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.

Обсуждение версии о лабораторном происхождении вируса началось после вспышки инфекции на нидерландском круизном лайнере MV Hondius, который следовал из Аргентины в Кабо-Верде. Всемирная организация здравоохранения сообщила о 11 случаях заражения хантавирусом, в девяти из них подтвердился вариант Андес.

Трое человек не выжили. По словам специалиста, чтобы сделать выводы о возможном искусственном происхождении вируса, нужно сначала секвенировать его геном, сравнить с уже известными штаммами и оценить характер мутаций.

Таких данных пока нет, поэтому говорить о лабораторном происхождении преждевременно. Хантавирусы обычно попадают к человеку через контакт с грызунами или продуктами их жизнедеятельности.

Они могут вызывать тяжёлые заболевания, такие как геморрагическая лихорадка с почечным синдромом и хантавирусный лёгочный синдром. Вирус Андес — один из наиболее редких, но при этом опасных вариантов, так как способен передаваться от человека к человеку при тесном контакте.

Ранее Онищенко заявил, что разработка вакцины от хантавируса займёт долгие годы.

Учёные наблюдали почти за 700 детьми из Испании в течение примерно 3,4 года. Родители подробно сообщали о рационе детей, а исследователи анализировали долю ультрапереработанных продуктов — сладких хлопьев, газировки, упакованных снеков, фастфуда и других продуктов промышленной переработки.

Результаты показали, что существует чёткая связь между потреблением такой еды и риском развития астмы в младшем школьном возрасте. У детей с самым высоким потреблением ультрапереработанных продуктов вероятность заболевания была почти в четыре раза выше по сравнению с детьми, которые ели их реже.

При этом связи между такой пищей и другими аллергическими заболеваниями учёные не обнаружили. Авторы предполагают, что ультрапереработанные продукты могут провоцировать воспалительные процессы, которые напрямую влияют на дыхательные пути и лёгкие.

Исследователи считают, что ограничение подобной еды в детском рационе может стать одной из мер профилактики астмы. Ранее учёные выяснили, что снижение потребления сахара в детстве снижает риски развития астмы и ХОБЛ.

В эксперименте участвовали 64 студента в возрасте от 18 до 23 лет, которые были здоровы. После того как они воздерживались от питья в течение 12 часов, их разделили на четыре группы.

Одни участники выпили 500 миллилитров воды, другие — 200 миллилитров, третьи — 100 миллилитров, а участники из контрольной группы не пили воду вовсе. Затем учёные измерили уровень гидратации, провели МРТ мозга и когнитивные тесты.

После приёма воды у участников улучшились показатели гидратации, особенно в группе, выпившей 500 миллилитров. МРТ показала изменения активности в областях мозга, которые отвечают за внимание, память, принятие решений и обработку информации.

Однако значимых различий между группами по результатам когнитивных тестов учёные не обнаружили. Тем не менее внутри групп, которые пили воду, улучшились отдельные показатели: скорость обработки символов, внимание и результаты заданий на устный счёт.

Авторы работы подчёркивают, что выводы пока предварительные, но исследование демонстрирует, что даже кратковременный недостаток воды и последующее восполнение жидкости могут быть связаны с изменениями в работе мозга. Ранее учёные установили, что даже незначительное загрязнение воздуха ухудшает работу мозга.

Эффективность линз сравнима с антидепрессантом «Прозак». Линзы оснащены сверхтонкими электродами, передающими слабые сигналы через сетчатку глаза к областям мозга, связанным с настроением.

Исследователи объясняют, что глаз анатомически соединён с мозгом, и поэтому решили использовать его в качестве «входа» для мягкой стимуляции нервных цепей. В эксперименте мышей с признаками депрессии разделили на три группы: одна группа не получала лечение, вторая проходила терапию с помощью линз, а третья принимала флуоксетин — действующее вещество препарата «Прозак».

После трёх недель у животных, носивших линзы по 30 минут в день, улучшилось поведение, восстановилась связь между отделами мозга, а уровень серотонина вырос почти на 47 процентов. Кроме того, авторы зафиксировали снижение воспалительных маркеров в мозге и почти двукратное уменьшение уровня гормона стресса кортикостерона.

Хотя технология пока тестировалась только на животных, исследователи считают, что в будущем такие линзы могут стать новым способом лечения депрессии, тревожных расстройств и других нарушений работы мозга без лекарств и операций.