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.

Результаты этого масштабного исследования опубликованы в журнале Journal of Allergy and Clinical Immunology: In Practice. Ранее считалось, что потенциальные аллергены, такие как яйца и арахис, следует вводить в рацион ребёнка не раньше года, особенно если в семье есть случаи аллергии.

Однако новые данные свидетельствуют об обратном: чем раньше ребёнок попробует эти продукты, тем меньше вероятность, что его организм будет воспринимать их как угрозу. В исследовании сравнивались две группы детей из семей с высоким риском аллергий.

В одной группе яйца и арахис вводили после 10 месяцев, в другой — в районе шести месяцев, согласно новым рекомендациям. Результаты оказались однозначными: у «ранней» группы частота аллергии на яйца снизилась с 12 до 3 процентов, а на арахис — с 6 до 1 процента.

Авторы исследования подчёркивают, что особенно важно своевременно информировать родителей об этих рекомендациях. Чем больше семей будут осведомлены, тем ниже станет распространённость аллергии в обществе.

Ранее учёные выяснили, что повреждение кожи может способствовать развитию пищевой аллергии. Эксперименты на мышах показали: если сразу после травмы ввести в организм новый пищевой белок, иммунная система может «запомнить» его как угрозу и сформировать аллергию.

К таким выводам пришли учёные из Нидерландов. Результаты их исследования опубликованы в журнале The Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism (JCEM).

В эксперименте участвовали 11 человек с избыточным весом, которые были здоровы. В течение шести недель они по очереди придерживались обычного и кетогенного рациона.

После каждого этапа измеряли приток крови к мозгу с помощью ПЭТ и МРТ, а также уровень бета-гидроксибутирата и BDNF в крови. Выяснилось, что при кетодиете кровоснабжение мозга увеличивалось в среднем на 22 процента, а уровень нейротрофического фактора (BDNF) — на 47 процентов.

Более того, уровень кетоновых тел влиял на улучшение циркуляции крови в мозге. Авторы считают, что кетодиета может быть полезна не только при когнитивных нарушениях и болезни Альцгеймера, но и как способ профилактики возрастного снижения мозговой активности.

Ранее стало известно, что сбалансированное питание играет важную роль в психическом здоровье. Исследователи обнаружили: соблюдение низкокалорийной диеты может сопровождаться усилением депрессивных симптомов, особенно у мужчин и людей с избыточным весом.

В ходе двойного слепого плацебо-контролируемого исследования 25 человек показали значительное улучшение памяти, внимания и способности решать задачи после употребления всего 200 миллилитров настоя с мятой. Результаты исследования опубликованы в журнале Nutritional Neuroscience.

Через 20 минут после приёма напитка участники прошли серию когнитивных тестов. У тех, кто пил мятный настой, показатели улучшились по всем четырём заданиям, особенно в тестах на запоминание слов и изображений.

Одновременно у них увеличился кровоток в префронтальной коре мозга — области, отвечающей за исполнительные функции. Однако учёные отметили, что улучшение когнитивных показателей происходило независимо от изменений кровообращения.

Это значит, что мята действует не только за счёт улучшения снабжения мозга кислородом. Вероятно, эффект связан с воздействием ментола — активного компонента мяты — на нейрохимию мозга, в том числе с усилением действия ацетилхолина, важного для памяти нейромедиатора.

Ранее стало известно, что холодные напитки могут вызывать приступы мерцательной аритмии у чувствительных пациентов. Исследователи связали это с активацией блуждающего нерва при резком охлаждении слизистой.

Поведенческий нейробиолог Онур Гюнтюркюн из Рурского университета в Бохуме (Германия) проанализировал 408 видеозаписей со спящими кошками и обнаружил, что в 266 случаях животные спали на левом боку, а в 142 — на правом. Учёный связал эту закономерность с тем, что отдых на левом боку активизирует определённое полушарие мозга, отвечающее за пространственное восприятие.

Благодаря этому кошкам легче распознать угрозу и быстро убежать. «Мы склонны полагать, что значительный левосторонний сдвиг в позе сна у кошек мог быть эволюционно обусловлен полушарной асимметрией обработки угроз, но нельзя исключать и дополнительные факторы», — заключил специалист.

Он также отметил, что кошки любят спать на возвышении, поскольку это даёт им ощущение безопасности. В конце мая другой учёный, Джулия Хеннинг, заявила, что кошкам не следует давать молоко, так как с возрастом у животных перестаёт вырабатываться фермент лактаза, необходимый для расщепления лактозы, и у них развивается непереносимость лактозы.