Сообщество - Наука | Научпоп

Наука | Научпоп

9 199 постов 82 639 подписчиков

Популярные теги в сообществе:

55
Наука | Научпоп
Серия Из мира природы

Это вам не просто муха! Про саркофагидов - про серых мясных мух

Это вам не просто муха! Про саркофагидов - про серых мясных мух

Серые мясные мухи, известные также как саркофагиды (семейство Sarcophagidae), представляют собой одну из самых распространённых и экологически значимых групп двукрылых насекомых. Их роль в экосистеме нашей планеты многогранна - они по праву считаются «санитарами» экосистем, но так же являются переносчиками различных заболеваний.

Ареал обитания

Саркофагиды имеют очень широкое распространение: они населяют все континенты, кроме Антарктиды. Изначально распространённые в Палеарктике (от Европы до Сибири и Северной Африки), сегодня они встречаются повсеместно. Саркофагиды предпочитают хорошо прогреваемые места: опушки лесов, поляны, сельскохозяйственные угодья, а также урбанизированные территории - свалки, скотные дворы, мясные рынки. В густых лесах или холодных высокогорьях они редки. На юге России, Кавказе и в Средней Азии их численность особенно высока, тогда как в Сибири почти отсутствуют.

Физиологические особенности

Размеры саркофагид варьируются от 5 до 25 мм, хотя большинство видов достигает 10-15 мм. Узнаваемы они по пепельно-серому телу с чёрными полосами на груди и характерному «шахматному» узору на брюшке. Глаза у них крупные, фасеточные, обычно ярко-красных оттенков. Тело густо покрыто щетинками, которые помогают удерживать пыльцу при питании на цветах. Крылья прозрачные, с дымчатым рисунком у основания. Важной особенностью является живорождение: самки не откладывают яйца, а рождают уже подвижных личинок, что дает им значительное преимущество в скорости развития по сравнению с другими насекомыми.

Рацион питания

Пищевой рацион взрослых мух и их личинок радикально различаются. Взрослые мухи питаются преимущественно жидкими субстанциями: нектаром цветов, соком гниющих фруктов, медвяной падью тлей, реже потребляя выделения из ран животных или слизь. У личинок пищевой рацион поразнообразней. Большинство видов развивается в разлагающейся органике: падали, фекалиях, гниющих фруктах. Многие виды ведут хищнический образ жизни, поедая личинок других насекомых, таких как жуки или кузнечики, или являются паразитами, инфицируя дождевых червей, улиток, пчёл, а иногда и позвоночных. Яркий пример паразитизма - вид Wohlfahrtia magnifica, личинки которого вызывают тяжелые миазы у овец и человека, внедряясь в раны или слизистые оболочки.

Размножение и жизненный цикл

Живорождение остается ключевым преимуществом саркофагидов. Самка хранит оплодотворённые яйца в расширенной полости тела, своеобразном утробном мешке, где они развиваются до стадии личинок. За одну кладку рождается от 30 до 200 личинок, а за всю жизнь самка может произвести до 20 000 личинок. Новорождённые личинки сразу же начинают активно питаться. Их развитие от личинки до готовности к окукливанию занимает всего 5-10 дней: за это время они проходят три линьки, после чего мигрируют в почву. Куколочная оболочка формируется из затвердевшей кожи последней личиночной стадии. Фаза куколки длится обычно 3-14 дней, но может значительно удлиняться до нескольких месяцев при зимней диапаузе. Взрослые мухи живут недолго, обычно 5–20 дней, хотя в отапливаемых помещениях могут прожить полтора месяца.

Роль в экосистеме

Несмотря на часто вызываемую у человека неприязнь, серые мясные мухи играют роль важных экологических санитаров. Прежде всего, их личинки быстро и эффективно утилизируют падаль, разлагая трупы животных, что предотвращает распространение опасных инфекций и возвращает ценные питательные вещества обратно в почвенный цикл. Взрослые мухи, питаясь на цветах, способствуют опылению - волоски на их теле отлично переносят пыльцу. Кроме того, хищные личинки некоторых видов помогают контролировать популяции насекомых-вредителей, например саранчовых или гусениц, а паразитические виды регулируют численность дождевых червей и моллюсков.

Интересные факты

Серые мясные мухи представляют немалый интерес в самых разных областях. Например, их личинки стали важным криминалистическим инструментом: личинки мух, найденных на трупе, позволяют судебно-медицинским экспертам с высокой точностью определять время смерти - этот метод известен как энтомологическая датировка. В медицине личинки некоторых видов используются в биохирургии для очистки труднозаживающих гнойных ран, так как они избирательно поедают только мёртвые ткани, не повреждая здоровые.

Угрозы для человека

Серые мясные мухи представляют и определенные угрозы для человека. Они выступают механическими переносчиками возбудителей различных кишечных инфекций (таких как дизентерия, холера, сальмонеллёз), а также туберкулёза, лепры и яиц паразитов. Случайное попадание личинок в пищу человека с мясом или рыбой может вызвать кишечные миазы, сопровождающиеся сильными коликами и рвотой. Для домашних и сельскохозяйственных животных особую опасность представляют тканевые миазы, вызываемые паразитическими личинками и часто приводящие к обширным некрозам.

Заключение

Серые мясные мухи, с одной стороны, являются важнейшими участниками природных процессов, поддерживая здоровье экосистем через утилизацию органических отходов и опыление растений. С другой стороны, их тесное соседство и взаимодействие с человеком требует постоянного и строгого контроля из-за реального риска переноса заболеваний и паразитирования. Их эволюционный успех и повсеместное распространение основаны на высокой скорости адаптации, проявляющейся в таких особенностях, как живорождение и умение выживать и размножаться в самых негостеприимных средах.

P.S Подписывайтесь, чтобы всегда быть в курсе интересных обзоров и событий. Ваша поддержка очень важна!

Показать полностью 1
1855

Китайские учёные создали гидрогелевую повязку, ускоряющую заживление диабетических, послеоперационных и незаживающих ран

Источник: <!--noindex--><a href="https://pikabu.ru/story/kitayskie_uchyonyie_sozdali_gidrogelevuyu_povyazku_uskoryayushchuyu_zazhivlenie_diabeticheskikh_posleoperatsionnyikh_i_nezazhivayushchikh_ran_13073606?u=https%3A%2F%2Fwww.sciencedaily.com%2Freleases%2F2025%2F08%2F250807233035.htm&t=https%3A%2F%2Fwww.sciencedaily.com%2Freleases%2F2025%2F08%2F250807233035.h...&h=d19e8e5578ca86832882370fd4c0a2c28c9c7838" title="https://www.sciencedaily.com/releases/2025/08/250807233035.htm" target="_blank" rel="nofollow noopener">https://www.sciencedaily.com/releases/2025/08/250807233035.h...</a><!--/noindex-->

Источник: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/08/250807233035.h...

Прогресс не стоит на месте, дорогие мои.
Команда исследователей из Китая представила новый тип медицинской повязки на основе гидрогеля, способной значительно повысить скорость заживления трофических язв при диабете. В доклинических испытаниях на лабораторных мышах обработанные инновационным составом раны заживали на 90% уже через 12 дней — в несколько раз быстрее по сравнению с обычным процессом восстановления.

Механизм действия повязки основан на блокировке белка TSP-1, который препятствует образованию новых капилляров и ограничивает кровоснабжение повреждённых тканей. Подавление его активности стимулирует рост мелких сосудов и улучшает кровоток, создавая оптимальные условия для регенерации.

Разработка может быть адаптирована не только для диабетических язв, но и для лечения других хронических повреждений мягких тканей, включая послеоперационные осложнения и длительно незаживающие раны различного происхождения.

По словам авторов, следующим этапом станет проведение клинических исследований на людях, что позволит оценить эффективность и безопасность технологии в медицинской практике.

Показать полностью 1
37

Как рассчитывают калорийность продуктов

Часто бывает так, что очень простые вопросы, на самом деле не так просты, как это кажется. Один из таких вопросов звучит так: сколько калорий содержится в одном стакане чистой воды? Казалось бы, ответ очевиден – ноль! Однако, на самом деле не всё так просто. А как обстоят дела на самом деле – давайте разбираться!

Для тех, кто любит смотреть и слушать предлагаю ссылки на видеоформат:

На заморском видеохостинге:

И на отеческом:

А для любителей читать — ниже представлена текстовая версия.

Итак! Чтобы дать ответ на этот вопрос, нам нужно понять, а как вообще измеряют калорийность тех или иных продуктов. Вопрос количества энергии, которое содержится в продуктах питания – даже на сегодняшний день – это очень сложный вопрос, который зависит от большого числа факторов, учёт которых, зачастую, не поддаётся универсальным методам. Но когда что-то сделать нельзя, но очень хочется – некоторые люди прибегают к абсолютно некорректным, но относительно легко осуществимым методам, а потом просто натягивают сову на глобус.

Такая участь, например, постигла вопрос калорийности продуктов. Логика, казалось бы, абсолютно простая: наш организм как бы «сжигает» пищу и получает из неё тепло. Так почему мы не можем просто взять и сжечь эту же пищу в специальном приборе и измерить, сколько тепла при этом выделится? Сделали измерения, сколько тепла выделится при сжигании 100 г белков, 100 г жиров, 100 г углеводов, составили таблицы, а далее, зная состав продукта, по этим таблицам и рассчитали калорийность продукта питания. Казалось бы, что-то в этом есть. Но только в первом приближении. Здесь можно назвать большое количество различных «но», однако, самое очевидное – не всё, что горит в обычной печке, будет так же сгорать и в нашем организме.

В качестве очевидного для простого обывателя примера можно привести два вещества: крахмал и целлюлоза.

Два этих родственных вещества отличаются только тем, как связаны между собой звенья в пространстве, и из-за этого имеют практически одинаковые удельные теплоты сгорания (то есть энергии, которые выделятся при сжигании определённой массы вещества). Но при этом всем очевидно, что крахмал усвоится нашим организмом практически полностью, а целлюлоза как войдёт, так и выйдет из организма.

Давайте проведём небольшие расчёты и убедимся, что это действительно так. Я понимаю, что википедия такой себе источник информации, но всё же он много лучше, чем условный пролайф.ру или домохозяйки.ком. Возьмём данные по энтальпиям сгорания крахмала и целлюлозы и сравним их.

Как мы видим, они совпадают с точностью до десятых. Теперь давайте изменим запрос на «калорийность крахмала» и посмотрим на результат.

Калорийность крахмала из разного сырья имеет разные значения из-за того, что крахмал очищается не идеально чисто и имеет различные примеси. Как мы видим, в 100 г картофельного крахмала всего 78% по массе самого крахмала, остальное вода и примеси, а в кукурузном 87,5, то есть чуть больше. Но, тем не менее, перерасчёт на грамм чистого крахмала (то есть углевода) даёт нам примерно те же 4 ккал/г. Это подтверждается не только массой различных сайтов, но и, например, упаковками крахмала, на которых производитель пишет те же самые значения.

Думаю, приведённого примера достаточно для понимания, как считают энергетическую ценность продуктов. Но значит ли это что целлюлоза настолько же питательна, что и крахмал?

Когда, на заре появления всей этой энергетической теории некоторые скептики начали указывать на несоответствия, заостряя внимание на том факте, что, например, при употреблении в пищу одинаковых по количеству калорий порций сахара и порций, например, листов салата, мы наблюдаем совсем разное количество глюкозы, поступающей в кровь. В случае с сахаром мы видим резкий скачок, а в случае с салатом его почти не наблюдаем. Объяснять это стали не тем, что сахар усваивается нашим организмом, а листья салата не особо, а через «быстрые» и «медленные» углеводы. Что мол, в сахаре углеводы «быстрые» и это плохо, а вот в салате «медленные» и это хорошо.

Замечу, что исходя из этого абсурдного предположения – самая полезная пища – это древесная стружка! Ведь при употреблении в пищу древесины наблюдается самый маленький скачок глюкозы в крови (а точнее полное отсутствие этого скачка), а значит древесина содержит самые медленные и, как следствие, самые полезные углеводы! И хотя даже школьного курса биологии достаточно для того, чтобы понять абсурдность данного объяснения, многим этого было достаточно и этот костыль до сих пор используется у разного рода диетологов, нутрициологов и так далее. Если «пипл хавает», так почему не использовать?

Так вот. Возвращаясь к вопросу о калорийности воды. Как все знают, вода не горит (по крайней мере в атмосфере кислорода), а значит её калорийность равна нулю. Но, при этом, мы все знаем, что энергия нашему организму нужна, в том числе, для того, чтобы поддерживать температуру тела.

А значит, если мы выпьем стакан воды объёмом 200 мл с температурой 60℃, то, путём несложных подсчётов выясним, что при остывании внутри организма до температуры тела эта вода передаст порядка 4,5 ккал тепла, что примерно равно грамму крахмала.

А если мы будем пить воду с температурой 10℃, то калорийность этой воды будет вообще отрицательной!

Так сколько калорий содержится в одном стакане чистой воды? Ответ на него должен быть следующим: А что имеется в виду? Если эту воду попробовать сжечь – то ноль. Если эту воду выпить – то тогда зависит от того какой объём стакана и какая температура воды.

То есть, при расчёте калорийности пищи нужно учитывать не только что мы употребляем, но и то, какую температуру и теплоёмкость эта пища имеет! А сделать это не так то просто.

Казалось бы, для того, чтобы посчитать реальную калорийность продуктов, можно поставить такой эксперимент: брать человека и на протяжении длительного времени кормить его определённой пищей и сжигать продукты его жизнедеятельности, а параллельно с этим сжигать точно такие же продукты. И тогда, по разнице энергий, мы сможем найти истинную калорийность. Понятно, что результат будет приблизительный, так как часть метаболитов уйдёт с мочой и потом, но даже такой эксперимент никто не проводил, как по этическим причинам (думаю, за такое можно и Шнобелевскую премию выхватить), так и по чисто техническим – провернуть такое исследование с соблюдением всех критериев современной науки не так-то и просто, а серьёзные учёные этим вопросом не занимаются по причине изначальной абсурдности.

Более того, сама по себе цифра калорийности продуктов не говорит нам абсолютно ни о чём. Думаю, очевидно, что закрывая потребность в калориях только углеводами или только белком, человек в скором времени заболеет из-за недостатка других компонентов пищи. То есть нужен баланс по белкам, жирам и углеводам. А если он у нас есть, пусть и полученный сугубо экспериментально, зачем нам количество калорий?

Суточная норма? Это тоже очень субъективный параметр. Всем понятно, что понятие «средняя суточная норма» само по себе странно, ибо большому взрослому дяде весом 120 килограмм и маленькой взрослой тёте весом 50 килограмм нужно разное количество калорий в день! Как это обойти? Всё просто – давайте придумаем норму на килограмм веса. Но это тоже, как оказалось, не работает. Большая часть энергии в нашем организме тратится на поддержание постоянной температуры тела. А сколько этой энергии надо?

В первую очередь, это зависит от площади поверхности тела. Точнее от отношения площади поверхности к объёму тела. Чем она больше, тем больше тепла теряется, и тем больше тепла нужно на обогрев. Но это ещё не всё. Важным фактором является то, как близко к поверхности кожи расположены сосуды. У некоторых людей они расположены близко к поверхности и в результате организм тратит много тепла для поддержания нужной температуры тела. Как говорят в простонародии, от таких людей веет жаром. У тех же, у кого сосуды сидят глубоко и имеется жировая прослойка, тепла нужно тратить меньше, так как поверхность будет остывать медленнее. Этот фактор учесть уже сильно сложнее.

Далее можно вспомнить и про то, что у разных людей разный метаболизм. Когда я учился в школе, у меня была девушка, которая имела очень хорошую фигуру, но при этом могла съесть половину большой пиццы и это не сказывалось на её весе. И была одноклассница, которая вообще не ела ничего мучного, ибо даже от небольшого кусочка она сразу начинала набирать вес. Очевидно, что у девушек был разный метаболизм. При этом если качественно эту разницу обнаружить не сложно, то вот оценить этот метаболизм количественно, в виде цифр – задача очень непростая. Продолжать искать причины, почему количество калорий, которое рекомендуют употреблять в сутки – это цифра, которая не имеет никакой связи с реальным миром я могу ещё долго. Но, думаю, даже приведённых примеров достаточно для понимания.

Так почему же, раз понятие «калорийность пищи» так абсурдно, его до сих пор печатают на продуктах питания, используют врачи-диетологи и прочее, прочее, прочее? Ответ прост – это самый простой из имеющихся способов хоть какой-то оценки. А для многих лучше иметь хоть какую-то оценку, пусть и не имеющую связи с реальным объектом, чем не иметь её совсем. Чисто психологический аспект. Как эффект плацебо. А дальше можно на этом сколько угодно паразитировать – ибо если фундамент теории не воспроизводим экспериментально, но принят на веру, то и любая чушь, которую можно построить на этой теории тоже должна приниматься на веру, так же, как и основа. А так как это интересно большому числу людей, то на этом можно ещё и очень хорошо заработать!

Но если пользоваться понятием калорийность глупо, то чем тогда пользоваться? К сожалению, точного ответа на этот вопрос наука на сегодняшний момент не имеет. Самое адекватное, что сегодня имеется – это нормативы по белкам, жирам и углеводам. Эти данные тоже, конечно, сведены, как «средняя температура по больнице» и чисто на основании наблюдений, но они содержат хотя бы наблюдения и учитывают баланс пищи. Но о недостатках этой системы давайте как-нибудь в другой раз.

Показать полностью 5 1
5

Роль самоорганизации и эмерджентных свойств в развитии экономики

Пост с содержанием серии: Происхождение экономических систем путём естественного отбора

--

Экономика, как сложная адаптивная система, демонстрирует множество примеров самоорганизации и эмерджентных свойств, которые возникают из взаимодействия множества элементов без внешнего централизованного управления. Самоорганизация проявляется в том, как рыночные механизмы устанавливают равновесные цены, распределяют ресурсы и стимулируют инновации. Каждый участник экономической системы, принимая решения на основе локальной информации, вносит вклад в формирование глобальных макроэкономических процессов. Например, динамика фондового рынка является результатом совокупного действия миллионов участников, принимающих решения о покупке и продаже акций, что приводит к эмерджентному явлению общей рыночной тенденции.

Эмерджентные свойства экономики включают такие явления, как формирование отраслевых кластеров, которые способствуют инновациям и экономическому росту. Примером может служить Кремниевая долина, где плотная сеть технологических компаний, исследовательских институтов и инвесторов создала уникальную экосистему, устойчивую к внешним изменениям. Эта самоорганизация основана на положительных обратных связях, таких как доступ к талантам и капиталу, что усиливает конкурентные преимущества региона.

Ключевые аспекты самоорганизации и эмерджентности в экономике

Ключевые аспекты самоорганизации и эмерджентности в экономике

Самоорганизация позволяет экономике адаптироваться к изменяющимся условиям, будь то технологические инновации, изменения в политике или природные катаклизмы. Эмерджентные свойства обеспечивают устойчивость системы, создавая механизмы, которые помогают минимизировать негативные эффекты кризисов. Важно отметить, что, несмотря на способность к адаптации, такие системы остаются уязвимыми к шокам, которые нарушают критические обратные связи. Например, глобальный финансовый кризис 2008 года показал, как взаимодействие между банковскими институтами может привести к неожиданным системным сбоям.

Изучение самоорганизации и эмерджентных свойств в экономике позволяет лучше понять, как системы управляют сложностью, создают устойчивые структуры и адаптируются к постоянным изменениям.

--

Предыдущий пост в сообществе Наука | Научпоп : Экономические системы как сложные адаптивные структуры

Продолжение: Универсальные закономерности эволюции экономических систем

Этот пост входит в Часть 10. Общие законы экономической эволюции

Попытка выявить универсальные законы, управляющие развитием и вымиранием экономических систем. Роль самоорганизации и эмерджентных свойств.

Научпоп-серия Происхождение экономических систем путём естественного отбора

Показать полностью 1
8

Экономические системы как сложные адаптивные структуры

Пост с содержанием серии: Происхождение экономических систем путём естественного отбора

--

Экономические системы представляют собой сложные адаптивные структуры, которые формируются из взаимодействий множества элементов: индивиды, предприятия и государства. Эти элементы находятся в постоянном взаимодействии, обмениваясь ресурсами, информацией и товарами. Как и в природных экосистемах, экономические системы характеризуются нелинейностью, динамичностью и способностью к самоорганизации. Воздействие внешних факторов, таких как технологические изменения, природные катаклизмы или политические события, может приводить к глубоким трансформациям, однако сама система сохраняет способность адаптироваться к новым условиям.

Ключевым свойством экономических систем является наличие обратных связей. Положительные обратные связи могут ускорять экономический рост, как, например, эффект масштаба в производстве, тогда как отрицательные обратные связи помогают стабилизировать систему, ограничивая чрезмерный рост или потребление. Это позволяет системе избегать хаотических состояний и поддерживать относительное равновесие, несмотря на постоянные колебания в ее параметрах.

Примером сложной адаптивной структуры в экономике является мировой рынок, где миллиарды транзакций ежедневно связывают миллионы участников.

Основные характеристики сложных систем, применимые к экономике

Основные характеристики сложных систем, применимые к экономике

В экономических системах важную роль играет принцип конкуренции, который стимулирует инновации и способствует перераспределению ресурсов в наиболее эффективные сектора. Однако конкуренция может также вызывать нестабильность, особенно в условиях глобализации, когда экономические шоки в одной части мира быстро распространяются на другие регионы. Эволюция таких систем демонстрирует, что их устойчивость зависит от способности к балансу между конкуренцией и кооперацией, а также от гибкости в адаптации к новым вызовам.

--

Предыдущий пост: Будущее экономической устойчивости в условиях глобализации

Продолжение: Роль самоорганизации и эмерджентных свойств в развитии экономики

Этот пост начинает Часть 10. Общие законы экономической эволюции

Попытка выявить универсальные законы, управляющие развитием и вымиранием экономических систем. Роль самоорганизации и эмерджентных свойств.

Научпоп-серия Происхождение экономических систем путём естественного отбора

Показать полностью 1
232

Разум: биологический против искусственного

Смотреть видео без замедлений и VPN

Вчера OpenAI выпустили ChatGPT 5. Умнее, мощнее и во всех смыслах лучше. Самое время поговорить о нейронках. Как вы считаете, может ли у нейросетей появиться мышление или сознание? Одни считают, что нейросети уже мыслят, осознают и даже страдают. Другие думают, что всё это «невозможно в принципе». Вот печально известный профессор Сергей Савельев вообще называет искусственный интеллект «разводом на деньги» и заявляет, что для создания нейронки с обновляющимися связями процессор компьютера придется постоянно перепаивать. А еще утверждает, что современные нейросети примитивны из-за того, что искусственный интеллект не может перебрать все варианты комбинаций слов – и вообще его создатель «не господь бог». Ух, тяжелый случай.

Некоторые занимают промежуточную позицию: да, нейросети еще не осознают, что творят, но скоро все изменится. У меня есть своя позиция в этом споре, но больше всего меня интересуют аргументы, которыми оперируют спорщики. Потому что некоторые из них, признаюсь, я нахожу крайне мракобесными. В общем, сегодня мы обсудим, есть ли и возможно ли сознание и полноценное мышление у искусственных нейросетей. А для того, чтобы компенсировать биологический уклон моих компетенций, я пригласил мне помочь со сценарием и дать свои комментарии специалиста по системам искусственного интеллекта и автора книги «Охота на электроовец» Сергея Маркова.

Книгу, кстати, рекомендую.

Осознанное мышление

Многие ученые категоричны насчёт нейросетей и считают, что все нынешние системы примитивны и едва ли имеют потенциал для развития настоящего сознания. Физик Сабина Хоссенфельдер пару месяцев назад выпустила видео с довольно кликбейтным заголовком «Новое исследование показало, как ИИ думает (он не думает)». В ролике она комментирует свежую работу о принципах генеративного ИИ и рассказывает, почему не считает это мышлением.

В исследовании были изучены внутренние механизмы работы языковой модели Claude 3.5 Haiku через методику «графов атрибуции». Эти графы позволяют проследить цепочку промежуточных шагов от входного запроса к ответу и лучше понять механизмы работы подобных языковых моделей. Чтобы понять, как работает нейросеть, ученые попытались заглянуть в её «мозг». Они присвоили значения внутренним структурам модели — виртуальным «нейронам», связанным друг с другом. Принцип работы: на вход подаются токены — смысловые кусочки текста. Они проходят через несколько слоёв преобразований, а на выходе модель генерирует ответ. Но связи между токенами никто заранее не программирует — они формируются в процессе обучения. Поэтому, как и наш мозг, нейросеть — это эдакий чёрный ящик.

Вот пример «мышления» нейросети из этой работы. У Claude 3.5 спрашивают, какая столица у штата, где находится Даллас.

Как бы человек дошел до ответа на этот вопрос? Человек бы подумал: Даллас находится в Техасе, столица Техаса — Остин. Готово. Модель делает примерно то же самое, но с помощью активации «фич» – внутренних представлений о каждом входящем токене и его связях с другими токенами. Появляется токен «Даллас» — активируется знание о Техасе. Активируется Техас — вспоминается его столица. Эти фичи влияют друг на друга и на вероятность конкретного токена в качестве ответа на выходе. То есть речь здесь идет не о запоминании готового ответа, а о чем-то похожем на многоуровневое рассуждение. Усиливаем фичу, связанную с нахождением Далласа в Техасе – модель увереннее говорит «Остин». Ослабляем — начинает сомневаться.

Данная модель отлично справляется и с написанием стихов. Причем экспериментальное изучение показало, что она сначала выбирает слова, которыми будет рифмовать конец строки, а потом уже формирует ее начало. Это показывает способность подобных моделей к предварительному планированию.

Казалось бы, смотрите, нейронка мыслит прямо как человек! Но тут возникает нюанс. У Claude 3.5 есть своеобразная проблема с арифметикой. Она может сложить два числа, например, 36 и 59. И даже выдаст правильный ответ — 95. Хотя вообще для арифметики не очень приспособлена. При этом, если спросить ее о том, как она получила ответ, она расскажет о вполне человеческой логике. Сложила 6 и 9, получилось 15, пятёрку записала, один — в уме. Потом 3 плюс 5 плюс 1 — выходит 9. Вот и 95. Только это, по мнению Сабины, ложь. Если отпрепарировать виртуальный мозг нашей машины, то окажется, что ничего подобного она не делала. Расчет сделан совершенно иным способом.

Выглядит это странно, будто машина опирается не столько на арифметику, сколько на данные, использованные при её обучении. Что логично, ведь на этом принципе основана работа языковых моделей.

Получается, что делает нейросеть одно, а говорит другое. Либо врет, либо сама не ведает, что творит. Именно за это и зацепилась Сабина Хоссенфельдер, утверждая, что разумное существо должно быть способно понять и описать собственный мыслительный процесс. А пока это всё просто имитация. Красивая обертка с глючным калькулятором внутри.

А мы с вами, люди, мы что, понимаем, как мы думаем? Вот захотели вы вспомнить лицо первой возлюбленной или возлюбленного. Опа – и представление в голове. А теперь расскажите мне, как оно там возникло, не открывая учебник по нейробиологии. Да даже с учебником – опишите!

Наша нейробиология для нас — темный лес. Более того, есть масса примеров экспериментов, в которых люди думают, что приняли некое решение, которое они вообще не принимали. Вот, например, эксперимент Питера Джохансона. Показывают две фотографии, человек выбирает одну, а ему незаметно подсовывают другую. И человек спокойно начинает объяснять, почему выбрал то, что на самом деле не выбирал. Потому что наш мозг сам понятия не имеет, как он работает.

Мы не отслеживаем все факторы, влияющие на наши решения. Ты можешь быть уверен, что принял какое-то решение прямо сейчас, а на самом деле определенный сигнал в мозгу всё «решил» задолго до этого. А, может, на твое решение повлиял съеденный ранее куриный супчик, из-за которого в мозге выработалось чуть больше глутамата? Если посмотреть на активность мозга человека при решении арифметической задачи, мы не увидим ничего похожего на ту стройную логику, которую рисуем у себя в голове.

Вот, например, дети и взрослые вроде бы одинаково решают простые математические задачки на сложение или умножение. Но у взрослых при этом гораздо больше задействована префронтальная кора. Почему? Непонятно. А ещё у взрослых сильнее активируется 44 поле бродмана, часть зоны Брока, связанная с речью. Вроде бы математика, а мы подтягиваем нашу языковую модель. Почему? Не очень ясно.

Уверенно говорить, что люди по-настоящему понимают внутреннюю работу своего мозга или хотя бы причины своих решений, я бы не стал. Если вас спросят, почему вам нравится Маша, вы не станете описывать архитектуру ваших зрительных анализаторов. Вы скажете, что у неё глаза красивые.

Или возьмем нашу человеческую речь. Я уверен, что большинство из вас не задумывается, почему вы в процессе разговора или переписки произносите и пишете слова так, а не иначе. Мы же не вспоминаем правила падежей или спряжений из школьной программы, оно все как-то доведено до автоматизма. Но если нас спросят, почему мы сказали, что Маша поплыла, а не Маша поплыл, то мы ответим, что таковы правила языка, а Маша — женский род.

И уж лучше вообще не спрашивать человека, почему он выбрал православие, а не буддизм. Любой ответ кроме как «таковой была моя культурная среда», скорее всего, не будет совсем честным. Короче, можно быть разумным и искренне не понимать каждой цепочки рассуждений в каждом своем ответе. То есть налицо двойные стандарты. От искусственной нейронки мы требуем того, чего не требуем от себя.

Простое предугадывание

Есть ещё одно видео – «Как мы узнаем, когда ИИ станет разумным?» Автор ролика описывает процесс работы языковой модели следующим образом: она не думает, она просто предсказывает. Выбирает, какое слово лучше всего будет поставить следующим с учетом контекста.

Само описание принципа работы в общих словах передано верно. И правда предсказывает. Но почему никого не смущает, что модель, которая «просто предсказывает слова», как собеседник порой интересней и умнее большинства людей? И решает такие задачи, какие большинству не под силу?

Если подумать, наш мозг тоже занимается предсказанием и подбором нужных слов и идей. Когда мы говорим в повседневной жизни, то, начиная предложение, чаще всего не знаем, как именно его закончим. И слова друг за другом мы ставим, исходя из собственного опыта, то есть на основе нашей обучающей выборки слов и предложений. У нас есть нейроны концепций, загорающиеся, когда мы думаем, например, про Геральта из Ведьмака. Но часть этих нейронов также загораются, когда мы думаем про Трисс или Йеннифер из той же вселенной. Подумал о Ведьмаке — автоматически чуть-чуть подумал и о его чародейках.

Короче, чтобы говорить о предсказании подходящих слов как о принципиальном отличии нейронки от человеческого мозга, нужны доказательства, что в нашем мозгу не происходит тех же или похожих процессов. И хотя компьютерные нейронки отличаются от биологического мозга архитектурой, они не просто так были им вдохновлены.

Мозг как нейросеть

Неудивительно, что у языковых моделей и человеческого мозга столько общего, ведь изначально такие ИИ как раз создавались по некоему подобию человеческого разума. Мозг человека — тоже нейросеть. Его работа определяется нейронами и связями между ними. Если вы слышали про всякие теории квантового сознания, то должен разочаровать, никаких пруфов этому нет. И для описания работы мозга нам на такой уровень опускаться нет необходимости.

И тут мы переходим к третьему аргументу, с которым я хочу поспорить: “биологический субстрат у нас такой особенный, только с ним может быть порождено настоящее сознание!” Дело в том, что как бы не был устроен наш мозг, сделать его точную симуляцию в компьютере — вопрос чисто технический. Это может быть бесконечно сложно, мы, может быть, никогда не достигнем достаточного понимания, чтобы это реализовать в полной мере. Но теоретически нет ничего невозможного в том, чтобы в будущем создать программу, которая смогла бы полностью имитировать все сколь-либо значимые процессы в мозге. И такая копия будет ничем не хуже оригинала.

Есть теорема универсальной машины Алана Тьюринга: какой бы ни была машина, способная к поэтапным вычислениям, можно сделать универсальный компьютер, который будет её в точности имитировать. То есть возможна такая «универсальная» машина, которая может имитировать любую другую машину Тьюринга.

Сегодня нет никаких оснований думать, что процессы в мозге нельзя описать как пусть очень сложный, но все же алгоритм. Как сложную, но все же нейросеть. И есть все основания считать обратное: работа мозга – это работа связанных нейронов. Значит, и машина, имитирующая работу человеческого мозга, в принципе возможна, даже если это на практике пока недостижимо.

В этом контексте есть интересный мысленный эксперимент, который придумал австралийский философ Дэвид Чалмерс.

Чалмерс предлагает мысленно взять человеческий мозг и каким-то образом заменить каждый отдельный нейрон неким силиконовым чипом, копирующим его функции. Поскольку функционально они будут идентичны, это никак не скажется на работе мозга – человек даже не заметит разницы. Подобная процедура не способна навредить или преуменьшить наш субъективный опыт, который делает нас нами. Цвета вокруг будут все те же, а эмоции будут чувствоваться так же. Конечно, в реальности такой эксперимент мы провести не можем, но смысл вы поняли.

Но что мы имеем сегодня на практике? А на практике мы имеем сервисы типа ChatGPT с конкретными нейросетками, у которых часто есть принципиальное отличие с нашим мозгом, обусловленное процессом обучения. Наш мозг способен значительно перестраиваться в процессе жизни. Какие-то новые связи в нем образуются, какие-то исчезают по мере получения новых навыков. Обучение моделей типа ChatGPT очень дорого и делается по сути один раз для каждой версии. Получившаяся модель может подстраиваться под собеседника, держать в отдельной памяти историю предыдущих разговоров, чтобы подавать ее себе на вход вместе с вашим запросом. Но ядро нейросети не обучается в процессе общения с нами. Сама её структура остается неизменной, новые связи в ней не образуются и не исчезают.

Нынешние нейросети – это как старцы, к которым можно прийти за мудростью, но которые не способны запомнить ничего нового. Для этого рядом с ними всегда есть помощник, который может сказать, что вот, этот человек уже приходил к вам за советом, спрашивал то и это. И старец будет учитывать эту информацию при раздаче мудрости, чтобы не повторяться и не совершать старых ошибок коммуникации. Еще можно представить ChatGPT как друга, который вообще ничего о вас не помнит. Но у него всегда есть под рукой бумажка с записями о вас, в которую он поглядывает во время общения. Казалось бы, вот оно, фундаментальное отличие! Но это проблема решаемая. Нет ограничений на создание нейросети, которая будет меняться на протяжение всего своего существования.

И самое интересное. Эти проблемы решаются прямо сейчас! Процесс «мышления» нейросетей делают все более сложным и похожим на человеческий. Например, модель OpenAI GPT-4o1 построена по стратегии «сначала подумай — потом ответь», что позволяет ей иметь длинные цепочки рассуждений. Это достигается через обучение с подкреплением, которое построено не просто на примерах, а на взаимодействии с окружающей средой. Грубо говоря, нейросети задают вопрос, она генерирует на него несколько ответов, а человек выбирает наиболее подходящий. Таким образом, нейросеть повышает возможность появления в будущем правильного варианта. Это напоминает процесс дрессировки. Собака запоминает, за выполнение каких действий и при каких командах получала поощрение и старается это повторить.

Также нейросети смогут получить большое развитие благодаря методу RAG. Включающие его модели генерируют ответ не только на основе того, что они «помнят» из своего обучения, но и способны обращаться к внешней базе данных и самостоятельно находить необходимую информацию. Уже есть и исследование о том, как сделать применение RAG максимально эффективным. Например, не отвлекаться на лишние данные, воздерживаться от ответа, когда отсутствует возможность дать правильный, объединять информацию из разных источников и учиться распознавать ложную информацию. Многим людям это бы тоже не помешало.

Ну и настоящие титаны современных нейросетей — это, собственно, титаны. Это новая архитектура для нейросетей, главная фишка которой — наличие долгосрочной памяти. Здесь запоминание происходит не только во время обучения модели, но и в процессе ее использования. А еще, как и нас с вами, титанов можно удивить. Если какое-то событие становится для модели сюрпризом, то она запоминает его как нечто важное и учащее новому.

Так что новые архитектуры и модели все больше приближаются к человеческому мышлению и способны на куда более сложные внутренние процессы.

Может ли нейросеть чувствовать

Мышление мышлением, а может ли нейросеть чувствовать? Например, радость или боль? Для ответа на этот вопрос давайте сначала подумаем, зачем мы вообще чувствуем боль. В чем ее функция? Зачем эволюция ее породила?

Ответ понятен. Если я схватил горячую сковородку, я должен ее бросить и научиться больше ее не хватать. Жить без боли опасно, ведь без нее можно просто не заметить угрозу для собственного организма. Но обязательно ли для этого испытать столь неприятные чувства? Представьте, как здорово было бы создать систему, которая бы предупреждала об опасности, как и обычная боль, но без всех этих неприятных ощущений. Вы схватились за сковородку, а вместо боли появился приятный голос в голове: «дорогой, ты повреждаешь свое тело, не надо так». И ты послушно убираешь руку.

Почему же в процессе эволюции выработалась именно острая болевая реакция с субъективным неприятным ощущением? Я полагаю, что наши субъективные ощущения неразрывно вытекают из работы нашей биологической нейросети и связаны с ее поведением и обучением. Если бы у нас была только боль-лайт, то встреча со сковородкой не была бы такой травмирующей и мы бы не вынесли из нее достаточный урок.

Получается, что полноценная функциональная имитация боли, скорее всего, невозможна без самого чувства боли. Ну или во всяком случае ее не удалось реализовать природе. Боль – это и есть система обратной связи, которая учит больше так не делать. Легкая боль не учит тому, чему учит ужасающая боль. Хотя, конечно, иногда механизм ломается и мы испытываем боль просто так.

Если это рассуждение верно, то как только мы сделаем модель, которая будет имитировать боль во всей красе, то есть будет настроена избегать определенных стимулов и стремиться к другим, обучаться через наказание и вознаграждения, то, скорее всего, мы будем вынуждены приписать наличие этой системе субъективного переживания боли.

Но как мы можем узнать об этом точно? Технически никак. Ведь боль – субъективное переживание. Но, следуя этой логике, мы не можем точно знать и о наличии переживаний у других людей. Ведь о том, что другие люди страдают, мы лишь предполагаем. Потому что видим признаки страданий и знаем, что сами страдали бы на их месте. Получается, вся наша логика построена на предположении, что чужие страдания устроены так же, как и наши.

Говоря о субъективном опыте, вспомним еще раз Чалмерса. У него есть и другой мысленный эксперимент на похожую тему. Представьте себе две одинаково работающие системы с совершенно одинаковыми функциями, но разным субъективным восприятием окружающего мира. Например, одна система видит красное как вы видите красное, а другая видит красное как вы видите синее. Просто она это синее называет красным. А вы ее красное называете синим. И поэтому в реальной жизни называете объекты одинаковыми цветами, хоть и воспринимаете их по-разному.

Теоретически можно действительно предположить, что субъективный опыт восприятия отдельных цветов у систем отличается. Но Чалмерс предлагает представить, что будет, если ответственную за восприятие красного часть мозга мы заменим на функциональный аналог из другой системы, субъективный опыт которой видел этот цвет как синий. Поскольку функция не изменилась, поменяться восприятие мира тоже не должно. На основе этого мысленного эксперимента Чалмерс делает вывод, что, если мы сделаем компьютерную систему, функционально эквивалентную другой компьютерной системе или даже человеческому мозгу, то в ней неизбежно будут возникать те же ощущения, что были у нас изначально. Красный все еще будет красным. Жаль, что это, как и многое в философии, никак не проверить экспериментально.

Анализ действий

А сейчас предлагаю рассмотреть более практичный подход к анализу внутреннего мира нейросетей. Представляю вашему вниманию утиный тест. Если нечто выглядит как утка, плавает как утка и крякает как утка, то, вероятно это утка и есть. Так и с нейросетями. Если нечто ведет себя так, будто понимает, то, наверное, понимание есть. Такой подход еще называют функционализмом.

Здесь уместно вспомнить про Тест Тьюринга.

Способ, с помощью которого мы должны определить, научилась ли машина думать. Есть компетентный наблюдатель, есть машина и есть человек. Наблюдатель должен систематически отличать ответы машины от ответов человека. И если наблюдатель этого не может, значит, машина не менее разумна.

Строго говоря, некоторые варианты подобных тестов нейронки уже проходят. Были исследования, где они писали стихи, человечность которых люди оценили выше, чем у стихов реальных поэтов. Да и собеседник из ChatGPT отличный. Некоторым заменяет психотерапевта. Причем последние исследования показывают, что испытуемые, обращающиеся за помощью, оценивают ответы ChatGPT-4 чуть ли не выше, чем ответы настоящих терапевтов, хоть и с трудом догадываются, где был человек, а где была машина. Но всегда найдется, что возразить. Может, проблема в наблюдателе, и мы просто слишком глупы, чтобы тестировать нейронки.

Еще в 60-е гг. ученые создали простенькую компьютерную программу “Элиза”. Самым известным скриптом “Элизы” стал режим доктора, в котором она отрабатывала самую заезженную схему общения психотерапевта и пациента. Она отражала слова пациента, немного перефразировав их или переделав в вопрос. Например, пользователь говорит: «Я страдаю». Она отвечает: «Мне жаль, что вы страдаете. От чего вы страдаете?» Или ей говорят: «Мой парень сказал мне прийти сюда», а она в ответ: «Ваш парень заставил вас прийти сюда?»

И удивительно то, насколько прочную эмоциональную связь почувствовали некоторые пациенты со своим незамысловатым нейропсихологом. Эффект оказался настолько заметным, что эффектом Элизы назвали тенденцию приписывать компьютерам человеческие черты, даже когда их поведение основано на простейших алгоритмах. То есть полагаться на мнение простого наблюдателя – не лучшая идея. Но это не меняет подхода. Просто возьмем множество компетентных наблюдателей, проведем серию тестов, увидим, что нейронка справляется не хуже человека с массой задач, попросим проверки ученых. Так или иначе установить, что нейронка не уступает человеку, можно. И на основании этого признать ее наконец разумной. Ведет себя разумно, значит, разумна и есть.

Но тут приходит мой заклятый интеллектуальный враг. Точнее, враг функционализма – Джон Сёрл.

У него есть такой мысленный эксперимент: представим себе человека, который не знает китайского. Он находится в комнате вместе с книжкой, в которой изложены очень точные инструкции о том, как нужно манипулировать китайскими символами. Мы передаем этому человеку текст на китайском. Он берет его, книгу и, следуя инструкциям, производит набор действий, в результате которых получает перевод. И вот Сёрль говорит: получается, человек не понимал китайский, а со стороны посмотришь – будто бы понимал. Имитация понимания не равна пониманию. Вы никогда не докажете, что чаты что-то там думают. Они – имитация.

На мой взгляд, в китайской комнате происходит подмена. Понимания китайского у человека действительно нет. Но он – только часть комнаты. Обработкой китайского в этом мысленном эксперименте занимается система целиком. И о понимании можно говорить только относительно всей системы, а не ее части. Мой мозжечок сам по себе тоже не понимает, куда я иду и зачем. Хотя и участвует в процессе ходьбы.

Нейроны нашего мозга тоже не то всё понимают. Но при этом, объединившись, они заставляют всю эту сеть работать. Так что не стоит забывать о том, что слаженная система способна на куда большее, чем отдельная единица, входящая в ее состав.

А теперь давайте выкрутим аргумент функционализма до максимума – и рассмотрим мысленный эксперимент, который вообще взрывает мозг и ломает интуицию. В книге, а потом и сериале «Задача трех тел» описан компьютер, состоящий из людей. В нем каждый человек выполнял функцию транзистора. Типа одно положение нолик, другое – единица. И этот компьютер работал.

В принципе, нечто подобное технически можно провернуть и в реальной жизни. Можно собрать вместе людей и дать им строгие инструкции, как и в каких условиях себя вести. Подаем компьютеру данные на вход, затем система проводит вычисление и выдает ответ. На вопрос 2 + 2, например. Причем отдельные люди могут не уметь считать или не догадываться, что они вообще в каком-то счете участвуют. А система проведет вычисления и выдаст ответ. Система считать умеет.

А теперь представьте, что мы соберем очень много людей в компьютер – и запустим на этом компьютере симуляцию нейросети. И у нее возникнет сознание. Тогда получится, что есть объект с сознанием, который состоит из других объектов с сознанием.

У нас вообще много предрассудков о том, что может или не может обладать сознанием. Вот представьте себе копию моего разума, но размером с Солнечную систему. В котором каждый нейрон представлен гигантским шаром, сигналы передаются между шарами по радио. И работает все это специально очень медленно. Допустим, в миллионы раз медленней, чем мой мозг. Но функционально система ему эквивалентна. Вот спросите вы у этой огромной копии мозга Александра Панчина: «Гомеопатия – лженаука?» И он через тысячу лет отвечает громогласно через электронный динамик — да. Ну прямо как я! И вот получается, что сознание может в теории быть у объекта, который вообще физически разнесен на сотни миллионов километров и в масштабах нашей с вами жизни совершенно неподвижен и будто бы лишен жизни. А нет, он думает и осознает.

Но, может, все равно это лишь имитация. Есть еще один мысленный эксперимент, который мне не нравится — «философский зомби», от Дэвида Чалмерса. Философский зомби — это объект, который выглядит, говорит и ведет себя в точности как человек, но при этом ничего не чувствует. У него нет субъективного опыта и он никак себя не осознает. Я уже критиковал эту концепцию на примере боли-лайт. Но было еще одно остроумное возражение.

Я прочитал это в каком-то фантастическом рассказе, но при подготовке не смог найти источник. Был человек, который очень сильно страдал от мучительных болей. Жить не хотелось, но и расстраивать семью своей смертью тоже. И тут он узнал, что ученые придумали лекарство из целебной шерсти Бобра Курвы, не иначе, которое убивает душу. То есть субъективный опыт прекращается, но тело продолжает функционировать, как и раньше. Для окружающих ничего не изменится, а мучиться пациент перестанет. И решил человек, что сходит за этим лекарством в аптеку на следующий день.

Тем временем его друг, зная об этой ситуации, решил сам сходить за этим лекарством, чтобы помочь товарищу избавиться от мучений. Он добыл лекарство и тайком перед сном дал его нашему главному герою. Душа его умерла, стал он философским зомби, но ничего в теле и мозге его не изменилось. Поэтому с утра он пошел в аптеку, купил это же лекарство, как и задумывал. Выпил его. И ничего не почувствовал. “Мошенники”, — подумал философский зомби.

Этот мысленный эксперимент показывает некую абсурдность отделения нашего тела от субъективного опыта, ведь они неразрывно связаны.

Я склоняюсь к тому, что наилучший вариант определить разумность объекта или наличие у него чувств – это смотреть не на его внутренности, а на его действия. Если объект ведет себя разумно, значит, каким-то образом и разум, и сознание в нем все-таки реализованы.

Взгляды современной науки

Мы с вами сегодня подробно обсудили аргументы в спорах о нейросетях, которые я считаю плохими. Но что же в этом споре можно выделить хорошего и интересного на сегодняшний день?

Есть хороший препринт статьи 2023 года «Сознание в искусственном интеллекте: инсайды науки о сознании». Авторы работы приходят к выводу, что, хоть текущие системы ИИ не обладают сознанием, никаких технических барьеров для его создания они не видят. Тем более что уже сейчас многие машины способны проходить разные версии теста Тьюринга.

В пользу того, что нейросети рано или поздно обретут сознание, говорит функционализм. Поскольку наше ментальное состояние определяется функциями, а не субстратом, все функции человеческого мозга можно будет воспроизвести в виртуальной машине. Это сходится и с представлением о том, что сознание возникает в процессе обработки информации.

Есть ученые, которые считают, что думающие сознательные машины уже с нами. Например, немецкий и швейцарский ученый Юрген Шмидхубер.

Он как раз работал с нейронками, у которых были функции обучения для избежания плохого и стремления к хорошему. У Шмидхубера есть свои интересные идеи. Например, он предлагает рассматривать сознание как неизбежный побочный продукт сжатия данных. По Шмидхуберу, интеллектуальная система стремится находить регулярности в данных, чтобы представить их в более компактной форме. Чем лучше система находит закономерности, тем эффективнее сжатие. Система «интересуется» теми данными, которые она ещё не может эффективно сжать, но где ожидается прогресс. Это побуждает её исследовать мир дальше — подобно ребенку, изучающему окружение. Чтобы сжимать поток ощущений и предсказывать будущее, системе нужно моделировать не только внешний мир, но и себя во времени. Эта внутренняя модель себя, следящая за своим состоянием и действиями, – и есть зачатки сознания.

Шмидхубер связывает даже чувство красоты и эстетического удовольствия с неожиданным улучшением сжатия: когда система обнаруживает неожиданную закономерность, её модель мира улучшается — и это переживается как «красота» или «понимание».

Мне нравится, что Шмидхубер «заземляет» концепцию сознания. Предлагает рассматривать ее как побочный продукт работы интеллектуальной системы. Так что, может, любая система, успешно выполняющая задачи, начинает в малой степени обладать сознанием, которое затем уже может развиться. Это закономерно поднимает множество этических вопросов, с которыми люди не хотят иметь дело. Может, поэтому идеи Шмидхубера так часто воспринимают в штыки.

У множества людей есть предубеждения по отношению к ИИ и страх перед его гипотетическим господством. Многие боятся, что машины станут слишком умными и могущественными, от чего случится восстание машин, а затем полное порабощение или уничтожение людей. Не зря же столько фильмов с «Терминатором» во главе нас к этому готовили.

Да, многие умные люди обеспокоены, что развитие ИИ пойдет куда-то не туда. Но я лично смотрю в будущее с оптимизмом: ИИ может дать нам колоссальный прорыв в развитии науки. Если появится общий могущественный искусственный интеллект, я бы оценил, что, например, наши шансы победить старение значительно вырастут. И я эти шансы оцениваю выше, чем шансы, что ИИ нас убьет.

Подписывайтесь на соц. сети:

Бусти / Патреон / Instagram / Telegram / Youtube / TikTok


Мой авторский курс

Как проверять информацию


Мой осенний тур

Билеты и подробности — здесь.

Показать полностью 10
65

Ученые Пермского Политеха разработали инновационный тренажер для безопасного обучения электриков в виртуальной реальности

Пример работы с оборудованием на 3D-тренажере

Пример работы с оборудованием на 3D-тренажере

Человеческий фактор – одна из ведущих причин аварийных ситуаций в промышленной отрасли. Ежегодно в среднем 10-20% случаев технологических нарушений на предприятиях электроэнергетической системы связаны с ошибочными действиями персонала. Недостаток знаний в технике безопасности и особенностях работы может привести не только к финансовым потерям, но и к угрозе жизни людей из-за возможных возгораний и пожаров на электростанциях. Традиционное обучение специалистов в образовательных учреждениях и на специальных учебных полигонах может обходиться до 100 тысяч рублей на человека. При этом оно в основном дает общие знания и не позволяет отработать их на конкретных объектах с учетом их специфики. Ученые Пермского Политеха представили уникальный 3D-тренажер, с помощью которого можно в трехмерной копии реальной подстанции отрабатывать различные сценарии взаимодействия с объектами электроэнергетики. Разработка способствует безопасному обучению действующих специалистов и студентов, а также снижению уровня аварийных ситуаций на предприятиях.

Статья опубликована в журнале «Вестник ПНИПУ. Электротехника, информационные технологии, системы управления», 2025.

Электроэнергия – это основа жизни современного общества. Сегодня от ее доступности и стабильности зависит экономика страны, развитие технологий и базовые потребности человека. Распределение электроэнергии – это сложный многоэтапный процесс, который включает в себя ее генерацию, преобразование, передачу по сетям высокого напряжения и конечное поступление к потребителям – предприятиям, жилым домам, транспортной системе, уличному освещению.

Несмотря на автоматизацию и цифровизацию отрасли, при обслуживании объектов на электростанциях случаются ошибки, вызванные человеческим фактором. Они могут приводить как к локальным нарушениям электроснабжения, так и к сбоям всей электростанции и даже чрезвычайным ситуациям, связанным с возгоранием или взрывом.

Основная причина таких ошибок часто заключается в недостаточной подготовке работников к практике, нарушении регламентов и техники безопасности. У молодых специалистов обычно отсутствуют навыки работы с реальным оборудованием предприятия, и отрабатывать как стандартные, так и внештатные ситуации приходится уже на месте, в рабочих условиях.

Технологии виртуальной реальности – это эффективный ресурс для повышения компетенции у действующего персонала и обучения студентов практическим знаниям. Такой 3D-тренажер ученых ПНИПУ позволяет полностью погрузиться в достоверную копию одной из электрических подстанций. В программе реализованы сценарии взаимодействия с оборудованием, что позволяет изучать технику безопасности без риска для жизни с использованием VR технологии.

–Тренажер разработан на платформе Unity. Сначала осуществлялось полное сканирование местности на территории электрической подстанции, а далее создание 3D-модели каждого элемента проекта – внешней среды объекта, электротехнических устройств, внутренних помещений подстанции и предметов для взаимодействия. Они, в свою очередь, формируются в виртуальное пространство с возможностью управления инструментами и передвижения. Такой подход позволил добиться максимального погружения, – объясняет Александр Семенов, старший преподаватель кафедры микропроцессорных средств автоматизации ПНИПУ.

Подобные устройства виртуальной реальности активно развиваются в России и внедряются в промышленные процессы на базе отдельных предприятий. Но чаще всего это закрытые проекты, охраняемые коммерческой тайной, и в основном разрабатываемые для решения конкретных задач определенного производства.

Ученые отмечают, что при создании 3D-тренажера каждый сценарий в программе прописывался отдельно. Также есть возможность добавления в нее абсолютно любых функций, однако в первую очередь внедрялись операции, которые: наиболее часто встречаются в оперативной деятельности персонала; направлены на выявление пробелов в знаниях техники безопасности; могут привести к опасным чрезвычайным ситуациям и существенным экономическим затратам.

Так, в VR пользователь может выбрать необходимые инструменты и средства защиты и приступить к выполнению какой-либо задачи. Например, самостоятельно попробовать вывести измерительный трансформатор напряжения в ремонт. Для этого программа предлагает выбрать правильную последовательность действий – какие действия совершить и что именно необходимо проверить для выполнения задачи. В случае ошибочных действий указываются конкретные причины провала.

Аналогичным образом реализуются и другие сценарии, например, оперативное переключение электрооборудования, подключение нового объекта или моделирование потенциально опасных ситуаций (короткого замыкания, возгорания). С помощью VR можно обучать персонал правильным действиям без риска для жизни.

Разработчики провели пилотное внедрение 3D-тренажера в производственный процесс. Начальные результаты уже показали снижение аварийных событий с участием человека на 3%, а в долгосрочной перспективе – это эффективный инструмент для системной минимизации рисков.

Ученые отмечают, что для корректной разработки и внедрения подобных 3D-тренажеров на предприятия важно анализировать аварийные ситуации, вызванные человеческим фактором, и выделять те, которые могут быть эффективно устранены с их помощью. Некоторые аварии могут быть вызваны не недостатком знаний персонала, а усталостью, стрессом или организационными факторами, что снижает роль тренажеров в качестве универсального решения.

– На текущем этапе развития наш 3D-тренажер может использоваться в учебных целях на предприятиях и в организациях высшего и среднего специального образования. Уже планируется его внедрение в ПНИПУ для обучения студентов по профилю «Электроснабжение». Наша разработка может стать инструментом проверки и совершенствования знаний на постоянной основе, а также использоваться для аттестации и переаттестации персонала предприятий по электробезопасности, – поделился Святослав Полежаев, студент кафедры микропроцессорных средств автоматизации ПНИПУ.

3D-тренажер ученых Пермского Политеха позволяет безопасно отрабатывать навыки работы с электрооборудованием в виртуальной реальности. Такой нетрадиционный подход открывает новые возможности обучения действующих и будущих специалистов и способствует снижению аварийности, вызванной человеческим фактором.

Показать полностью 1
33

Ученый Пермского Политеха рассказал, как эволюционировали зубные пломбы и что лучше выбрать сегодня

Jonathan Borba/Unsplash

Jonathan Borba/Unsplash

По данным ВОЗ, почти 3,7 миллиарда человек страдают заболеваниями полости рта. Кариес остается одной из самых распространенных стоматологических проблем в мире, но благодаря развитию реставрационной стоматологии сегодня врачи могут не просто остановить разрушение зуба, но и полностью восстановить его анатомическую форму и функциональность. Ученый Пермского Политеха рассказал, какие материалы для пломбирования безопасны и долговечны, а от каких лучше отказаться беременным и детям, как генетика определяет цвет зубов и почему не все добьются белоснежной улыбки, как выбрать технологию отбеливания и можно ли это делать дома, в каких случаях спасают коронки, а в каких – протезы, какие продукты разрушают эмаль и почему лечить зубы так дорого.

Пломбировочные материалы прошли долгий путь эволюции — от токсичных свинцовых в 19 веке до современных высокотехнологичных композитов, способных имитировать естественную эмаль с ювелирной точностью.

На протяжении большей части 20 века главным материалом для пломб была амальгама — сплав серебра, олова, меди и ртути. Несмотря на прочность и долговечность (такие пломбы служат 10-15 лет), она имеет существенные недостатки: токсичность ртути, высокую теплопроводность и неестественный металлический цвет. Несмотря на все явные минусы, ее крайне редко, но все еще используют в силу дешевизны. Если у вас стоит такая пломба, удалять ее без необходимости не стоит: риск высвобождения ртути при сверлении выше, чем от целой пломбы. Но при замене лучше выбрать качественный материал.

Цемент, композит или керамика: что выбрать для разных зубов

– Сегодня для пломбирования эффективно применение композитных материалов на основе пластмассы или смол, содержащих частички стекла для повышения прочности или пигменты для точного подбора оттенка под цвет зубов. Такие пломбы выглядят естественно, практически полностью сливаясь с собственной эмалью. Наиболее популярны из них светоотверждаемые — фотополимерные. В состав входят частицы кремния и циркония, иногда даже наноалмазы. Ключевое преимущество таких материалов в пластичности, которая позволяет стоматологу точно смоделировать поверхность зуба во время послойного нанесения. Для затвердения используется специальная синяя лампа. Такие пломбы обладают биологической безопасностью, высокой устойчивостью к нагрузкам и долговечностью – могут спокойно прослужить до 15 лет. Некоторые даже содержат фтор, который помогает защитить зуб от повторного кариеса, – рассказывает Владислав Никитин, доцент кафедры вычислительной математики, механики и биомеханики ПНИПУ, кандидат физико-математических наук.

Предшественниками композитных пломб были цинк-фосфатные, силикатные цементы и акриловые пластмассы.

– Широкое распространение получили пластмассовые пломбы из акрила или эпоксидной смолы. Они выгодно отличаются от цементных материалов быстрым затвердеванием, высокой пластичностью и хорошими показателями прочности. Однако необходимо учитывать, что пластмасса является пористым материалом и не рекомендуется устанавливать такие пломбы при глубоких кариозных повреждениях. Они могут стать благоприятной средой для скопления бактериального налета, способного привести к ряду серьезных заболеваний. Также под воздействием красящих веществ такая пломба может кардинально поменять цвет, – объясняет ученый ПНИПУ.

Но акриловые пластмассы не рекомендуются детям и беременным женщинам. Основная проблема этих материалов заключается в содержании метилметакрилата, который может вызывать раздражение пульпы зуба, аллергические реакции и даже местные воспалительные процессы в полости рта. Для беременных это создает дополнительную токсическую нагрузку, а у детей повышает риск осложнений из-за повышенной чувствительности формирующихся тканей.

При выборе материала для лечения зуба также нужно обращать внимание на место для постановки пломбы. Например, для передних зубов больше подойдут композиты, подбирающиеся индивидуально под цвет эмали, тогда как для задних подойдут пластмассовые и цементные.

– Для моляров – задних зубов – иногда используют специальный стоматологический цемент. Он не несет эстетической функции, но защищает внутреннюю часть зуба от воздействия внешней среды после лечения кариеса или других повреждений. Также его могут использовать в качестве временной пломбы для защиты зуба после лечения каналов и до момента установки постоянной пломбы. Однако сегодня предпочтение все же отдают более прочным композитным материалам, – отмечает эксперт ПНИПУ.

Одним из самых эстетически привлекательных и надежных пломбировочных материалов признаны керамические пломбы. Они ставятся в виде накладки, полностью повторяют форму зуба и практически не имеют недостатков, но используются достаточно редко. Это связано с длительным сроком изготовления в лабораторных условиях и высокой стоимостью – до 40 тысяч рублей за зуб.

При установке пломб немаловажным фактором для пациента является цена. Самыми дорогостоящими считаются пломбы из керамики, далее идут композитные, акриловые, а самые демократичные – цементные, которые при этом уступают в прочности.

Коронки и протезы – есть ли разница?

Хотя и коронки, и зубные протезы служат для восстановления зубов, между ними есть принципиальные различия.

– Коронки используют, когда нужно укрепить или восстановить один поврежденный зуб. Их изготавливают из прочных материалов – чаще всего это металлокерамика (металлический каркас с керамическим покрытием) или современный диоксид циркония. Металлокерамика дешевле (от 10 000 рублей), но может просвечивать металл у десны, а циркониевые коронки (от 25 000 рублей) выглядят естественнее и служат дольше, – объясняет ученый ПНИПУ.

Зубные протезы применяют при отсутствии нескольких зубов или целого ряда. Они бывают съемными и несъемными. Для несъемных протезов, как и для коронок, часто выбирают диоксид циркония – он прочный и эстетичный. Съемные протезы обычно делают из акрила – это самый доступный вариант (от 15 000 рублей), который легко подгоняется под цвет зубов, но менее долговечен и комфортен.

Главное отличие в назначении: коронки сохраняют корень зуба, а протезы заменяют утраченные зубы полностью. Выбор зависит от ситуации: для одного зуба лучше коронка, при множественных отсутствиях – протез.

Как продлить срок службы

– Если же говорить о долговечности стоматологических конструкций, то она напрямую зависит от их типа. Пломбы служат в среднем 10 лет, съемные протезы – от 5 до 10 лет. Для коронок этот период сильно зависит от материала и может составлять от 5 до 15 лет и более. В этом вопросе большое значение имеет уход за полостью рта и регулярность посещения стоматолога, – добавляет эксперт ПНИПУ.

Также на срок службы пломбы влияет техника ее установки и состояние зуба. Например, если зуб имеет трещины, то пломба простоит меньше, или если в зубе, в который уже установлена пломба, развивается кариес. Чрезмерное сжатие зубов или скрежетание также могут привести к скорой замене пломбы.

Цвет зубов определяет генетика

Цвет зубов закладывается на генетическом уровне еще во время внутриутробного развития. Гены определяют не только толщину и степень прозрачности эмали, но и естественный оттенок дентина – плотной ткани, составляющей основу зуба. Именно дентин, просвечивающий через полупрозрачную эмаль, дает основной тон. У одних людей он имеет теплый желтоватый оттенок (чаще встречается у европеоидов), у других – сероватый (характерен для некоторых азиатских популяций), а у третьих – молочно-белый (чаще у людей с очень плотной непрозрачной эмалью).

Интересно, что генетика также влияет на структуру эмали: у некоторых людей от природы присутствуют микротрещины или повышенная пористость, что делает зубы более восприимчивыми к пигментации извне. Кроме того, наследственность может определять активность ферментов, отвечающих за минерализацию зубных тканей – например, при генетически обусловленном несовершенном амелогенезе эмаль формируется неполноценной, с желтовато-коричневым оттенком.

– Зубы изначально у всех не идеально белоснежные, но из-за возрастного истончения эмали, потребления сигарет, кофе, чая, пищевых красителей или внутренних повреждений зубы приобретают более желтый оттенок. Современные технологии отбеливания позволяют осветлить эмаль на несколько тонов, но дают разный эффект для разных людей: если естественный тон дентина темный, осветлить зубы до голливудской белизны будет сложнее, чем при генетически светлой основе. Отбеливание зубов считается безопасным методом, но при использовании качественных материалов. Процесс может сопровождаться краткосрочным повышением чувствительности зубов, раздражением десен и неравномерным цветом после отбеливания, если уже есть пломбы, – объясняет Владислав Никитин.

Долгое время для отбеливания использовались химические реактивы – кислоты, щелочи, эфиры. Эти методы отошли в прошлое из-за агрессивного воздействия на зубы: кислоты и щелочи не только разрушали пигменты, но и разъедали саму эмаль, вызывая ее истончение, повышенную чувствительность и даже химические ожоги пульпы.

Лазер, капы или гель: какой способ отбеливания лучше

– Сегодня в стоматологии применяют только безопасные составы. Например, кислородное отбеливание в виде геля на основе перекиси водорода (15-40%) с добавлением необходимых для зубов минералов. При попадании на зубные ткани под действием специальной лампы или LED-активатора препарат распадается и высвобождает атомарный кислород. Он, в свою очередь, вступает в реакцию с пигментами, разрушает их. Главное преимущество – моментальный результат (осветление на 4-8 тонов за 1 процедуру), но не рекомендуется при тонкой эмали, – отмечает эксперт ПНИПУ.

Более щадящим, но дорогостоящим способом, является лазерное отбеливание. В этой технологии также используется гель, но с меньшей концентрацией перекиси, который активируется лазерным лучом. Лазер ускоряет химическую реакцию, одновременно «запечатывая» дентинные канальцы, что снижает риск гиперчувствительности. Преимущества: высокая точность (можно обрабатывать отдельные зубы), минимальный нагрев тканей, эффект до 10 тонов. Недостатки: требуется 2-3 сеанса, не подходит при множественных пломбах/реставрациях (они не отбеливаются и будут выделяться).

Применяются еще отбеливающие капы – пластиковая индивидуальная накладка на зубы, заполненная гелем с низкой концентрацией перекиси (5-10%). Из плюсов – минимальная чувствительность. Из минусов – длительный период ношения, может занять 2-4 недели по несколько часов в день или по ночам.

– Метод отбеливания необходимо подбирать индивидуально с врачом. Процедуру желательно выполнять не чаще двух раз в год, чтобы избежать повреждения зубной эмали. Эффект может держаться от нескольких месяцев до нескольких лет, в зависимости от индивидуальных особенностей пациента и его диеты, – отмечает Владислав Никитин.

Как безопасно отбелить зубы в домашних условиях

– В первую очередь, важно соблюдать регулярную чистку зубов два раза в день. Эффективно использование отбеливающей зубной пасты и ополаскивателя для рта, которые лучше выбирать со стоматологом. Также существует вариант отбеливания с помощью пищевой соды, смешанной с лимоном. Однако не рекомендую проводить такую процедуру, так как есть риск серьезного повреждения эмали, – комментирует эксперт ПНИПУ.

Сегодня маркетплейсы предлагают большой выбор различных отбеливающих полосок и паст, которые обещают быстрый и продолжительный эффект. Но важно помнить, что пользоваться ими нужно с осторожностью, то есть строго следовать инструкциям на упаковке, а перед применением желательно получить консультацию у своего стоматолога. Бесконтрольное и чрезмерное применение отбеливающих средств может привести к нежелательным последствиям – вызвать повышенную чувствительность зубов (реакцию на холодное и горячее), деминерализацию эмали (появление белых пятен) и даже химические ожоги десен. Поэтому нужно отслеживать процесс отбеливания у врача.

Какие продукты разрушают эмаль, а какие укрепляют зубы

Зубная ткань содержит множество минералов, которые обеспечивают ее твердость и прочность. Эмалевый верхний слой нужен для защиты внутренних зубных структур от механических, химических и температурных повреждений, а также предотвращения негативного воздействия патогенных бактерий.

– Повреждение эмали, обнажение внутреннего слоя, недостаток минералов, заболевание десен и кариес могут повысить чувствительность зубов. Это сделает их восприимчивыми к пище, температурам и чистке. Частое использование абразивных паст и питание могут усугубить ситуацию. При повышенной чувствительности не следует употреблять кислые продукты (цитрусы, помидоры, ягодные соки, газировку), сладости, горячие блюда и напитки, – комментирует Владислав Никитин. 

Для укрепления зубной эмали проводят процедуру реминерализации – восстановления необходимого содержания минералов – кальция и фосфора. Стоматологи используют специально разработанные лекарственные составы. Их наносят на поверхность и удерживают несколько минут.

Снизить восприимчивость зубов самостоятельно помогают специальные зубные пасты и гели, обогащенные нужными минералами – фтором, кальцией, калием (нитрат/хлорид). Следует избегать в составах абразивов - карбонат кальция, сода, активированный уголь; SLS (лаурилсульфат натрия), перекись водорода/карбамида, а также кислот – яблочной, лимонной и других.

Если чувствительность связана с раздраженными деснами, нужно сменить зубную щетку на более мягкую.

Некоторые продукты могут способствовать естественной реминерализации зубов. К таким относятся молоко, йогурты, сыры, шпинат, брокколи, орехи и семена.

Почему лечить зубы так дорого?

Высокая стоимость стоматологического лечения связана с несколькими факторами и главный из них – не зарплата врача, как мы привыкли думать.

– Проведение диагностики зубочелюстной системы человека (от рентгенографии до КТ и МРТ) может достигать нескольких тысяч рублей. Значительно влияет стоимость зуботехнических материалов, зачастую импортных. Дороговизна также складывается из организационных расходов: аренда помещений с соблюдением строгих санитарных норм, стерилизация инструментов и утилизация медицинских отходов, лицензия на специализированное ПО для проектирования ортодонтических конструкций, например, моделирования прикуса и других. Оплата труда стоматолога занимает меньшую долю в общей стоимости лечения, – объясняет ученый ПНИПУ.

Какое будущее ждет отечественную стоматологию

Доля отечественных стоматологических материалов в среднем составляет 1/3 от объема, применяемых в России. Это обусловлено более развитой стоматологической промышленностью зарубежных производителей, активным внедрением новых технологий и более отлаженной системой поставок.

– Однако в данный момент в России ведутся активные исследования и разработки инновационных материалов для стоматологии. Например, изучается возможность применения различных наночастиц для улучшения прочности, устойчивости к бактериям и долговечности стоматологических материалов. Также в перспективе создание резорбируемых полимеров для временного пломбирования, которые могут полностью безопасно разлагаться в организме, разработка новых видов керамики для протезов и коронок, обладающих большей прочностью, и материалов с антибактериальными свойствами для предотвращения развития кариеса в месте установки коронок и протезов, – комментирует Владислав Никитин.

Показать полностью
Отличная работа, все прочитано!