Долгосрочные перспективы научно-технического прогресса

[loky1109]

Необходимо совершить буквально невозможное. То есть цель изначально невыполнима.

Если Вселенная бесконечна, то возможно

Если конечна, то тем более.

[Kaiserfrogling]

Цитата: Kaiserfrogling от 13 Фев 2020 [12:33:50]
Если я правильно помню, Геометр Теней, пригласивший меня на этот форум, давным давно на это ответил - "камера обскура" была известна еще вавилонским жрецам, простейший паровой двигатель (эолипил) и конические сечения были известны еще древним грекам. Но сопутствующие технологии, позволяющие реализовать их на практике, появились совсем недавно.
Вот только вышемноюприведенный перечень - случаи совершенно обратные: это не реализация открытий/изобретений в технологии, а открытия, сделанные только благодаря наконец развившимся технологиям. А та же система CRISPR/Cas уже прошла путь от определения её роли и механизма в природе в позапрошлом десятилетии до вполне зрелой технологии в прошлом.

Тогда из свежего:
Впервые за 30 лет объявлено об открытии новых антибиотиков, включая халицин.
https://ru.wikipedia.org/wiki/Халицин
Халицин известен достаточно давно, а вот его свойства антибиотика были обнаружены совершенно случайно.
Попутно:
Обнаружено первое многоклеточное животное, у которого полностью отсутствуют митохондрии, и поэтому не нуждающееся в кислороде для дыхания.
https://ru.wikipedia.org/wiki/Henneguya_zschokkei

[Rattus]

Впервые за 30 лет объявлено об открытии новых антибиотиков, включая халицин.

Очень хороший, но как раз чисто технический результат - нашли то, что долго упорно искали. И соотношение результат/усилия - явно не в пользу последних десятилетий.

а вот его свойства антибиотика были обнаружены совершенно случайно

Приравнивать суперкомпьютер с нейросетью глубокого обучения и ясно поставленной задачей поиска к генератору случайных чисел - это сильно.

Обнаружено первое многоклеточное животное, у которого полностью отсутствуют митохондрии, и поэтому не нуждающееся в кислороде для дыхания.

А это вообще далеко не эпохальное открытие. Животные (метазои) - вего лишь одна, генетически сравнительно узкая веточка в группе заднежгутиковых (опистоконт) среди огромного разнообразия эукариот. То что и у них анаэробиоз может вести к полной утрате мтДНК - новость, особенно любопытная только зоологам. Вот тут хорошо про это описано: https://nplus1.ru/news/2020/02/25/no-mitochondria-metazoa
Что касается митохондрий, то куда интереснее смотрится например вот эта новость: https://nplus1.ru/news/2020/01/29/respiratory-competent-mt - хоть это и ещё более узкая тема - медицины и физиологии теплокровных, но этого действительно мало кто ожидал.

А фундаментально - вот эта: https://nplus1.ru/news/2020/02/11/yaravirus но сами авторы утверждают, что "орфанный геном — не такая уж большая редкость в мире вирусов, новые виды которых открывают регулярно. Это скорее указание на слабую изученность вирусов и их родственных связей в целом."
Так что если где ещё и ждать неожиданных находок - то главным образом в вирусологии...

P.S. Существенно обновлён и дополнен исходный пост: добавлена незаслужденно обойдённая оптогенетика и упомянуты более мелкие, но интересные результаты, достигнутые в рассматриваемый период.

[loky1109]

Очень хороший, но как раз чисто технический результат - нашли то, что долго упорно искали. И соотношение результат/усилия - явно не в пользу последних десятилетий.

Там вроде обученная нейросеть сходу несколько десятков кандидатов в антибиотики нашла.

[OratorFree]

Обнаружено первое многоклеточное животное, у которого полностью отсутствуют митохондрии, и поэтому не нуждающееся в кислороде для дыхания.
https://ru.wikipedia.org/wiki/Henneguya_zschokkei

Читал. Это просто паразит использующий чужую энергию/митохондрии. Ничего стоящего внимания, тем более эпохального тут нет, как и в паразитах не имеющиx своей пищеварительной системы.   "Скучно, девушки!"(с)

[Rattus]

Просмотрел тут списки аннотированных генов секвенированных геномов наиболее бактерий в базах данных NCBI Genome: последовательностей, обозначенных как "hypotetical protein" (т.е. неизвестный белок) в каждом геноме ~ 1/6 - целый неоткрытый континент генов! (Кроме модельной E.coli K-12 MG1655 - там их всего четыре осталось совсем никак не привязанных к возможной функции). А вирусных - и того больше, как видно по новости выше.
И тут подумалось, что для описания современного состояния биологии действительно очень хорошо подходит аналогия с географией второй половины XIX века - после четверти века эпохальных экспедиций Беллинсгаузена-Лазарева, Брансфилда, Уилкса и Росса ~ открытий в биологии также ~1994-2019:
1. Уже сняты первые сливки:
- открыта птица с самой большой мышечной массой (императорский пингвин), которая при этом не строит гнёзд, а носит яйцо с собой подобно сумчатым млекопитающим, хотя чуть меньший представитель рода уже был известен ранее (королевский пингвин) ~ открыт самый большой вирус (пандоравирус) с элементами клеточной системы синтеза белка, но тоже не первый в этом классе (мимивирусы).
- даже открыто единственно полностью сухопутное животное-эндемик с самым мелким геномом среди свободноживущих членистоногих (Belgica antarctica - что в реальности будет сделано только в начале следующего века, не говоря уже о геноме) ~ открыт целый тип архей, от которого произошли эукариоты и даже выделен и исследован в культуре один из его представителей, но не самых ближайших к предку эукариот из уже открытых методами метагеномики.
2. Не смотря на то, что земля почти везде скрыта за льдами, у многих уже есть подозрение, что она представляет собой единый континент, хотя даже некоторые самые видные первооткрыватели в это ещё не верят и считают всего лишь отдельными островами/архипелагами - как в Арктике (Росс) ~ несмотря на разнообразие мира вирусов, найденные сигнатуры таки свидетельствуют в пользу единства и его происхождения (Кунин), но пока не окончательно.

Это, конечно, уже далеко не эпоха великих географических открытий с континентами живых туземцев, новых культур и тоннами сокровищ, но нас ещё ждут:
1. Непредсказанные маленькие живые чудеса: открытие сухих долин МакМёрдо с их эндолитами и кровавыми водопадами - новые элементы истории происхождения эукариот и животных;
2. Героический флаговтык:  достижение южных полюсов - географического и недоступности (северного уже достигли) путешественником-аванюристом - экспериментальное определение максимальных размеров геномов вирусов и прокариот (околоминимальный уже определён вычислительно солидными учеными и достигнут экспериментально - биотехнологом-авантюристом Крейгом Вентером - подобно Роберту Пири или Руалю Амундсену) - хотя теоретически уже в целом понятно где они должны находиться и особенного практического интереса сами по себе не представляют - только как доказательство технической возможности ("proof-of-concept");
3. Долгую рутину: окончательное картографирование подлёдной части материка - определение кластерной принадлежности всех ныне "сиротских" генов; как следствие ->
4. Новый задел для практики: и обнаружение некоторых месторождений полезных ископаемых для будущих поколений - полезных для биотехнологического применения новых белков;
5. Святой Грааль эволюционистов: открытие подлёдного озера Восток - разгадку истории абиогенеза до последнего всеобщего предка или хотя бы её новой крупной части или нахождение биомаркеров в атмосфере экзопланеты.
0. Закрытие белых пятен в уже изученных областях: дооткрытие ещё недооткрытых островов в других океанах - окончательное установление функций уже примерно известных генов и систем.

Причём для встречи с большей частью этих открытий нужно не многим меньше упорства, но вовсе не обязательно снаряжать целую экспедицию на другой край планеты, равно как и применение множества их результатов может оказаться повсеместным! Подобно тому как выделение термостойких ферментов бактерий геотермальных источников и светящихся белков морских организмов нашло применение теперь в каждой клинической или санитарной лаборатории молекулярной диагностики.

Карта мира 1895 года:


На открытие остальных вышеперечисленных сокровищ шестого континента ушло ещё около века. С учётом "уплотнения времени" на биологию может потребоваться раз в 3-5 меньше. Так что те, кому сейчас меньше 50 - вполне могут рассчитывать увидеть то же самое в биологии. Но тут очень помогло бы изобретение "авиации" - универсальных квантовых вычислителей или иных более-менее мощных алгоритмов определения пространственной структуры и каталитической функции белков по их первичной последовательности.

Что же касается "выхода в космос" - глубокой переделки целых геномов и "межпланетных экспедиций" - переделки морфогенеза многоклеточных эукариот - то до обретения вышеуказанных "летательных аппаратов" на это можно даже не надеяться.

[rep4]

или нахождение биомаркеров в атмосфере экзопланеты.

На это сильно не надейтесь. Согласно некоторым исследованиям для возникновения даже простейшей жизни требуется один гугол звезд - 10 в 100 степени. А в нашей наблюдаемой Вселенной только примерно 10 в 22 степени звезд.

https://news.ru/science/matematiki-dokazali-chto-zhizn-vo-vselennoj-rasprostranennoe-yavlenie/

Поэтому возможны религиозные деятели правы - жизнь на Земле уникальное явление во всей Вселенной в радиусе многих миллиардов световых лет.

Последние открытия только подтверждают эту гипотезу. Все три землеразмерные планеты системы ТРАППИСТ-1 в зоне обитания оказались очень "пухлыми" - у них средняя плотность намного меньше земной.

Ситуацию может спасти только скорое открытие аналогов Земли у белых карликов каким-нибудь проектом типа TESS или ZTF. Такие планеты просто изучать, у них можно быстро найти эти биомаркеры. Или же наконец найдут гипотетическую планету за орбитой Нептуна, у которой масса может лежать в диапазоне от массы Земли до масс ледяных гигантов. Такая планета Х может быть океанидой с простейшей жизнью и кислородной атмосферой.

Дела в астробиологии идут не густо. SETI-тематику прикрывают по быстрому, JWST превратился в долгострой, как и проекты по доставке грунта с Марса.

[Rattus]

Согласно некоторым исследованиям для возникновения даже простейшей жизни требуется один гугол звезд - 10 в 100 степени.

1. Не в 100-й, а в ~1018-й. И не "некоторым исследованиям", а конкретно согласно концепции системного биолога Евгения Кунина, изложенной в последних главах его книги "Логика Случая", давным-давно прочитанной Вашим попкорным слугой, равно как и несколько горячих обсуждений её специалистами и неспециалистами самого разного уровня компетенции. Самая толковая выжимка этих дискуссий тут: https://trv-science.ru/2019/03/26/veroyatnost-zarozhdeniya-zhizni/ И на эту тему тут также есть специальная тема длиной в 133 страницы. К слову - с Евгением Куниным как-то Вашему покорному слуге самому довелось перекинуться парой сообщений в блоге Александра Маркова. Так что, что называется: "Спасибо, Майор Повторение!" Но это - ещё далеко не доказанная теория.

Последние открытия только подтверждают эту гипотезу.

Ничего они не подтверждают. Астрономия тут вообще на предпоследнем месте. На первом - химия. На втором - геология.

[rep4]

1. Не в 100-й, а в ~1018-й. И не "некоторым исследованиям", а конкретно согласно концепции системного биолога Евгения Кунина, изложенной в последних главах его книги "Логика Случая", давным-давно прочитанной Вашим попкорным слугой, равно как и несколько горячих обсуждений её специалистами и неспециалистами самого разного уровня компетенции. Самая толковая выжимка этих дискуссий тут: https://trv-science.ru/2019/03/26/veroyatnost-zarozhdeniya-zhizni/ И на эту тему тут также есть специальная тема длиной в 133 страницы. К слову - с Евгением Куниным как-то Вашему покорному слуге самому довелось перекинуться парой сообщений в блоге Александра Маркова. Так что, что называется: "Спасибо, Майор Повторение!" Но это - ещё далеко не доказанная теория.

Чем по Вашему японские математики хуже? Считается они как раз самые лучшие в мире, а Японию часто называют самой передовой страной, в частности в области роботехники.

Еще раз процитирую их вывод:

Японские математики вычислили, что первичная структура жизни — самовоспроизводящаяся РНК — может несколько раз сформироваться в ускоренно расширяющейся Вселенной. При этом количество нуклеотидов в РНК напрямую зависит от размеров Вселенной и, следовательно, количества звёзд в ней — чем больше, тем выше шансов на появление функциональной молекулы.

Отмечается, что молекула РНК не должна быть короче 40–100 нуклеотидов, но наблюдаемая Вселенная не настолько велика, чтобы создать такие условия.

Учёные заявили, что в области, находящейся за космологическим горизонтом — границей наблюдаемой части Вселенной (Метагалактики) — может содержаться до одного гугола звезд (один гугол равен десяти в 100-й степени). В этом случае возникновение сложной и длинной РНК становится неизбежным.

Последние открытия только подтверждают эту гипотезу.

Ничего они не подтверждают. Астрономия тут вообще на предпоследнем месте. На первом - химия. На втором - геология.

Ага, скажите ещё что на Венере, Юпитере или Нептуне уже удалось найти хотя бы простейшую жизнь в условиях давления в сотни-тысячи атмосфер?

[OratorFree]

Чем по Вашему японские математики хуже? Считается они как раз самые лучшие в мире, а Японию часто называют самой передовой страной, в частности в области роботехники.

Логика и математика должны основываться на достоверных исходных данных. Я не против того, что вероятность появления жизни может быть привязана вероятности "самосборки" РНК. Предположим так и есть, хотя и это (мир РНК) всего лишь гипотеза - догадка основанная на "универсальности" РНК.

Но научность, это прежде всего эксперимент. В идеале нужно экспериментально проверить, например, сколько вариантов самореплицирующихся последовательностей РНК в генеральной совокупности.

Я как-то прикидывал на этом форуме (это было давно, и графики не сохранились) , что для РНК длиной 200 нуклеотидов возможных вариантов последовательностей 10¹²⁰. Так вот если окажется, что в этой генеральной совокупности приемлемых вариантов в 10⁴⁰ раза меньше, чем общее число, то получается, что жизнь, образно говоря, может зарождаться в каждой луже.

Но истинная суть проблемы как раз том, что мы абсолютно не знаем сколько в самом деле есть вариантов последовательностей РНК способных к саморепликации. Экспериментальных данных нет.  Поэтому любая, даже самая тщательная математика - всего лишь схоластика.

Что бы было понятней. Мы знаем три непротиворечивых геометрии, но  только одна  из описывает нашу Вселенную, как говорят наблюдения. Такая вот диспозиция.   

[rep4]

Тем, что проблема происхождения жизни - прежде всего проблема биологии - естественной науки. А не математики, какой бы она замечтаельной ни была. И тем более - не астрономии.

Математика - это царица наук, с помощью неё и компьютеров сейчас можно проводить абсолютно любые исследования и моделирования. В любой науке сейчас прежде всего требуют хорошее знание математики, а только потом какие-то дополнительные знания.

Не думаю, что этиваши японские математики были столь неграмотны в школьной химии - скорее это очередной пример журнаглистского испорченного телефона.
Так что могу только в очередной раз порекомендовать читателям включать собственный мозг при чтении научных новостей в СМИ.
Такие дела.

В оригинальной публикации в самом лучшем рецензируемом журнале в мире написано тоже самое
https://www.nature.com/articles/s41598-020-58060-0

Дескать вероятность образования землеподобной жизни в наблюдаемой Вселенной слишком мала, хотя существует возможность того что внеземная жизнь формируется на каком-то другом принципе построения молекул химических элементов.

[Rattus]

Ага, скажите ещё что на Венере, Юпитере или Нептуне уже удалось найти хотя бы простейшую жизнь в условиях давления в сотни-тысячи атмосфер?

Нет. И не удастся никогда. Речь исключительно о каменных планетах и максимум - подлёдных океанах спутников планет-гигантов.

Математика - это царица наук, с помощью неё и компьютеров сейчас можно проводить абсолютно любые исследования и моделирования.

Это может писать только крайне далёкий от естественных наук человек.
Например в биологии все доступные вычислительные ресурсы неспособны точно предсказать пространственную структуру и каталитическую функцию по первичной последовательности даже самого маленького настоящего белка длиной свыше шести-семи десятков аминокислот.
В метеорологии невозможно предсказать погоду дольше чем на несколько дней - из-за нерешённости одной из математических проблем тысячелетия - то же касается и инженерии, имеющей дело с турбулентными потоками - например авиастроения.
И т.д. и т.п...

Отмечается, что молекула РНК не должна быть короче 40–100 нуклеотидов, но наблюдаемая Вселенная не настолько велика, чтобы создать такие условия.

В оригинальной публикации в самом лучшем рецензируемом журнале в мире написано тоже самое
https://www.nature.com/articles/s41598-020-58060-0

Ответ перенесён в соответствующую тему.

[николай теллалов]

Математика - это царица наук

инструмент она
т.е. метафорично правильнее не "царица", а "очень расторопная служанка"
(да и то не все "капризы" барынь успевает выполнять)

с помощью неё и компьютеров сейчас можно проводить абсолютно любые исследования и моделирования

не все
недостает качественно более умного инструмента - ИИ
однако и с его наличием есть процессы и явления, которые невозможно смоделировать "чисто", без коррекций данными от наблюдений и/или экспериментов
(просто вселенная не столь детерминистична, как многим кажется/хочется)

В любой науке сейчас прежде всего требуют хорошее знание математики, а только потом какие-то дополнительные знания

это... не совсем так
так хорошим математикам из НИИ кибернетики много лет не удавалось написать ПО по заказу химиков из целой кучи НИИ; пришлось таки группе программистов-математиков засесть на учебники химии, да никак не уровня "дополнительных знаний" + постоянный контингент химиков, которые объясняли математикам тонкости того, что те думали смоделировать чуть ли не за пару обеденных перерывов...
(правда, как только оформилось решение сей проблемы, на Болгарскую АкНаук обрушились массовые сокращения, сериями, доконал тот от 1998-го, но это совсем другой вопрос)

вероятность образования землеподобной жизни в наблюдаемой Вселенной слишком мала

а это - типичная ошибка математика, незнакомого с (био)химическими процессами
голая теория вероятностей тут не годится

кстати, насколько знаю, математиками еще не смоделирован ПОЛНОСТьЮ такой вездесущий в биосфере процесс как фотосинтез

[Rattus]

так хорошим математикам из НИИ кибернетики много лет не удавалось написать ПО по заказу химиков из целой кучи НИИ... как только оформилось решение сей проблемы, на Болгарскую АкНаук обрушились массовые сокращения

Но к счастью позднее и совсем другой группой - доктором А.Огановым с сотрудниками в итоге был достигнут определённый USPEX.

[Kaiserfrogling]

Это, конечно, уже далеко не эпоха великих географических открытий с континентами живых туземцев, новых культур и тоннами сокровищ, но нас ещё ждут:
1. Непредсказанные маленькие живые чудеса: открытие сухих долин МакМёрдо с их эндолитами и кровавыми водопадами - новые элементы истории происхождения эукариот и животных;

Для начала бы что нибудь менее эпическое:
-понять механизм действия обычного парацетамола
-наконец найти эволюционную теорию алкалоидов (на данный момент есть сразу 8 теорий, у части есть большие "белые пятна", от других и вовсе пахнет подгонкой теории под факты)
-разобраться с кучей "дыр" в теории и истории с-4 фотосинтеза (ну хотя бы почему с-4 никогда не бывают деревьями) 
-найти природный резервуар чумы, миксоматоза, проказы. Поясню - и крысы, и блохи больные чумой живут слишком мало чтобы быть ее постоянными носителями.
Еще хуже вышло с австралийским миксоматозом - для борьбы с лавинообразным распространением кроликов, менее чем за 10 пассажей вывели штамм с очень высокой контагиозностью и практически 100% смертностью. Думали, что обработки придется проводить регулярно, но миксоматоз нашел себе какой-то неизвестный природный резервуар.
И совсем плохо с проказой - мы не знаем не только ее постоянный резервуар, но  и промежуточный.

[Rattus]

понять механизм действия обычного парацетамола

Как именно он блокирует циклооксигеназы? Это вопрос частной фармбиохимии, входящий в последний пункт из перечисленных.

наконец найти эволюционную теорию алкалоидов

Чуть пошире, но тоже туда же примерно.

найти природный резервуар чумы, миксоматоза, проказы. Поясню - и крысы, и блохи больные чумой живут слишком мало чтобы быть ее постоянными носителями.

По основному носителю природные очаги чумы подразделяют на сусликовые, сурочьи, песчаночьи, полёвочьи и пищуховые.

И совсем плохо с проказой

Потому что для нас с ней давно очень хорошо - её осталось очень мало.

мы не знаем не только ее постоянный резервуар, но  и промежуточный

Если вспомнить морфофизиологию микобактерий, то это может быть всё что угодно. Туберкулёз тут не хуже.

[Инопланетянин]

от других и вовсе пахнет подгонкой теории под факты

Это ещё ничего, вот когда факты подгоняют под теорию, тогда действительно плохо.

[Kaiserfrogling]

Вот только вышемноюприведенный перечень - случаи совершенно обратные: это не реализация открытий/изобретений в технологии, а открытия, сделанные только благодаря наконец развившимся технологиям. А та же система CRISPR/Cas уже прошла путь от определения её роли и механизма в природе в позапрошлом десятилетии до вполне зрелой технологии в прошлом.

И вдогонку, по теме "новое это хорошо забытое старое" и важности сопутствующих технологий.

Раттус, просто ради развлечения, давайте немного поиграем в исторического Шерлока Холмса?
Знаменитые Висячие Сады Семирамиды были одним из 7 Чудес Света античности, многие современники не могли поверить в их существование - античные технологии не позволяли такого. В Европе соответствующая технология появилась только в средневековье, но тут же появились люди не верящие что эта технология была у древних вавилонян, а если была - почему не получила широкого распространения?
Лишь в 20 века было найдено древнее изображение этих садов, с использованием этой технологии. После чего стало ясно, что все сомнения были напрасными. И сразу стало ясно почему она не получила широкого распространения.
Итак, попробуй угадать не заглядывая в википедию - что эта за технология? Это совсем несложно - можно догадаться лишь по одному названию, школьный курс физики. Я будучи современным инженером, сразу понял в чем дело.
Знающих прошу не подсказывать

[Rattus]

НУ НАКОНЕЦ-ТО!

[crazy_terraformer]

Интересно, а можно ли заставить люфицерин светиться жёлтым, красным или синим в гмо-организмах?
Сады, глядишь как в "Аватаре" Дж.Камерона джунгли, ночью будут биолюминисцировать.
Таки природный из вьетнамского гриба жёлто-зелёным светится.