Лучшая научная визуализация-2013

Современная наука сложна, и вопрос передачи знаний обществу стоит как никогда остро. Поэтому тех, кто составляет наглядный материал, надо носить на руках.

Журнал Science и Национальный научный фонд США только что назвали победителей конкурса научно-технической визуализации 2013 International Science and Engineering Visualization Challenge.

В рубрике «Иллюстрация» победили Грег Данн и Ко. Их работа называется «Кора головного мозга в тонах металлической пастели» (Cortex in Metallic Pastels). Аксоны, дендриты и другие приличествующие случаю вещи напоминают берёзовую рощу в сумерках. Задача точного изображения среза коры головного мозга не ставилась, ибо в таком случае возникла бы полная неразбериха. Вместо этого г-н Данн позволил себе «проредить» лес клеток, дабы была видна структура каждого нейрона.
Нейроны создаются напылением краски на холст, после чего некоторые из них оттеняются сусальным золотом и палладием. В будущем г-н Данн хотел бы создать лабораторию, в которой учёные и художники совместно разрабатывали бы различные методы визуализации. Сейчас он применяет, например, технику литографии, с тем чтобы каждый нейрон имел свой угол отражения: по мере того как зритель проходит мимо картины, одни нейроны появляются, другие исчезают.

Похвального отзыва заслужила работа Лорри Фейт Крэнор из Университета Карнеги — Мэллона (США) под названием «Гарантия безопасности» (Security Blanket). Это красочное «словесное облако», состоящее из тысячи паролей, которые чаще всего встречаются в базе, украденной в 2009 году с игрового сайта RockYou. Размер сочетания символов соответствует его популярности, а цвет — тематике.
Самый распространённый пароль — «123456» — встречается втрое чаще своего ближайшего преследователя, поэтому он выполняет роль фона. Интересно также заметить, что среди паролей на съедобную тематику наиболее популярен «шоколад», а в категории живых существ — «обезьяна». Кроме того, пароли на тему любви и нежности попадаются куда чаще матерных. Люди мыслят одинаково...
Г-жа Крэнор сшила себе платье такого же типа и начала производить одеяла.

Приз зрительских симпатий ушёл к Лидии-Марье Жубер из Стэнфордского университета (США), которая сфотографировала полутораметровую руку работы британского скульптора Фрэнсиса Хьюлетта и наложила на изображение микрофотографии колоний бактерии Pseudomonas. Зелёным цветом обозначены те бактерии, которые оказались устойчивыми в антибиотикам, а красным — уничтоженные. Работа иллюстрирует мысль о том, что человечество проигрывает борьбу с микроорганизмами.

Что касается фотографий, то на первом месте группа сотрудников Массачусетского технологического института (США). Снимок хорош сам по себе, но мы всё-таки его объясним. На первом плане находятся два мадрепоровых коралла Pocillopora damicornis, между которыми 3 мм (их раскрасили розовым). У них есть реснички (цилии), и учёных интересует, каким образом полипы двигают ими, дабы привлечь питательные вещества. Специалисты растворили в воде цветные частички, которые позволили разглядеть путь потока воды: золотым отмечено то, что происходило в первые полтора часа, голубым — впоследствии (реснички, обозначенные фиолетовым, изменили позицию). Около цилий линии становятся прерывистыми: там поток особенно быстрый.
Авторы признаются, что вдохновлялись цветовой гаммой, избранной Энди Уорхолом для своего цикла «Цветы».

Поощрительной премией награждена фотография листа дейции Deutzia scabra, который покрыт волосками, увенчанными звёздочками диаметром в четверть миллиметра. Они придают листу ворсистость, и японские плотники иногда полируют свои изделия с помощью этих листов.
Стив Лаури из Северной Ирландии добился удивительно живых красок с помощью микроскопии в поляризованном свете, а также подчеркнув синий цвет путём фильтрации света через кристалл селенита (сульфата кальция). Между прочим, это метод XIX века.
Микроскопист Ольстерского университета отмечает, что эта полузабытая техника очень полезна для различения более чем двадцати видов дейции, ибо у каждого из них звёздочки имеют свою плотность, размер и форму.

Публика же приветствовала визуализацию микроструктуры самособираемого полимера длиной 2 мм, с помощью которого материаловед из Южно-Флоридского Университета (США) Анна Пяйт собирает биомедицинские «лаборатории на чипе».
Обработка различных комбинаций полимеров при различной температуре и влажности приводит к формированию самых разных структур, от которых зависит, как будут вести себя клетки, попадающие на чип. Говард Каплан из того же вуза научился превращать такие фотографии в трёхмерные изображения, чтобы было проще изучать топографию полимеров. Более того, сильно увеличенные версии (размером с шоколадный батончик) распечатываются на 3D-принтере — вот какое качество у этих фотографий.

Лучшим видеороликом названо творение Центра космических полётов НАСА им. Годдарда. Вместе с солнечным ветром мы летим к Земле, но нам не везёт: у планеты магнитное поле. Тогда мы перевоплощаемся в тепло и оказываем влияние на циркуляцию атмосферы и Мирового океана. По словам рассказчика, Гольфстрим несёт столько энергии, что хватило бы на сто таких цивилизаций, как наша.

Это фрагмент фильма «Динамичная Земля: исследование климатического двигателя планеты» (Dynamic Earth: Exploring Earth's Climate Engine), который показывают в планетариях разных стран. На его создание ушло полтора года, использованы реальные спутниковые данные и показания шести моделей, так что это не только красиво, но и достоверно.

В видео, заслужившем похвальный отзыв, мы перемещаемся в иное измерение — кишечник, и нам рассказывают об иммунной функции его слизистой оболочки. Зритель знакомится с целым рядом действующих лиц: Т-лимфоцитами, макрофагами, нейтрофилами и др. Одни из этих переливчатых бойцов разбрызгивают сигнальные молекулы, тогда как другие пульсируют смертоносной энергией, перед тем как взорваться и уничтожить бактерии. Показывается также, как расстройство в рядах бойцов иммунитета приводит к воспалению кишечника. Авторы: Arkitek Studios (США) и Ко.

Подготовлено по материалам журнала Science.

Дмитрий Целиков

IBM — крупнейший патентообладатель США уже 21 год подряд

Корпорация IBM на днях опубликовала интересную информацию: оказывается, в 2013 году эта компания получила 6809 патентов. Таким образом, компания держит звание крупнейшего патентообладателя США уже 21-й год подряд.

Портфель патентов IBM 2013 года включает разнообразные изобретения, которые помогут компании удержать лидирующие позиции в таких сферах, как когнитивные технологии, облачные вычисления и аналитика больших данных. Эти изобретения также позволят перейти к новому этапу развития когнитивных систем, в ходе которого компьютеры смогут обучаться, делать выводы и взаимодействовать с нами в более естественной, персонализированной манере.

«Мы гордимся признанием в качестве лидера списка ведущих правообладателей США, однако приобретение патента – это лишь один из критериев инновации. Не менее важен результат, который приносят патентованные изобретения, когда коммерческие и общественные организации используют их для решения тех или иных проблем, – прокомментировал Берни Мейерсон (Bernie Meyerson), почетный сотрудник IBM и вице-президент по инновациям. – Более того, широкий спектр запатентованных решений подчеркивает необходимость создания единой патентной системы, которая могла бы в равной мере поддерживать и продвигать инновации во всех областях техники».

Количество патентов IBM, полученных в 2013 году, превысило общее количество патентов, полученных Amazon, Google, EMC, HP, Intel, Oracle/SUN и Symantec. В создание рекордного портфеля патентов в 2013 году внесли свой вклад более 8 000 изобретателей компании IBM, проживающие в 47 штатах США и 41 других странах.

Список десяти основных получателей патентов* в США в 2013 году выглядит следующим образом:

1. IBM 6 809

2. Samsung 4 675

3. Canon 3 825

4. Sony 3 098

5. Microsoft 2 660

6. Panasonic 2 601

7. Toshiba 2 416

8. Hon Hai 2 279

9. Qualcomm 2 103

10. LG Electronics 1 947

*По данным IFI CLAIMS Patent Services

В рекордное число патентов, полученных компанией IBM в 2013 году, входят изобретения, которые существенно меняют способ использования технологий на Разумной Планете, а также такие, которые закладывают фундамент для наступления новой эры когнитивных систем:

• Патент США №8,510,296: Оценка достоверности и применение типа лексического значения. Это запатентованное изобретение предоставляет суперкомпьютеру IBM Watson возможность производить более точную оценку вопросов, заданных на естественном языке, а также анализировать потенциально верные ответы. Чтобы ускорить развитие запатентованных изобретений, IBM создала Watson Group – новое бизнес-подразделение, которое займется развитием и коммерческой реализацией облачных когнитивных технологий.

• Патент США №8,515,885: Нейроморфная и синаптропная спайковая нейронная сеть с синаптическими связями, созданная в ходе имитационного моделирования. Это запатентованное изобретение знаменует прорыв в области вычислительных технологий, имитирующих работу человеческого мозга. Эти технологии, в свою очередь, заложат фундамент для наступления новой эры когнитивных систем благодаря совместному проектированию аппаратной и программной составляющей. В рамках экспериментального проекта SyNAPSE (Systems of Neuromorphic Adaptive Plastic Scalable Electronics) IBM создает архитектуру чипа, который будет способен имитировать работу человеческого мозга и в то же время превосходить его по уровню обшей эффективности и производительности.

• Патент США №8,422,686: Автоматизированная валидация и применение криптографического ключа, а также размещение и распространение сертификата безопасности. Это запатентованное изобретение позволяет автоматизировать жизненный цикл криптографических ключей, используемых для шифрования и защиты данных – как на стадии создания, размещения, так и стадии удаления – и помогает повысить уровень безопасности приложений в облачных средах.

• Патент США №8,352,953: Динамическая настройка виртуальных машин. Это изобретение помогает решить проблему «шумного соседа», которая снижает возможность доступа к онлайн-системе и ограничивает производительность облачной сети в тех случаях, когда на вебсайтах, таких как онлайн-магазины или онлайн-аукционы, происходит резкий рост спроса на товары.

• Патент США №8,387,065: Ориентировочный расчет совокупности данных. Этот патент описывает схему взаимодействия с большими данными и аналитикой, при котором небольшое количество или совокупность анализируемых данных подвергается оценке, сортировке и ориентировочно анализируется на предмет основных тенденций или резко отклоняющихся значений в режиме реального времени. Концепция строится на исходно парадоксальном положении – анализ больших данных сам по себе не большой. Этот метод позволяет улучшить производительность анализа данных, сократить количество затрачиваемых процессором ресурсов, и основан на современной теории графов. Будучи встроенной в процессоры IBM POWER – чипы, являющиеся составной частью IBM Watson и серверов IBM Power Systems – технология ориентировочного расчета совокупности данных позволяет улучшить технику расшифровки криптограмм, а также коррекцию ошибок при передаче данных.

• Патент США №8,423,339: Визуальный анализ процесса укладки белков. Это запатентованное изобретение описывает метод нахождения и визуализации схожих схем складывания протеина, который помогает понять процесс укладки структуры белков в целом, и может привести к новым значимым открытиям в области фармацевтики.

• Патент США №8,572,274: Расчет сброса нагрузки при передаче данных в приложении. Этот патент описывает технологию, которая позволяет поддерживать адекватную нагрузку при передаче больших данных посредством сброса и сокращения массива данных, что в результате не влияет на точность результатов.

• Патент США №8,402,041: Сравнительный анализ прошлых и настоящих диалогов в электронной среде. Это патентованное изобретение использует аналитику больших данных с целью установления взаимосвязей между прошлыми и текущими диалогами в электронной среде (как социальными, так и деловыми), выделяя схожие характерные черты и предоставляя релевантные результаты в режиме реального времени.

Другие примеры изобретений IBM, получивших патенты в 2013 году, можно найти по ссылке: ibm.co/1kr8i0y

http://habrahabr.ru/company/ibm/blog/209428/

Главные события 2013 года в науке по версии РИА Новости

В уходящем году ученые принципиально изменили представления о границах распространения жизни: марсоход Curiosity доказал, что на Марсе могли существовать микроорганизмы, российские ученые обнаружили следы бактерий в образцах воды из озера Восток, кроме того, космический зонд «Вояджер» впервые проник в межзвездное пространство, «Планк» — уточнил возраст Вселенной, а Челябинский болид заставил запустить астероидные программы.
______________________________________________________________________________________________

Челябинский гость

Главное астрономическое событие 2013 года само прилетело из космоса: в середине февраля над Челябинском взорвался 20-метровый астероид, что стало самым мощным подобным событием более чем за 100 лет — со времен Тунгусской катастрофы.

Полет болида и последующий взрыв были задокументированы с небывалой точностью: в распоряжении ученых оказались записи множества видеорегистраторов, камер видеонаблюдения и мобильных телефонов, что позволило им установить не только траекторию Челябинского болида, но даже его родительское тело, от которого он откололся.

Ученые собрали фрагменты астероида, а также подсчитали, когда именно он расстался с родительским телом.

«Челябинское событие» стало значимым и для политики: оно заставило власти США, России и Евросоюза еще раз вернуться к проблеме астероидно-кометной опасности.

НАСА, в частности, официально запустило проект по поимке и транспортировке к окололунной орбите небольшого астероида, а российское руководство заявило о намерении начать разработку программы противоастероидной обороны.

В межзвездной среде

Межпланетный зонд НАСА «Вояджер-1» стал первым искусственным объектом, покинувшим Солнечную систему и попавшим в межзвездную среду — об этом НАСА официально объявило в сентябре.

Зонду потребовалось 36 лет на то, чтобы достичь границы Солнечной системы и пересечь ее.

Фактически этот исторический «шаг» был сделан еще в августе 2012 года. Тогда некоторые ученые заявляли, что граница гелиосферы пройдена, но НАСА опровергло эти утверждения. Решающее слово «сказал» волновой прибор PWS на борту зонда, зафиксировавший вокруг «Вояджера-1» концентрацию электронов примерно в 10 раз меньше, чем должно быть в гелиосфере.

Миссия «Вояджера-1» не закончена с выходом в межзвездное пространство. Аппарат продолжит работать еще около 10 лет и сможет решить множество новых научных задач.

«Восточная» жизнь?

Исследование образцов воды, полученных из реликтового антарктического озера Восток, принесло сенсационные результаты:

Сергей Булат из Петербургского института ядерной физики заявил, что в них были обнаружены бактерии, которые нельзя отнести ни к одному из известных подцарств.

Озеро Восток, скрытое под четырехкилометровой толщей антарктического льда, было изолировано от внешнего мира несколько миллионов лет.

Ученые ожидали, что в нем могут обитать «инопланетные» микроорганизмы, способные переносить сверхвысокую концентрацию кислорода в воде озера. До сих пор ученым не были известны такие живые существа.

Булат и его коллеги исследовали первые образцы озерной воды, замерзшей на буровом снаряде. Это была «грязная» вода — в ней присутствовали примеси керосина. Ученые идентифицировали все микроорганизмы, и исключили контаминанты — бактерии, которые были ранее обнаружены в антарктическом льду или в буровой жидкости.

Всесторонний анализ позволил выявить группу бактерий, которая оказалась «незнакомой», а значит «инопланетяне» в озере действительно существуют.

Сейчас группа Булата занимается исследованием «чистых» образцов, доставленных в Петербург в мае. Однако пока им не удалось подтвердить свое открытие.

Импортная жизнь

Российским ученым в 2013 году удалось успешно осуществить первый с 2007 года эксперимент с биоспутником.

Аппарат «Бион-М1» с животными на борту провел месяц в космосе, после чего совершил посадку в Оренбургской области.

Хотя значительная часть животных погибла, выжившие сполна «окупили» эксперимент. В частности, результаты эксперимента «Метеорит», продемонстрировали, что жизнь на Земле могла появиться в результате попадания микроорганизмов на ее поверхность вместе с падающими астероидами.

Для проведения эксперимента ученые из Института медико-биологических проблем РАН поместили «таблетки» со спорами бактерий в базальтовую оболочку «Биона». Во время входа в атмосферу обшивка корабля плавилась. Оказалось, что как минимум один штамм микробов выжил, это позволило говорить о возможности заноса микробов на нашу планету из космоса.

Ниша для жизни на Марсе

Жизнь на Марсе пока не найдена, но марсоход Curiosity уже доказал, что на Красной планете в прошлом существовали условия, благоприятные для жизни. Раньше ученым было известно, что на Марсе была жидкая вода, но некоторые данные указывали, что эта вода была крайне соленой и кислотной, и в такой воде не могли существовать никакие живые организмы.

Однако в марте марсоход обнаружил «оазис», где в древности вполне могла существовать жизнь. Глинистые минералы, которые обнаружил Curiosity, формировались в присутствии воды с небольшим содержанием соли и нейтральным показателем кислотности.

Позже, уже в декабре, марсоход выяснил, что древнее озеро в кратере Гейла было заполнено теплой водой с нейтральным или слабощелочным pH, что благоприятствует зарождению жизни. Все это вместе, как полагают исследователи, позволяет говорить, что на древнем Марсе были условия для зарождения и поддержания жизни.

Тот самый Хиггс

Физики ЦЕРНа, где в июле 2012 года был открыт новый бозон, в марте уходящего года окончательно подтвердили, что найденная ими частица — действительно бозон Хиггса, который предсказан Стандартной моделью.

С одной стороны, это открытие — именно тот результат, который ученые рассчитывали получить, когда начинали создание Большого адронного коллайдера. С другой стороны, для ученых это стало разочарованием, поскольку многие надеялись, что предсказания модели не оправдаются, а значит необходимо будет искать «новую физику».

Частица Хиггса — последний недостающий элемент современной теории элементарных частиц, Стандартной модели, объединяющей все виды взаимодействий, кроме гравитационного, отвечает за массу всех элементарных частиц. Ее существование предсказал британский физик Питер Хиггс и его коллеги.

В 2013 году Хиггс и его соавтор, бельгиец Франсуа Энглер, получили Нобелевскую премию за теоретическое предсказание механизма нарушения симметрии, который был подтвержден открытием бозона Хиггса.

Решение Нобелевского комитета разочаровало многих экспертов, поскольку всего в открытии этого механизма участвовали шесть ученых — помимо Энглера и Хиггса это были ныне покойный Роберт Браут, Джеральд Гуральник, Карл Хаген и Том Киббл.

Большой адронный коллайдер в уходящем году отключили для апгрейда, физики, используя накопленные результаты, получают все более точные данные частицы Хиггса. В частности, они обнаружили, что она распадается на фермионы (тау-лептоны и b-кварки), что опять же точно соответствует предсказаниям Стандартной модели.

Диссергейт

Скандал вокруг диссертации главы учебно-научного центра имени Колмогорова МГУ Андрея Андриянова, тихо «тлевший» с октября 2012 года, в уходящем году «полыхнул» с невероятной силой. Специальная комиссия Минобрнауки во главе с замминистра Игорем Федюкиным обнаружила десятки «липовых» диссертаций и следы «поточного» производства кандидатов и докторов.

Это привело к тому, что 11 человек, защищавшихся в диссертационном совете на базе МПГУ и уличенных в плагиате и других нарушениях, были лишены степеней. Через некоторое время был арестован глава Высшей аттестационной комиссии Феликс Шамхалов — по делу о хищении 350 миллионов рублей, выделенных Внешэкономбанком на строительство элитного жилья. На его место пришел ректор РУДН Владимир Филиппов.

Тем временем активисты создали целую систему проверки диссертаций на плагиат — проект «Диссернет», который начал выдавать разоблачения конвейерным способом: участники проекта уличали в плагиате судей, депутатов, чиновников, руководителей силовых ведомств.

Депутаты Госдумы, в частности, Владимир Бурматов, обвиненный блогерами в плагиате, начали атаку на Минобрнауки, требуя отставки министра Дмитрия Ливанова и Федюкина. Самого Федюкина обвиняли в подчистках в его дипломе. В конце концов, Федюкин ушел в отставку, чтобы «снизить то беспрецедентное и нарастающее с каждым днем напряжение, которое сейчас сложилось вокруг принимаемых министерством решений».

Реформа РАН

Российский научный мир в 2013 году вступил в эпоху перемен: сформировавшаяся еще в советское время система исследовательских институтов, подведомственных Российской академии наук, перешла в ведение Федерального агентства научных организаций, а сама РАН превратилась в «клуб ученых», которому остались лишь экспертные функции.

О реформе было объявлено в конце июня — меньше чем через месяц после избрания нового президента РАН Владимира Фортова, который на тот момент даже не был утвержден в своей должности президентом. Первоначальный вариант реформы, внесенный на рассмотрение в Госдуму, предполагал ликвидацию нынешней РАН, и создание на ее новой общественно-государственной организации с тем же названием, в которую входили также академия медицинских и сельскохозяйственных наук. При этом члены академии должны были написать заявление о вступлении в «новую РАН».

Планы реформы вызвали неприятие у части научного сообщества. Около 50 академиков и членов-корреспондентов заявили, что намерены отказаться от вступления в новую академию.

Ко второму чтению из законопроекта исчез пункт о ликвидации академии, однако осталось положение о передаче всех академических институтов в ведение «уполномоченного федерального органа исполнительной власти». Осенью закон о реформе был принят, а уполномоченный орган был создан — Федеральное агентство научных организаций возглавил 36-летний выходец из Красноярска, замминистра финансов Михаил Котюков, никогда прежде не имевший дела с научным сообществом.

Тысяча экзопланет

Первая планета за пределами Солнечной системы была найдена менее чем 30 лет назад, а сегодня их уже больше 1 тысячи. В октябре в таблице европейского каталога экзопланет, который поддерживают ученые Парижской обсерватории, стало больше тысячи строк, а сегодня их уже 1054.

Вместе с тем, ученые говорят, что точно определить число известных внесолнечных планет невозможно из-за того, что для отнесения к их числу используются разные критерии.

Тем временем, главный «охотник» за экзопланетами — космический телескоп «Кеплер» — был окончательно выведен из строя. Специалистам НАСА не удалось вернуть к жизни гироскопы, необходимые для поддержания постоянной ориентации аппарата. Сейчас НАСА рассматривает план «воскрешения» «Кеплера» с использованием солнечного ветра.

Новый рецепт вселенной

Ученые, работающие с европейским космическим телескопом «Планк», составили самую точную на сегодняшний день карту «эха» Большого взрыва и «состарили» Вселенную на несколько десятков миллионов лет.

Полученные с помощью телескопа данные позволили пересчитать «возраст» Вселенной, который теперь оценивается в 13,82 миллиарда лет.

«Планк» также помог уточнить и «рецепт» Вселенной: по новым расчетам астрономов,

на долю «обычной» материи приходится 4,9% ее массы,

на темную материю, которую пока удалось обнаружить лишь по косвенным признакам — 26,8%, несколько больше, чем считалось.

Остальное приходится на еще более таинственную темную энергию, «ответственную» за ускорение расширения Вселенной.

Следы темной материи в уходящем году, возможно, удалось найти детектору AMS-02, установленному на Международной космической станции (МКС).

Данные AMS свидетельствуют, что в диапазоне с 10 до 250 гигаэлектронвольт доля позитронов относительно суммарного количества позитронов и электронов демонстрирует аномальный рост, который не предсказывает теория.

Такой же рост в 2008 году зафиксировал российско-итальянский детектор PAMELA на борту спутника «Ресурс-ДК».

Ученые заявили, что одним из вероятных объяснений этого избытка позитронов может служить аннигиляция частиц темной материи, в результате чего рождаются эти частицы.

donmigel_62