Физики-лауреаты разработали методы машинного обучения

Джон Хопфилд создал ассоциативную память, способную сохранять и восстанавливать изображения и другие паттерны в данных. Джеффри Хинтон изобрёл метод, позволяющий автономно находить свойства в данных и выполнять задачи, такие как идентификация элементов на изображениях.

Искусственный интеллект часто использует искусственные нейронные сети, основанные на структуре мозга. В таких сетях нейроны представлены узлами с разными значениями, которые влияют друг на друга через связи, подобные синапсам.

Сеть обучается, усиливая или ослабляя эти связи. Лауреаты этого года работали с искусственными нейронными сетями с 1980-х годов.

Джон Хопфилд изобрёл сеть, сохраняющую и восстанавливающую узоры. Сеть Хопфилда использует физику атомного вращения, где каждый атом является крошечным магнитом.

Сеть обучается путём нахождения значений для связей между узлами, чтобы сохранённые изображения имели низкую энергию. Джеффри Хинтон использовал сеть Хопфилда для создания машины Больцмана, способной распознавать характерные элементы в данных.

Машина обучается на примерах, которые могут возникнуть при её запуске. Она может классифицировать изображения или создавать новые примеры паттернов.

Работы лауреатов уже принесли большую пользу в физике. Искусственные нейронные сети используются в различных областях, включая разработку новых материалов.

В прошлом году Нобелевскую премию по физике получили учёные за эксперименты, предоставившие новые инструменты для исследования мира электронов внутри атомов и молекул. Эксперты прогнозировали, что Кристоф Гербер из Базельского университета может получить Нобелевскую премию за разработку атомно-силового микроскопа.

Этот метод позволяет исследовать объекты без использования линзы, скользя по ним крошечным наконечником на пружинящем стержне. По версии американской компании Clarivate, неплохие шансы были у нескольких учёных за вклад в физику двухслойного графена, скрученного под магическим углом, и связанных с ним муаровых квантовых устройств.

Нобелевская премия по физике присуждалась 117 раз, причём только в 47 случаях награда доставалась одному лауреату. За прошедшие годы премию получили 225 человек, включая Джона Бардина, единственного дважды лауреата Нобелевской премии по физике.

Среди лауреатов премии по физике всего пять женщин. Последней награждённой стала Анна Л#39;Юилье в прошлом году.

Самым молодым лауреатом остаётся австралиец Лоуренс Брэгг, получивший премию в 1915 году в 25-летнем возрасте, а самым возрастным — Артур Эшкин в 2018 году, которому было 96 лет. Почти каждый четвёртый лауреат Нобелевской премии по физике — иммигрант.

Среди наших соотечественников лауреатами стали Павел Черенков, Илья Франк, Игорь Тамм, Лев Ландау, Николай Басов, Александр Прохоров, Пётр Капица, Жорес Алферов, Алексей Абрикосов, Виталий Гинзбург, Андрей Гейм и Константин Новосёлов.

Учёный поделился фотографией, сделанной на границе Монголии и России, сопроводив её подписью «депортировали». Вскоре после этого он опубликовал селфи на фоне дорожных знаков в городе Кяхта, расположенном в Бурятии, в приграничной зоне, на магистрали Улан-Удэ — Кяхта — граница с Монголией.

В августе Ожаровский рассказал, что предлагал монгольским силовикам провести «дуэль на дозиметрах», так как они сомневались в правильности его измерений. Кроме того, учёного подозревали в использовании прибора, незарегистрированного в Монголии.

О задержании Ожаровского сотрудниками миграционной службы и полиции стало известно 19 августа. Учёный приехал в Монголию по приглашению местных экоактивистов, которые выступают против добычи урана.

Исследователи были поражены, обнаружив, что солёность образцов близка к питьевой норме. Об этом стало известно из публикации на сайте Университета Род-Айленда.

В течение 74 дней учёные проводили исследования, пробурив три участка на шельфе Новой Англии и подняв 718 кернов осадочных пород общей длиной более 870 метров. Было откачано около 50 тысяч литров воды с разных глубин.

Обычно вода под морским дном по солёности почти не отличается от океанской, но здесь оказалось обширное хранилище, существенно «разбавленное» пресными источниками. «Свежесть воды удивила меня: по параметрам она близка к тому, что течёт у нас из крана», — призналась профессор Ребекка Робинсон, одна из руководителей экспедиции.

Теперь специалисты планируют определить возраст подземных вод по изотопам углерода и гелия, а также исследовать состав азота, чтобы понять их происхождение. Учёные считают, что эти находки помогут раскрыть историю формирования шельфа и циркуляции подземных вод.

В 2026 году команда собирается в Бремене для дальнейшего анализа образцов. Ранее учёные обнаружили крупнейшие на сегодня сообщества живых организмов на экстремальных глубинах — до 9,5 километра — в Курило-Камчатском и Алеутском желобах.

Эти экосистемы не зависят от солнечного света и существуют за счёт хемосинтеза.

Учёные из Китая изучили микробиом и метаболизм более чем у 2,5 тысячи пациентов с воспалительными заболеваниями кишечника и обнаружили, что воздействие табака может быть различным в зависимости от диагноза. В статье, опубликованной в журнале Gut, исследователи сопоставили образцы слюны, кала и слизистой оболочки толстой кишки у пациентов с болезнью Крона и язвенным колитом.

У курящих больных язвенным колитом была выявлена более высокая концентрация короткоцепочечных жирных кислот и определённых ароматических соединений, а также большее количество бактерий ротовой полости в кишечнике. Эксперименты на мышах показали, что один из таких микроорганизмов — Streptococcus mitis — может уменьшать воспаление при язвенном колите, но усиливать его при болезни Крона.

Таким образом, привычка, обычно ассоциируемая только с негативными последствиями, в некоторых случаях может иметь парадоксальный защитный эффект. Это объясняет, почему у некоторых пациентов с язвенным колитом наблюдается обострение болезни после отказа от курения.

Следует подчеркнуть, что это не означает полезности табака в целом — его вред для здоровья неоспорим. Однако понимание того, как курение влияет на микробиом и иммунную систему, может открыть новые подходы к лечению воспалительных заболеваний кишечника без риска, связанного с никотином.

Ранее учёные обращали внимание на особую опасность пассивного курения во время беременности: даже при отказе от сигарет мать и ребёнок подвергаются повышенным рискам осложнений.

Речь идёт о белке FTL1 (ферритин лёгкой цепи 1). В гиппокампе старых мышей уровень этого белка оказался значительно выше, чем у молодых.

Чем больше было FTL1, тем хуже мыши справлялись с когнитивными тестами. Исследование опубликовано в журнале Nature Aging.

Чтобы проверить причинно-следственную связь, специалисты искусственно увеличили уровень FTL1 у молодых мышей. В результате их когнитивные способности ухудшились: снизилась синаптическая пластичность, нарушилась работа нейронов, а память стала напоминать «старческую».

Напротив, снижение уровня FTL1 у старых животных привело к улучшению работы синапсов и восстановлению памяти. Молекулярный анализ показал, что FTL1 влияет на обмен железа в нейронах и нарушает энергетические процессы, прежде всего синтез АТФ.

Когда исследователи «подпитывали» клетки дополнительным коэнзимом NADH, метаболические и когнитивные сбои удавалось частично устранить. Авторы подчёркивают, что их работа впервые выявила FTL1 как ключевой фактор когнитивного старения и потенциальную мишень для терапии.

Если удастся подтвердить результаты у людей, это может открыть новые подходы к профилактике возрастного снижения памяти и деменции. Ранее учёные из Гарварда показали, что особая форма лития способна не только замедлять, но и обращать вспять поражения мозга при болезни Альцгеймера.