Osoby czytające wydania polityki

„Polityka”. Największy tygodnik w Polsce.

Wiarygodność w czasach niepewności.

Subskrybuj z rabatem
Nauka

Dziennikarze POLITYKI podsumowują rok w nauce. Co nas zaskoczyło?

Jaki to był rok dla nauki? Jaki to był rok dla nauki? NASA's Goddard Space Flight Center / NASA
Agnieszka Krzemińska, Edwin Bendyk, Przemek Berg, Marcin Rotkiewicz i Paweł Walewski typują największe odkrycia naukowe 2017 roku.

Edwin Bendyk: Sekrety stania w kolejkach wyjaśnione

Astronomia fal grawitacyjnych, sztuczna inteligencja, yeti, tajemnica stania w kolejkach – różna ranga, wspólna ciekawość i pasja odkrywania napędzają rozwój nauki.

Ciekawy rok dla nauki zakończył mocny akcent. Amerykański uczony wyjaśnił, że kluczem do naszych zachowań w kolejkach, zwłaszcza przeskakiwania między ogonkami, jest niechęć do bycia ostatnimi. Autorem przełomowej publikacji zatytułowanej „Last Place Aversion in Qeues” (ogłoszonej 20 grudnia jako working paper) jest Ryan W. Buell z Harvard Business School. Stwierdził on, że osoba stojąca na końcu kolejki z czterokrotnie większym prawdopodobieństwem zrezygnuje z oczekiwania niż poprzednik i z dwukrotnie większym prawdopodobieństwem spróbuje zmienić kolejkę. Okazało się, że przeskakiwanie między kolejkami ma swoją cenę – oznacza przeciętnie o 10 proc. dłuższy czas oczekiwania niż wierność pierwotnemu wyborowi. Zmiana dwukrotna wydłuża czas oczekiwania przeciętnie o 67 proc.

Na tropie yeti. Niestety, wszystko wskazuje na to, że yeti nie istnieje. Charlotte Lindqvist z duńskiego University of Copenhagen zbadała próbki materiału biologicznego pochodzącego z Himalajów. Pochodziły z różnych okresów, a ich źródło otaczała aura tajemniczości. Lokalne opowieści sugerowały, że ślady mogły pochodzić od tajemniczych, nieznanych jeszcze nauce osobników. Analiza mitochondrialnego DNA wyjaśniła jednak, że owe osobniki to niedźwiedzie himalajskie (Ursus arctos isabellinus oraz Ursus thibetanus laniger). Wyniki tego odkrycia zostały ogłoszone w renomowanym „Proceedings of the Royal Society B”.

Potwierdzanie teorii Einsteina. Życie w kolejkach i zagadka yeti nie wyczerpują oczywiście zainteresowań współczesnej nauki. Szczęśliwie w 2017 roku nie zabrakło prawdziwych przełomów. Los uśmiechnął się do astronomów, i to już po raz kolejny. W 2016 roku udało im się potwierdzić istnienie fal grawitacyjnych opisanych sto lat wcześniej przez Alberta Einsteina. Rok później udało się zaobserwować wspólny rozbłysk fal grawitacyjnych i elektromagnetycznych. Jak napisał w POLITYCE (42/2017) współuczestnik przełomowych obserwacji, prof. Michał Bejger z Centrum Astronomii PAN im. Mikołaja Kopernika: „Zarejestrowana 14 sierpnia detekcja sygnału GW170814 jest kolejnym, czwartym już, dowodem potwierdzającym w działaniu teorię grawitacji Einsteina, ale jednocześnie wydarzeniem wieszczącym zupełnie nowy, ekscytujący rozdział w historii astronomii.

W detekcji GW170814 brały udział trzy detektory. Do sprawdzonych wcześniej amerykańskich interferometrów Advanced LIGO (Hanford w stanie Waszyngton i Livingston w stanie Luizjana) dołączył 1 sierpnia świeżo przebudowany europejski Advanced Virgo, położony niedaleko Pizy we Włoszech. Te wielokilometrowej długości maszyny są niezwykle skomplikowanymi cudami techniki, a w istocie bardzo dokładnymi linijkami, które mogą mierzyć małe (dużo mniejsze od rozmiarów jąder atomowych), zmieniające się w czasie różnice odległości w otaczającej je przestrzeni”.

Tym razem jednak sytuacja rozwijała się jak w filmie Alfreda Hitchcocka. Oddajmy głos prof. Bejgerowi: „Nim zdążyliśmy na dobre ochłonąć po GW170814, natura ponownie okazała się łaskawa: w czwartek 17 sierpnia br. interferometry zadrżały kolejny raz. Niezwykle wyraźny i charakterystyczny dla układów podwójnych sygnał »ćwierku« (rosnąca w czasie częstotliwość fali), oznaczony GW170817, był śledzony przez detektory fal grawitacyjnych przez prawie dwie minuty! Czas trwania – setki razy dłuższy niż »ćwierki« czarnych dziur – nie pozostawia złudzeń, że mamy do czynienia z ostatnimi momentami życia układu podwójnego obiektów dużo mniej masywnych od czarnych dziur, lecz równie fascynujących: gwiazd neutronowych. Są one zgniecionymi do niewyobrażalnych gęstości pozostałościami masywnych gwiazd, eksplodujących pod koniec życia jako supernowe”.

Podsumowując, autor POLITYKI pisał: „Oprócz wyników dotyczących fal grawitacyjnych współpraca LIGO-Virgo przedstawiła także szereg rezultatów astrofizycznych: porównania modeli błysków gamma z obserwacjami, przebieg ewolucji pozostałości po kataklizmie, oszacowań częstości występowania błysków gamma i wiele innych. GW170817 jest skarbnicą odkryć i świetnym podsumowaniem dotychczasowego postępu astronomii fal grawitacyjnych”.

O randzie tych badań świadczy fakt, że Komitet Noblowski, zazwyczaj dający sobie czas na potwierdzenie ważności osiągnięć naukowych swoich nominowanych, w tym przypadku nie miał wątpliwości: „Nagrody Nobla są przyznawane tym odkryciom, które zostały potwierdzone przez niezależne badania. Doskonale poinformowani szwedzcy akademicy musieli wiedzieć o detekcji GW170817 na długo przed jej upublicznieniem, dlatego nic dziwnego, że tegoroczną nagrodą z fizyki uhonorowano zasłużonych liderów projektu LIGO: Rainera Weissa, Barry’ego Barisha i Kipa Thorne’a. Jest prawie pewne, że atomy złota w noblowskich medalach powstały w wyniku zderzenia się gwiazd neutronowych podobnego do GW170817”.

Czy przyszłość nas potrzebuje. Gratulując astronomom, że ich dyscyplina nabiera nowego życia, nie zapominajmy, że niezależnie rozwija się rzeczywistość, która będzie tę przyszłość kształtowała w niewyobrażalnym jeszcze stopniu. Co chwila jesteśmy zaskakiwani doniesieniami o kolejnych osiągnięciach systemów technicznych wykorzystujących Sztuczną Inteligencję (SI). Nie wchodząc w spór definicyjny, czym rzeczywiście jest SI, przyjmijmy, że chodzi o systemy obdarzone zdolnością do uczenia się i rozwiązywania problemów dotychczas zarezerwowanych dla ludzi. Przykładem takiej kompetencji było przez wiele lat prowadzenie pojazdu w rzeczywistym ruchu samochodowym. Dziś już nie tylko wiemy, ale i możemy oglądać samochody bez kierowców, poruszające się po ulicach niektórych dzielnic amerykańskiego Pheonix.

Komentatorzy ciągle dyskutują, kiedy autonomiczne pojazdy staną się elementem codzienności, niemniej sprawność techniczna istniejących już systemów robi wrażenie. Jeszcze większe wrażenie zrobił artykuł ogłoszony w „Nature” (19 października 2017) przez zespół badaczy rozwijających system AlphaGo w firmie DeepMind należącej do Alphabet (czyli Google). Przypomnijmy, AlphaGo to system polegający na tzw. uczeniu maszynowym i jest silny mocą obliczeniową swych procesorów oraz mądry mądrością, jakiej nauczyli go ludzie, pogłębioną o wzmocnienie uzyskane podczas samouczenia się w trakcie symulowanych rozgrywek maszyny samej z sobą oraz z ludźmi. Tak skonstruowana maszyna wygrała bez problemu na początku 2016 roku z Lee Sedolem, mistrzem chińskiej gry go.

W „Nature” przedstawiony został system kolejnej generacji, AlphaGo Zero. Nie potrzebuje on już do nauki ludzi, wystarczą mu reguły gry oraz gra samego z sobą. AlphaGo Zero jest sam sobie nauczycielem. Tak dobrym, że startując z poziomu tabula rasa, niezapisanej kartki, w ciągu kilku dni osiągnął poziom zapewniający wygraną za każdym razem z najsilniejszym systemem AlphaGo, który pokonał człowieka.

Autorzy artykułu podsumowują: „Miliony rozrywek rozegranych w ciągu tysięcy lat pozwoliły ludzkości zgromadzić wiedzę o Go i wydestylować ją wspólnie do postaci wzorów, przysłów i książek. Zaledwie kilka dni wystarczyło AlphaGo Zero, startującemu z poziomu tabula rasa, do odtworzenia tej wiedzy, jak również do wypracowania nowych strategii rzucających nowe światło na tę najstarszą z gier”. AlphaGo Zero, obywając się bez pomocy ludzi, zyskał nadludzkie możliwości.

Artykuł ten stał się ważnym głosem w debacie o SI i przyszłości ludzkości w świecie coraz szybciej i lepiej uczących się maszyn.

Więcej o tej debacie przeczytać można w artykule „Czy przyszłość potrzebuje człowieka?” w POLITYCE nr 1 z 2018 roku. W kontekście tego podsumowania ważniejsze są analizy, jakie 7 lipca 2017 roku opublikował amerykański tygodnik naukowy „Science”. Autorzy „Science” pokazują, jak sztuczna inteligencja zmienia naukę, m.in. takie obszary jak fizyka wielkich energii i astronomia, w których główne wyzwanie po udanym eksperymencie polega na konieczności analizy olbrzymich ilości danych. „Inteligentne” maszyny robią to coraz wydajniej, ale ich zadanie nie kończy się na roli superliczydeł. Coraz częściej przejmują one zadania uczonych, uczestnicząc w interpretowaniu wyników.

Czy więc należy spodziewać się, że nagrodę Nobla za kolejny przełom naukowy trzeba będzie podzielić między ludzi i maszyny? Być może, choć ważniejsze od odpowiedzi na to pytanie jest zrozumienie prawdy, którą głosi amerykański badacz Freeman Dyson – postęp nauki bezpośrednio związany jest z postępem w rozwoju narzędzi, które służą prowadzeniu eksperymentów i interpretowaniu ich wyników. Dlatego coraz doskonalsze instrumenty oparte na systemach SI na pewno pomogą przesuwać granice poznania. Warunkiem podstawowym postępu naukowego są jednak czysto ludzkie przypadłości: wyobraźnia i ciekawość. Bez nich nie podejmowalibyśmy pytań, które choć wydaje się, że nie mają większego praktycznego sensu, to jednak prowadzą do zmiany rzeczywistości.

Przemek Berg: Fale grawitacyjne i asteroida z odległego kosmosu

To z pewnością wydarzenie nie tylko roku, ale nawet dziesięciolecia. A mianowicie odkrycie fal grawitacyjnych, które powstały po zderzeniu dwóch gwiazd neutronowych. Odkrycia dokonały wspólnie obserwatoria fal grawitacyjnych LIGO w USA i Virgo w Europie. Do zderzenia doszło w galaktyce spiralnej w gwiazdozbiorze Hydra 130 mln lat świetlnych od nas. Odkrycia dokonano w sierpniu. Co jednak najważniejsze, poza emisją fali grawitacyjnej zdarzeniu towarzyszył krótki błysk gamma zarejestrowany wkrótce przez obserwatoria kosmiczne Fermi i Integral. Można było więc dokładnie zlokalizować miejsce, w którym dwie gwiazdy zlały się w jeden obiekt.

Do tej pory wykrywane fale grawitacyjne pochodzące ze zderzeń dwóch czarnych dziur były owiane wieloma tajemnicami, gdyż zderzenie dziur niczego poza falami grawitacyjnymi nie emituje. Trudno więc nawet dokładnie zlokalizować miejsce kolizji. Teraz, dzięki niemal równoczesnej rejestracji błysku gamma, było to możliwe. Mało tego, zderzeniu dwóch gwiazd neutronowych towarzyszył błysk tzw. kilonowej. Kilonowa to wybuch nieco silniejszy od tzw. gwiazdy nowej, ale znacznie słabszy od supernowej. Kilka obserwatoriów optycznych na Ziemi wykryło w miejscu kolizji gwiazd neutronowych także efekt kilonowej dostrzegalny w świetle widzialnym. Czyli mamy kilka obserwacji w jednym. Tym samym powstała nowa nauka, leżąca na styku obserwacji elektromagnetycznych i grawitacyjnych. To prawdziwy przełom.

W październiku po raz pierwszy wtargnął do naszego Układu Słonecznego fragment materii pochodzącej z głębi Galaktyki. To też nie lada niespodzianka. Asteroida 1I/2017/U1 przybyła do nas z okolic znanej gwiazdy Wega, leżącej w odległości ok. 25 lat świetlnych. Początkowy symbol w całym kodzie obiektu, czyli „1I”, oznacza pierwsze ciało międzygwiezdne w Układzie Słonecznym, czyli pierwszy Interstellar. Dla ścisłości: badacze nieba sądzą, że takich wizyt było więcej i do naszego Układu Słonecznego wciąż przybywają jakieś okruchy materii z zewnątrz, ale teraz po raz pierwszy udało się przybysza dobrze zauważyć. Podobnie w drugą stronę: z naszego Układu często przedostają się w przestrzeń Galaktyki większe lub mniejsze okruchy kosmiczne.

Asteroida 1I/2017/U1 jest dość dziwna, ma powierzchnię stadionu piłkarskiego, ale bardzo wydłużony kształt, przypominający wyglądem cygaro. Jej rozmiary to 400 metrów na 40 metrów. Obraca się co siedem godzin i bardzo zmienia swoją jasność. Ma rdzawobrunatną barwę. Podąża w stronę Jowisza. Po 2019 roku zacznie opuszczać nasz Układ, po czym poszybuje w stronę konstelacji Pegaza. Astronomowie nawet prowadzili dokładne badania i nasłuchy radiowe obiektu, by ustalić, czy może nie jest to obiekt sztuczny, pochodzący od jakiejś odległej cywilizacji. Wydaje się jednak, że to tylko asteroida. Na szczęście! Rzeczywiście, odkrycie jest niezwykłe, gdyż po raz pierwszy mogliśmy na własne oczy dostrzec coś, co pochodzi i przybyło do nas z zupełnie innego świata.

Agnieszka Krzemińska: Sensacje dęte, drobne ciekawostki

Rok 2017 nie był szczególnie szczęśliwy dla badaczy przeszłości. Choć wiele z archeologicznych odkryć było ciekawych, trudno powiedzieć, że miały miejsce sensacje, które przewróciły do góry nogami nasze postrzeganie historii. Potwierdzeniem są rankingi wyjątkowo w tym roku różnorodne i mocno uzależnione od tego, w jakim kraju powstały. Wśród top 10 brytyjskiego magazynu „Archaeology” pojawiło się odnalezienie w Cape Adare, pierwszym budynku na Antarktyce, ciastka owocowego firmy Huntley&Palmers z początku XX wieku, co jest, owszem, fajne i ciekawostkowe, ale światem nie wstrząsa. Niestety, rzekome sensacje, jak „nowe komnaty” w piramidzie Cheopsa czy „dowód” na istnienie wikińskich wojowniczek, mnie nie przekonują. Moją uwagę zwróciło natomiast kilka innych odkryć i ustaleń.

Zachwyciła mnie opublikowana w tym roku rzeźbiona pieczęć z agatu z grobowca wojownika gryfa koło Pylos w Grecji. Amerykańscy archeolodzy nie od razu zorientowali się, z czym mają do czynienia, bo liczący 3,6 cm kamień był pokryty grubą warstwą nalotu. Ale gdy go oczyszczono, ich oczom ukazał się niebywale wprost precyzyjny grawerunek, który z detalami przedstawia scenę pojedynku między trzema wojownikami. To arcydzieło gliptyki być może uwiecznia walkę między homeryckimi bohaterami i powstało 3,5 tys. lat temu, czyli tysiąc lat przed pojawieniem się wyrafinowanego rzemiosła epoki klasycznej. Poza tym pieczęć (ale i ok. 3 tys. innych zabytków odkrytych w tym grobowcu) to punkt wyjścia do badań nad historią mykeńskiej Grecji i jej związku z Kretą. Ten urodziwy drobiazg z pewnością trafi do podręczników.

Od dawna śledzę dyskusje o początkach alkoholu, więc z zainteresowaniem przeczytałam, że winorośl udomowiono jednak w Gruzji, a nie w Iranie, jak dotychczas sądzono, i to 8 tys. lat temu, czyli tysiąc lat wcześniej. Międzynarodowy zespół zbadał osad ze skorup, w których przechowywano trunek z dwóch neolitycznych osad położonych ok. 50 km od Tbilisi. Dużych (mogły pomieścić 300 l płynu) naczyń, zwanych kwewri, używa się w Gruzji do dziś, zakopując je w ziemi. W osadach z ich ścianek stwierdzono obecność kwasów charakterystycznych dla winorośli właściwej (Vitisvinifera), niewykluczone zatem, że neolityczne wino smakowało podobnie do współczesnego.

Zawsze robi na mnie wrażenie mądrość naszych przodków, dlatego doceniam wszelkie odkrycia dowodzące, że coś jest starsze, niż myślimy. W tym roku potwierdzone badania kamienia nazębnego neandertalczyków z hiszpańskiej jaskini El Sidrón i belgijskiej jaskini Spy pozwoliły ustalić, że stosowali oni antybiotyki. Jeden z osobników miał bardzo zniszczone zęby i ropień, który leczył pleśnią Penicillium oraz kwasem salicylowym z kory topoli, występującym w aspirynie. Ale byłoby też cudownie, gdyby badacze z Australii, którzy na nowo odczytali zapisaną pismem klinowym tabliczkę Plimpton 322 z początku II tys. p.n.e., mieli rację, twierdząc, że jest to najstarsza i najdokładniejsza na świecie tablica trygonometryczna, oparta na ułamkach, nie kątach. Dowodziłoby to bowiem, że matematycy babilońscy znali zaawansowaną trygonometrię już 1200 lat przed Pitagorasem i wykorzystywali ją do obliczeń geodezyjnych i architektonicznych. Szkoda, że większość badaczy uważa, że jest to teoria bardzo naciągana.

Marcin Rotkiewicz: Homo sapiens starszy, niż zakładano

Rok 2017 przyniósł bardzo ważne odkrycia zmieniające naszą wiedzę na temat ewolucji człowieka. Pierwsza praca, na którą warto zwrócić uwagę, ukazała się w czerwcu w prestiżowym tygodniku naukowym „Nature”. Jej autorzy – badacze z Instytutu Antropologii Ewolucyjnej im. Maxa Plancka w Lipsku – dokonali ponownej analizy kości ludzkich znalezionych w latach 60. ubiegłego wieku na stanowisku archeologicznym Dżabal Ighud w Maroku (sto kilometrów na zachód od Marrakeszu). Okazało się, że należą one do Homo sapiens i liczą aż 315 tys. lat. To bardzo zaskakujące, gdyż szacowano, że pierwsi przedstawiciele naszego gatunku wyewoluowali ok. 200 tys. lat we wschodniej Afryce.

Nie mniej ciekawego odkrycia dokonała inna grupa naukowców, w tym kilkoro Polaków, które opisano na łamach „Proceedings of the Geologists’ Association”. Chodzi o liczące 5,6 mln lat odciski stóp znajdujące się na Krecie (okrył je polski tropiciel śladów dinozaurów Gerard Gierliński). Sensacją w tym wypadku jest to, że pozostawiły je istoty przystosowane do poruszania się po ziemi, gdyż ich stopy miały budowę zbliżoną do ludzkiej. To pierwsza wskazówka, że „naziemne małpy” wyewoluowały również poza Afryką (najstarsze dotychczas znane podobne ślady dwunożnych istot liczą 3,7 mln lat i znajdują się w Tanzanii).

Trzecie bardzo ciekawe znalezisko (opisane na łamach „PLoS ONE”) również pochodzi z Europy, a dokładnie z terenów Bułgarii i Grecji. Chodzi o ząb przedtrzonowy i fragment żuchwy, liczące 7,2 mln lat. Niektórzy badacze sugerują, że mogły należeć do wspólnego przodka ludzi i szympansów. Znów jest to ogromnie zaskakujące, gdyż dotąd sądzono, iż ów wspólny przodek żył w Afryce ok. 6–7 mln lat temu, a nie w Europie.

Paweł Walewski: CRISPR dalej zaskakuje

Odkrycia naukowe w medycynie wymagają czasu, by ocenić je z punktu widzenia użyteczności w praktyce lekarskiej. Przez 12 miesięcy możemy odnotowywać pojedyncze sukcesy badaczy, którym udało się znaleźć nową cząsteczkę o potencjalnym działaniu przeciwnowotworowym albo zapoczątkowali nową metodę leczenia. Ale gdy przychodzi do podsumowania efektów tych nowatorskich objawień, okazuje się, że badania wciąż trwają, wymagają dłuższego czasu i nikt jeszcze nie nazywa ich przełomem.

Prawie pięć lat po tym, jak ujrzało światło nowe narzędzie do edycji genu, czyli CRISPR/Cas9, w 2017 roku naukowcy po raz pierwszy wykorzystali go do zmiany genów w żywych ludzkich embrionach. To na pewno duży postęp, w którym zawiera się obietnica leczenia chorób o podłożu genetycznym (choć nie brakuje sceptyków, którzy straszą, iż w rękach jakichś nieodpowiedzialnych naukowców metoda ta może zostać użyta wbrew etyce w zupełnie innym celu).

Uczeni w 2017 roku wykazali również, że można na dość zaawansowanym etapie wczesnego rozwoju zarodkowego stworzyć chimerę przy użyciu dwóch linii zarodkowych komórek macierzystych – co dostarcza nauce nowych informacji na temat mechanizmów rządzących rozwojem zarodkowym ssaków. Ten skonstruowany po raz pierwszy z komórek macierzystych embrion pozwala lepiej poznać najwcześniejsze fazy rozwoju zarodka, natomiast – ostudźmy od razu zapędy światopoglądowych ortodoksów – nie będzie służył obaleniu dogmatu zapłodnienia ani nie przyczyni się do wykreowania życia w sztuczny sposób.

Z praktycznego punktu widzenia spore nadzieje budzi wprowadzenie w ramach terapii genowej dwóch pierwszych leków zaaprobowanych przez Amerykańską Agencję FDA: w ostrej białaczce limfoblastycznej z komórek B oraz chłoniakach nieziarniczych. To zupełnie inny od dotychczasowych sposób leczenia raka, nazwany skrótowo CAR-T. Polega na tym, że najpierw chory zostaje pozbawiony własnych limfocytów T (czyli komórek układu odpornościowego, które atakują najeźdźców). Zostają one poddane w laboratorium genetycznym modyfikacjom, aby wytworzyć na ich powierzchni sztuczne białka – zwane chimerycznymi receptorami antygenu.

Po ponownym wprowadzeniu do krwioobiegu chorego sztucznie wzbogacone limfocyty T będą miały za zadanie rozpoznać komórki rakowe, namierzyć je i zabić. Metoda ma szansę stać się przełomem w hematologii, ponieważ działa dobrze u osób, które nie odpowiadały na znane do tej pory sposoby leczenia. W przypadku guzów litych (np. raka piersi lub trzustki) trzeba będzie znaleźć sposób, aby limfocyty T „odnajdowały” komórki nowotworowe poza swoim naturalnym środowiskiem, a więc krwią. No i jeszcze jedna przeszkoda – cena tej kuracji. Waha się ona między 373 a 475 tys. dolarów. Eksplozja zainteresowania terapią genową może szybko zgasnąć, kiedy wszyscy dojdą do wniosku, że nikogo jeszcze na nią nie stać.

Reklama

Czytaj także

null
Ja My Oni

Jak dotować dorosłe dzieci? Pięć przykazań

Pięć przykazań dla rodziców, którzy chcą i mogą wesprzeć dorosłe dzieci (i dla dzieci, które wsparcie przyjmują).

Anna Dąbrowska
03.02.2015
Reklama