Уходящий год оказался богатым событиями и научная отрасль не исключение. В этом году ученым и инженерам удалось совершить много технологических прорывов, которые при массовом развертывании изменят наш мир.
Достижения охватывают каждый промежуток жизни, от рождения до смерти и каждый компонент реальности, от наших клеток до звезд. К ним относятся препарат, оживляющий органы мертвых животных; эмбрион, созданный без спермы или яйцеклетки; телескоп, чтобы увидеть первые мгновения Вселенной; и искусственный интеллект, создающий отмеченное наградами искусство.
Одной из тем списка этого года является принцип «двойных идей» — тенденция к тому, что большие прорывы имеют нескольких авторов. Телеграф изобрели Чарльз Уитстон и Сэмюэль Морзе в одном 1837 году, а патенты на телефон подали Элиша Грей и Александр Грэхем Белл в один день 1876 года.
Многие из прорывов этого года являются результатом групповых усилий, а не индивидуальные достижения. Мы не просто получили одно потрясающее генеративное AI-приложение в этом году – мы получили несколько за несколько месяцев. Мы не просто получили один «неслыханный» прорыв в борьбе с раком – мы получили несколько за один год.
Эти прорывы лишь начало долгой истории, которую мы называем прогрессом. Некоторые из этих перспективных открытий могут никогда не дать продукта, который был бы дешевым и широко доступным. Другим могут понадобиться годы или даже десятилетия, чтобы реализовать свой потенциал. Способные компании, справедливая политика и мудрые правила будут необходимы для того, чтобы получить настоящий расцвет этих саженцев. Пока давайте просто оценим перспективы этих достижений.
Извержение генеративных искусственных интеллектов
Историей года в области технологий может стать появление инструментов искусственного интеллекта, которые, похоже, прослеживают внешние границы человеческого творчества. Программы для создания изображений, такие как Stable Diffusion и DALL-E 2, преобразуют текстовые подсказки в яркие иллюстрации. Большие языковые модели, такие как ChatGPT, могут отвечать на сложные вопросы, создавать статьи в Википедии в считанные секунды, писать тексты песен и даже создавать — правда, с посредственным качеством — эссе в стиле известных писателей.
Что это за алгоритмы? Они автозавершение для всего, второй ум для креативного класса, замена Поиска Google или бесплотный супермозг, который однажды уничтожит мир?
В краткосрочной они станут помощниками для тех, кто работает в творческих отраслях. Давая подсказки искусственному интеллекту можно получать тексты, аудиозаписи, рисунки, сделанные в стиле автора.
Соизобретатель DALL-E Адития Рамеш сказал, что цель его технологии — научить «системы ИИ видеть мир так, как люди».
Но, что страшнее, эти инструменты могут также научить людей видеть мир таким, каким его видит искусственный интеллект. Со временем мы научимся разговаривать на адаптированном для искусственного интеллекта языке. Мы научимся свободно говорить на этом чужом языке и узнаем, как идеальный набор слов может создать потрясающее произведение оригинального искусства. Эти удивительные инструменты, возникшие из нашего ума, могут изменить наше мнение о том, как мы работаем, как мы думаем и что на самом деле такое человеческое творчество.
Сила развернуть смерть
Обратная ли смерть? Несколько свиней (или, по крайней мере, для их органов) могут дать утвердительный ответ.
Закачив экспериментальное вещество в вены и артерии животных, которые в течение часа лежали мертвыми, исследователи Йельского университета заставили их сердца снова драться.
«Эта технология «очень далека от использования на людях», – сказал The New York Times Стивен Летам, биоэтик из Йельского университета. По словам ученых, они надеются, что в ближайшее время их исследование поможет врачам сохранить органы умерших для использования в трансплантации.
Но долгосрочные последствия эксперимента нельзя игнорировать: если у нас есть сила реанимировать сердце или другие органы недавно умершего, в какой момент мы сможем отменить внезапную смерть? Сможем ли мы оживить солдат, истекающих кровью на поле боя? Могли бы мы запасти больницы и дома престарелых средств для реанимации пациентов?
Эти вопросы толкают нас в этическую сферу и вызывают жуткие упоминания о «Обезьяньей лапе». Возможно, поскольку эта технология усовершенствуется, эти дебаты продолжаются.
Но для миллионов людей, потерявших близких, скажем, из-за внезапного сердечного приступа или инсульта, представить себе инъекцию, которая могла бы сделать необратимо обратным, отнюдь не дистопия.
Сила синтезировать жизнь
Этим летом ученые вырастили эмбрион в лаборатории без использования спермы, яйцеклеток или матки. Это была мышь и важно то, что используя только стволовые клетки, команда из Научного института Вейцмана в Израиле создала что-то в лаборатории, у которого на шестой день появился хвост, на восьмой – выросло сердце и даже обнаружены зачатки мозга. Некоторые ученые говорят, что результаты, опубликованные в этом году в научном журнале Cell, стали важнейшим научным прорывом 2022 года.
Ученые еще далеки от того, чтобы превратить стволовые клетки в младенцев. Но эта работа свидетельствует о большом скачке в нашей способности выращивать синтетические органы и более тщательно исследовать взаимосвязь между эмбриональными мутациями и заболеваниями развития. Как сказал Пол Тесар, биолог развития из Медицинской школы Университета Кейс Вестерн Резерв, «наука начинает двигаться туда, где станет возможным перейти от популяции стволовых клеток в чашке Петри к развитию органов, это достаточно дикое и замечательное время».
Приближается вакцинная кавалерия
Через несколько десятилетий историки могут считать 2020-е золотым возрастом прорыва в области вакцин. МРНК-вакцины, снизившие смертность от COVID, были только началом.
В сентябре новая вакцина против малярии, разработанная учеными Оксфордского университета, оказалась очень эффективной. Испытание с участием 450 детей в Буркина-Фасо показало, что три дозы вакцины и повторная вакцинация были на 80 процентов эффективны для предотвращения инфекции.
Малярия, ежегодно убивающая более 400 000 человек, вызвана не вирусом, а скорее паразитом под названием плазмодий, который пока избегал широкомасштабных попыток вакцинации. Но последние испытания этой оксфордской вакцины являются одними из нескольких увлекательных усилий, приближающих нас к изучению одной из главных причин детской смертности в мире.
В ноябре было обнаружено, что экспериментальная вакцина против гриппа вызывает защитный иммунный ответ против всех известных типов гриппа у животных. Этот прорыв, использующий технологию мРНК, не предотвратит все инфекции гриппа. Но это повысит уровень иммунной защиты пациентов, уменьшит вред от сезонного гриппа и разовьет опасения ученых, что следующей глобальной пандемией может быть штамм гриппа с более высокой смертностью, чем COVID.
Семейство вирусов гриппа является большим, по крайней мере 20 идентифицированными линиями. Современные вакцины против гриппа обеспечивают исключительно узкую защиту. Но универсальные вакцины против гриппа подготовили нашу иммунную систему к каждому роду.
«Представьте, если бы население мира было настроено против каждого подтипа гриппа, — сказал Скотт Хенсли, профессор микробиологии из Университета Пенсильвании. — Разве это не было бы здорово?»
Снимок начала времен
В июле телескоп Джеймса Уэбба НАСА направил свои первые изображения древнего света со всей Вселенной. С беспрецедентной четкостью телескоп показал яркие туманности, напоминавшие сияющие неоновые мыльные пузыри, горные хребты из красной глины и люминесцентные креветки в черном как смоль океане.
Одно изображение зафиксировало красное пятно света старше 13 миллиардов лет, что дало нам старейший снимок Вселенной.
Эти фотографии могут привести нас к новым открытиям в космологии. Листая снимки космоса в его начале, ученые могут составить воедино историю возникновения Вселенной. За этими пышными изображениями могут скрываться доказательства того, что произошло во время или сразу после Большого взрыва.
Небывалые достижения в борьбе с раком
В ходе исследования с участием 18 пациентов с раком прямой кишки, которым была назначена новая иммунотерапия, исследователи обнаружили, что рак исчез у каждого отдельного пациента. Нет, не отступил. Исчез.
«Я считаю, что это произошло впервые в истории рака», — сказал The New York Times Луис Диас-младший, врач онкологического центра Memorial Sloan Kettering.
Через несколько месяцев испытание нового препарата от метастатического рака молочной железы дало такие же удивительные результаты.
Ученые разработали лечение моноклональными антителами, нацеленными на опухолевые клетки с помощью мутантного белка HER2, известного возбудителя рака. Лекарство искало и уничтожало клетки с этим мутантом с такой потрясающей точностью, что жизнь многих пациентов продлевалась более чем на шесть месяцев.
В разговоре с The New York Times один врач назвал результаты «неслыханными», а другой назвал исследование «новым стандартом лечения».
Это исследование рождает новые надежды на то, что сочетание генетических прорывов и целенаправленных методов лечения может бороться с раком точно, клетка за клеткой, не требуя многих циклов жестокой химиотерапии.
Другая генетическая мутация, которая обычно связана с разными видами рака, – это KRAS. Ее считали не податливой. Но в этом году The Wall Street Journal сообщила, что таблетки от рака легких Amgen, направленные на мутацию, опередили обычную химиотерапию в исследовании на поздней стадии, помогая пациентам выжить без ухудшения опухоли.
Наконец, как известно большинству людей, самый лучший способ лечить рак – это обнаружить его на ранней стадии. Но многие из самых смертоносных видов рака незаметны, пока они не прогрессируют, после чего они становятся смертными приговорами.
По этой причине простые и точные тесты на рак могут быть одним из важнейших фронтов в долгой войне против рака. В этом году компания Grail запустила анализ крови под названием Galleri. Это недешево, не идеально, и даже не одобрено FDA, но это начало.
Тест, ищущий циркулирующую в крови ДНК опухоли, стоит около 1000 долларов. Согласно двум ранним отчетам, скрининг выявляет 50 типов рака с частотой ложноположительных результатов ниже 1 процента.
Если такие тесты станут более дешевыми, доступными и точными, они будут предвещать многообещающее будущее для медицины, где прорывы как в обнаружении на ранних стадиях, так и в лечении на поздних стадиях будут вытеснять рак с обеих сторон.
Всплеск лечения ожирения
До недавнего времени термин «таблетки для похудения» был справедливо унизительным, и пациенты застряли на «диете и физических упражнениях» или бариатрической хирургии. Но последние 18 месяцев стали чрезвычайной революцией в лекарствах для похудения по счастливой случайности.
В 2010-х годах пациенты, принимавшие лекарства от диабета семаглутид, заметили что-нибудь интересное: они теряли массу веса. И этот побочный эффект не являлся случайностью.
В прошлом году FDA одобрила инъекционный семаглутид для похудения под новым названием Wegovy. Wegovy, кажется, работает, имитируя природные гормоны, регулирующие высвобождение инсулина, и замедляя скорость опорожнения желудка.
И это не единственный препарат в разработке, помогающий людям похудеть без серьезных побочных эффектов. Подобный препарат для похудения под названием тирзепатид продемонстрировал в среднем 20% снижение массы тела пациентов в своем последнем клиническом испытании и, вероятно, получит одобрение FDA в следующем году.
Фармацевтическая компания Amgen сейчас тестирует препарат под названием AMG-133. В первой фазе исследования пациенты, получавшие высшую дозу, потеряли более 14 процентов массы тела менее чем за три месяца. На следующий год начнется более масштабное исследование Фазы 2 Amgen.
Раскрытие случая рассеянного склероза
Одним из трагических последствий пандемии COVID является то, что тысячи, а может быть, и миллионы людей все еще страдают от долгосрочных последствий болезни. Коронавирус в этом плане не является чем-то особенным. Многие вирусные заболевания, вероятно, имеют долгосрочные последствия, и со временем ученые могут узнать, что многие основные заболевания лучше считать «длинными вирусами».
К примеру, сегодня более 1 миллиона американцев живут с рассеянным склерозом. В этом году группа ученых, исследовавшая большую группу военнослужащих, сообщила об убедительных доказательствах того, что вирус Эпштейна-Барр (EBV), наиболее известный вызывающим мононуклеоз, является основной причиной рассеянного склероза (РС).
Инфекция EBV повышает вероятность развития рассеянного склероза более чем в 30 раз. Поскольку только в небольшом количестве инфицированных вирусом развился РС, инфекция может оказаться не единственной или даже самой важной переменной. Но исследование могло бы помочь сосредоточить усилия по предотвращению РС на вакцинах против EBV.
Юридически разрешенное мясо из лаборатории
В этом году FDA разрешила калифорнийской компании Upside Foods производить курицу, выращенную в лаборатории. Это первый в истории продукт из культивированного мяса, преодолевший это ключевое нормативное препятствие. Остается еще много препятствий, например, разрешение Министерства сельского хозяйства, прежде чем вы сможете заказать куриный сэндвич Upside Foods с белым мясом, выращенным в лаборатории. Но это начало.
Мясо, выращенное в лаборатории, важно, потому что миру нужен продукт, а также уменьшение страдания животных. В долгосрочной перспективе доступное количество куриного мяса на человека возросло более чем в шесть раз за прошлый век. Из 80 миллиардов сухопутных животных, ежегодно выращиваемых и забиваемых для потребления человеком, около 70 миллиардов составляют куры.
Теперь культивированное мясо – это мизерное движение в глобальном колосе продуктов животного происхождения. Но со временем у ученых, имеющих одобрение регуляторных органов и имеющих коммерческий успех, появятся деньги, чтобы улучшить плотность жира и белка в выращенном в лаборатории мясе.
В одном вероятном будущем, спустя десятилетия, миллионы людей действительно предпочтут консистенцию и вкус мяса, полученного не от животных.
Новые игрушки для революции «зеленой» энергии
Борьба с изменением климата потребует применения уже изобретенных технологий, таких как солнечные батареи и ветровые турбины. Но это также потребует новых изобретений в таких областях, как ядерная и геотермальная технология. В этом году мы приблизились к прорыву в обеих категориях.
Начнем с атомной энергетики, репутацию которой испорчено несколькими резонансными катастрофами. Но малые и безопасные реакторы было бы дешевле построить и быстрее утвердить.
NuScale Power Module, единственный реактор в своем роде, получивший одобрение конструкции от Комиссии ядерного регулирования США, заслужил место в списке изобретений года журнала Time за 2022 год.
Реактор менее 25 метров в высоту может генерировать электроэнергию, достаточную для питания около 60 000 домов. Первый завод может заработать к концу десятилетия. Такие реакторы, кстати, планируют разворачивать. в Украине.
Кроме того, есть геотермальная энергия, что геотермальная энергия, что означает глубокое бурение земли для использования тепла на Земле для получения энергии. Геотермальная энергия – это идеальный источник энергии – более надежный, чем ветер или солнечная энергия, и не испытывает проблем с отходами, как атомная.
Проблема состоит в том, что в некоторых частях света нужно копать очень, очень глубоко, чтобы получить доступ к геотермальной теплоте. И когда мы бурим глубоко вглубь планеты, то наталкиваемся на древнюю скалу, как правило, на гранит, для проникновения в которую нужны новые технологии.
Стартап Quaise работает над технологией бурения, которая может улетучивать гранит с помощью высококонцентрированного луча радиочастотной мощности. Если бы такая технология стала широко доступна, глубокое бурение стало бы привычным явлением, а геотермальная энергия была бы доступна почти на любом участке планеты.
Это было бы похоже на то, что человечество задумало волшебную палочку, которая, помахав по всей Земле, сделает любую квадратную милю такой же энергоемкой, как заливаемый нефтью участок Техаса или Саудовской Аравии.
По материалам: The Atlantic
