Гипотеза: помогать друг другу нас заставляют бактерии


Кто знает, может, помогая другим, ты передаёшь им «микробы альтруизма»?
Кто знает, может, помогая другим, ты передаёшь им «микробы альтруизма»?

Почему люди готовы бескорыстно помогать другим и даже приносить в жертву собственное благополучие? Учёные объясняют возникновение альтруизма по-разному. Одни говорят, что на самом деле Homo Sapiens всегда просчитывают потенциальные выгоды, другие — что способные на заботу имеют больше шансов передать свои гены потомкам. Исследователи из Тель-Авивского университета (ивр. ‏אוניברסיטת תל אביב‏) выдвинули интересную гипотезу: главную роль в развитии альтруистичного поведения могли сыграть микробы. Свои соображения они изложили в журнале Nature Communications. (далее…)

Математики, Cadbury, свиньи и гидропоника


Производители шоколадок Cadbury и Alpen Gold хотят точно знать, какой урожай какао-бобов в этом году соберут фермеры разных стран. Для этого им нужна помощь математиков.
Производители шоколадок Cadbury и Alpen Gold хотят точно знать, какой урожай какао-бобов в этом году соберут фермеры разных стран. Для этого им нужна помощь математиков.

В Университете Бата (University of Bath) в Великобритании прошёл математический воркшоп, организованный Институтом математических инноваций (Bath Institute for Mathematical Innovation) и Сетью передачи знаний (Knowledge Transfer Network). За три дня специалисты по прикладной математике помогли разработчикам ПО и международным корпорациям повысить урожай какао-бобов, оценить качество свинины и улучшить дизайн гидропонной установки. (далее…)

Топ-10 опровержений научных исследований за 2015—2016 годы


Наука самоочищается
Наука самоочищается, опровергая ошибочные результаты исследований.

Все мы знаем, как сложно в нашей стране победить фальшивого кандидата наук с пустопорожней диссертацией или остановить распространение очевидной утки в социальных сетях. Опровергнуть же исследование, пристойное с виду и имеющее солидный источник, и того сложнее. И в англоязычной среде с отзывом работ, опубликованных в научных журналах, всё сложно. (далее…)

Добро пожаловать в «чёрный ящик»


Кэти О’Нил
Кэти О’Нил (Cathy Helen O’Neil) — математик, специалист по анализу финансовых рынков, общественный активист, журналист, автор блога https://mathbabe.org/. Её книга Weapons of Math Destruction: How Big Data Increases Inequality and Threatens Democracy («Оружие математического поражения: как большие данные усугубляют неравенство и угрожают демократии») номинирована в этом году на National Book Award for Nonfiction. Фото — Laura McHugh / Mathematical Association of America.

Алгоритмы усиливают власть над нашей жизнью, но они не столь объективны, как можно подумать.

Такие термины как «большие данные» и «машинное обучение» уже прочно вошли в наш обиход, а зачастую их нам преподносят и в качестве варианта решения острых экономических и социальных проблем. При этом гораздо меньше внимания уделяется их негативному воздействию, а также тому, как математические алгоритмы влияют на жизнь обычных людей. Однако математик, а в прошлом — специалист по количественному анализу («квант») с Уолл-стрит Кэти О’Нил (Cathy O’Neil) считает, что на эти аспекты следует обратить внимание.

В своей новой книге «Оружие математического поражения: как «большие данные» усугубляют неравенство и угрожают демократии» она рассказывает, как популярные алгоритмы, используемые разными компаниями и учреждениями, вредят беднякам и рабочим, действуя на благо элит. «Якобинец» (Jacobin) решил обсудить с О’Нил вопрос о деструктивных алгоритмах и вариантах решения проблемы. (далее…)

Цена инвазивных видов


Азиатский карп
Азиатскими карпами в Северной Америке называют несколько видов рыб семейства Карповые, занесённых из стран Азии и закрепившихся в местных пресных водоёмах. Огромные (отдельные особи достигают 45 кг) пришельцы практически не имеют естественных врагов и являются причиной вымирания рыбы местных видов. Правительство США ежегодно выделяет на борьбу с инвазивными карповыми десятки миллионов долларов и мобилизует для выполнения этой задачи армейские подразделения.

Привнесённые экзотические виды — ужас сложившихся биогеоценозов по всей планете. Не имеющие естественных врагов, не вписанные в пищевые цепочки пришельцы бесконтрольно размножаются и становятся причиной гибели местной флоры и фауны. Такова пуэрария дольчатая (она же кудзу), растение родом из субтропических регионов Восточной Азии, удушающее собой деревья и кустарники Черноморского побережья Кавказа, юга США. Таков европейский зелёный краб, уничтожающий водную флору и фауну от Канады до Австралии (см. о нём по ссылке — http://22century.ru/ecology/27307). Таковы плодовитые азиатские карпы — кошмар местной рыбы американских Великих озёр. Но опустошающее воздействие адвентивных видов вредит не только экологии, но и экономике. Чужеродные насекомые и патогенные организмы в одних только США наносят посевам и лесам вред, оцениваемый в 40 млрд долларов в год. И по мере того, как разрозненные части мира становятся всё более связанными друг с другом, по мере того, как в связи с этим растёт риск инвазий, будет расти и ущерб от инвазивных видов. (далее…)

|

Катастрофический дефицит воды в Азии


Азия
Потребление воды в Китае растёт с ростом экономики, в Индии — с ростом численности населения.

Рост экономики и численности населения и последующие за этим климатические изменения могут привести к серьёзной нехватке воды в большей части Азии к 2050 году. Об этом свидетельствуют результаты недавно опубликованного в журнале PLOS ONE исследования, проведённого специалистами Массачусетского технологического института (Massachusetts Institute of Technology, MIT).

В ходе исследования проводилось детальное моделирование всего спектра сценариев, связанных с наличием воды и водопользованием в будущем. Учёные заключают, что существует «высокий риск острого дефицита воды» в регионе, в котором живёт более половины населения мира.

По материалам моделирования большого количества сценариев развития исследователи сделали вывод, что средний прогнозируемый рост объёмов потребления воды на фоне изменения климата в ближайшие 35 лет в Азии приведёт к тому, что, по сравнению с настоящим временем, примерно, на 1 млрд человек увеличится количество людей, ощущающих нехватку пресной воды. (далее…)

История Big Data восходит к практикам общественного порядка XIX века


Сегодня происходит не первая революция «больших данных». Первой был взрыв в сборе данных в начале XIX века. | Иллюстрация — линнеева классификация растений
Сегодня происходит не первая революция «больших данных». Первой был взрыв в сборе данных в начале XIX века. | Иллюстрация — линнеева классификация растений.

В XIX веке, изменениям в знаниях способствовали не только приток большого количества новой информации со всего мира, но и сдвиги в производстве, обработке и анализе этой информации. Хамиш Робертсон (Hamish Robertson) и Джоанн Травалья (Joanne Travaglia) прослеживают связь между революцией данных в XIX веке и сегодняшней революцией, излагая её последствия, которые могут отразиться на политике больших данных в современном обществе. Прошло два столетия после первой революции больших данных, но многие из проблем и пути их решения сохраняются вплоть до сегодняшнего дня.

Это не первая эра «больших данных», но вторая. Первой был взрыв в сборе данных, который произошёл в начале XIX века — «лавина чисел», по определению Хакинга, точно приходящаяся на период между 1820 и 1840. Это была аналоговая эра больших данных, отличающаяся от нашей современной цифровой эры, но характеризующаяся некоторыми очень похожими проблемами и тревогами. К современным проблемам анализа данных и управления ими относятся различные общеизвестные факторы, которые делают их «большими». Обычно к ним относят вопросы размера, сложности и технологии. Мы также полагаем, что оцифровка является центральным процессом в этой второй эре больших данных, что кажется очевидным, но которая также, похоже, достигла нового порога. Десять лет назад или около того «большие данные» выглядели просто как цифровая версия обычных аналоговых записей и систем. Данные, управление которыми стандартизировалось на основе статистического и математического анализа. Однако теперь мы видим уровень беспокойства и тревоги, подобный той озабоченности, которая была в первую эру больших данных. (далее…)

Вычислительная психиатрия обещает изменить традиционные протоколы лечения


Большие данные и психиатрия
Большие данные в психиатрии. Это и лучший выбор стратегии лечения, и создание моделей активности мозга, и её нарушений.

Несмотря на то, что мы всё больше узнаём об устройстве и работе человеческого мозга, лечение пациентов с психиатрическими расстройствами остаётся трудной, часто неразрешимой задачей. Проблема перехода от научных штудий к созданию эффективных методов терапии заключается в том, что понимание психических заболеваний находится на низком уровне.

«Психиатрия имеет дело с мозгами, которые взаимодействуют с окружающим миром и другими мозгами, поэтому мы не просто рассматриваем функции мозга, но его работу в сложных ситуациях», — говорит Квентин Хьюз (Quentin Huys), работающий в Швейцарской высшей технической школе Цюриха (нем. Eidgenössische Technische Hochschule Zürich, ETH Zürich) и Цюрихском университете (нем. Universität Zürich), ведущий автор обзора о новой научной дисциплине — вычислительной психиатрии, опубликованном в журнале Nature Neuroscience. Перед вычислительной психиатрией стоит амбициозная цель — при помощи сложных статистических инструментов понять и научиться лечить психические заболевания.

В психиатрии в настоящее время расстройства определяются через список симптомов. Исследователи прилагают огромные усилия, чтобы найти биологические маркеры, которые делают процесс диагностики более простым и объективным, но успех достигнут незначительный. Часть проблемы в том, что обычно нет однозначного соответствия биологических причин расстройства и его симптомов. Расстройство, определяемое как депрессия или шизофрения, может возникнуть в результате различных причин. С другой стороны, сходные причины приводят к различным расстройствам у разных людей, в зависимости от их генетики или жизненных обстоятельств. Одна из целей вычислительной психиатрии — определение связи между симптомами и причинами заболевания, независимо от диагноза. (далее…)

У глобальных теорий заговора мало шансов


Флаг США на Луне
Одним из аргументов сторонников «лунного заговора» является якобы развевающийся в вакууме флаг, который к тому же одинаков на различных снимках.

Кто-то отчаянно верит в различные теории заговора, другие категорически отрицают их возможность — говоря иначе, верят в их отсутствие. Дэвид Граймс (David Robert Grimes) из Оксфордского университета решил подойти к данной проблеме с точки зрения науки и рассчитал, какие шансы у конспиративных заговоров в наше время. Разработанная им модель гарантирует тайнам, в которые вовлечены тысячи человек, не более пяти лет существования.

Тридцатилетний физик Дэвид Граймс занимается математическим моделированием раковых опухолей и попутно является колумнистом ирландского «Таймса» и «Гардиана». Общаясь с публикой, он регулярно получает вопросы о конспиративных заговорах в науке, что и сподвигло его провести расчёты и ответить, реально ли существование скрываемых от общества тайн.

Можно ли вообще дать чёткий ответ — высаживались астронавты НАСА на Луну или нет? Судите сами. Мы уже знаем о некотором количестве тайн, которые, в конце концов, стали достоянием общественности, и можем оценить как число вовлечённых в эти тайны, так и время, в течение которого они скрывались. Для нахождения «скорости утечки» Граймс взял три известных случая: проект PRISM, о котором рассказал Эдвард Сноуден, исследование сифилиса Таскиги в середине XX века и скандал с судмедэкспертизами ФБР: ведомство десятилетиями выдавало ложные заключения (подробнее). (далее…)

Планета Икс, она же Девятая планета, влияет на траектории транснептуновых объектов


Орбиты известных нам трансплутоновых объектов и предполагаемая орбита Девятой планеты Солнечной системы.
Орбиты известных нам трансплутоновых объектов и предполагаемая орбита Девятой планеты Солнечной системы.

Поиски гипотетической Планеты Икс, Девятой планеты Солнечной системы, продолжаются. Если она существует, то это объект массой, в десять раз превышающей земную. Орбита Планеты Икс находится далеко за орбитой Плутона, и даже далеко за Поясом Койпера, год на предполагаемой планете длится от 10 000 до 20 000 земных лет и она не приближается к Солнцу на расстояние ближе, чем 200 астрономических единиц.

Девятую планету никто не видел непосредственно, но на её присутствие указывают не объясняемые более ничем особенности движения транснептуновых объектов.

Майк Браун (Mike Brown), астроном Калифорнийского технологического института (California Institute of Technology) в Пасадене, соавтор исследования, говорит, что подобные идеи кажутся чем-то безумным, «но если вы рассмотрите доказательства и статистические данные, то очень трудно прийти к иному выводу».

Работа Константина Батыгина (Konstantin Batygin) и его коллеги по институту Майка Брауна «Evidence for a Distant Giant Planet in the Solar System» опубликована в журнале Astronomical Journal 20 января. (далее…)

Создана новая математическая модель для объяснения полос на теле животных


Тигриные полосы
Полосы на тигрином лбу образуют характерный узор, в котором китайцы видят иероглиф 王 со значением «царь».

Как у животных появляются полосы на теле, что определяет их форму и расположение и почему полосы на спине тигра расположены поперёк спины, а у рыбки данио-рерио — вдоль? Для ответа на эти вопросы нужны совместные усилия не только генетиков, биологов и химиков, но и математиков. Новую математическую модель, призванную объяснить направленность полос, предложил биолог — аспирант Том Хискок (Tom Hiscock) из департамента системной биологии Гарвардской медицинской школы в Бостоне, США. Работа опубликована в журнале Cell, специализирующемся на дисциплинах о живой природе.

Ключевые принципы, влияющие на наличие, расположение, цвет и частоту полос, в настоящее время хорошо изучены. Появление полос определяется перепадами концентраций двух факторов, один из которых является активатором, а другой ингибитором. Однако правила, согласно которым формируется характерный для каждого вида рисунок и, в частности, задаётся направленность полос, до сих пор являются предметом исследований. (далее…)

Задача об упаковке шаров нашла применение в модели структуры леса


Задача упаковки шаров
Упаковка шаров — классическая задача комбинаторной геометрии.

Объяснение сложной структуры тропических лесов представляет одну из самых больших проблем в экологии. Вопросом особого интереса является закон распределения различных геометрических характеристик деревьев, имеющий особое значение для задачи оценки биомассы. Группа специалистов по моделированию из Центра имени Гельмгольца по исследованию окружающей среды вместе с коллегами разработали новый метод, который может быть использован для объяснения распределения размеров деревьев в природных лесах. Для этого учёные применили методы стохастической геометрии. (далее…)

Марсианская галька прошла путь в 50 километров


Марсианская галька
Марсианская галька

Недавно получены новые доказательства существования на Марсе небольшого количества жидкой воды, но три миллиарда лет назад на этой ныне сухой и холодной планете всё было иначе. Вода имелась в изобилии.

В 2012 году марсоход Curiosity передал на Землю изображения, которые свидетельствуют о том, что когда-то на Марсе текли реки. Об этом говорит наличие маленьких, округлых и удивительно гладких камешков, которые стали такими, обтесавшись в русле древней реки.

Геофизик из Университета Пенсильвании (англ. University of Pennsylvania) Дуглас Джерольмак (Douglas Jerolmack) и его соавтор Габор Домокош (Gábor Domokos), математик Будапештского университета технологии и экономики, задались вопросом, возможно ли изучить историю путешествия речной гальки, имея в наличии лишь информацию о её форме?

«Тысячи лет назад Аристотель размышлял над тем, как образуется галька на пляже, — говорит Джерольмак. — Но до недавнего времени не существовало качественного описания галечной формы, и у нас не было базового понимания процесса округления».

В публикации в Nature Communications Джерольмак, Домокош и их коллеги сообщают о первом в истории методе количественной оценки расстояния, пройденного речной галькой в русле реки на основании информации о форме гальки. По мнению исследователей, марсианские камни прошли путь около 50 километров, что свидетельствует о том, что на Марсе когда-то была обширная речная система, и условия, которые могли поддерживать существование жизни. (далее…)