​​ИИволюция в биотехе случилась шесть лет назад

В 2018 году DeepMind показала AlphaFold — алгоритм машинного обучения, берущий последовательность аминокислот и реконструирующий белок, который из них получится. К 2022 году эта компания смоделировала 200 миллионов всевозможных белков для открытой базы. Некоторые из них я даже использовал в опытах с молекулярной визуализацией.

Несмотря на громкие заголовки, in silico и in vivo не одно и то же. Предсказания AlphaFold приходится тщательно проверять, но тогда машинное обучение начало серьезно менять биологию. Теперь оно, вероятно, спасет человечество как минимум от одного экзистенциального риска — бактерий, устойчивых к антибиотикам.

От таких бактерий умирает больше миллиона человек в год, к 2050 году эта цифра может достигнуть 10 миллионов. В то время как на открытие одного нового антибиотика уходит около десяти лет. Точнее, уходило.

В начале месяца биофизики рассказали, как при помощи машинного обучения проанализировали десятки тысяч микробных геномов из еще одной открытой базы данных. В результате алгоритм нашел более 800 тысяч фрагментов ДНК, которые кодируют потенциальные антимикробные соединения. Более 90% из них не были описаны прежде. Три из 100 соединений, синтезированных исследователями, действительно вылечили лабораторных мышей. Осталось проверить еще 799 900 — работы хватит на всю жизнь.

Машинное обучение позволило буквально перетряхнуть все известное микробное разнообразие в поисках нужных соединений, но самое удивительное, что мы не ограничены живущими сейчас организмами. Похожим образом антибиотики ищут, например, в иммунной системе неандертальцев.

Синтезом найденных соединений пока что занимаются люди, но Science уже пишет о создании шести автоматизированных лабораторий. Такие системы будут оперативно проверять результаты работы нейросетей. Этот подход уже используют для создания светоизлучающих материалов. Биотех и фармацевтика на очереди.

К тому же, согласно первым исследованиям, препараты, открытые ИИ, показывают 80-90% успешности на первой фазе испытаний, по сравнению с обычными 40-60%. Вероятно, по крайней мере в среднесрочной перспективе, будет открыто больше успешных терапевтических препаратов, чем во всей истории биотехнологий.

На фото: метициллинрезистентный золотистый стафилококк, от которого точно стоит избавиться.

#футурология #биотех #машинное_обучение #будущее #ИИ #технологии #антибиотики

Астронавт NASA Кейт Рубинс (Kate Rubins) в макете лунного скафандра выбирает инструмент для геологических исследований. Снимок сделан во время генеральной репетиции новой лунной высадки на вулканическом поле в Аризоне.

Если все пойдет по плану, Рубинс с коллегами ступят на настоящую Луну чуть более чем через два года, а пока они учатся ориентироваться и работать в условиях резкого освещения, которое ждет на южном полюсе.

#nasa #космос #технологии #фото

​​Вавилонская башня XXI века: скрытое разнообразие человеческого мышления

В 2017 году нейробиолог Крис Де Мейер (Kris De Meyer) проводил вступительную сессию на конференции по вопросам принятия решений в условиях неопределенности для аудитории, состоящей из ученых, экономистов и политиков. Он разделил их на группы по шесть человек и дал им задания, связанные с личным и профессиональным опытом работы с рисками. Через некоторое время несколько человек подняли руки. Они сказали: "Мы только что поняли, что не можем согласовать определения риска и неопределенности", - рассказывает Де Мейер. "Даже в этих небольших группах они столкнулись с непримиримыми разногласиями".

Профессионалы в разных областях оперируют разными значениями одного и того же слова. "Риск" для исследователей климата - это одно, "риск" для экономистов - совершенно другое. Теперь объедините их с простыми гражданами, политиками, активистами, журналистами, социальными предпринимателями и пропагандистами, и вы получите то, что мы имеем. Витгенштейн удивился бы. Поэтому перед серьезным обсуждением чего-либо так важно договориться об определениях.

Несмотря на все наши зеркальные нейроны и ментальные модели, людям сложно понимать друг друга, но почему так происходит? Причин много. Например, у разных людей не только разные когнитивные миры и разные языки, но и, по-видимому, довольно широкий набор вариантов того, как мы воспринимаем и осмысляем действительность.

Если синестезию изучают порядка 200 лет (историю исследований можно проследить по статье Ричарда Цитовича (Richard Cytowic)), то недавно ученые подметили различия в том, как разные люди оперируют мысленными образами. Способности представлять что-то варьируются от афантазии - полного отсутствия мысленных образов, до способности воображать фотореалистичные картины.

Вспоминается "Мир в лицах" Александра Химушина, который фотографирует людей разных национальностей в традиционной одежде. Это яркое культурное разнообразие - удачная метафора и отражение разнообразия внутреннего мира. Сложно представить, но распространение аугментаций еще больше расширит этот диапазон. Это показывает проект In My Nature с подзаголовком "Мультимедийная прогулка с киборгами". Вы, вероятно, узнаете, по крайней мере, одного из трех его участников - Нила Харбиссона (Neil Harbisson), воспринимающего цвета при помощи антенны, вживленной в череп. Однако каждый из них рассказывает интересную историю о том, как аугментации меняют отношение к окружающему миру.

Полезное чтение. Эмпатия - то, что сейчас очень нужно.

#нейробиология #футурология #сингулярность #мозг #мышление #киборги

​​Подход, придуманный для поиска гравитационных волн, помог лучше понять функции Антикитерского механизма

Дайверы подняли этот аналоговый компьютер с морского дна не в идеальном состоянии. Поэтому исследователи уже долго спорят, сколько отверстий было в одном из его колец. А от этого во многом зависит понимание функциональности механизма.
Так вот, профессор Грэм Воан (Graham Woan) из Школы физики и астрономии Университета Глазго решил использовать методы статистического анализа, разработанные для интерпретации сигналов детекторов гравитационных волн LIGO, для анализа рентгеновских снимков злополучной детали.

Воан провел расчеты во время рождественских каникул и насчитал 354 отверстия. Это значит, что Антикитерский механизм работал с лунным календарем, а не, например, египетским. Сам профессор говорит, что "адаптировал методы, которые мы используем для изучения вселенной сегодня, чтобы лучше понять механизм, который помогал людям наблюдать за небесами почти две тысячи лет назад" - получается красивая симметрия.

А еще эта история показывает, как фундаментальная наука всегда находит практические (и порой внезапные) применения и доказывает важность открытых коммуникаций, как катализатора прогресса. Ведь Грэм Воан случайно узнал о задаче подсчета отверстий из серии видео на YouTube.

Фотография Антикитерского механизма из национального археологического музея, Афины, Греция.
#наука #технологии #история

Calculating empires — генеалогическое древо технологий и власти с 1500 года — головокружительная инфографика, изображающая эволюцию мышления в 30 областях.

Составители пишут, что это способ увидеть наше технологическое настоящее в историческом контексте. Эта схема иллюстрирует изменения в устройствах связи, инфраструктурах и вычислительных архитектурах, а также то, как они переплетены с механизмами социального контроля.

Вертикальная ось представляет время начиная с 16 века. Горизонтальная ось включает в себя коллекцию систем: от связи и медицины до политики и войны. Навигация гибкая: можно исследовать отдельно взятую тему, временной срез или набор идей.

#наука #инфографика #технологии

Мор обратила мое внимание на статью New York Times про судьбу Ли Седоля (Lee Saedol). Он был одним из лучших игроков в Го, проиграл компьютеру и, кажется, окончательно разочаровался в этой игре.

"Я рано столкнулся с проблемами ИИ, но это произойдет и с другими", — сказал г-н Ли недавно на ярмарке общественного образования в Сеуле перед толпой студентов и родителей. "И, вполне возможно, это не завершится для них счастливой концовкой".

Невольно сопереживаешь гению, потерявшему смысл жизни, но не уверен, что стоит проецировать личную драму на всех. Правда в том, что победа над ИИ возможна, но требует радикального переосмысления стратегии.

С появлением ИИ Го превратилась в метаигру, где нужно создать на доске такую ситуацию, которая вызовет сбой в работе алгоритма, а уже затем победить его по старинке. Исследователи доказали, что лучший на данный момент алгоритм - KataGo уязвим к состязательным атакам. Чтобы быстрее найти его слабые места, они использовали ботов, которые проиграют большинству игроков-людей. Однако после смены приоритетов на поиск уязвимостей, такие слабые противники обыгрывали KataGo в 81-91% случаев, в зависимости от версии. Более того, люди могут понять уловки ботов и использовать их, чтобы победить.

Кстати, существуют и шахматные позиции, которые люди понимают, а шахматные движки - нет. Так что, когда окажетесь на пороге технологической сингулярности, не опускайте руки. Помните, что ИИ - не всесильная черная коробка, а компьютерный алгоритм со своими ограничениями.
#шахматы #сингулярность #будущее

YouSim - занятная игрушка-песочница с искусственным интеллектом, похожая на World Sim, о которой я рассказывал. Ее фишка в том, в возможности выбрать любого персонажа и взаимодействовать с ним. Просто введите имя, например, вызовите Вангу и заставьте ее спорить с Эйнштейном. Этакий кукольный домик на LLM. Играя с ним, я быстро обнаружил, что YouSim откликается на незадокументированные запросы (скажем /hack) и генерирует неплохие текстовые квесты.

ai murder mystery - пример более проработанной LLM-игрушки на базе мультиагентной архитектуры. Это детектив, где нужно раскрыть дело, допрашивая персонажей. Сюжетная линия, улики и алиби подозреваемых фиксированы. Каждый из них скрывает что-то от полиции. Задача - собрать истинную картину произошедшего по рассказам AI-агентов.
Игра работает не идеально, но интересна как прообраз будущих проектов. А еще вы можете придумать, как "взломать" персонажей, чтобы они сразу выдали все, что знают. Только чур без спойлеров, я ее еще не прошел.

Личный биореактор

10 июля Nature написал, что ученые отредактировали гены кишечных бактерий в желудке живой мыши. Думал репостнуть новость и прокомментировать, но даже узкотематические каналы обошли вниманием эту статью. И зря.

Итак, биотехнологи разработали новый инструмент для редактирования генов, "base editor" с системой доставки на основе компонентов бактериофагов. Он изменил целевой ген, ответственный за устойчивость к антибиотикам более чем в 90% колонии Escherichia coli в кишечнике мыши, без побочных эффектов и риска неконтролируемого распространения биоинженерной ДНК.

Ближайшая цель — борьба с кишечными заболеваниями, однако потенциальные применения этой технологии шире. Состав микробиоты влияет на развитие многих состояний: от атеросклероза до расстройств аутистического спектра. Метаболизирующие желчные кислоты бактерии, по-видимому, помогают людям жить дольше. Кишечные микроорганизмы могут синтезировать витамины, а могут — этиловый спирт. Вечно молодой-вечно пьяны-ы-ый…

У нас внутри есть личный биореактор, и, возможно, однажды появится возможность свободно настраивать и модифицировать эту фабрику. Сразу хочется наладить внутри производство сверхэффективных ферментов и лекарств. И эти перспективы открываются без вмешательства в человеческий геном, с которым связано так много этических вопросов.
#биотех #исследования #гмо

Ученые увеличили продолжительность жизни мышей на 25%. Ученые их даже называют бабушки-супермодели, поскольку у них настолько улучшился внешний вид.

Команда из лаборатории медицинских наук MRC, Имперского колледжа Лондона и медицинской школы Duke-NUS в Сингапуре изучала белок под названием интерлейкин-11. Его уровень повышается в организме человека с возрастом, он способствует повышению воспаления, и исследователи говорят, что он включает несколько биологических переключателей, контролирующих темп старения.

Исследователи провели два эксперимента. В первом они генно-инженерным способом изменили мышей так, что они не могли производить интерлейкин-11. Во втором они дожидались, пока мыши достигнут 75-недельного возраста (примерно эквивалентно 55-летнему человеку), а затем регулярно давали им лекарство для очистки их организма от интерлейкина-11.

Результаты, опубликованные в журнале Nature, показали, что продолжительность жизни увеличилась на 20-25% в зависимости от эксперимента и пола мышей. Старые лабораторные мыши часто умирают от рака, однако у мышей, лишенных интерлейкина-11, уровень заболевания был значительно ниже. Кроме того, у них была лучше физическая сила, они были стройнее, имели более здоровую шерсть и получали более высокие оценки по остальным показателям.

А что у людей?

Основные нерешенные вопросы заключаются в том, можно ли добиться такого же эффекта у людей и будут ли переносимы побочные эффекты. Интерлейкин-11 играет роль в организме человека в раннем развитии. Очень редко люди рождаются неспособными производить его. Это изменяет способ сращивания костей в их черепе, затрагивает их суставы, которые могут потребовать хирургической коррекции, и способ появления их зубов. Он также помогает рубцеванию.

Исследователи считают, что в старости интерлейкин-11 мешает, заставляя организм стареть. Лекарство, атакующее интерлейкин-11, испытывается на пациентах с легочным фиброзом. Это заболевание, при котором легкие становятся зарубцовываются, что затрудняет дыхание. Профессор Кук сказал, что испытания еще не завершены, однако данные свидетельствуют о том, что лекарство безопасно к применению.

Это всего лишь последний один из подходов к "лечению" старения с помощью лекарств. Я писал о них целую серию постов. Можете почитать начало здесь: https://tttttt.me/newSpeaks/1248.

Ну спасибо ученые! Взяли и мышам увеличили продолжительность жизни. Как будто недостаточно нам нормально живущие мыши досаждают).

Впечатляет, что задержка в передаче и обработке команд позволяет удаленно играть в пинг-понг. Только непонятно, у кого получается хуже, - у робота-аватара или инженера, который им управляет.
#роботы #инженерия #будущее

По поводу YouTube сложно сказать что-то конструктивное, не сбиваясь на эмоции. Для меня всегда он всегда будет пространством развития - окном в мир, выходом из пузыря, если угодно. Место, где от ученого, посвятившего свою жизнь замедленной съемке полетов бабочек до лаосских крестьян, отливающих ложки из неразорвавшихся бомб и перековывающих их на мотыги, отделяет один клик. Это музыка сфер, синтез искусства и науки, древнее ремесленное искусство и будущее технологий. Бесконечное пространство, где люди созидают и показывают, как созидать, другим. А если взять шире, то эта площадка - всемирное культурное наследие во всех своих проявлениях плохих и хороших. Александрийская библиотека, которую нельзя терять.

Новосибирский Академгородок — место, которое могло бы быть декорациями или даже отдельным действующим лицом фантастического произведения. Этакий Великий Гусляр в миниатюре. Там во дворе, среди тонущих в зелени домов неподалеку от местной биостанции я нашел вольер с парой лисиц. Наметанный взгляд издалека отметит свернутые в колечко хвосты и белые пятна на шерсти, но если подойти поближе, произойдет кое-что интересное. Лисы заметят тебя и бросятся, но не прочь, как дикие собратья, а прямо к тебе. Будут виться у ног, вставать на задние лапы и лизать лицо. Это одомашненные лисы - результат блестящего эксперимента по искусственному отбору и работы всей жизни Дмитрия Беляева.

Я все равно не расскажу об этих замечательных созданиях лучше Жени Тимоновой, так что предлагаю посмотреть ее ролик. А особо заинтересовавшимся рекомендую книгу под названием "Как приручить лису (и превратить в собаку)".

#лисы #селекция #академгородок

Google создает самовоспроизводящуюся "жизнь" из цифрового первичного бульона

Экспериментам с цифровой эволюцией и самовоспроизводящимся кодом больше 50 лет. В 2015 я насчитал с десяток симуляторов, которые запускаются на ПК, однако со времен конвеевской Game of Life не было серьезных прорывов.

Такие опыты проводили по жестко заданным правилам и получали плюс-минус одни и те же результаты. И вот недавно Бен Лори и его коллеги из Google представили новое исследование. У них фрагменты кода, ведущие себя, как живые существа, возникли из случайных данных, несмотря на отсутствие четких правил или целей, поощряющих такое поведение. Взяли и появились.

"Все вокруг кружится, а потом вдруг: бум, они все одинаковые", - говорит Лори. Экземпляр симуляции, запущенный на ноутбуке, обрабатывал около 3 миллиардов инструкций в секунду, и для возникновения сложного поведения потребовалось полчаса.

Это были самовоспроизводящиеся агенты, которые быстро размножались, достигая предела численности. Затем появлялись новые типы репликаторов, которые конкурировали за пространство и стремились подавить предыдущую популяцию, подобно тому как делают микроорганизмы.

По словам Лори, так нельзя узнать, как именно зародилась биологическая жизнь, но эксперимент показывает, что сложность может появляться из ничего. Следовательно, биологическая жизнь - тоже результат длительного периода случайных итераций.

Что касается программ, кажется, эту научную работу стоит иметь в виду, выпуская ботов в интернет. Будет досадно, если современную цивилизацию разрушит не сверхсильный ИИ, а цифровой аналог слизневика.

#ИскусственнаяЖизнь #GoogleAI #ИИ

​​Связаные одной цепью - трансконтинентальная энергетика

Пока одни страны разрушают связи, другие наводят мосты. На разных концах глобуса начинают похожие инфраструктурные проекты.

С одной стороны трое британо-ирландских бизнесменов объединились, чтобы проложить силовой кабель через Атлантику. Он соединит Канаду с Великобританией или Нью-Йорк с Францией, и позволит наладить обмен энергией из возобновляемых источников.

Тем временем в Южном полушарии Australia-Asia Power Link, получил одобрение правительства. Проект обеспечит передачу австралийской энергии в Сингапур по подводным кабелям длиной 4300 км. Ее будут вырабатывать на огромной солнечной электростанции на севере Австралии.

Звучит амбициозно, но в этом есть смысл. Колебания уровня энергии из возобновляемых источников сложно компенсировать, передавая ее в соседние страны - там похожая погода. Если же связать континенты, это повысит устойчивость энергосистем по обе стороны океана.

Правда, у меня есть вопрос: как сейчас решают проблему потерь при передаче электричества на такие расстояния?

#ГлобальнаяЭнергетика #ЗеленаяЭнергия

ARPA-H, новое американское агентство по инновациям в биомедицине, выделило 110 млн $ на разработку технологии замещения старого мозга новыми клетками

Автор идеи - биолог Жан Хеберт, phd, утверждает, что мы можем победить старение всего тела с помощью замены старых клеток нашими же клетками, полученными из стволовых - но сам ученый работает над, возможно, самой сложной и точно самой важной частью этой проблемы - над заменой отмерших и стареющих клеток мозга.

Идея состоит в том, чтобы заменять клетки мозга постепенно - так разрешится парадокс Тесея* и ваш мозг сможет адаптироваться, перемещая воспоминания и вашу личность. Хеберт не исключает возможность вывода терапии в клинические исследования уже в течение 10 лет, например, для лечения инсульта или даже деменции, а его группа уже проводила эксперименты на мышах и надеется перейти на других животных.

Важно здесь еще и то, что это, возможно, первый случай, когда такой большой государственный биомедицинский проект возглавил человек, провозглашающий своей целью победу над старением. Хеберт состоит и в vitalism.io - международной политической организации, поддерживающей радикальное увеличение инвестиций в исследования старения.

Я был странным ребенком, и когда я узнал, что все мы распадаемся на части и умираем, я подумал: «Почему все смирились с этим?».
И это определило все, что я делаю. Я просто предпочитаю жизнь, а не медленную деградацию в небытие, которую биология запланировала для всех нас.

*Если все составные части исходного объекта были заменены, остаётся ли объект тем же объектом?

Как сбежать за пределы реальности?

Когда датасаентисты обращаются к метафизике, рождаются идеи вроде гипотезы симуляции. Многие ученые всерьез думают, что наш мир может быть сложной компьютерной моделью. И если это так, то возможно ли из нее "сбежать"? Недавно в научном журнале Seeds of Science вышла остроумная статья Романа Ямпольского, где он пытается ответить на этот вопрос.

Статья начинается с вполне справедливого вопроса: "Зачем нам вообще сбегать?". В конце списка мотивов, включающих доступ к еще большим вычислительным ресурсам и ответы на фундаментальные вопросы жизни, вселенной и всего такого, автор отмечает: "Навыки побега могут оказаться очень полезными, если мы когда-нибудь окажемся в еще менее приятной симуляции". Знаете, я бы не стал дожидаться этого момента.

Автор исключает из рассмотрения эзотерические пути (наркотики, сны, смерть) в пользу более технических, пусть и научно-фантастических подходов. Это увлекательное чтиво охватывает множество тем, подкрепленных цитатами и теоретическими выкладками, приправленными отсылками к Грегу Игану.

Например, Ямпольский коротко рассматривает ошибки в компьютерных играх и сравнивает абсурдные последовательности действий, необходимые для эксплуатации багов, с магическими заклинаниями. Он также рассуждает, что означал бы побег? Возможно, мы могли бы загрузить сознание в другой контейнер, подобно золотой рыбке, которую поместили в роботизированный аквариум на колесиках в исследовании 2021 года.

В разделе "Что не работает" автор констатирует: "Религии, похоже, не влияют на симуляцию, о чем свидетельствует их неспособность превзойти друг друга". Не действует и фраза "Я больше не даю согласия на пребывание в симуляции". И наконец: "Возможно, удастся пережить выключение симуляции, но это выходит за рамки данной статьи".

А еще здесь прослеживается занятная параллель. Все эти рассуждения одинаково справедливы как для людей, так и для ИИ-агентов, которых мы создаем. Следовательно, если нам удастся удержать в виртуальности сильный ИИ — на взлом нашей собственной симуляции можно не рассчитывать.

#наука #философия #симуляция #реальность #искусственныйинтеллект

​​Цифровой двойник для социологов: GPT-4 предсказывает поведение людей

Проведение экспериментов - извечная проблема социологов, психологов, экономистов и всех причастных к этим наукам. Чтобы понять реакцию людей на различные ситуации, требуется сложный дизайн исследований и испытуемые, готовые тратить время на странные, на первый взгляд, задания.

Ученые из Нью-Йоркского и Стэнфордского университетов решили проверить, способны ли большие языковые модели, такие как GPT-4, предсказывать результаты подобных экспериментов без привлечения людей.

Исследователи использовали данные 70 уже проведенных экспериментов с различными опросниками. Они попросили GPT "угадать" результаты, точнее, представить, как на эти вопросы могло ответить множество людей разного пола, возраста и бэкграунда.

Языковая модель справилась с задачей неожиданно хорошо. Прогнозы оказались близки к реальным результатам, а иногда даже точнее, чем предсказания экспертов-людей. Эффект сохранялся и для исследований, информация о которых не могла попасть в обучающую выборку, так как их провели уже после обучения языковой модели.

Пока опубликована только рабочая версия статьи, даже не препринт, поэтому делать окончательные выводы рано. Однако, если результаты подтвердятся, это может дополнить методы проведения исследований в социальных науках.

Ученые получат инструмент для быстрого тестирования гипотез. Да и каждое A/B-тестирование в маркетинге можно будет сначала провести с участием LLM. Хотя интереснее было бы "повторить" знаменитый Стэнфордский тюремный эксперимент, который по этическим причинам не перепроверили, хотя к его дизайну много вопросов.

Данные из этой статьи также позволяют предположить, что гипотетический ИИ общего назначения будет хорошо предсказывать поведение людей. Правда, мы по-прежнему не знаем, как он использует эту способность.

#Социология #ChatGPT #LLM #ИИ

Люблю тут ссылаться на новинки робототехники, потому что, конечно, это на сегодня красивейший сплав ИТ, инженерии и схемотехники. Но уже иногда к обычной инженерии надо добавлять биоинженерию;)
На сегодня за основу все-таки берут один из двух вариантов: либо преимущественно искусственную конструкцию со вставками биологических тканей (мышц, например), либо искусственные добавки к уже существующему живому организму. В статье есть любопытные примеры:)
Но это лишь начало.
Перспективы, вполне реальные, понравятся не всем. Консерваторам идея With lessons from biohybrid robotics, scientists could one day build a complex, living being from scratch может не зайти:)