Академик Олег Фиговский
Научные разработки, как правило, приходят в практику через патенты. Институт статистических исследований и экономики знаний (ИСИЭЗ) НИУ ВШЭ проанализировал меры политики, при помощи которых Китай развивает рынок интеллектуальной собственности (ИС). Китай несколько лет подряд удерживает мировое лидерство по числу заявок на изобретения. В 2023 году резидентами КНР было подано 1,64 млн патентных заявок, из них около 70 тыс. международных (более четверти от их общемирового объема); выдано 921 тыс. патентов на изобретения (+15% к уровню 2022 года); зарегистрировано 4,4 млн товарных знаков, 6,4 млн авторских прав на произведения (+42,3%) и 2,5 млн – на программное обеспечение (+36%). Страна наращивает не только число патентов, но и эффективность их использования. Общий уровень индустриализации патентов составил 39,6%. Еще выше показатель для промышленных предприятий (51,3%), а самый высокий уровень индустриализации патентов – в сегменте средних компаний (57,9%).
Бизнес при внедрении запатентованных технологий в производство и выводе высокотехнологичной продукции на рынок получает от государства нефинансовую поддержку (госуслуги по регистрации и защите объектов ИС, содействие в кредитовании и выходе на IPO, др.), а также финансовую. Например, власти КНР стимулируют банки предоставлять компаниям кредиты на выполнение исследований и разработок и создание нематериальных активов. В 2022 году этой мерой воспользовались около 26 тыс. китайских компаний, из них 70,5% – средние, малые и микропредприятия. Объем кредитов, выданных под залог патентов и товарных знаков, впервые превысил 400 млрд юаней (4,5 трлн руб.), при этом темпы роста три года подряд сохранялись на уровне более 40%.
КНР формирует систему управления объектами ИС на базе единой онлайн-платформы. С применением технологий больших данных и искусственного интеллекта на ней будут проводиться оценка рыночной стоимости патентов университетов и научных организаций, их дальнейшее обслуживание и коммерциализация. В целях повышения уровня осведомленности компаний о рынке ИС и расширения возможностей предоставления услуг в формате одного окна Национальное управление интеллектуальной собственности Китая создало сеть национальных (в крупнейших городах страны) и локальных (на базе ключевых промышленных кластеров) центров защиты прав на объекты ИС.
Ниже мы рассмотрим новые научные и технические достижения на основе последних работ. Например, расходы государственного бюджета и частного сектора на образование, исследования и науку в Германии в 2023 году составили €398 млрд, подсчитало Федеральное статистическое управление (Destatis), сообщает пресс-служба управления. Отмечается, что номинальный рост расходов (не скорректированный по ценам) составил €24 млрд или 7% по сравнению с 2022 годом.
Доля расходов на образование, исследования и науку в валовом внутреннем продукте (ВВП) в 2023 году составила 9,5%, она не изменилась относительно предыдущего года. Общие расходы на сферу образования в 2023 году составили €283 млрд. Они выросли на 6% по сравнению с предыдущим годом. Расходы на исследования и разработки составили €107 млрд, что на 8% больше, чем в 2022 году. На прочую образовательную и научную инфраструктуру (библиотеки, музеи и др.) пришлось €8 млрд. Информация по источникам финансирования доступна пока только за 2022 год. Тогда на долю государственного бюджета пришлось 65% всех расходов на образование, исследования и науку. Частный сектор выделил на эту сферу 33%, еще 2% поступило из иностранных источников.
Вооруженные силы Украины (ВСУ) смогут получить первые дальнобойные системы в рамках совместного проекта Берлина и Киева через несколько недель. Об этом заявил министр обороны Германии Борис Писториус по прибытии на встречу контактной группы по Украине в Брюсселе. О расширении военной поддержки Киева канцлер Германии Фридрих Мерц объявил 28 мая после переговоров с украинским президентом Владимиром Зеленским. Тогда же Мерц анонсировал подписание меморандума о закупке систем вооружения большой дальности, произведенных на Украине. Немецкий канцлер подчеркнул, ограничений по дальности для новых систем не будет. «Это позволит Украине полностью защитить себя, даже от военных целей за пределами ее собственной территории. Это начало новой формы военно-промышленного сотрудничества между нашими странами, которая имеет большой потенциал», — сказал тогда он.
Следом немецкое Минобороны опубликовало сообщение о подписании оборонного соглашения. В нем говорилось, что Германия «профинансирует производство систем вооружения большой дальности на Украине» в рамках обязательства инвестировать украинское производство вооружений. Ведомство уточнило, что «значительное число» дальнобойных систем должно быть выпущено в 2025 году.
Физики из Швейцарской высшей технической школы Цюриха (ETH Zurich) создали сверхтонкую металинзу из ниобата лития, которая одновременно фокусирует свет и изменяет его длину волны. Например, когда через устройство проходит инфракрасный луч с длиной волны 800 нм, на выходе получается видимое фиолетовое излучение длиной 400 нм. Для создания мета-линзы ученые придумали способ обработки ниобата лития. Этот материал известен своими нелинейными оптическими свойствами, но отличается высокой твердостью и стабильностью. «Раствор, содержащий прекурсоры кристаллов ниобата лития, можно штамповать, пока он находится в жидком состоянии», — объясняют соавторы работы свой метод. После нагревания до 600 °C материал приобретает необходимые кристаллические свойства.
Готовая линза — плоское устройство с мета-поверхностью, состоящей из наноструктур размером всего около 100 нм. Эти крошечные «пирамидки» перенаправляют и преломляют свет, позволяя значительно уменьшить размеры оптики по сравнению с традиционными стеклянными линзами. Предложенный метод подходит для массового производства: форму для печати металинз можно использовать многократно, а сама технология значительно дешевле и быстрее по сравнению с существующими способами изготовления миниатюрных оптических компонентов.
Мета-линзы предлагают использовать как защитные элементы на банкнотах и ценных бумагах: наноструктуры слишком малы для видимого света, но обеспечивают надежную аутентификацию благодаря нелинейным свойствам материала. Кроме того, их можно применять в камерах смартфонов, чтобы создавать более компактные оптические системы. Также мета-линзы предлагают использовать в инфракрасных детекторах: невидимое излучение получится визуализировать, преобразуя его в видимый свет, который фиксирует обычная камера.
Физики из Университета Осаки разработали технологию микросоплового ускорения, которая позволяет генерировать протонные пучки с энергией свыше 1 ГэВ в компактных настольных установках. Традиционные коллайдеры, способные достигать подобных энергий, — это огромные сооружения длиной в километры и стоимостью в миллиарды долларов. Компактные ускорители по рассчетам будут сопоставимы по мощности с гигантскими, но для них требуется в тысячи раз меньше места и куда меньше затрат. Технология использует микроскопические мишени с сопловидной структурой, которые облучаются ультракороткими и сверхинтенсивными лазерными импульсами. Эти сопла действуют как энергетические линзы, фокусируя мощность на водородном стержне у горловины и создавая квазистатическое электрическое поле, способное разгонять протоны.
В отличие от традиционных лазерных методов, использующих плоские мишени и ограниченных энергиями до 100 МэВ, микро-сопловая схема позволяет достигать как минимум в 10 раз больших значений. Это показали расчеты и моделирование на суперкомпьютере. Разработка может найти применение в медицине — для создания компактных и точных систем протонной терапии рака. В фундаментальной науке она позволит моделировать экстремальные астрофизические условия и изучать поведение вещества в сверхсильных магнитных полях. «Это исследование открывает новые возможности для компактного, высокоэффективного ускорения частиц», — отмечает профессор Масакацу Мураками, соавтор исследования.
Samsung готовит крупные изменения в технологии изготовления процессоров. К 2028 году корейский гигант планирует запустить массовое производство чипов с использованием стеклянных подложек. Зачем? По словам представителей компании, чипы с ними будут менее дорогими, устойчивыми к нагреву и, возможно, мощнее. Кремний десятилетиями оставался основой микроэлектроники, но его возможности постепенно приближаются к физическим пределам. Современные чипы для задач искусственного интеллекта, облачных вычислений и графики становятся все более сложными, а значит, нужны новые подходы к их компоновке. В таких конфигурациях, как 2,5D- и 3D-упаковка, используются промежуточные слои. Они обеспечивают тесную интеграцию между процессорами и модулями памяти, особенно высокопропускными, HBM. Все бы хорошо, но кремниевые интер-посеры сложны в производстве, дороги и не всегда справляются с тепловыми нагрузками мощных чипов.
Samsung сделала ставку на стекло. Оно дешевле, проще в обработке, лучше переносит высокие температуры и меньше расширяется при нагреве. Стеклянные подложки могут ускорить работу с данными до 40% и снизить энергопотребление чипов на 30%. К тому же производство высокочистого кремния — процесс энергоемкий и затратный. Стекло же позволит оптимизировать затраты — особенно компаниям вроде Samsung, у которых есть собственные фабрики. Оно дает лучшую электрическую изоляцию, что снижает потери сигнала, и позволяет создавать более тонкие промежуточные слои — а значит, чипы станут еще компактнее.
В процессорах для ИИ все чаще применяется 2,5D-упаковка, где интер-посеры играет роль «посредника» между чипами и обеспечивает высокоскоростную передачу данных. У традиционных кремниевых слоев низкая теплопроводность, они требуют сложной обработки, и это ограничивает их эффективность. Чтобы решить эти проблемы, Samsung исследует возможности стеклянных подложек: тестирует лазерную резку и химическое травление, чтобы получить идеально гладкую поверхность, и работает над составом стекла, чтобы оно могло выдерживать экстремальные температуры. Критически важно, чтобы стекло было совместимо с медными соединениями и памятью HBM — и в этом направлении уже есть первые успешные результаты. Тем не менее до начала массового производства необходимо точно отладить все технологические этапы — от металлизации до финальной сборки.
Samsung не просто говорит о новых чипах — у компании есть конкретный план. Массовое производство процессоров со стеклянными подложками начнется к 2028 году. Вместо крупных панелей размером 510×515 мм, которые используются в других отраслях, Samsung выбрала компактные блоки 100×100 мм. Такой подход ускоряет прототипирование и упрощает адаптацию технологии, хотя в массовом производстве маленькие блоки могут быть менее эффективны, чем большие панели. Компания сотрудничает с поставщиками, включая японскую AGC, чтобы разработать стекло, способное выдерживать высокие температуры и пригодное для сверхточной микрообработки.
Пилотное производство стартует в этом году в кампусе Samsung в Чхонане, где есть линия панельного уровня (PLP). Она обрабатывает квадратные панели вместо круглых кремниевых пластин, что снижает отходы материала и упрощает масштабирование. Первые тесты покажут, как такие подложки поведут себя под нагрузками, характерными для ИИ-чипов. Samsung также работает над интеграцией стекла с другими компонентами, такими как медные соединения и память HBM, чтобы обеспечить стабильность работы чипов.
Переход на стекло — сложный процесс. Samsung нужно доработать производственные линии, провести тесты и убедить клиентов, что технология готова к реальному использованию. К этому времени рынок ИИ-чипов вырастет, и новая идея может стать конкурентным преимуществом в борьбе с TSMC, которая пока не заявляла о подобных планах. Samsung также надеется, что стекло поможет снизить процент брака, с которым компания сталкивалась на своих фабриках. Успех зависит от того, насколько быстро удастся масштабировать производство и доказать стабильность технологии. Новинка особенно перспективна для ИИ-отрасли, где чипы должны обрабатывать огромные массивы данных в дата-центрах или облачных сервисах. Более термостойкие и компактные подложки позволят создавать процессоры, способные работать на предельных нагрузках без перегрева.
Обычные пользователи получат более мощные и надежные устройства. Смартфоны, ноутбуки и игровые консоли станут быстрее и долговечнее. Если технология снизит затраты на производство, гаджеты могут стать доступнее, а их батареи — работать дольше благодаря улучшенной энергоэффективности чипов. Samsung стремится укрепить свои позиции в конкуренции с TSMC — лидером рынка, который удерживает преимущества за счет высокого качества производства и крупных клиентов вроде Apple и NVIDIA. Если стеклянные подложки окажутся экономически выгодными, это может привлечь новых заказчиков. Успешное внедрение стекла подтолкнет другие компании к аналогичным изменениям, что приведет к снижению цен на чипы и росту их производительности.
Аспект воздействия на природу тоже важен. Получение кремния требует большого количества энергии, это не самый «зеленый» процесс. Стекло может быть более экологичным материалом. Если Samsung успешно внедрит новую технологию, это снизит углеродный след производства и уменьшит зависимость индустрии от редких ресурсов.
Переход на стеклянные подложки — смелый, но опасный шаг. В отличие от кремния, чья надежность проверена десятилетиями, стекло в этой роли используется впервые. Использование компактных стеклянных блоков удобно на этапе прототипирования, но при масштабировании их рентабельность может оказаться ниже, чем у крупных панелей. Это усиливает риски — особенно с учетом прошлых проблем Samsung: высокий процент брака уже стоил компании ряда крупных клиентов, включая Qualcomm. Чтобы восстановить доверие, Samsung придется не только продемонстрировать техническую надежность решения, но и убедить рынок в его готовности к массовому внедрению. Тем не менее уже ясно стеклянные подложки не просто эксперимент, а потенциальный прорыв в микроэлектронике. Но до этого еще предстоит преодолеть множество барьеров — от технологических до психологических.
Стартап Speedata, базирующийся в Тель-Авиве, разрабатывает уникальный процессор – Analytics Processing Unit (APU). Он специально создан для ускорения аналитики больших данных и ИИ. В отличие от графических процессоров (GPU), которые изначально проектировались для обработки графики и лишь впоследствии были адаптированы для задач ИИ и аналитики, APU с нуля разрабатывался именно для обработки данных. Разработчики в интервью TechCrunch отмечают, что традиционно аналитика строилась на стандартных процессорах, а затем на графических GPU, но и те, и другие – это универсальные решения, не оптимизированные под задачи аналитики. APU способен заменить целые стойки серверов, обеспечивая многократный прирост производительности и снижение энергоэффективности.
Цель Speedata – решение проблемы неэффективности традиционных процессоров при работе с большими данными, когда для сложных задач требуются сотни серверов. В будущем компания планирует поддерживать все основные платформы для аналитики данных. По словам разработчиков, Speedata стремится сделать APU стандартом для аналитики данных так же, как GPU стали стандартом для обучения ИИ. Компания завершила разработку и производство первого чипа в конце 2024 года, и сейчас несколько крупных компаний тестируют его на реальных задачах. В качестве примера Speedata приводит фармацевтическую задачу, которую их APU выполнил за 19 минут вместо 90 часов на традиционном процессоре, то есть ускорил работу в 280 раз. Официальный запуск продукта состоится на конференции Databricks Data & AI во вторую неделю июня 2025 года.
Ученые из лаборатории профессора Элазара Зельцера обнаружили, что сенсорные нервные клетки способны ощущать механическое давление и натяжение внутри жировой ткани. До сих пор было известно, что нервная система может активировать бурый жир, который сжигает энергию и помогает поддерживать низкий уровень сахара в крови, но не было понятно, что подавляет активность этого процесса и способствует накоплению жира.
В новом исследовании Израильские ученые создали генетически модифицированных мышей, у которых сенсорные нейроны не могут «считывать» механические напряжения в жировой ткани. Этого удалось добиться отключением в нейронах мембранного рецептора Piezo2. Оказалось, что такие мыши набирают меньше жира, имеют более низкий уровень сахара в крови и повышенную чувствительность к инсулину. Это происходило несмотря на то, что эти мыши получали такое же питание и имели меньшую физическую нагрузку по сравнению с контрольной группой. Даже при высоко жировой диете генетически модифицированные мыши не страдали ожирением и жировой болезнью печени.
Такое моделирование на мышах позволило ученым предположить, что сенсорные нейроны с рецептором Piezo2 играют роль «тормоза» в обмене веществ, подавляя активность бурого жира и способствуя накоплению энергии. Если этот «тормоз» отключить, организм начинает сжигать больше энергии, и тем самым защищается от ожирения и связанных с ним метаболических нарушений. Исследование впервые показало, что жировая ткань не только пассивно накапливает энергию. Ее активно регулируют нервные сенсоры. Это открытие может стать основой для новых подходов к лечению ожирения и метаболических заболеваний, поскольку нервная регуляция работает быстрее и эффективнее, чем гормональная. «Трудно поверить, что так же, как организм чувствует мышцы и кости, он ощущает и жировую ткань и даже может корректировать потребление энергии, но именно это мы продемонстрировали в своей работе», – говорит Зельцер.
Ученые из Тель-Авивского университета создали новую технологию редактирования генов культурных растений. Метод позволяет изменять многогеновые признаки, такие как вкус и устойчивость к заболеваниям При стандартных подходах, использующих CRISPR-технологию редактирования генома, обычно редактируют один или несколько отдельных генов. Но многие признаки, в том числе вкус, зависят от больших наборов генов. Изменение одного гена чаще всего не решает задачу изменения вкуса. Новая система позволяет работать сразу с тысячами генов.
Для этого команда разработала специальный алгоритм, который подобрал уникальные CRISPR-единицы для каждой группы генов. В результате были созданы библиотеки из примерно 15000 CRISPR-единиц, нацеленных на разные семейства генов томата. Эксперимент охватил около 1300 растений, в каждое из которых были внесены многогенные изменения. Ученые отслеживали, как эти изменения влияют на ключевые характеристики плодов – от вкуса до устойчивости к патогенам. Ученые точно определили, какие генетические модификации приводят к желаемым результатам. Например, были найдены линии с более сладкими или, наоборот, менее сладкими плодами по сравнению с контрольной группой.
Ученые подчеркивают, что такая модификация растений не делает их ГМО (генетически модифицированными организмами). Согласно определению ВОЗ, к ГМО относятся организмы в чью ДНК внесены «чужие» гены. Например, томаты с генами бактерий. Но метод CRISPR работает как обычная селекция, но очень ускоренная, которая меняет только собственные гены растения. Разработку уже лицензировала израильская агротехнологическая компания NetaGenomiX с целью ее внедрения в производство новых сортов. Исследователи уверены, что их метод позволит создать новые культуры, адаптированные к меняющемуся климату, и будет полезен для многих сельскохозяйственных растений. Сейчас команда продолжает работу над применением технологии для создания новых сортов томатов и риса и планирует расширять спектр редактируемых признаков.
Ученые из Еврейского университета Иерусалима раскрыли механизм действия парацетамола и предложили путь для создания обезболивающих, которые не вызывают побочных эффектов и зависимостей. Парацетамол – одно из самых популярных обезболивающих в мире. До сих пор считалось, что парацетамол действует только на уровне головного и спинного мозга, подавляя боль в центральной нервной системе. Новое исследование, опубликованное в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, показало, что препарат работает и непосредственно в нервных окончаниях, которые первыми воспринимают болевые сигналы.
Ключевую роль в этом процессе играет вещество AM404, которое образуется в организме после приема парацетамола. Ранее считалось, что AM404 действует только в мозге, но израильские ученые впервые показали, что оно синтезируется и в периферических болевых нервах. AM404 блокирует специальные натриевые каналы, которые отвечают за передачу болевых сигналов в мозг, и сигнал подавляется еще до того, как он достигает центральную нервную систему. Это открытие меняет представления о механизме действия парацетамола и объясняет, почему он так эффективен. Кроме того, исследование открывает путь к созданию новых обезболивающих препаратов, которые действуют только на нервные окончания. Такие препараты не будут вызывать онемение или мышечную слабость, характерные для традиционных анестетиков.
Израильский физик-теоретик из Университета Бен-Гуриона предложил модель теории струн, способную примирить теорию с космологической инфляцией и темной энергией. Теория струн долгое время считалась лучшей кандидатурой на роль фундаментального описания Вселенной, где элементарные частицы и силы представляют собой вибрации крошечных энергетических струн. Но в начале XXI века выяснилось, что большинство решений уравнений струнной теории не соответствуют наблюдаемой реальности. Особенно большие трудности связаны с объяснением темной энергии, которая, как считается, ускоряет расширение Вселенной, и космологической инфляцией (быстрое расширение ранней Вселенной). В начале 2000-х стало ясно, что уравнения струнной теории допускают не одну, а порядка 10^500 возможных «вселенных», каждая со своими частицами и силами. Это множество «вселенных» получило название «ландшафт струнной теории». Но вскоре было показано, что этот ландшафт, который и сам по себе огромен, еще и окружен «болотом» – правдоподобными квантовыми теориями поля, которые несовместимы с рабочей теорией квантовой гравитации.
Чтобы отличить «ландшафт» от «болота», были предложены специальные ограничения. Но возникла новая проблема: если стандартные струнные теории удовлетворяют этим ограничениям, они не могут объяснить инфляцию и темную энергию. Физик-теоретик Эдуардо Гендельман из Университета Бен-Гуриона в новой работе показал, что подмножество струнных моделей, где натяжение струн не фиксировано, а возникает динамически, может стать выходом из этой дилеммы. В обычных моделях натяжение струны – постоянная величина, заданная из некоторых общих соображений. В моделях Гендельмана натяжение возникает и определяется в ходе эволюции струн.
В моделях Гендельмана ограничения «болота» существенно ослабевают, потому что они связаны с масштабом Планка – минимально возможным размером во Вселенной, а планковский масштаб в свою очередь, зависит от натяжения струн. Если натяжение становится динамическим и может расти, то и масштаб Планка увеличивается, и ограничения становятся несущественными. Динамическое натяжение делает струнную теорию Гендельмана «дружественной» и к инфляции, и к темной энергии, что открывает путь к описанию реальной Вселенной.
Ученые из Тель-Авивского университета применили ИИ-модель для фильтрации радиосигналов, чтобы отделить возможные инопланетные сигналы от земного радиошума. В этой работе ученые совместно с проектом Breakthrough Listen проанализировали данные радионаблюдений более 300 ближайших звезд, расположенных в радиусе около 163 световых лет от Земли. Ученые использовали полученные земными радиотелескопами спектрограммы – графики, на которых показано, как меняется интенсивность радиосигнала во времени и по частоте. Из примерно 1000 спектрограмм исследователи с помощью ИИ выделили около 20 тысяч сигналов-кандидатов.
Каждая спектрограмма содержит множество отдельных участков с аномалиями, которые алгоритмы распознавали как кандидатов на техносигнатуры. Кандидаты выделялись по простым признакам: узкая полоса частот (природный шум – широкополосный), наличие доплеровского дрейфа (изменение частоты из-за движения источника и приемника) и отсутствие совпадений с известными земными радиопомехами. После отбора сигналов-кандидатов с помощью ИИ-модели, ученые визуально проверили все сигналы и пришли к выводу, что все они имеют земное происхождение.
Руководитель исследования Снир Пардо отметил: «SETI (Search for Extraterrestrial Intelligence) – это вызов, связанный с поиском новых явлений в огромных и шумных данных. Мы использовали минимальные предположения и простые операции, чтобы эффективно искать техно-сигнатуры в радиоизлучении соседних звезд». Проект Breakthrough Listen уже обследовал более миллиона звезд, включая все 43 звезды в радиусе 15 световых лет от Земли. Хотя пока не найдено ни одного подтвержденного сигнала внеземного происхождения, развитие методов машинного обучения и расширение базы наблюдений приближают ученых к возможности обнаружить следы разумной жизни за пределами нашей планеты.
Ученые открыли новый путь очистки организма от погибших клеток. Открытие выявляет неожиданное влияние уже известных генов, связанных со стрессом, на механизм удаления поврежденных клеток. Новые результаты помогут ученым лучше понять процессы старения и развития хронических заболеваний, а также разработать более эффективные методы их лечения. Организм постоянно создает новые клетки и удаляет старые и поврежденные. Очистка от клеточного мусора очень важна. Если эти процессы нарушаются, то у человека ускоряется старение и повышаются риски развития хронических заболеваний. В новом исследовании команда из Техасского университета в Арлингтоне работала с моделями червей C. elegans и показала, что существует ранее неизвестный процесс очистки от мертвых клеток.
На начальном этапе ученые изучали гены, связанные с реакцией на стресс, многие из которых имеют аналоги в организме человека. Затем с помощью технологии генного редактирования CRISPR им удалось отследить конкретный путь реакции на стресс, который активируется для помощи в удалении клеток. Ключевым регулятором процесса оказался ген lyst, связанный с редким синдромом Чедиака-Хигаси, при котором в организме нарушается процесс очистки от клеточного мусора, что в конечном итоге приводит к проблемам в работе иммунной системы. В первую очередь, ученых очень удивила вовлеченность генов реакции на стресс в этот процесс. Причину их участия еще предстоит выяснить. Главным выводом, разумеется, стало открытие новой стратегии борьбы со старением за счет нацеливания на новые механизмы. Дальнейшие исследования должны показать эффективность такого подхода для лечения различных возрастных хронических заболеваний.
Недавно другие ученые выяснили, что старение головного мозга зависит от 64 генов. Открытие также предлагает новые мишени для создания целевых и более эффективных препаратов. Исследователи из Тринити колледжа в Дублине изучили почти 39 тыс. снимков головного мозга мужчин и женщин и обработали результаты с помощью искусственного интеллекта, обученного отслеживать возрастные изменения. На первом этапе они вычислили разницу между прогнозируемым и хронологическим возрастом мозга, а затем оценили, какие гены участвуют в ускоренном старении, пишет Nature. В результате ИИ определил 64 гена с подтвержденными функциями. Семь из них показали наиболее сильную связь со старением. Например, некоторые участвовали в свертывании крови и гибели клеток.
На втором этапе ученые идентифицировали 466 потенциальных соединений, нацеленных на некоторые гены из набора. Среди них рапамицин, который в настоящее время тестируют в качестве терапии против старения яичников. Все выявленные соединения либо уже одобрены для человека, либо тестируются в рамках клинических исследований, поэтому ученые намерены подробно изучить каждый, чтобы выбрать наиболее эффективные лекарства-кандидаты. В дальнейшем их протестируют на моделях животных.
Существа, сами практически не страдающие от онкологических заболеваний, содержат сахара, с которыми очень сложно совладать поверхности раковых клеток человека. Это может объяснять и то, почему сами морские огурцы, в отличие от нас, избегают частых злокачественных опухолей.
Морские огурцы, также известные как голотурии — это беспозвоночные, принадлежащие к типу иглокожих, чьи ближайшие родственники — морские ежи. Их более 1100 видов, в том числе около сотни обитают в российских водах. Во многих странах их едят, обычно называя трепангами. Питаются они в основном планктоном, при этом сами малоподвижны. Данных о том, что они страдают от рака (злокачественных опухолей, ведущих к гибели), практически нет, что, впрочем, относится и к медузам, и к морским ежам. Многие биохимические соединения, которые они синтезируют при жизни, не имеют аналогов. Попытки использовать их для борьбы с раковыми клетками предпринимали уже несколько лет, но до сих пор далеко не все важные компоненты их биохимии исследованы до конца. Ученые из США опубликовали в журнале Glycobiology работу, в которой показали серьезный антираковый потенциал гепаран-6-О-эндосульфатаза 2.
Человеческие клетки — как здоровые, так и опухолевые — снаружи покрыты множеством микроскопических выступов. Они состоят из гликанов. Это полимеры моносахаридов (простых сахаров, например глюкозы), соединенных особыми гликозидными связями. Работу гликанов могут серьезно изменять некоторые ферменты организма. Так, фермент сульфатаза-2 существенно изменяет работу гликанов на поверхности клетки, делая возможным ее «переход» в опухолевое состояние. Без такого изменения у людей раковые клетки стабильно распространяться не могут. Столь большую роль модификации гликанов играют потому, что они позволяют клеткам регулировать иммунный ответ. Пока он работает нормально, человеческий иммунитет будет атаковать опухолевые клетки. Именно поэтому по мере роста опухоли раковые клетки способствуют повышенной выработке сульфатазы-2.
Сахар гепаран-6-О-эндосульфатаза 2, как показали лабораторный эксперимент и моделирование, эффективно блокирует внеклеточный фермент сульфатазу-2. Это не уникальная возможность: традиционная фармакология ранее уже нашла соединения, способные на то же самое. Проблема в том, что они очень серьезно влияли на сворачиваемость крови. То есть достаточно сильное воздействие на этот фермент создавало угрозу для здоровья пациента и помимо рака. Высокая доза подобных соединений означала возможность неостановимого кровотечения даже при небольшом порезе. Другая особенность нового соединения из морских огурцов: оно уже широко распространено в природе. Теоретически его можно и производить, но пока средства, активно подавляющие фермент сульфатазу-2, не синтезируют в значительных масштабах, поскольку для таких сложных веществ синтез обошелся бы очень дорого. Трепанг распространен в прибрежных морях, что делает получение из них нужных сахаров сравнительно простым процессом.
Американская компания Ampcera начала глобальные поставки наносульфидных твердотельных электролитных порошков, которые повышают энергоёмкость твердотельных аккумуляторов примерно на 50% по сравнению с традиционными литий-ионными батареями. Прототипы на их основе демонстрируют плотность энергии свыше 400 Вт·ч/кг и сохраняют более 80% ёмкости после 5000 циклов быстрой зарядки. В основе продукта Ampcera — порошки с высокой ионной проводимостью и сверхмелким размером частиц, достигающим сотен нанометров. Ampcera отмечает, что такие характеристики позволяют устранить ключевые узкие места в разработке твердотельных аккумуляторов, улучшая плотность энергии как катодов, так и анодов. Кроме того, технология позволяет создавать ультратонкие слои твёрдого электролита толщиной менее 10 микрон.
На основе этой технологии Ampcera разработала сульфидный твёрдый электролит, обеспечивающий быструю миграцию ионов лития, что критично для скоростной зарядки и повышения производительности аккумуляторов. Производство материалов осуществляется по собственной пятиступенчатой технологии, гарантирующей высокую чистоту и стабильность. Прототипы ячеек Ampcera показывают энергетическую плотность более 400 Вт·ч/кг и ёмкость до 100 А·ч при масштабировании. Твердотельные ячейки также выдерживает более 5000 циклов зарядки с удержанием ёмкости выше 80%, что превышает отраслевые стандарты. Ampcera отмечает, что её решения соответствуют требованиям не только для электромобилей, но и для потребительской электроники, аэрокосмической отрасли и обороны. Технология обеспечивает повышенную безопасность, устойчивость к тепловому разрыву и высокую производительность.
Эта статья – первая из цикла «Научные достижения и инженерные результаты», в котором я планирую давать текущие обзоры науки и техники в мире.
Иллюстрация: ream-rti.ru
