Рік, що минає, видався багатим на події, і наукова галузь не виняток. Цього року вченим та інженерам вдалося зробити багато технологічних проривів, які при масовому розгортанні змінять наш світ.
Досягнення охоплюють кожен проміжок життя, від народження до смерті, і кожен компонент реальності, від наших клітин до зірок. До них відносяться препарат, що оживляє органи мертвих тварин; ембріон, створений без сперми або яйцеклітини; телескоп, щоб побачити перші миті Всесвіту; і штучний інтелект, який створює відзначене нагородами мистецтво.
Однією з тем цьогорічного списку є принцип «подвійних ідей» — тенденція до того, що великі прориви мають кількох авторів. Телеграф винайшли Чарльз Вітстон і Семюель Морзе в одному 1837 році, а патенти на телефон подали Еліша Грей і Олександр Грехем Белл в один день 1876 року.
Багато з цьогорічних проривів є результатом групових зусиль, а не індивідуальні досягнення. Ми не просто отримали один приголомшливий генеративний AI-додаток цього року – ми отримали кілька за кілька місяців. Ми не просто отримали один «нечуваний» прорив у боротьбі з раком – ми отримали кілька за один рік.
Ці прориви — лише початок довгої історії, яку ми називаємо прогресом. Деякі з цих багатообіцяючих відкриттів можуть ніколи не дати продукту, який був би дешевим і широко доступним. Іншим можуть знадобитися роки або навіть десятиліття, щоб реалізувати свій потенціал. Здібні компанії, справедлива політика та мудрі правила будуть необхідні, щоб отримати справжній розквіт цих саджанців. Наразі давайте просто оцінимо перспективи цих досягнень.
Виверження генеративних штучних інтелектів
Історією року в галузі технологій може стати поява інструментів штучного інтелекту, які, здається, простежують зовнішні межі людської творчості. Програми для створення зображень, такі як Stable Diffusion і DALL-E 2, перетворюють текстові підказки на яскраві ілюстрації. Великі мовні моделі, такі як ChatGPT, можуть відповідати на складні запитання, створювати статті у Вікіпедії за лічені секунди, писати тексти пісень і навіть створювати — правда, із посередньою якістю — есе у стилі відомих письменників.
Що це за алгоритми? Вони автозавершення для всього, другий розум для креативного класу, заміна Пошуку Google чи безтілесний супермозок, який одного дня знищить світ?
У короткостроковій вони стануть помічниками для тих із нас, хто працює в творчих галузях. Даючи підказки штучному інтелекту можна отримувати тексти, аудіозаписи, малюнки, які зроблені в стилі автора.
Співвинахідник DALL-E Адітя Рамеш сказав, що мета його технології — навчити «системи ШІ бачити світ так, як люди».
Але, що більш страшно, ці інструменти можуть також навчити людей бачити світ таким, яким його бачить штучний інтелект. З часом ми навчимося розмовляти адаптованою для штучного інтелекту мовою. Ми навчимося вільно говорити на цій чужій мові та дізнаємося, як ідеальний набір слів може створити приголомшливий витвір оригінального мистецтва. Ці дивовижні інструменти, які виникли з нашого розуму, можуть змінити нашу думку про те, як ми працюємо, як ми думаємо та що насправді таке людська творчість.
Сила розвернути смерть
Чи оборотна смерть? Кілька свиней (або, принаймні, для їхні органи), можуть дати ствердну відповідь.
Закачавши експериментальну речовину у вени та артерії тварин, які протягом години лежали мертвими, дослідники Єльського університету змусили їхні серця знову битися.
«Ця технологія «дуже далека від використання на людях», — сказав The New York Times Стівен Летам, біоетик з Єльського університету. За словами вчених, вони сподіваються, що найближчим часом їх дослідження допоможе лікарям зберегти органи нещодавно померлих для використання в трансплантації.
Але довгострокові наслідки експерименту не можна ігнорувати: якщо у нас є сила реанімувати серце чи інші органи нещодавно померлого, у який момент ми зможемо скасувати раптову смерть? Чи зможемо ми оживити солдатів, які стікають кров’ю на полі бою? Чи могли б ми запасти лікарні та будинки престарілих засобами для реанімації пацієнтів?
Ці запитання штовхають нас у етичну сферу та викликають моторошні згадки про «Мавпячу лапу». Можливо, оскільки ця технологія вдосконалюється, ці дебати продовжуються.
Але для мільйонів людей, які втратили близьких, скажімо, через раптовий серцевий напад або інсульт, уявити собі ін’єкцію, яка могла б зробити незворотне зворотним, зовсім не дистопія.
Сила синтезувати життя
Цього літа вчені виростили ембріон у лабораторії без використання сперми, яйцеклітин чи матки. Це була миша і важливо те, що використовуючи лише стовбурові клітини, команда з Наукового інституту Вейцмана в Ізраїлі створила щось у лабораторії, у якого на шостий день з’явився хвіст, на восьмий – виросло серце, і навіть виявлено зачатки мозку. Деякі вчені, кажуть, що результати, опубліковані цього року в науковому журналі Cell, стали найважливішим науковим проривом 2022 року.
Вчені ще далекі від того, щоб перетворити стовбурові клітини на людських немовлят. Але ця робота свідчить про великий стрибок у нашій здатності вирощувати синтетичні органи та більш ретельно досліджувати взаємозв’язок між ембріональними мутаціями та захворюваннями розвитку. Як сказав Пол Тесар, біолог розвитку з Медичної школи Університету Кейс Вестерн Резерв, «наука починає рухатися туди, де стане можливим перейти від популяції стовбурових клітин у чашці Петрі до розвиток органів, це досить дикий і чудовий час».
Наближається вакцинна кавалерія
Через кілька десятиліть історики можуть вважати 2020-ті золотим віком прориву в області вакцин. МРНК-вакцини, які знизили смертність від COVID, були лише початком.
У вересні нова вакцина проти малярії, розроблена вченими Оксфордського університету, виявилася надзвичайно ефективною. Випробування за участю 450 дітей у Буркіна-Фасо показало, що три дози вакцини та повторна вакцинація були на 80 відсотків ефективними для запобігання інфекції.
Малярія, яка щороку вбиває понад 400 000 людей, спричинена не вірусом, а скоріше паразитом під назвою плазмодій, який поки що уникав широкомасштабних спроб вакцинації. Але останні випробування цієї оксфордської вакцини є одними з кількох захоплюючих зусиль, які наближають нас до вивчення однієї з головних причин дитячої смертності у світі.
У листопаді було виявлено, що експериментальна вакцина проти грипу викликає захисну імунну відповідь проти всіх відомих типів грипу у тварин. Цей прорив, який використовує технологію мРНК, не запобіжить усім інфекціям грипу. Але це підвищить рівень імунного захисту пацієнтів, зменшить шкоду від сезонного грипу та розвіє побоювання вчених, що наступною глобальною пандемією може бути штам грипу з вищою смертністю, ніж COVID.
Сімейство вірусів грипу є великим, з принаймні 20 ідентифікованими лініями. Сучасні вакцини проти грипу забезпечують виключно вузький захист. Але універсальні вакцини проти грипу підготували б нашу імунну систему до кожного роду.
«Уявіть собі, якби населення світу було налаштовано проти кожного підтипу грипу, — сказав Скотт Хенслі, професор мікробіології з Університету Пенсільванії. – Хіба це не було б чудово?»
Знімок початку часів
У липні телескоп Джеймса Вебба НАСА надіслав свої перші зображення стародавнього світла з усього Всесвіту. З безпрецедентною чіткістю телескоп показав яскраві туманності, які нагадували сяючі неонові мильні бульбашки, гірські хребти з червоної глини та люмінесцентні креветки в чорному як смоль океані.
Одне зображення зафіксувало червону пляму світла віком понад 13 мільярдів років, що дало нам найстаріший знімок Всесвіту.
Ці фотографії можуть привести нас до нових відкриттів у космології. Гортаючи знімки космосу на його початку, вчені можуть скласти воєдино історію виникнення Всесвіту. За цими пишними зображеннями можуть ховатися докази того, що насправді сталося під час або відразу після Великого вибуху.
Нечувані досягнення в боротьбі з раком
Під час дослідження за участю 18 пацієнтів з раком прямої кишки, яким була призначена нова імунотерапія, дослідники виявили, що рак зник у кожного окремого пацієнта. Ні, не відступив. Зник.
«Я вважаю, що це сталося вперше в історії раку», — сказав The New York Times Луїс Діас-молодший, лікар онкологічного центру Memorial Sloan Kettering.
Через кілька місяців випробування нового препарату від метастатичного раку молочної залози дало такі ж дивовижні результати.
Вчені розробили лікування моноклональними антитілами, націленими на пухлинні клітини за допомогою мутантного білка HER2, відомого збудника раку. Ліки шукали та знищували клітини із цим мутантом із такою приголомшливою точністю, що життя багатьох пацієнтів подовжувалося більш ніж на шість місяців.
У розмові з The New York Times один лікар назвав результати «нечуваними», а інший назвав дослідження «новим стандартом лікування».
Це дослідження породжує нові надії на те, що поєднання генетичних проривів і цілеспрямованих методів лікування може боротися з раком точно, клітина за клітиною, не вимагаючи багатьох циклів жорстокої хіміотерапії.
Інша генетична мутація, яка зазвичай пов’язана з різними видами раку, – це KRAS. Її вважали непіддатливвою. Але цього року The Wall Street Journal повідомила, що таблетки від раку легенів Amgen, спрямовані на цю мутацію, випередили звичайну хіміотерапію в дослідженні на пізній стадії, допомагаючи пацієнтам вижити без погіршення пухлини.
Нарешті, як відомо більшості людей, найкращий спосіб лікувати рак – це виявити його на ранній стадії. Але багато з найбільш смертоносних видів раку непомітні, поки вони не прогресують, після чого вони стають смертними вироками.
З цієї причини прості та точні тести на рак можуть бути одним із найважливіших фронтів у довгій війні проти раку. Цього року компанія Grail запустила аналіз крові під назвою Galleri. Це недешево, не ідеально, і навіть не схвалено FDA, але це початок.
Тест, який шукає циркулюючу в крові ДНК пухлини, коштує майже 1000 доларів. Згідно з двома ранніми звітами, скринінг виявляє 50 типів раку з частотою хибнопозитивних результатів нижче 1 відсотка.
Якщо такі тести стануть дешевшими, доступнішими та точнішими, вони провіщатимуть багатообіцяюче майбутнє для медицини, де прориви як у виявленні на ранніх стадіях, так і в лікуванні на пізніх стадіях витіснятимуть рак з обох сторін.
Сплеск лікування ожиріння
До недавнього часу термін «таблетки для схуднення» був справедливо принизливим, і пацієнти застрягли на «дієті та фізичних вправах» або баріатричній хірургії. Але останні 18 місяців стали надзвичайною революцією в ліках для схуднення завдяки щасливому випадку.
У 2010-х роках пацієнти, які приймали ліки від діабету семаглутид, помітили щось цікаве: вони втрачали масу ваги. І цей побічний ефект не був випадковістю.
Минулого року FDA схвалила ін’єкційний семаглутид для схуднення під новою назвою: Wegovy. Wegovy, здається, працює, імітуючи природні гормони, які регулюють вивільнення інсуліну, і сповільнюючи швидкість спорожнення шлунка.
І це не єдиний препарат у розробці, який допомагає людям схуднути без серйозних побічних ефектів. Подібний препарат для схуднення під назвою тирзепатид продемонстрував у середньому 20-відсоткове зниження маси тіла пацієнтів у своєму останньому клінічному випробуванні та, ймовірно, отримає схвалення FDA наступного року.
Фармацевтична компанія Amgen зараз тестує препарат під назвою AMG-133. У першій фазі дослідження пацієнти, які отримували найвищу дозу, втратили понад 14 відсотків маси тіла менш ніж за три місяці. Наступного року почнеться більш масштабне дослідження Фази 2 Amgen.
Розкриття випадку розсіяного склерозу
Одним із трагічних наслідків пандемії COVID є те, що тисячі, а можливо, і мільйони людей все ще страждають від довгострокових наслідків хвороби. Коронавірус в цьому плані не є чимось особливим. Багато вірусних захворювань, ймовірно, мають довгострокові наслідки, і з часом вчені можуть дізнатися, що багато основних захворювань найкраще вважати «довгими вірусами».
Наприклад, сьогодні понад 1 мільйон американців живуть із розсіяним склерозом. Цього року група вчених, яка досліджувала велику групу військовослужбовців, повідомила про переконливі докази того, що вірус Епштейна-Барр (EBV), найбільш відомий тим, що викликає мононуклеоз, є основною причиною розсіяного склерозу (РС).
Інфекція EBV підвищує ймовірність розвитку розсіяного склерозу більш ніж у тридцять разів. Оскільки лише у невеликої кількості інфікованих вірусом розвинувся РС, інфекція може бути не єдиною чи навіть найважливішою змінною. Але дослідження могло б допомогти зосередити зусилля для запобігання РС на вакцинах проти EBV.
Юридично дозволене м’ясо з лабораторії
Цього року FDA дозволила каліфорнійській компанії Upside Foods виробляти курку, вирощену в лабораторії. Це перший в історії продукт з культивованого м’яса, який подолав цю ключову нормативну перешкоду. Залишається ще багато перешкод, наприклад дозвіл Міністерства сільського господарства, перш ніж ви зможете замовити курячий сендвіч Upside Foods із білим м’ясом, вирощеним у лабораторії. Але це початок.
М’ясо, вирощене в лабораторії, є важливим, тому що світові потрібен продукт, а також зменшення страждання тварин. У довгостроковій перспективі доступна кількість курячого м’яса на людину зросла більш ніж у шість разів за минуле століття. З 80 мільярдів сухопутних тварин, яких щороку вирощують і забивають для споживання людиною, близько 70 мільярдів становлять кури.
Наразі культивоване м’ясо – це мізерний рух у глобальному колосі продуктів тваринного походження. Але з часом у вчених, які мають схвалення регуляторних органів і мають комерційний успіх, з’являться гроші, щоб покращити щільність жиру та білка у вирощеному в лабораторії м’ясі.
В одному вірогідному майбутньому, через десятиліття, мільйони людей дійсно віддадуть перевагу консистенції та смаку м’яса, отриманого не від тварин.
Нові іграшки для революції «зеленої» енергії
Боротьба зі зміною клімату вимагатиме застосування вже винайдених технологій, таких як сонячні батареї та вітрові турбіни. Але це також потребуватиме нових винаходів у таких сферах, як ядерна та геотермальна технологія. Цього року ми наблизилися до прориву в обох категоріях.
Почнемо з атомної енергетики, репутацію якої зіпсованою кількома резонансними катастрофами. Але малі та безпечні реактори було б дешевше побудувати та швидше затвердити.
NuScale Power Module, єдиний реактор у своєму роді, який отримав схвалення конструкції від Комісії ядерного регулювання США, заслужив місце в списку винаходів року журналу Time за 2022 рік.
Реактор менш ніж 25 метрів у висоту може генерувати електроенергію, достатню для живлення приблизно 60 000 будинків. Перший завод може запрацювати до кінця десятиліття. Такі реактори, до речі, планують розгортати в Україні.
Крім того, є геотермальна енергія, що означає глибоке буріння землі для використання тепла Землі для отримання енергії. Геотермальна енергія — це ідеальне джерело енергії — більш надійне, ніж вітер або сонячна енергія, і не має проблем з відходами, як атомна.
Проблема полягає в тому, що в деяких частинах світу потрібно копати дуже, дуже глибоко, щоб отримати доступ до геотермальної теплоти. І коли ми буримо глибоко вглиб планети, то натрапляємо на стародавню скелю, як правило, на граніт, для проникнення в яку потрібні нові технології.
Стартап Quaise працює над технологією буріння, яка може випаровувати граніт за допомогою висококонцентрованого променя радіочастотної потужності. Якби така технологія стала широко доступною, глибоке буріння стало б звичним явищем, а геотермальна енергія була б доступною майже на будь-якій ділянці планети.
Це було б схоже на те, що людство задумало чарівну паличку, яка, помахавши по всій Землі, зробить будь-яку квадратну милю такою ж енергоємною, як ділянка Техасу чи Саудівської Аравії, що заливається нафтою.
За матеріалами: The Atlantic
