Искусственный интеллект шагает семимильными шагами навстречу все более новым возможностям. Его стремительное развитие открывает огромное разнообразие возможностей в абсолютно разных сферах жизнедеятельности. От создания фото- и видеоматериалов высокого качества без участия человека, до полного манипулирования общественным мнением.
По предположению издания Nature, в 2024 году технологии ИИ совершат еще один прорыв сразу в нескольких направлениях. Первое из которых – белковая инженерия.
Еще 20 лет назад ученые из США при помощи вычислительных алгоритмов создали новый белок Тор7. На тот момент белок смог пройти стадию свертывания. Однако был инертным. Сегодня же благодаря ИИ ученым удалось разработать алгоритм ProtGPT2. Он способен создавать синтетические белки, которые успешно сворачиваются в лабораторных условиях. Другой алгоритм ZymCTR создает членов семейств ферментов природного происхождения.
И все это основано на тех же последовательностях, которые использует ChatGPT. ИИ сам обучается, используя белковые последовательности в качестве документов, тем самым он выявляет закономерности структурных «сценариев» реальных белков. При помощи ИИ исследователям даже удалось сформировать белки вокруг ДНК, маленьких молекул и даже ионов металла. По словам ученых такие достижения позволяют совершить новый научный прорыв в области создания новых ферментов или биоматериалов.
Еще одно направление ИИ, которое развивается бурными темпами. И в этом случае человек скорее ищет возможности как отделить зерна от плевел.
Сегодня искусственный интеллект настолько хорошо научился создавать фото- и видеоконтент, что простому обывателю сложно определить, реальность это или подделка. В США накануне выборов особенно активно обеспокоились выявлением дипфеков. Эксперты считают, что благодаря новым технологиям теперь очень легко манипулировать общественным мнением, «дорисовывая» те или иные слова «большим политикам».
За океаном начали активно создавать программы, которые помогают отличить реальность от подделки ИИ. К примеру, там хотят внедрить в контент созданный искусственным интеллектом условный «водный знак», чтобы конечный потребитель понимал, что фото или видео сгенерировано ИИ.
Еще одна группа разработчиков создала FaceForensics++ - алгоритм, позволяющий обличать сгенерированные фото. Однако, поскольку ИИ совершенствуется очень быстро, для выявления и распознавания его контента нужны все более сложные и разнообразные программы. Эксперты считают, что эта борьба продлится еще не один год.
Уже в самом конце 2023 года американские и британские регуляторы одобрили новую терапию, которая использует специальные технологии генного редактирования для лечения двух определенных заболеваний. Это огромный шаг вперед в области использования редактирования генов в качестве метода лечения.
Одна из этих технологий называется CRISPR. Она использует специальные молекулы, которые можно программировать, чтобы они могли изменять ДНК. Эти молекулы отправляют фермент, который может "разрезать" ДНК, к определенным местам в геноме. Таким образом, можно отключить дефектные гены или внести небольшие изменения в последовательность ДНК.
Однако, вставка больших фрагментов ДНК, состоящих из нескольких тысяч нуклеотидов, является сложной задачей, над которой работают исследователи из Стэнфордского университета в Калифорнии. Одна из этих молекул называется SSAP. Оказалось, что в комбинации с системой CRISPR, эти молекулы могут помочь точно вставить фрагменты ДНК размером до двух тысяч нуклеотидов в геном человека.
Есть и другая методика, основанная на CRISPR, которая называется прайм-редактированием. Сначала в геном вводятся короткие последовательности, которые привлекают специальные ферменты, и они могут помочь точно вставить большие фрагменты ДНК в геном.
Ученые смогли имплантировать в мозг человека специальные электроды, которые следят за активностью нейронов, а после научили алгоритмы глубокого обучения переводить эти сигналы в речь. Так одна из пациенток, страдающая боковым амиотрофическим склерозом, после применения этой технологии начала не просто говорить связно, она произносила до 62 слов в минуту из словаря в 125 тысяч слов. Это в два раза больше, чем у среднего человека, говорящего на английском языке.
Это только одно из исследований, которые показывают, как технология может помочь людям с тяжелыми проблемами восстановить утраченные навыки и стать более самостоятельными. Ученые изучают, как располагать электроды и расшифровывать сигналы с помощью аналитических методов, основанных на машинном обучении. Они также используют искусственный интеллект для более быстрой интерпретации того, что пациенты пытаются сказать. Это помогает пациентам, у которых были проблемы со связью из-за инсульта, быстрее общаться.
Есть и другие исследования в этой области. В 2021 году ученые имплантировали электроды в мозг человека, чтобы он мог управлять роботизированной рукой и получать тактильную обратную связь. Сейчас проводятся тесты системы, позволяющей парализованным людям управлять компьютером. Использование таких технологий может помочь не только людям с тяжелыми нарушениями, но и людям с умеренными когнитивными проблемами или психическими расстройствами, такими как депрессия.
Ученые из Университетского медицинского центра Геттингена разработали метод микроскопии, который позволяет видеть очень маленькие детали белков и их соединений внутри клеток. Этот метод называется ONE.
Чтобы использовать этот метод, белки смешивают с гелем, который увеличивается в объеме. Это позволяет видеть белки под микроскопом и различать их форму. Микроскопия ONE может быть полезной для изучения болезней, связанных с неисправностями белков, таких как болезнь Паркинсона. Ученые также говорят, что этот метод может быть улучшен.
Чтобы найти нужный объект в городе можно воспользоваться онлайн-картами. Они покажут ближайшие варианты и подскажут, как туда добраться. Но, к сожалению, нет такого аналога для навигации по человеческому телу, которое является гораздо более сложным.
Однако, ученые работают над проектами, которые помогут составить карты клеток всех тканей организма. Самым большим и амбициозным из таких проектов является "Атлас клеток человека" (HCA). Этот проект включает около трех тысяч ученых из разных стран, которые работают с тканями 10 тысяч доноров.
Кроме этого, существуют и другие проекты, которые разрабатывают клеточные и молекулярные атласы. Например, есть "Программа биомолекулярного атласа человека" (HuBMAP), "Инициатива по исследованию мозга посредством инновационных нейротехнологий" (BRAIN), "Клеточная перепись" (BICCN) и "Атлас клеток мозга". Ученые используют различные аналитические инструменты, чтобы исследовать клетки. Например, с помощью платформы Xenium можно изучать экспрессию генов в тканях.
Другие методы позволяют ученым делать профили клеток, включая экспрессию РНК, структуру хроматина и распределение белка. В прошлом году ученым удалось создать атласы различных органов, например, легких человека, которые помогут лучше понять различные заболевания. Создание полного клеточного атласа займет не менее пяти лет, но когда он будет готов, это будет очень ценная информация. Ученые надеются, что эти данные помогут разработать новые методы лечения и лучше понять сложные заболевания, такие как рак и синдром раздраженного кишечника.
В микроскопическом масштабе происходят интересные вещи. Это усложняет прогнозирование свойств материалов, но также позволяет создавать легкие материалы с уникальными характеристиками, такими как прочность, способность взаимодействовать со светом и звуком, а также способность хранить энергию.
Существует несколько методов создания таких материалов, большинство из которых включают использование лазеров для изменения свойств материалов. Ученые продвинулись в решении связанных с этим проблем и достигли значительных успехов.
Одна из проблем – это скорость. Сборка микроскопических структур с использованием лазеров происходит намного быстрее, чем другими методами 3D-печати. Однако это все еще слишком медленно для масштабного производства. Ученые нашли способ ускорить процесс, используя специальные световые листы. Это позволяет сохранить нужные свойства материалов и увеличить скорость на тысячу раз.
Другая проблема заключается в том, что нельзя напрямую создавать все материалы с помощью лазеров. Ученые нашли путь обойти это ограничение, используя гидрогели в качестве шаблонов и пропитывая их металлами. Это позволяет создавать прочные металлические наноструктуры.
Однако экономические ограничения могут быть самыми трудными. Системы на основе лазеров стоят очень дорого. Однако появляются более доступные альтернативы. Кроме того, исследователи создают стартапы для коммерциализации новых технологий и использования их в различных областях, таких как производство бронежилетов или обшивки для транспортных средств.