождая пространство в виде пузыря подобной структуры, не очень правильной формы.
Этот газ позволило сформироваться плотным областям молекулярных облаков, в которых сейчас образуются звезды. Инерцию сложно отменить, поэтому пузырь до сих пор постепенно растет со скоростью 6 километров в секунду. Хотя это уже его плотность скорости.
Закономерный вопрос: ну, а почему такие вспышки не уничтожили все живое на Земле 14 миллионов лет назад? Ответ очень простой: нас там не было. Солнце тогда находилось далеко от зоны боевых действий. Но примерно 5 миллионов лет назад его галактическая траектория привела нашу систему в пузырь, и сейчас, благодаря чистой случайности, мы находимся почти что в его центре.
Из этого положения людям очень удобно наблюдать за регионами формирования звезд вокруг нас. Скорее всего, такие пузыри достаточно частое явление, как дырки в галактическом сыре, иначе вероятность оказаться в центре такой структуры была бы крайне мала. Как еще это повлияло на нашу жизнь? Предлагаю вам подумать самостоятельно.
Я недавно завел себе колонку с голосовым помощником, и многими устройствами управляют дома голосом. Поэтому следующая новость меня впечатлило! Оказывается, все вот эти вот хаки оборудования по воздуху из кино, чуть ли не взглядом какого-нибудь робота, Android имеет под собой некоторую научную основу.
Представьте себе, некоторые умные вещи в вашем доме не имеют достаточной защиты. Хоть на них и может стоять упрощенная операционная система, часто на основе Linux, но на них не ставят антивирь. В силу особенностей архитектуры, всякие сложные пароли и двухфакторная аутентификация для устройств типа умного чайника в дому вам хватит. Но вот вредоносный код они вполне могут исполнить.
А учитывая перечисленные проблемы с безопасностью, внедрить вредный код в устройство проще, чем на полноценные компьютеры или всякие сетевые устройства. И знаете, как предложили обнаруживать вредоносный код и на умных устройствах? При помощи атаки посторонним каналам.
Что это такое? Это когда атака или сканирование производится не на уровне программного обеспечения, а на уровне железа или производимых им эффектов. Дело в том, что исполняя команды, любой процессор генерирует электромагнитные волны. Они меняются в зависимости от того, чем процессор занят. Эти волны можно считать, благо, поднести электромагнитный зонд к чайнику не так сложно.
А затем их можно преобразовать в спектрограмму и скормить нейросети, которая учится отличать обычные процессы в процессоре от работы вредоносного кода. И такая электроэнцефалограмма для процессора. Тесты и методики проводились на Raspberry Pi с архитектурой процессора. Это маленький компьютер, умещающийся всего на одной платке.
На нем затем запускались различные типы программного обеспечения: от стандартного до вирусов, руткитов, вымогателей, утилит и так далее. А спектрограммы этих активностей затем скармливали с нейросетям. В итоге, после обучения нейросети, распознавали тип выполняемой программы на устройстве с точностью до 99,8%. То есть по электромагнитному излучению можно было выяснить, что закон выполняется устройством.
Поэтому нет ничего удивительного, если скоро мы будем ходить и слушать, нет ли в наших умных розетках вирусов. В общем-то, подобный вид атаки не нов и применяется уже несколько лет. Например, так определяли генерируемые ключи шифрования в процессоре с расстояния в один метр, а по звуку 3D-принтера вычисляли печатаемый объект.
Но для умных устройств такую атаку применили впервые. Все-таки в интересное время мы живем. В всяком случае, пойду покопаюсь в дополнительных настройках своего роутера.
Можно было бы спасать больше человеческих жизней, если бы существовали надежные способы ранней диагностики рака. Несколько экспериментальных способов уже существуют, но почти у всех них есть ограничения: либо малое количество распознаваемых видов рака, либо сложность диагностики. Однако есть и очень перспективные методики. Например, одна из методик подразумевает под собой введение в организм специальных нам частиц, которые могут быть модифицированы белками раковой опухоли, если она присутствует в организме.
А затем они выводятся из организма вместе с мочой, окрашивая ее в синий цвет, если они были модифицированы. Метод работает уже через несколько недель после возникновения опухоли, и если вдруг моча становится цвета картин Айвазовского, то вторым этапом можно применить позитронно-эмиссионную томографию, чтобы наночастицы помогли определить локацию опухоли.
А вот новый метод основан на анализе состава крови. Медики определяют концентрацию 70 метаболитов, включая белки, аминокислоты, углеводы и так далее. В этом им помогает спектроскопия ядерного магнитного резонанса. Эта методика определения молекулярной структуры химических веществ, помещённых в магнитное поле, на основе индивидуальных параметров.
Сочетание концентрации этих 70 веществ показывает, если опухоль где-то в организме. А если да, то какова она по виду. В исследовании участвовали почти 300 человек, они обратились к медикам с жалобами на потерю массы тела и хроническую усталость. И на самом деле такие симптомы могут быть характерны как для рака, так и для других состояний, например, фриланса.
Однако рак математическая модель предположила только у 27 человек, причем ошиблась она только в одном случае из каждых 20 тестов. То есть точность составила примерно 94%. Более того, модель смогла даже обнаружить метастазы с точностью опять же 94%. Неплохой результат, особенно учитывая, что модель работает не с несколькими специфическими типами, а с любым видом рака.
В общем-то, практически готовая методика для внедрения в больницы, особенно если обучить её на больших выборках. Пациенту почти каждый раз, когда речь заходила о ксено-трансплантациях, мы говорили о том, что свинья будет оптимальным донором для человека. Свершилось! Мы сделали еще один шаг. Американцу Дэвиду Беннету первому в мире пересадили свиное сердце.
По состоянию на 12 января, а тогда прошло 3 дня после 7-часовой операции, пациент чувствовал себя хорошо. Первые 48 часов, которые наиболее критичны при трансплантации, прошли без происшествий. Беннет всё еще был подключен к аппарату искусственного кровообращения, но это тоже обычные процедуры. Другой информации, к сожалению, на данный момент мы не располагаем.
Однако за день до операции Дэвид сказал: "Либо я сделаю операцию, либо умру". При его болезни сердца терминальной стадии это будет его последний шанс. Учитывая очень плохое состояние его здоровья, ему было отказано в пересадке человеческого сердца. Свинья же, ставшая донором, была клоном и прошла через ряд генетических модификаций, обеспечивающих отсутствие проблем с отторжением.
Сердце у неё было удалено 4 свиных гена и добавлено 6 человеческих. Заодно выключили ген роста, чтобы сердце прекратило расти. Однако количество иммуносупрессоров, требуемое Беннету, конечно же, гораздо больше, чем при пересадке человеческого органа. Понятно, что сотни тысяч людей, находящиеся в списках ожидания, следят за судьбой Дэвида.
В случае успеха через какое-то время люди прекратят умирать, не дождавшись своей очереди, а медикам не нужно будет совершать экстренные ночные перелеты через полстраны с подходящими органами. В любом случае, состояние Дэвида все еще под вопросом, хотя дышит он сам.
В октябре 2021 года человеку пересадили свиную почку, правда, его мозг на тот момент был окончательно мёртв. Свинные сердечные клапаны пересаживают регулярно, но целое сердце — это более сложная история. Анатомически хоть и схожи с человеческим, но не идентичны. Риск отторжения большой. Плюс существует пусть и небольшой, но риск передачи эндогенного вируса, который в теле нового хозяина может стать онкогенным. За этим и многими другими параметрами медики будут следить очень тщательно.
Понятно, что сейчас пока ещё рано говорить о том, что операция прошла успешно. Для этого понадобятся месяцы нормальной жизни.
Промежуточные данные по телескопу Джеймса Уэбба, долгожданный запуск которого в декабре стал одним из самых важных и знаковых событий 2021 года. Телескоп успешно развернул опорную башню, теплозащитный экран, солнечную батарею и радиаторы. И самое главное — главное зеркало тоже было разложено, как положено. 8 января третья секция, правая боковая, встала на своё место.
Телескоп все еще летит к точке Лагранжа L2 в системе Солнце-Земля на расстоянии более полутора миллионов километров от нас. Так как его главное зеркало достаточно остыло, астрономы приступили к корректировке положения каждой из 18 20-килограммовых ячейка. Этот десятидневный процесс должен вот-вот завершиться.
Ну а больше подробностей про телескоп смотрите в нашем ролике с Кириллом Масленниковым. Щелкайте по подсказке! Кстати, наблюдать за прогрессом Джеймса Уэбба можно в реальном времени, и ссылка на трансляцию будет в описании.
Ну что ж, а на этом на сегодня всё. Большое спасибо вам за просмотр! Так как в прошлом выпуске не было голосования, я не буду озвучивать лучшую новость предыдущего выпуска, но вы, в любом случае, можете оставить своё мнение в комментарии, поставить лайк этому видео, проголосовать за самую интересную новость этого выпуска в нашем Telegram-канале и подписаться на QWERTY здесь на YouTube, в Instagram и Telegram. И до скорых встреч! Пока!
[Музыка]