Андрей Балин

Наука за неделю: плацебо и квантовый демон

Выходные — самое время узнать, что произошло в мире науки за прошедшую неделю.

Время чтения: 9 минут
Наука за неделю: плацебо и квантовый демон

Есть время, но уже нет сил, чтобы ознакомиться со всеми научно-популярными сайтами и каналами в Телеграме? Ничего страшного, ведь мы продолжаем следить за всем самым интересным и важным в мире науки и рассказывать об этом вам.

Найден участок мозга, отвечающий за восприимчивость к эффекту плацебо

 

Источник: xkcd.ru

Американские учёные обнаружили, что люди с более высокой активностью и плотностью нейронных связей правой средней лобной извилины мозга обладают более высокой отзывчивостью к плацебо во время лечения хронического болевого синдрома. В статье, опубликованной в журнале PLOS Biology, исследователи отмечают, что их открытие позволит врачам предсказывать силу эффекта плацебо у конкретного пациента и его роль в действии активных лекарственных веществ, что может повысить точность клинических испытаний.

Чтобы выяснить, как именно мозг реагирует на эффект плацебо, учёные провели эксперимент с пациентами, лечащимися от хронического остеопороза коленного сустава. Перед началом эксперимента исследователи использовали функциональное МРТ (фМРТ) для измерения активности головного мозга пациентов в состоянии покоя. После двухнедельного курса плацебо половина пациентов заявила, что испытала существенное облегчение боли, в то время как вторая половина не заметила никаких изменений. Таким образом изначальная группа была разделена на две: пациентов, подверженных эффекту плацебо, и не реагирующих на плацебо.

Исследуя снимки МРТ, сделанные до начала испытаний, авторы открытия заметили, что все пациенты, испытавшие облегчение боли после применения плацебо, отличаются более высокой активностью правой средней лобной извилины мозга, что и послужило основой для новой идеи.

К окончанию своего исследования ученые могли предугадывать предрасположенность к эффекту плацебо с 95%-ной точностью, просто измеряя плотность нейронных связей правой средней лобной извилины мозга.

Нейросети самостоятельно изобрели зашифрованные каналы переписки

Ева, Алиса и Боб в симметричной криптосистеме.

Два искусственных интеллекта создали способ переговариваться друг с другом в секрете, мешая третьему следить за ними. Это звучит как часть сюжета научно-популярного сериала, но на самом деле это реальная ситуация, которой добились инженеры Google.
Исследователи Мартин Абади (Martín Abadi) и Дэвид Андерсен (David Andersen) создали две нейросети, Алису и Боба, задачей которых был обмен зашифрованными сообщениями, а также третью сеть, по имени Ева, которая должна была попытаться перехватить передаваемые сообщения и понять их.

На протяжении первых 7000 сообщений Ева успешно расшифровывала все сообщения, но чуть позже Алиса и Боб стали создавать новые системы шифрования быстрее, чем Ева успевала расшифровывать их. В конечном итоге Боб получал и понимал все сообщения Алисы, в то время как Ева успевала перехватить только половину.
В своей статье инженеры поясняют, что нейросети не получали от разработчиков списка криптографических алгоритмов, они самостоятельно создали способы шифрования, основываясь только на общей задаче разработчиков: не дать Еве прочитать сообщения.

Новая теория предполагает единое решение для нерешенных проблем в физике

 

Источник: Википедия

Стандартная модель в физике элементарных частиц — это лучшее описание сильного, слабого и электромагнитного взаимодействия всех частиц. Но эта теоретическая конструкция далеко не идеальна, и на протяжении последних лет совершаются новые открытия, подразумевающие, что многое в нашей Вселенной ещё не объяснено.

Группа европейских физиков предложила расширение для Стандартной модели, которое, как они заявляют, позволяет объяснить множество нерешенных проблем современной физики: природу тёмной материи, изменение типа нейтрино, а также может помочь ответить на вопрос: почему наша Вселенная состоит из материи, а не антиматерии.

Учёные предполагают, что для решения всех этих проблем достаточно добавить в Стандартную модель ещё шесть частиц: три правосторонних нейтрино, один новый фермион, который распадается на кварки и исчезает в современной Вселенной, и ещё две частицы, создающие интерактивное поле. Исследователи считают, что это новое поле взаимодействует с полем Хиггса и, согласно их теории, отвечает за расширение Вселенной на ранней стадии Большого взрыва. Кроме того, одна из частиц, отвечающая за новое поле, может отвечать и за темную материю.

Со статьёй учёных можно познакомиться в сборнике arXiv, а новые частицы, предсказанные исследователями, могут быть обнаружены в ближайшее десятилетие при проведении таких экспериментов, как CULTASK или MADMAX.

Учёные связали долгожительство с уровнем образования

Балетное училище Большого театра. Педагоги Владимир Преображенский и Лев Соколов.

Источник: russianphoto.ru

Учёные провели масштабное исследование, которое показало, что хороший уровень интеллектуального развития помогает сохранять здоровье и жить дольше. Статья о данном исследовании была опубликована авторами в издании Proceedings of the National Academy of Sciences.

В ходе исследования было установлено, что образованные люди имеют больше шансов дожить до глубокой старости. В первую очередь, объясняется это уровнем жизни, который чаще оказывается более высоким у образованных людей. Кроме того, определенные качества и черты характера помогают им достигать достатка в жизни, заботиться о здоровье и, как следствие, жить дольше.

Генетики заверяют, что уровень образования имеет чёткую генетическую предрасположенность. Как оказалось, в семейных исследованиях (при работе с данными близнецов) наследуемость данного фактора оценивается в 60%, а при молекулярно-генетическом исследовании это число равняется 20-30%.

На данной стадии исследования полученные результаты стоит считать скорее статистическими, и пока ещё слишком рано говорить о четкой причинно-следственной связи, однако в будущем генетический вклад в уровень образования может служить для предсказания ожидаемой продолжительности жизни в эпидемиологических и других популяционных исследованиях.

Ампутированную руку научили правдоподобному осязанию

 

Источник: Википедия

Разработки нейроинтерфейсов, отвечающих за «чувствительность» протезов, ведутся уже достаточно давно и успешно. Однако одна проблема до сих пор не была решена: обычно такие интерфейсы подключаются к периферической нервной системе, а значит, ощущения, передаваемые таким образом, оказываются неестественными. Для создания реалистичного ощущения интерфейс должен подключаться напрямую к нейронам.

Основной трудностью в реализации подобного интерфейса является управление электрическими импульсами — интенсивность ощущения зависит от частоты и силы сигнала. Предполагалось, что воспринимаемую интенсивность раздражителя может обеспечивать количество пиковых потенциалов действия (или спайков) в нейронах.

Проверкой именно этой гипотезы и занялись учёные. Двум мужчинам с ампутированной правой рукой были имплантированы нейроинтерфейсы, подключавшиеся к нервам повреждённой конечности. Затем учёные стимулировали нервы, вызывая ощущения прикосновения, и определяли закономерности между силой стимула и последующей реакцией.

Результаты эксперимента показали, что сила ощущения действительно зависит от частоты спайков. Эти данные позволят объединить уже имеющиеся наработки и реализовать протез, который будет «чувствовать» и реалистично повторять моторику настоящей руки.

Физики научились обходить второе начало термодинамики

 

Источник: explosm.net

Физики из Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики США, Валерий Винокур и Иван Садовский, опубликовали в Nature Scientific Reports статью, в которой продемонстрировали возможность обойти второе начало термодинамики.

Напомним: второе начало термодинамики подразумевает, что энтропия любой изолированной системы не может уменьшаться. Основой второго начала термодинамики является Н-теорема. Наглядной иллюстрацией теоремы является утверждение о том, что если открыть дверь между двумя комнатами, в одной из которых жарко, а в другой — холодно, температура непременно станет равномерно теплой. В жаркой комнате никогда не станет ещё жарче. Изолированная система самопроизвольно стремится к состоянию термодинамического равновесия, причём этот процесс сопровождается увеличением энтропии.

В статье физиков указывается на определённые состояния, при которых Н-теорема может быть нарушена, и энтропия в короткие сроки может понижаться. Сама идея тесно связана с понятием «демона Максвелла». В 1867 году физик Джеймс Максвелл описал гипотетический способ нарушения второго начала: если на двери между жаркой и холодной комнатой сядет некое существо, которое будет пропускать частицы, движущиеся с определенной скоростью. Такое существо было названо «демоном Максвелла».

Сейчас мы знаем, что «демон Максвелла» на самом деле не нарушает второе начало, поскольку порождает больше энтропии, чем уничтожает.

Однако новая теория подразумевает создание «квантового демона», который действительно нарушает законы физики. «Хотя нарушение происходит только в малом масштабе, его последствия заходят далеко, — говорит Винокур. — Оно дает нам платформу для практической реализации квантового демона Максвелла, который позволит создать локальный квантовый вечный двигатель».

Фото в обложке: Георгий Петрусов, Академгородок. Институт ядерной физики. Лаборатория встречных пучков. Комплекс установок по изучению рассеивания электронов, 1950-е гг.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.
6 ноября 2016, 12:00

Оставайтесь в курсе


У вас есть интересная новость или материал из сферы образования или популярной науки?
Расскажите нам!
Присылайте материалы на hello@newtonew.com
--