как называется наука о кошках

Китайские ученые впервые клонировали кота

По мотивам поста https://joyreactor.cc/post/5865640

Учёные вырастили крошечный человеческий мозг с подключением к ПК — он быстро научился решать уравнения и различать людей по голосу

Новая работа с живыми клетками человеческого мозга показала перспективность объединения живых тканей с компьютером. Колония живых нейронов обучалась быстрее искусственных моделей с почти таким же результатом. Если отбросить вопрос с этикой, до проблем с которой пока далеко, живые клетки человеческого мозга могут превзойти современные и будущие нейронные сети, работающие на кремниевых чипах, как по производительности, так и по экономическим соображениям.

С помощью стволовых клеток учёные вырастили так называемый органоид мозга — объёмную колонию клеток, повторяющих структуру нейронов и их связей в мозге. Это не первый и наверняка не последний эксперимент с живыми клетками, позаимствованными у человека. Ранее органоид мозга, например, научили игре в «Понг», с чем он успешно справился. В таких исследованиях самым сложным бывает донести информацию до «мозга» и считать её.

Группа профессора Го Фэня из Университета штата Индиана в Блумингтоне (США) предложила достаточно простое решение — они вырастили органоид на высокоплотном массиве электродов. Электроды, а это, по сути, компьютерный интерфейс, вносили данные в клетки «мозга» и считывали результат его последующей активности. Тем самым на практике была реализована такая архитектура спайковой (импульсной) нейросети, как резервуарная. Что происходило в массиве нейронов, учёным было неизвестно, но условно живая модель показала способность к быстрому обучению и расчётам.

Живой искусственный «мозг» был не такой точный, как искусственные нейронные сети с длинной цепью элементов краткосрочной памяти, но каждая из этих сетей прошла 50 этапов обучения. Сеть Brainoware достигла почти таких же результатов менее чем за 10 % времени обучения, потраченного на обучение искусственных цепей.

«Могут пройти десятилетия, прежде чем будут созданы универсальные биокомпьютерные системы, но это исследование, вероятно, даст фундаментальное представление о механизмах обучения, развитии нервной системы и когнитивных последствиях нейродегенеративных заболеваний»,— мечтают авторы работы,опубликованнойв журналеNature Electronics.

Ученый Максим Никитин совершил фундаментальное открытие в области генетики

Руководитель направления «Нанобиомедицина» университета «Сириус», заведующий лабораторией МФТИ Максим Никитин открыл механизм «молекулярной коммутации» ДНК, который меняет представления в биологии. Результаты исследования опубликованы в одном из самых авторитетных научных журналов Nature Chemistry.

Открытый фундаментальный феномен может быть ключом к познанию тайн генетики, сложных заболеваний, мгновенной памяти и старения до вопросов возникновения жизни на Земле и ее эволюции. Кроме того, позволит качественно улучшить специфичность генной терапии и безопасность ДНК/РНК-вакцин за счет выявления и снижения побочных реакций на препараты во время лечения.

Более 70 лет считалось, что ДНК хранит и обрабатывает информацию за счет структуры двойной спирали — однозначно соответствующих друг другу (комплементарных) молекулярных цепей. Никитин экспериментально доказал, что для эффективной обработки генетической информации ДНК совершенно не обязательно образовывать двойную спираль. ДНК может хранить и передавать информацию за счет слабоаффинных взаимодействий, реализующихся в том случае, когда молекулы имеют низкое «сродство» друг к другу. Более того, он показал, что так называемая короткая ДНК, даже максимально некомплементарная гену, может регулировать его работу.

Максим Никитин заметил, что в смеси, состоящей из коротких одноцепочечных и некомплементарных друг другу олигонуклеотидов, одновременно будут сосуществовать самые различные их комплексы. Варианты этих взаимодействий определяются «сродством» молекул и в общем случае описываются открытым еще в XIX веке законом действующих масс о зависимости скорости реакции от концентрации участвующих веществ. Такие комплексы будут связаны друг с другом и будут передавать информацию между собой, даже если какие-то два олигонуклеотида не связываются друг с другом напрямую.

Например, в самой простой системе из трех олигонуклеотидов — Х, А и В: если А и В не взаимодействуют друг с другом, они все равно могут передать друг другу информацию через посредника — «коммутатор» Х. При этом каждому из них достаточно взаимодействовать с Х очень слабо: увеличение концентрации А приведет к росту количества комплексов ХА, что снизит число комплексов ХВ, хотя А никак не взаимодействовало с В напрямую. Если же в системе находится большее количество олигонуклеотидов, то можно добиться передачи значительного объема информации.

Для того чтобы доказать, что ДНК может образовывать наборы молекул с практически любыми наперед заданными взаимными аффинностями, в своей статье Максим Никитин показывает экспериментальную реализацию большого разнообразия систем, которые по-разному обрабатывают информацию, начиная с систем, включающих всего три суперкоротких олигонуклеотида длиной в семь азотистых оснований, до ячеек памяти, систем вычисления квадратного корня и др. При этом компьютерное моделирование явления коммутации продемонстрировало устойчивую обработку информации и системой, состоящей из 1 000 олигонуклеотидов. Это позволяет создать 572-битную ячейку обработки информации, что превосходит битность всех существующих электронных компьютеров. Примечательно, что предложенная Никитиным модель концептуально вообще не имеет ограничения по числу взаимодействующих таким образом олигонуклеотидов.

Кроме того, открытое Никитиным явление позволило ему экспериментально показать и другой удивительный, не укладывающийся в современную парадигму молекулярной биологии факт: любая неструктурированная одноцепочечная ДНК может специфично регулировать экспрессию заданного гена безотносительно их взаимной комплементарности. Все зависит от наличия в среде или организме других олигонуклеотидов (также некомплементарных).

Открытый фундаментальный феномен коммутации цепей ДНК имеет важное практическое значение. Он может улучшить специфичность генной терапии и безопасность ДНК/РНК-вакцин за счет выявления и снижения побочных (нецелевых) действий вводимых препаратов. Для этого требуется, конечно, создание программного обеспечения нового поколения, более точно предсказывающего слабоаффинное взаимодействие нуклеиновых кислот, а также анализирующего их вовлечение в различные естественные процессы, принимая во внимание механизм молекулярной коммутации. Но в итоге все это поможет минимизировать риски негативных последствий нецелевого редактирования генома пациента и снизить число нежелательных явлений в процессе лечения.

Краткое описание карьерного пути научного сотрудника в западной стране

Я как-то уже писал коммент на эту тему, но решил попробовать запилить полноценный пост. Тут будет портянка спорной полезности, но вдруг кому-то поможет.

В этом посте я хочу описать карьерный путь научного сотрудника в западных странах (личный опыт у меня в Европе, но постараюсь добавить немного инфы от знакомых из США). Сразу оговорюсь, что я прошел его не до конца и спрыгнул перегорев, но постараюсь держать уровень эмоций в тексте на минимуме и обходиться исключительно фактами. Также я помню, что на реакторе периодически появлялись люди, которые тоже шли в науку и если они заметят, что-то недостающее или неверное - буду рад если напишут в комментариях. Еще одна заметка перед началом - речь пойдет об академических заведениях, а не исследовательских подразделениях частных компаний, в силу крайне высокой вариативности организации последних.

Итак перед началом научной карьеры требуется диплом о законченном высшем образовании. В некоторых странах (например США) есть возможность начать все со степени бакалавра, но вообще в среднем нужна магистерская степень или эквивалент (например диплом инженера). 

Первой ступенью является докторантура (по СНГ-шным стандартам - аспирантура). Вариантов докторантур бывает много. Самый распространенный - начальник исследовательской группы (профессор) выбивает грант, в рамках которого нанимает докторанта для выполнения какого-то исследовательского проекта. Профит профессора: выполненная работа и засечка о защите докторанта, профит докторанта: получение докторской степени (по сути билет в дальнейшую карьеру - без степени по сути никуда особо не уйдешь). В рамках этого формата докторантуры докторант получает некоторую зарплату: в Европе уровень обычно приемлемый - вполне хватает на нормальную без роскошеств жизнь (я собирал себе комп за 2к евро и в отпуск гонял на море раз-два в год и жил не деля квартиру ни с кем, хоть и была в ней только одна комната). В США дела обстоят намного хуже (прошу не записывать меня в свидетели госдолга - вполне реальная проблема и можно легко загуглить протесты докторантов из-за низких зарплат: https://www.theguardian.com/us-news/2022/mar/30/us-graduate-students-protest-against-low-pay-while-universities-profit-from-their-work). Я сам попал в подобную программу, но в моем случае грант получил не конкретный профессор, а несколько университетов и программа была рассчитана на 15 докторантов, у каждого был мультидисциплинарный проект. Сама работа по сути похожа на дипломный проект, но длиной в 3-4 года. За это время надо провести исследование, опубликовать результаты (обычно нужны 1-2 статьи хотя бы на этапе рассмотрения в журнале) и написать диссертацию (я занимался этим последние полгода до защиты примерно половину своего времени). Параллельно с работой докторант может быть обязан заниматься преподаванием - чаще всего в форме помощи профессору в проведении практических занятий и экзаменов. Иногда могут потребовать набрать некоторое число ECTS баллов в виде курсов, но обычно оно сравнительно небольшое (эквивалент 4-6 семестровых курсов). Есть и другие варианты докторантуры. Например структурированные программы - в этом случае получается нечто своего рода продолжения образования с посещением лекций, экзаменов и т д. Докторантуры в частном секторе по сути являются формой докторантуры, которая финансируется частной компанией, но все равно нуждается в сопровождении университетского профессора (только профессор может сопровождать докторанта и докторские дипломы выдаются исключительно университетами). Реже всего, пожалуй, встречаются самостоятельно финансируемые докторантуры - в этом случае потенциальный докторант сам придумывает идею для проекта и находит источник финансирования с чем приходит уже к профессору и просит формального сопровождения работы. Оканчивается докторантура защитой докторской диссертации: диссертация может быть как собрана из статей докторанта так и написана в формате монографии. В некоторых университетах помимо результата защиты (защитил/не защитил) могут ставить оценку за защиту. Оценки варьируются в зависимости от страны и (потенциально) от университета. В моем были cum laude (хорошо), magna cum laude (очень хорошо) и summa cum laude (с отличием). Последняя в моем университете требовала дополнительной номинации перед защитой и значительно усложняет сам процесс защиты: при “обычной” защите комиссия может задавать вопросы только в рамках темы диссертации, но при защите “отличной” диссертации вопросы могут задаваться потенциально по любой теме из предмета диссертации. Докторантура это еще достаточно расслабленная ступень и во многом хороший руководитель может помочь избежать излишних проблем. Защита докторской добавляет буст к эго в виде права приписывать Dr. перед своим именем (без диплома - может привести к уголовке).

Итак, после защиты диссертации отправляемся в самостоятельное плаванье. На этом уровне начинается самый эмоционально и физически трудный этап - постдок (postdoc). Постдок - это проект, ограниченный по времени (обычно в рамках какого-то гранта) и ограничение в районе 1-3 лет (при этом постдоки дольше 2 лет считаются нежелательными). Постдок настоятельно рекомендуется делать в другой стране (не в той же, где была докторантура), но это чисто европейское требование (в США не обязательно валить за границу). Абсолютно не рекомендуется делать постдок в той же группе, где защищалась докторская. Задача человека на постдоке - накопить критическую массу публикаций для получения серьезных грантов и/или перманентной должности. На этом этапе от человека ожидается активная публикация в роли основного автора и рост индексов цитирования (h-index/i10-index). Из желательного - неплохо бы получить статью с каким-нибудь именитым профессором. Из очень и очень хорошего - публикация в особо престижном журнале (Nature или Science), но это крайне редкое явление. Количество постдоков до получения более серьезной позиции может варьироваться в зависимости от темы исследований и от страны. Мало кто обходится одним постдоком (мне повезло и я ограничился одним), чаще всего уходит 2-3 постдока до момента получения “настоящей” работы. Самая главная проблема постдока - это стопроцентная временность трудоустройства (что особенно остро для иммигрантов). Изредка постдок можно продлить, но это не очень просто и требует некоторой гибкости финансирования у руководителя. Во время постдока зарплата чуть выше, чем у докторанта, но не излишне сильно (чаще всего докторант получает 70-80% зарплаты постдока). Для Германии и Швейцарии - это уровень несколько выше медианного (55-60й перцентиль). Но при этом количество работы легко может привести к 50-60-часовой рабочей неделе и отпуск крайне редко проходит без отвлечений на работу.

После стадии постдока появляется пара альтернативных путей развития карьеры. Первый и самый очевидный - это идти в профессора. Второй - идти по пути долгосрочного научного сотрудника при университете/исследовательском центре. Оба пути требуют или нахождения открытой должности и прохождения собеседования или же получения какого-то из грантов на создание собственной исследовательской группы. Гранты могут быть регионального, национального или международного уровня. Процент успеха в таких грантах около 3% считается очень высоким. При этом даже при нахождении уже открытой должности и получении оной - все равно придется искать гранты на найм сотрудников. Обычно стартовый грант покрывает зарплату новоиспеченного руководителя группы (скорее всего должность будет что-то формата Assistant/Associate Professor, в Германии еще может быть промежуточная стадия Junior Professor), одного постдока и пары докторантов. Тренд на количество рабочих часов продолжается - вдобавок к самостоятельной работе добавляется еще ответственность за докторантов. Я спрыгнул на этом уровне карьеры не выдержав колоссальных переработок, которые сильно осложняли личную жизнь. При всем при этом должность на данный момент еще не является постоянной - это еще так-называемая tenure-track должность. Обычно дается 5 лет на создание группы и получение первых результатов, после чего происходит разбор полетов с советом директоров универа/центра и выносится решение о превращении должности в постоянную. После этого можно несколько выдохнуть - работа у тебя остается уже по сути до пенсии (уволить tenure профессора можно только по решению совета директоров). Параллельно с этим происходят перемены в рабочем процессе профессора: количество работы выполняемой лично уменьшается, а количество менеджмента увеличивается. При этом место в списке авторов публикаций тоже смещается на последнее место (хотя не в каждой области порядок играет роль).

Верхний уровень - это уже уровень Full Professor - на этом этапе все время профессора уходит на менеджмент и поиск финансирования (написание заявок на гранты и т д). Количество подчиненных увеличивается как и суммы грантов, но принципиальных отличий от предыдущей ступени нету - есть только количественные.

По сути на этом все - если будут вопросы или дополнения - я постараюсь следить за комментариями.