Главные научные открытия 2024 года по версии Hi-News.ru

Прощание с уходящим годом – дело серьезное. Особенно, когда речь идет о важнейших научных открытиях. В 2024 году химики (не без помощи искусственного интеллекта) разобрались в том, как сворачиваются белки, экономисты наконец объяснили, почему одни страны богатые, а другие нет, а астрономы, в поисках жизни за пределами Земли, обнаружили целое «море» экзопланет. Последние 12 месяцев также ознаменованы прорывом в области возобновляемой энергетики и созданием первых прототипов квантовых компьютеров. В этой статье поговорим о самых интригующих (по мнению редакции Hi-News.ru) открытиях года Деревянного Дракона. С наступающим, друзья!

2024 год оказался богат на научные открытия. Изображения: substackcdn.com

Квантовые компьютеры

Одной из наиболее обсуждаемых тем 2024 года стало объявление сразу нескольких исследовательских групп о создании прототипов квантовых компьютеров, способных решать прикладные задачи, недоступные уже привычным суперкомпьютерам. Ранее столь сложные квантовые системы функционировали в основном в лабораторных условиях, а их применение ограничивалось теоретическими опытами.

Напомним, в отличие от обычных компьютеров, выполняющих вычисления по одному за раз, квантовые справляются со множеством задач одновременно. Подробнее о том, что именно представляют собой эти системы Hi-News.ru рассказывал ранее.

Уходящий год, однако, изменил парадигму: такие компании как Google, IBM и несколько стартапов (PsiQuantum, IonQ) представили собственные проекты, в которых (благодаря чрезвычайно улучшенной устойчивости кубитов (1 бит = 1 квантовая частица)) компьютеры смогли выполнять сложные алгоритмы, в том числе связанные с криптографией и химическими симуляциями.

Будущее за квантовыми компьютерами. Изображение: olytechnique-insights.com

В частности, важным достижением стала публикация в журнале Nature, текст которой посвящен «квантовому превосходству» в реальных задачах: ученые детально описали, как новый квантовый чип с более чем 1000 кубитов за считанные часы сумел провести сложные расчеты по моделированию новых материалов, в то время как классическим суперкомпьютерам на аналогичные задачи потребовались бы недели. Одно только это открытие прокладывает дорогу к более быстрой разработке лекарств и новым методам шифрования.

Свою лепту в развитие квантовых компьютеров внес глава Tesla и SpaceX Илон Маск, запустив Colossus – самую мощную в мире систему обучения искусственного интеллекта.

Генная инженерия и CRISPR

Технологии редактирования генома, в первую очередь система CRISPR-Cas9, продолжают стремительно развиваться: если до сих пор CRISPR преимущественно ассоциировалась с «точечным» редактированием, позволяющим устранять генетические дефекты, то в 2024 году международная исследовательская группа представила новую версию этого инструмента (так называемая CRISPR 2.0), отличающаяся большей точностью и меньшим количеством побочных мутаций.

В частности, система CRISPR 2.0 позволила эффективно корректировать гены, связанные с наследственными формами рака груди и легких. Новая технология также оказалась безопаснее и может проникать в клетки, сводя к минимуму возникновение нежелательных изменений (вне целевого участка генома). Открытие означает, что в ближайшие годы генетическая терапия станет более доступной и получит широкое применение в клинической практике.

Редактор генома CRISPR находит все большее применение в медицине для лечения пациентов. Изображение: media.lesechos.com

Кроме того, в нескольких лабораториях кипит работа, направленная на борьбу с мутациями, вызывающими такие нейродегенеративные заболевания, как болезнь Альцгеймера и Паркинсона. Ранее опубликованные исследований показали, что комбинация CRISPR 2.0 с нанокапсулами (для точечной доставки) может существенно замедлить развитие патологических процессов в мозге.

Читайте также: Редактор генома CRISPR впервые помог уничтожить спящие формы вируса герпеса

Искусственный интеллект 2.0

2024 год мы запомним как эпоху «сумасшествия» нейросетей и появление второго поколения больших языковых моделей (Large Language Models, LLMs). Судите сами – результаты небольшой научной работы показали, что ChatGPT решает медицинские задачи лучше врачей, а несколько компаний, работающих с ИИ, выпустили множество впечатляющих видеогенераторов, в том числе Veo 2 от Google DeepMind и Sora от OpenAI.

Google также анонсировала собственного ИИ-агента, прогнозы погоды которого превзошли прогнозы Европейского центра Weather Forecasts (мирового лидера в области), а OpenAI выпустила новую “логическую” систему, подорвавшую отраслевые стандарты в области программирования и решения сложных математических задач.

Нейросети, помимо прочего – самые настоящие мастера обмана. Изображение: engr.ncsu.edu

Не пропустите: Обман, манипуляция и страх смерти: на что способны нейросети?

Модели с системой «самообучения», представленные исследователями из OpenAI, DeepMind и Baidu, оказались способны адаптироваться к новым данным в реальном времени и совершенствовать собственные алгоритмы без ручной настройки.

Так, обновленная версия модели GPT показала более глубокое понимание языка и контекста, а другие модели второго поколения научились выполнять сложные когнитивные задачи, включая написание программного кода, анализ медицинских текстов и подготовку научных обзоров практически без участия человека. Такое положение вещей открывает новые возможности для автоматизации труда во многих отраслях — от финансовой аналитики до образования.

Ученым придется разработать инструменты, которые позволят «заглянуть» во внутренние процессы ИИ. Изображение: cdn.prod.website-files.com

Столь впечатляющие успехи, однако, поднимают ряд этических вопросов и необходимость дальнейшего регулирования области: эксперты уже обратились к мировому сообществу с призывом разработать международные стандарты использования алгоритмов, чтобы минимизировать риски, связанные с искажением информации, утечками данных и распространением фейков.

А вы знали, что нейросети научились врать и делают это намеренно? Подробности здесь!

Возобновляемая энергетика

Экологический кризис – серьезная проблема для человечества, но даже в этой «тьме» нашелся лучик света – термоядерный синтез. Этот практически неиссякаемый источник энергии, основанный на слиянии ядер водорода в гелий, стал ближе в 2024 году. Результаты исследования, представленного в журнале Nature показали, что новые сверхпроводящие магниты и улучшенные системы охлаждения плазмы привели к достижению рекордных параметров удержания энергии.

Хотя до полноценной промышленной эксплуатации еще несколько лет, ученые отметили, что прогресс идет быстрее, чем ожидалось, и человечество уже находимся на пороге эры, когда термоядерная энергия будет играть значительную роль в мировой энергетике.

Совсем недавно использование термоядерного синтеза в энергетике в земных условиях считалось невозможным. Изображение: knowablemagazine.org

Им вторят другие исследователи и такие стартапы, как Commonwealth Fusion Systems и General Fusion. Последние объявили о своих успехах в создании компактных термоядерных установок для локального энергоснабжения. Данная технология (если окажется успешной) сможет вывести отрасль возобновляемой энергетики на новый уровень и кардинально изменить баланс сил на глобальном рынке электроэнергии.

Больше по теме: Термоядерный синтез вскоре может быть использован в энергетике

Космологическая постоянная

Несмотря на кризис космологии, в 2024 году ученые узнали, что космологическая постоянная на самом деле переменная – данные Dark Energy Spectroscopic Instrument показали, что за время существования Вселенной она постепенно меняется. Открытие может привести к исключению давней гипотезы о том, что источником «постоянной» может быть вакуум, а также отказу от темной энергии.

Напомним, современная космология «лежит» на плечах уравнений теории относительности Эйнштейна. Создавая их физик заметил, что условия, при которых Вселенная статична, не имеют решения, поэтому ввел в уравнение так называемую постоянную, обеспечивающую статичность. Однако после открытия расширения Вселенной Эйнштейн назвал постоянную ошибкой.

Космологическая постоянная постепенно меняется. Изображение: c8.alamy.com

Ситуация изменилась в 1998 году, когда наблюдения за сверхновыми звездами показали, что Вселенная нестатична и расширяется с ускорением (а Эйнштейн в конечном итоге был прав). Теперь, в виду изменчивости постоянной, ученым придется найти другое объяснение ускоренному расширению Вселенной (темной энергии): если причина не в вакууме, то искать ее нужно где-то еще. Отметим, это не первый раз, когда исследователи призывают отказаться от темной энергии (хотя и по другим причинам).

Хотите всегда быть в курсе новостей из мира науки и высоких технологий? Подписывайтесь на наш канал в Telegram – так вы точно не пропустите ничего интересного!

Экзопланеты и жизнь за пределами Земли

Еще одной популярной темой уходящего года стала находка новых экзопланет, особенно таких, как суперземли – миры, обращающиеся вокруг солнцеподобных звезд. Например, данные наблюдений, полученные с помощью космического телескопа Джеймс Уэбб и наземных обсерваторий, указали на возможное наличие на некоторых суперземлях атмосферы с кислородом.

Сравнение Земли и суперземли Gliese 12 b. Изображение: wixmp.com

Множество исследований были направлены на поиски внеземной жизни в Солнечной системе. В частности, в работе, представленной в журнале Communications Earth & Environment ученые предложили рассмотреть ранее неизвестную перспективу о наличии микроорганизмов на Красной планете. Дело оказалось в пыльных слоях марсианского льда, которые долго время считали исключительно геологическим феноменом, но теперь рассматривают как потенциально обитаемые регионы.

Вам будет интересно: Астрономы открыли новую планету, похожую на сахарную вату

Примечательным событием также стал запуск миссии NASA Europa Clipper в октябре 2024-го года. Аппарат, оснащенный инновационными инструментами для планетных исследований, прибудет к месту назначения в 2030 году и займется поиском признаков жизни на луне Юпитера Европе.

Через пять лет мы наконец узнаем, обитают ли в подледных океанах Европы живые организмы Изображение: cloudfront.net

Еще 2024 вошел в историю, как год начала работы первых секций Чрезвычайно большого телескопа (Extremely Large Telescope (ELT)) в Чили. Этот гигантский астрономический инструмент с зеркалом диаметром почти 40 метров позволит наблюдать планетные системы и галактики с небывалым уровнем разрешения. С его помощью ученые будут искать темную материю, изучать галактики и звезды, сформированные в ранней Вселенной.

Кстати, еще в конце 2024 года китайские астрономы раскрыли секрет обратной стороны Луны

Итоги и перспективы

Как видите, прорывы в квантовых вычислениях приведут к росту вычислительных мощностей и ускорят исследования в разных областях науки, включая фармакологию. Достижения в генной инженерии (CRISPR 2.0), в свою очередь, открывают путь к точечному лечению тяжелых заболеваний и эволюционному скачку в персонализированной медицине.

Искусственный интеллект, несмотря на риски, продолжит совершенствоваться, создавая возможности для автоматизации научных открытий и анализа данных, а астрономы и космологи все больше узнают о космосе и нашем месте во Вселенной. В то же самое время экологические проблемы требуют объединения усилий ученых, политиков, глав корпораций и простых граждан, а надежды на чистую и устойчивую энергетику связаны преимущественно с термоядерным синтезом.

Наука – самый надежный метод познания окружающего мира. Изображение: theatlantic.com

Это интересно: Нобелевская премия 2024: от нейросетей до истории и экономики

Словом, итоги 2024 года дают основания для сдержанного оптимизма: научно-технический прогресс не только открывает новые горизонты для человечества, но и ставит перед ним важнейшие этические и социальные вопросы. Впереди – новые открытия и испытания, но лишь время покажет, как именно мы воспользуемся этими достижениями.