Блуждающий нерв. Страница 10
3230
@dtulinov
Исследования мозга, нейротехнологии, генная инженерия и др. смежные темы -- что происходит в этой области. Ссылки на научные источники.
-
Блуждающий нерв
Не время умирать: Углубленный анализ воздействия инфекционных агентов на Джеймса Бонда. Это реальный заголовок статьи в научном журнале Travel Medicine and Infectious Disease. И вот что пишут авторы: Мы предположили, что агенты, занятые шпионажем и борьбой с терроризмом, могут в ущерб себе не уделить должного внимания медицине путешествий. Чтобы проверить нашу гипотезу, мы изучили соблюдение рекомендаций по международным поездкам во время 86 путешествий, которые Джеймс Бонд совершил в фильмах 1962-2021. Мы обнаружили сексуальную активность выше среднего уровня, с удивительно высокой смертностью среди половых партнеров Бонда. Учитывая, как некстати может настичь приступ диареи в разгар спасательной операции, поразительно, что Бонд моет руки только в двух случаях, несмотря на многочисленные контакты с патогенами, передающимися через пищу. Мы предполагаем, что его безрассудная храбрость, иногда намеренно вызывающая опасные для жизни ситуации, может быть даже следствием токсоплазмоза. Подход Бонда к трансмиссивным заболеваниям и забытым тропическим болезням непостоянен: иногда он следует советам путешественникам, но чаще пребывает в полном невежестве. Учитывая ограниченное время, которое Бонд получает на подготовку к командировкам, мы настоятельно просим его работодателя MI6 серьезно отнестись к своей ответственности. Один раз живем! -
Блуждающий нерв
Новый исследовательский Центр мозга и тела в MIT будет изучать механизмы акупунктуры, наряду с болью, старением и связью мозг-кишечник. Это попытка смотреть на органы и нервную систему не изолированно, а в контексте их влияний друг на друга. Попытка интересная и, надеюсь, окажется плодотворной. Возглавит Центр великолепная Полина Аникеева, когда-то выпускница питерского политеха, которая уже давно трудится в MIT на пересечении материаловедения, электроники и нейробиологии. Разработанные ей эластичные оптроды и электроды как раз подойдут для экспериментов с периферической НС, так что выбор этот не случайный. -
Блуждающий нерв
☝️☝️☝️Кстати, тот же автор на днях ‘атаковал’ Гари нашего Маркуса, показав, что его примеры, работавшие на GPT-2, уже не работают на GPT-3, то есть сети обучаются все лучше. Прогноз: Маркус будет искать новые уязвимые места, затем следующие поколения сетей справятся с ними, и далее пойдем на новый круг. Маркус уже мгновенно отреагировал и выкатил критику критики, признав, что модели решают все более сложные задачи, из чего не следует, что у них прибавляется понимания. Как было ноль, так ноль и осталось. Так и живем. UPD. А вот уже и ответ Маркусу на его критику критики. Эта игра не имеет конца 👏😂 -
Реклама
-
Блуждающий нерв
И еще немного о генеративных сетях. Один психиатр пишет очень забавно о том, как он уговаривал DALL-E-2 нарисовать ему витраж. Он хотел сперва увидеть на витраже Дарвина с вьюрками, затем просил изобразить Байеса, потом Браге с телескопом (!), Оккама с бритвой и даже Александру Элбакян с вороном. Попыток было много и разных. И по тому, как DALL-E отвечала на запросы, или скорее по тому, как она адаптировала картинки после легкой переформулировки запроса, то есть по ее поведению, оказалось, можно кое-что сказать о ее “внутреннем мире”. Так изучают животных: они тоже не могут объяснить, но могут сообщить о себе изменением поведения. Аналогично, есть предложение таким же образом изучать ИИ-системы. История от психиатра замечательная, легко читается и с картинками. 
-
Блуждающий нерв
Недавно упоминал здесь, как по ДНК вычисляют, в какой лаборатории эту ДНК редактировали. Статья, на которую я ссылался, сообщала о 70% точности, но есть более свежая работа, где точность уже 90%. Иными словами, используя машинное обучение, можно отслеживать источники происхождения биоинженерных конструкций. Очень вовремя, так как нас ждет взлет инженерной биологии и рост сопутствующих рисков. Далее появятся технологии «заметания следов» в геноме и/или разного рода имитаций. Скучно не будет. Однако редактура ДНК — метод грубый. Ученых все больше интересует возможность редактировать эпигеном, и об удачных попытках пишет Science. Это лучше, чем вырезать/вставлять гены, так как позволяет менять их активность временно и обратимо. Скажем, у мышей на несколько месяцев отключили ген, участвующий в восприятии боли, не трогая напрямую ДНК. Точно так же можно снизить уровень холестерина и что угодно еще. Это инструмент с тонкой настройкой — можно регулировать экспрессию, слегка повышая или понижая активность гена, причем сразу можно управлять целым ансамблем генов, что очень пригодится в медицине при сложных заболеваниях. Ложка дегтя: пока это все только на мышах, а биологи не понимают, как именно работают их редактирующие молекулы, проникая в клетки. Блуждающий нерв Агентство IARPA, подразделение разведки США, запустило в 2018 г. программу FELIX. Название, конечно же, аббревиатура: Finding Engineering-Linked Indicators, где Х символизирует хромосому. Цель программы — уметь распознавать следы инженерии в биообъектах, т.е. обнаруживать вмешательство в геном, если оно было. Как показали баталии вокруг происхождения SARS-CoV-2, интерпретировать генетические данные можно по-разному. Это вообще нетривиальная научная задача — как различать природное и созданное людьми. Герберт Саймон еще в 1968 году предложил выделить «Науки об искусственном», подразумевая различие, и был бы сильно удивлен сегодня. В XX веке поиск искусственности касался разве что программы SETI, но теперь инженерная биология уже размывает границы природы, а затем сотрет их полностью. Будь Саймон жив, я бы показал ему статью Ten future challenges for synthetic biology. Она небольшая, но картину будущего дает. Живое будут модифицировать, комбинировать или создавать de novo, под функции. Две идеи отмечу особо:…
-
Блуждающий нерв
Картинка из свежего обзора о трех стратегиях стимуляции блуждающего нерва. Можно было бы лечить самые разные заболевания — блуждающий нерв связывает мозг с внутренними органами — но мы пока не умеем точно прицеливаться в тесно сплетенные волокна и не знаем, какие именно сигналы подойдут. Надежда здесь на новое поколение электроники и тонкие методы нейромодуляции. Поможет и то, что отдельные волокна экспрессируют TRPV1, то есть реагируют на тепло, значит, доступны для инфракрасного луча. Для медицины весь нерв очень перспективная мишень, но обратите внимание на область ушей — эту ветвь можно стимулировать прямо сквозь кожу, неинвазивно. 
-
Блуждающий нерв
Мы почувствуем, когда от генерации картинок ML перейдет к имитации стилей принятия решений. Я уже сообщал про программу, которая выявляет шахматиста из тысяч других по его ходам в партиях. Ходы для нее — отпечаток стиля. Это уже работает, остается распространить ту же логику на прочие цифровые следы, оставляемые людьми. История поведения, как набор данных, ничем принципиально не отличается от текстов или изображений, так что обученная нейросеть сможет схватить индивидуальный стиль мышления человека, как она уже ловит уникальный стиль художника. Я не Гари Маркус и не жду от машинного обучения интеллекта. Зато тупые нейросети отлично умеют в имитацию и генерацию, и это само по себе создает как неожиданные угрозы, так и нетривиальные возможности. Об этом я написал подробнее в Naked Science. Не обязательно именно мой сценарий реализуется, но многие технологии для него уже готовы либо скоро созреют. -
Блуждающий нерв
Гари Маркус в очередной раз “срывает покровы” с машинного обучения. Он зачастил в последнее время — похоже, релизы GPT-3, PaLM, DALL-E и Imagen не дают ему покоя, и не проходит недели, чтобы он не разоблачил тупую нейросетку. Однако это и начинает утомлять. Маркус давно пишет о том, что ML не приближает нас к ИИ, обладающему подлинным пониманием. Все — имитация, она становится лучше и все сильнее впечатляет, но интеллекта как не было, так и нет. Проблема в том, что он пишет одно и то же. Он превращается в one-trick pony: выискивает примеры, на которых сеть сыплется, показывает пальцем и говорит “ага!”. В этот раз он поймал Imagen на том, что “астронавт верхом на лошади” выходит блестяще, а “лошадь верхом на астронавте” — ну никак. На мой взгляд, он ломится в открытую дверь. Сети будут ошибаться, иногда глупо, но я бы поразился другому: как многого можно добиться, просто перемножая матрицы! Это само по себе побуждает задуматься и о природе разума, и об устройстве реальности. Надо лишь не впадать в крайности и не требовать от сетей того, чего в них нет. Маркусу ничто не мешает показать всем, как правильно: его стартап Geometric Intelligence пытается строить символический ИИ, и лучшим аргументом была бы демонстрация системы, которая “понимает”. Стартапу уже восемь лет, его в 2016-м купил Uber, но я не видел ярких демонстраций. Меньше слов. -
Блуждающий нерв
Растворимый кардиостимулятор из сегодняшнего Science. Полезен, когда нужно временно поддержать работу сердца. Беспроводной: питание и управление от модуля на коже груди. Плюс еще три нательных датчика, итого все вместе отслеживают температуру тела, уровень кислорода, дыхание, мышечный тонус, физическую активность и электрическую активность сердца. По этим данным и вычисляется режим стимуляции. Кардиостимулятор затем растворяется внутри организма, словно ничего и не было, а датчики просто отклеивают как пластырь. Будущее медицины в том числе за такими устройствами и за таким подходом, интернет вещей-на-теле. Ожидаемо, главный разработчик — звезда мягкой биоэлектроники, Джон Роджерс, это его стиль. А также Игорь Ефимов, давно работающий на стыке кардиологии и инженерии. 
-
Блуждающий нерв
Ближний ИК-свет, трансгенные мыши, фотоакустика и оптогенетика — все совмещено в свежей публикации Nature Communications. Как одним и тем же способом получать изображения внутренних органов, тканей, сосудистой сети и включать/выключать гены в нужном месте организма. Все неинвазивно — нужен лазер с красным светом и бактериальный фитохром (пигмент). С одной стороны, вы можете отслеживать, как идет внутреннее развитие, например, эмбриогенез, рост или патологии. С другой, управлять этим развитием через контроль экспрессии генов: активировать или подавлять их на нужной стадии развития или заболевания, в течение заданного времени и в конкретном месте, куда направлен луч лазера. Это сразу и визуализация, и манипуляция развитием и морфогенезом тканей, судьбой клеточных популяций, динамикой аллотрансплантатов, регенерацией тканей, прогрессированием опухоли, распространением инфекции и мн. другое — в живой мыши. Технически весьма интересная работа, а среди авторов, судя по фамилиям, выходцы из России и Украины. Впрочем, все трудятся в США. -
Блуждающий нерв
Мозг мыши, визуализирован методом световой листовой микроскопии | Nature Methods (2022) doi: 10.1038/s41592-022-01468-5 -
Блуждающий нерв
Прекрасный лонгрид New Yorker о том, как слепоглухие люди в США изобрели свой язык. Для общения они используют легкие прикосновения к разным частям тела, надавливания, трения, сжатия, и за несколько лет возникла уникальная грамматика. Язык назвали Protactile. Он наполнен своего рода тактильным подражанием, когда рука напоминает ощущение того, что она описывает. Лингвисты называют это «проприоцептивными конструкциями»: говорящий задействует тело собеседника, чтобы закончить слово, скажем, превращая его руку в дерево (пять пальцев как ветки). Не могу не вспомнить и «загорский эксперимент» 1960-х, как слепоглухих детей в Загорском детском доме учили познавать мир, ориентироваться в нем и мыслить. Это практика очеловечивания, если угодно, ведь при такой изоляции психика не разовьется сама по себе. Рекомендую доклад А.И. Мещерякова, научного руководителя Загорского детдома, о формировании человеческой психики у слепоглухих детей (1969) и его монографию «Слепоглухонемые дети. Развитие психики в процессе формирования поведения» (1974). Или уже наше время, рассказывает А.В. Суворов, один из тех загорских детей: «Уроки Загорского эксперимента» (2015) И еще одна трогательная история из 1970-х про глухого Ильдефонсо, который не знал, что он глухой — он вообще не знал, что существуют звуки. Его никогда не учили языку жестов, и он не имел ни малейшего представления о речи. Но однажды одна женщина нашла способ объяснить ему концепцию языка… -
Блуждающий нерв
☝️☝️☝️Пара замечаний на тему выше. Научный поиск и создание атласов/карт — разные вещи, хотя и часто взаимозависимые. Атлас и карта, как трудоемкие проекты, позволят на годы загрузить тысячи ученых и отчитаться в конце понятным и осязаемым результатом. Задача технически сложная, но научно «простая», где цель заведомо видна. За этим стоит вера в то, что деятельность мозга и психики — то, что делает нас людьми — зависит от мелких различий между клетками и распределения их связей. Если это не так, если функции не привязаны к клеткам однозначно, картирование за $5 млрд мало что даст. В октябре 2021 торжественно представили атлас моторной коры мыши, на его создание ушло четыре года. Я тогда уже высказался, чуть добавлю. Пользу этого атласа еще предстоит оценить, и логично было бы сперва картировать мозг мыши целиком, выйти на новый уровень понимания и явным образом применить его — скажем, вылечить мышь от чего-нибудь нейродегенеративного. И лишь затем браться за мозг человека, который на три порядка больше. Уверен, в BRAIN Initiative эту логику знают, но есть и другая — бери, пока дают. Для развития инструментария нейронаук, поддержки лабораторий именно она верная. Так что не осуждаю. Но и не могу забыть историю директора NIMH, который с грустью признал, что многолетние исследования в похожей логике (поиск генов и молекул) ничем не помогли в лечении психических расстройств. -
Блуждающий нерв
В понедельник 16 мая соберется рабочая группа BRAIN Initiative, обсудят, как идут исследования. Открытую часть будут транслировать здесь, позже выложат и запись. Помню, как Обама сравнивал BRAIN с космической гонкой — а было это в апреле 2013-го, в позапрошлой жизни. Спустя 9 лет и $ 2.4 млрд программа вошла во вторую фазу, и она заметно отличается от первой. Начальный этап был посвящен разработке научных инструментов. Все внимание на технологиях: запись активности клеток в мозге и их стимуляция. Теперь цели и задачи иные, главный акцент на картировании. В следующие пять лет должны быть построены: 1) полный атлас типов клеток человеческого мозга; 2) детальная карта связей этих клеток, с микронным разрешением. Оцените масштаб — весь коннектом мозга человека будет содержать 1 зеттабайт данных, что сравнимо с годовым интернет-трафиком в мире. Разработка инструментов продолжится, но с уклоном в генетику и нанотех. Оно и понятно: если есть атлас, то целиться в клетки нужного типа удобнее с помощью генетических конструкций. Не знаю, как они смогут все это реализовать, но до 2026 года им выделят еще $5 млрд*. Подробнее о целях и задачах смотрите, например, январскую статью директора BRAIN Initiative в журнале Cell, он поясняет, что будут делать, как и зачем. Он же выступит и на совещании рабочей группы. *Сумма $5 млрд кому-то покажется огромной, но все познается в сравнении: Artemis, лунная программа NASA, стоит $93 млрд. -
Блуждающий нерв
Любопытная работа опубликована в Nature: спинномозговая жидкость молодых мышей омолаживает мозг старым, они начинают лучше запоминать. Исследователи даже нашли белок, который, как подозревают, играет главную роль в восстановлении. Обычно в разговорах об омоложении упоминают переливание крови, и миллиардер Питер Тиль, желающий жить долго, увлечен этой гипотезой, инвестирует в нее. Теперь же оказалось, что и ликвор заслуживает внимания. Правда, проверено пока на мышах. Надеюсь, откачивать СМЖ у юношей не придется — если нужен только белок, его можно будет синтезировать. -
Реклама
-
Блуждающий нерв
Агентство IARPA, подразделение разведки США, запустило в 2018 г. программу FELIX. Название, конечно же, аббревиатура: Finding Engineering-Linked Indicators, где Х символизирует хромосому. Цель программы — уметь распознавать следы инженерии в биообъектах, т.е. обнаруживать вмешательство в геном, если оно было. Как показали баталии вокруг происхождения SARS-CoV-2, интерпретировать генетические данные можно по-разному. Это вообще нетривиальная научная задача — как различать природное и созданное людьми. Герберт Саймон еще в 1968 году предложил выделить «Науки об искусственном», подразумевая различие, и был бы сильно удивлен сегодня. В XX веке поиск искусственности касался разве что программы SETI, но теперь инженерная биология уже размывает границы природы, а затем сотрет их полностью. Будь Саймон жив, я бы показал ему статью Ten future challenges for synthetic biology. Она небольшая, но картину будущего дает. Живое будут модифицировать, комбинировать или создавать de novo, под функции. Две идеи отмечу особо: выращивание живых материалов и дизайн биосистем с учетом их последующей эволюции, это обещает переворот в проектировании. Плюс не раз упомянутая мной статья Бонгарда/Левина, как еще более глубокое развитие темы. По модификации ДНК с помощью машинного обучения уже могут отследить лабораторию, где эту модификацию провели. Но если сегодня ломают голову над куском генома, вставлен ли он, то в будущем любой геном окажется под подозрением: инженерные микробы, растения и животные будут так же распространены как домашний скот в наши дни, а «природную» ДНК легко смогут синтезировать. Каждую весну я захожу на сайт iGEM, ежегодного международного состязания по инженерной биологии, и смотрю распределение команд по странам. Это хороший индикатор, кто и как готовится к будущему. На момент этой публикации подано 370 заявок. По понятным причинам в этот раз ни одной от России; от Британии их 9, от Франции — 10, от Германии — 14, от США — 59, внушительно. Китай везет на iGEM 145 команд и наращивает их количество каждый год. Ранее, параллельно с FELIX, Пентагон запустил программу Safe Genes от DARPA для противодействия технологиям редактирования ДНК (поиск anti-CRISPR). Игра на этом поле предстоит долгая, упорная, ставки будут высоки. -
Блуждающий нерв
Блез Агуэра-и-Аркас, руководитель группы Google AI в Сиэттле, ставит вопрос ребром: Do large language models understand us? Вопрос лишь на первый взгляд кажется абсурдным, с однозначным ответом, но по ходу чтения его эссе начинаешь все больше задумываться. Большие языковые модели воплощают идею философского зомби: они работают на статистике и разговаривают [якобы] без понимания. Но этот вопрос не разрешим в каком-либо строгом смысле — Блез показывает, что LLM постоянно моделируют собеседника, ведя нечто вроде внутреннего диалога, генерируя разные ответы и выбирая лучший. То есть у модели возникает подобие того, что психологи называют «теорией разума», и не ясно, как отличить «настоящее» понимание от «фальшивого». Рассуждения Блеза заходят на фоне недавних прорывов в машинном обучении, явленных нам в виде DALL-E 2 от OpenAI, создающей картинки по текстовому описанию, и PaLM от Google, умеющей схватывать смысл и контекст беседы. И на контрасте с недавним эссе Гари Маркуса, CEO компании Robust.AI, Deep Learning Is Hitting a Wall, где он громит любые прорывы, настаивая, что DL не имеет ни малейшего отношения к интеллекту и пониманию. Ян Лекун и другие усмехаются в ответ, приводят Маркусу впечатляющие примеры из DALL-E 2 и PaLM, а тот огрызается в твиттере, называя их сherry picking, и конца у этого сюжета нет. При всей давней симпатии к Маркусу должен признать, его текст уступает по глубине тексту Агуэра-и-Аркаса. И немного о трендах. PaLM вмещает 540 млрд параметров, что в три раза больше знаменитой GPT-3, за счет чего результаты в обработке языка резко улучшились. В Китае, используя экзафлопсный суперкомпьютер, создают систему BaGuaLu для обучения модели с 14,5 трлн параметров. Как пишут разработчики, BaGuaLu потенциально «имеет возможность обучать модели с 174 трлн параметров, что превосходит количество синапсов в человеческом мозге». -
Блуждающий нерв
Марсоход Perseverance снял, как Фобос, один из двух спутников Марса, проходит по орбите на фоне Солнца. (Image credit: NASA/JPL-Caltech/ASU/MSSS/SSI)