Американские исследователи проанализировали концентрацию звездной пыли в арктических льдах, чтобы восстановить изменения снежного покрова региона на протяжении 30 тыс. лет. Ученые из Южной Кореи выделили 15 видов кишечных бактерий, чья активность связана с развитием ишемической болезни сердца. Эксперименты показали, что даже обычно считающиеся полезными микробы при определенных условиях могут негативно сказываться на работе сердца. Российские специалисты предложили метод борьбы с фобиями с помощью аромата африканского камня и разработали способ «лечения» деменции у искусственного интеллекта. «Известия» отобрали самые интересные научные новости за неделю.

Специалисты МФТИ предложили нетипичное решение проблемы так называемой деменции искусственного интеллекта — явления, при котором ИИ, осваивая новые задачи, утрачивает ранее полученные навыки. Для устранения этой проблемы разработана новая архитектура памяти, основанная на идеях, заимствованных у человеческого мозга. Пока модель реализована в программном виде, но уже идут работы по переносу концепции на нейроморфные процессоры для физической реализации принципа.

— Все дело в постоянной перестройке нейронных связей — ревайринге. Именно он превращает хрупкую кратковременную память в прочные долговременные воспоминания, — сказал ведущий научный сотрудник лаборатории нейробиоморфных технологий МФТИ Сергей Лобов.

Авторы пояснили, что и биологическая нейронная сеть, и искусственная нейросеть действуют по принципу картирования: в процессе обучения в них появляются «следы памяти», похожие на протоптанные тропинки в лесу. Прокладывая новые пути, старые тропы стираются, становятся менее заметными. Аналогично в нейросетях: при поглощении новой информации параметры сети переписываются и старые данные теряются. Это явление, когда адаптация к новому делает память нестабильной, исследователи называют «катастрофическим забыванием».

Сотрудники Центра искусственного интеллекта МГУ совместно с коллегами из РУДН, Сколтеха и РГПУ имени Герцена изучили влияние знакомого запаха лаванды и необычного аромата африканского камня (хирацеума) на уровень тревожности. Как сообщили «Известиям» в университете, в медицинской среде, например при визите к стоматологу, тревожность часто возрастает. Один из подходов к снижению стресса — применение ароматов, однако объективных данных о воздействии запахов на мозг и сердечно-сосудистую систему пока немного.

В пилотном эксперименте участвовали 20 здоровых добровольцев. Размещенные в стоматологическом кресле испытуемые по очереди вдыхали три запаха — воду как контроль, лавандовое масло и аромат африканского камня; каждый сеанс длился примерно пять минут. В это время исследователи регистрировали электроэнцефалограмму (ЭЭГ), электрокардиограмму (ЭКГ) и субъективный уровень тревоги по шкале STAI.

Выяснилось, что лаванда действительно снижала субъективное чувство тревоги, но почти не меняла показатели мозговой и сердечной активности. Напротив, аромат африканского камня не изменял самоощущение тревоги, однако вызывал сдвиги в ЭЭГ и вариабельности сердечного ритма, что указывает на повышение физиологического возбуждения. По словам ученых, эти результаты демонстрируют, что субъективное восприятие успокоения запахом не всегда совпадает с объективными реакциями мозга и сердца.

Мелкие частицы космической пыли постоянно оседают на Земле и откладываются в морских осадках. Работа американских исследователей показала, что анализ появления и исчезновения такой пыли в отложениях позволяет реконструировать изменения арктического морского ледяного покрова на протяжении тысяч лет.

С начала спутниковых наблюдений в 1979 году арктический морской лед уменьшился более чем на 42%. Научное сообщество стремится понять динамику этого процесса и его возможные последствия для планеты в будущем.

— Если мы сможем спрогнозировать сроки и пространственные закономерности сокращения ледяного покрова в будущем, это поможет нам понять потепление, предсказать изменения в пищевых цепях и рыболовстве, а также подготовиться к геополитическим изменениям, — сказал возглавлявший исследование доцент кафедры океанографии Вашингтонского университета Фрэнки Павия.

Когда морская поверхность закрыта льдом, пыль не попадает на морское дно. Поэтому, измеряя содержание космической пыли в осадочных породах, ученые смогли восстановить историю морского льда за последние 30 тыс. лет.

Исследователи установили, что периоды устойчивого ледяного покрова совпадали с интервалами очень низкого содержания космической пыли в осадках, что наблюдалось, в частности, во время последнего ледникового максимума около 20 тыс. лет назад. По мере потепления планеты частицы стали вновь появляться в слоях осадка.

Корейские исследователи выявили 15 видов кишечных бактерий, чья активность ассоциирована с развитием ишемической болезни сердца. Анализ показал, что эти микроорганизмы влияют на работу сердца не только через процессы пищеварения. Изменения в микробиоте кишечника, включая утрату некоторых видов и усиление метаболических путей, способны содействовать прогрессированию сердечного недуга. Примечательно, что даже бактерии, считающиеся полезными, при определенных условиях могут стать вредными.

— Мы не просто определили, какие бактерии живут в кишечники, но выяснили как они влияют на взаимодействие сердца и кишечника, — сказал научный сотрудник Университете Сонгюнгван Хан-На Ким.

Экспериментальные результаты показывают, что у пациентов с ишемической болезнью сердца экосистема кишечника заметно нарушена: это способствует воспалению и сбоям в нормальных метаболических процессах. Такие изменения помогают понять, почему микробиом кишечника играет значительную роль в развитии сердечно-сосудистых заболеваний.

Ученые намерены объединить эти данные с генетическими и метаболическими показателями, чтобы детальнее выяснить влияние кишечной микрофлоры на сердечно-сосудистые болезни. Их долгосрочная цель — создать новые методы лечения, основанные на микробиологическом анализе, для ранней профилактики этих заболеваний.

В четверг, 13 ноября, были объявлены лауреаты премии Yandex ML Prize. Награды получили представители ведущих российских университетов и образовательных центров, формирующих современные подходы к подготовке специалистов в области ИИ. По мнению организаторов, именно эти преподаватели закладывают технологическое будущее страны. Среди отмеченных — разработчики чат-ботов, библиотек данных, голосовых помощников, ИИ для синтеза наноматериалов, баз научных знаний и других проектов. Главное — все они работают педагогами и учат студентов и научные коллективы искусственному интеллекту.

— С этого года мы сфокусировали на преподавателях, поскольку их вклад в развитие ИИ сегодня остается недооцененным. Понять масштаб этой работы сложно: результаты становятся видимыми, только когда выпускники приходят в индустрию и начинают создавать технологии нового уровня, — отметил директор по развитию технологий искусственного интеллекта в компании Александр Крайнов.

Впервые в рамках премии прошло вручение награды «Зала славы» — почетного признания для тех, кто существенно повлиял на становление машинного обучения как образовательного направления и подготовку высококлассных IT-специалистов. Лауреатами этого года стали Андрей Райгородский из МФТИ, Константин Воронцов из МГУ, МФТИ), а также Дмитрий Ветров из НИУ ВШЭ.

Лауреатам присудили премии в размере от 500 тыс. до 1 млн рублей в зависимости от номинации.