10 самых перспективных прорывных инноваций 2022 года

 Картины начала Вселенной, лекарство, которое может (как бы) обратить смерть вспять, и другие скачки человеческой изобретательности.

Дерек Томпсон

Фото: theatlantic.com

Сегодня The Atlantic представляет свои первые 10 прорывов года. Достижения охватывают каждую стадию жизни, от рождения до смерти, и каждый компонент, от наших клеток до звезд. К ним относятся препарат, оживляющий органы мертвых животных; эмбрион, созданный без спермы или яйцеклетки; телескоп, чтобы увидеть первые мгновения Вселенной; и ИИ, создающий отмеченное наградами искусство.

Одной из тем списка этого года является принцип «близнецовых идей» — тенденция к тому, чтобы крупные прорывы имели более одного автора. Телеграф был изобретен Чарльзом Уитстоном и Сэмюэлем Морсом в том же 1837 году, а патенты на телефон были поданы Элишей Грей и Александром Грэмом Беллом в тот же день в 1876 году. индивидуальные награды. В этом году мы получили не только одно умопомрачительное приложение для генеративного ИИ; мы получили несколько в промежутке нескольких месяцев. Мы не просто получили один «неслыханный» прорыв в раке; мы получили несколько в один год. В этот золотой век новых технологий вакцин многие разные компании используют успех прививок от COVID, чтобы предоставить человечеству новое противовирусное оружие.

Эти прорывы — только начало длинной истории, которую мы называем прогрессом. Некоторые из этих многообещающих открытий могут никогда не привести к созданию дешевого и широко доступного продукта. Другим могут потребоваться годы или даже десятилетия, чтобы реализовать свой потенциал. Способные компании, справедливая политика и мудрые правила будут необходимы, чтобы добиться настоящего процветания от этих саженцев. А пока давайте просто оценим обещание этих достижений.

Извержение генеративного ИИ

Новый рассвет в том, как мы строим

Историей года в области технологий может стать появление инструментов искусственного интеллекта, которые, кажется, прослеживают внешние границы человеческого творчества. Приложения для создания изображений, такие как Stable Diffusion и DALL-E 2, превращают текстовые подсказки в пышные иллюстрации. Большие языковые модели, такие как ChatGPT, могут отвечать на сложные вопросы, за считанные секунды выдавать заказные статьи в Википедии, писать тексты песен и даже сочинять — по общему признанию, посредственные — эссе в стиле известных писателей.

Что это за машины? Являются ли они автозаполнением для всего, вторым умом для творческого класса, заменой Google Search или бестелесным супермозгом, который однажды уничтожит мир? Я ожидаю, что в краткосрочной перспективе они станут помощниками для тех из нас, кто работает в творческих отраслях. Как журналист, я больше всего воодушевлен тем, что они могут помочь мне справиться со сложными текстами. Когда я чувствую, что застрял на определении или переходном предложении, я могу дать подсказку ИИ, который, насытившись банкетом онлайн-письма, будет генерировать предложения, которые я мог бы отредактировать обратно своим голосом. На самом деле я адаптировал предыдущее предложение из подсказки: «Напишите эссе в The Atlantic в стиле Дерека Томпсона о последствиях GPT». (Сегодня такого рода раскрытия информации выглядят излишними, но через несколько лет они могут оказаться излишними, поскольку слишком много текстов будет писаться с помощью ИИ.)

Соавтор DALL-E Адитья Рамеш сказал, что цель его технологии — научить «системы искусственного интеллекта видеть мир так, как его видят люди». Но, что еще более жутко, я думаю, что эти инструменты также научат людей видеть мир так, как его видит ИИ. Со временем мы научимся разговаривать с этими существами, станем бегло говорить на их чужом языке и обнаружим, как идеальный набор слов может породить потрясающее оригинальное произведение искусства. Эти сверхъестественные инструменты, возникшие в нашем сознании, могут изменить наше представление о том, как мы работаем, как мы думаем и что такое человеческое творчество на самом деле.

Способность обратить смерть вспять (вид)

У мертвых свиней оживили органы

Является ли смерть обратимой? Это было в этом году для нескольких свиней (или, по крайней мере, для их органов). Закачивая экспериментальное вещество в вены и артерии животных, которые лежали мертвыми в течение часа, исследователи из Йельского университета заставили их сердца снова начать биться. Эта технология «очень далека от использования на людях», — сказал The New York Times Стивен Лэтэм, специалист по биоэтике из Йельского университета. Ученые надеются, что в краткосрочной перспективе их исследования помогут врачам сохранить органы недавно умерших для использования при трансплантации.

Но нельзя игнорировать долгосрочные последствия эксперимента: если у нас есть возможность реанимировать сердце или другие органы недавно умершего, в какой момент мы сможем обратить вспять внезапную смерть? Можем ли мы оживить солдат, истекающих кровью на поле боя? Можем ли мы снабдить больницы и дома престарелых ведрами этого вещества для реанимации пациентов? Должна ли каждая будущая американская семья иметь их под рукой на случай ужасной аварии?

Эти вопросы толкают нас в этическую сферу и вызывают жуткие отсылки к «Обезьяньей лапе», «Кладбищу домашних животных» и множеству историй о темной стороне попыток сконструировать спасательный люк от смерти. Возможно, по мере совершенствования этой технологии эти дебаты продолжаются. Но для миллионов людей, которые потеряли близких, скажем, из-за внезапного сердечного приступа или инсульта, нет ничего страшного в том, чтобы представить инъекцию, которая могла бы обратить вспять трагедии, которые долгое время считались необратимыми.

Способность синтезировать жизнь (вид)

Эмбрионы мышей «рождаются» без сперматозоидов и яйцеклеток

Этим летом ученые вырастили эмбрион в лаборатории без использования спермы, яйцеклеток или матки. Оказалось, что это мышь. Но вид имеет второстепенное значение. Важно то, что, используя только стволовые клетки, команда из Института науки Вейцмана в Израиле создала нечто в лаборатории, у которого на шестой день вырос хвост, на восьмой день выросло бьющееся сердце и даже появились зачатки мозга. Некоторые ученые, с которыми я консультировался по этому проекту, сказали, что результаты, опубликованные в этом году в научном журнале Cell, стали самым важным научным прорывом 2022 года.

Ученые не близки к тому, чтобы превратить стволовые клетки в человеческих младенцев, которые издают свои первые задыхающиеся крики в антисептических лабораториях. Но эта работа предполагает большой шаг вперед в нашей способности выращивать синтетические органы и более тщательно исследовать взаимосвязь между эмбриональными мутациями и заболеваниями, связанными с развитием. Как сказал Stat Пол Тезар, биолог-эволюционист из Медицинской школы Университета Кейс Вестерн Резерв: «Как только наука начнет двигаться в сторону, где станет возможным перейти от популяции стволовых клеток в чашке Петри к развития органов, это довольно дикое и замечательное время».

Прививочная кавалерия идет

Новые методы лечения малярии и всех штаммов гриппа

Через десятилетия историки могут считать 2020-е годы золотым веком открытий в области вакцин. Вакцины мРНК, которые снизили смертность от COVID, были только началом.

В сентябре новая вакцина против малярии, разработанная учеными Оксфордского университета, оказалась чрезвычайно эффективной. Испытание с участием 450 детей в Буркина-Фасо показало, что три дозы вакцины плюс ревакцинация эффективны в предотвращении инфекции на 80 процентов. Малярия, от которой ежегодно умирает более 400 000 человек, вызывается не вирусом, а оборотнем, именуемым плазмодием, который до сих пор ускользал от широкомасштабных попыток вакцинации. Но последние испытания этой оксфордской вакцины являются одними из нескольких захватывающих усилий, приближающих нас к борьбе с одной из основных причин детской смертности в мире.

В ноябре было обнаружено, что экспериментальная вакцина против гриппа вызывает защитный иммунный ответ против всех известных типов гриппа у животных. Этот прорыв, в котором используется технология мРНК, не предотвратит все случаи заражения гриппом. Но это повысит уровень иммунной защиты пациентов, снизит вред от сезонного гриппа и успокоит опасения ученых, что следующей глобальной пандемией может стать штамм гриппа с более высокой смертностью, чем COVID. Семейство вирусов гриппа обширно, по крайней мере, с 20 идентифицированными линиями. Современные вакцины против гриппа обеспечивают исключительно узкую защиту. Но универсальные вакцины против гриппа подготовят нашу иммунную систему к каждой линии. «Представьте, если бы население мира было подготовлено против всех подтипов гриппа», — сказал Скотт Хенсли, профессор микробиологии Пенсильванского университета. — Разве это не было бы здорово?

Снимок начала времен

Изображения первых галактик во Вселенной

В июле телескоп НАСА имени Джеймса Уэбба прислал первые изображения древнего света со всей Вселенной. С беспрецедентной четкостью телескоп продемонстрировал блестящие туманности, напоминающие светящиеся неоновые мыльные пузыри, и горные хребты из красной глины, и светящихся креветок в кромешно-черном океане. На одном изображении, похожем на расплывчатую вишню с плодоножкой, запечатлено красное пятно света возрастом более 13 миллиардов лет, что дает нам самый старый снимок молодой Вселенной.

Изысканные фотографии могут привести нас к новым открытиям в космологии. Пролистывая снимки зарождающегося космоса, ученые, возможно, смогут собрать воедино историю о зарождении Вселенной. За этими пышными и мечтательными изображениями могут скрываться свидетельства того, что на самом деле произошло во время или сразу после Большого взрыва.

И мы только начинаем. «Астрономы даже не запустили телескоп Уэбба настолько, насколько это возможно», — писала в июле Марина Корен из The Atlantic. «С каждым глубоким наблюдением, каждой большой перемоткой телескоп приближает нас к Большому взрыву, открывая слабую галактику за галактикой». По этой причине телескоп Джеймса Уэбба — это гораздо больше, чем самая сложная функция увеличения камеры в Солнечной системе. Это также величайшая машина времени в истории.

«Неслыханные» достижения в борьбе с раком

Чудесные процедуры и домашний тест

В исследовании с участием 18 пациентов с раком прямой кишки, которым была назначена новая иммунотерапия, исследователи обнаружили, что рак исчез у каждого пациента. Нет, не отступил. Исчез. «Я считаю, что это произошло впервые в истории рака», — сказал The New York Times Луис Диас-младший, врач Мемориального онкологического центра имени Слоана-Кеттеринга.

Несколько месяцев спустя испытание нового лекарства от метастатического рака молочной железы дало такие же чудесные результаты. Ученые разработали лечение моноклональными антителами, нацеленными на опухолевые клетки с мутантным белком HER2, известным виновником рака. Препараты нашли и уничтожили клетки с мутантом с такой ошеломляющей точностью, что жизнь многих пациентов была продлена более чем на шесть месяцев. В беседах с The New York Times один врач назвал результаты «неслыханными», а другой назвал испытание «новым стандартом лечения».

Это исследование вселяет новые надежды на то, что сочетание генетических прорывов и целевого лечения сможет точно бороться с раком, клетка за клеткой, не требуя многих циклов жестокой химиотерапии. Другой генетической мутацией, обычно связанной с различными видами рака, является KRAS. Он считался «неизлечимым». Но в этом году The Wall Street Journal сообщила, что противораковая таблетка Amgen, нацеленная на мутацию, превзошла обычную химиотерапию в последнем исследовании, помогая пациентам выжить без ухудшения состояния их опухолей.

Наконец, как известно большинству людей, лучший способ вылечить рак — это выявить его на ранней стадии. Но многие из самых смертельных видов рака незаметны до тех пор, пока они не прогрессируют, и в этот момент они становятся смертными приговорами. По этой причине простые и точные тесты на рак могут быть одним из самых важных фронтов в долгой войне с раком. В этом году компания Grail запустила анализ крови под названием Galleri. Это не дешево, это не идеально, и это даже не одобрено FDA; но это начало. Тест, который ищет циркулирующую ДНК опухоли в заборе крови, стоит почти 1000 долларов. Согласно двум ранним отчетам, скрининг выявляет 50 видов рака с частотой ложноположительных результатов менее 1 процента. Если такие тесты станут дешевле, доступнее и точнее, они возвестят обнадеживающее будущее для медицины, где прорывы как в раннем выявлении, так и в лечении поздних стадий сжимают рак с обеих сторон.

Всплеск терапии ожирения

Препарат для похудения, который действительно работает

Примерно четверо из 10 американцев страдают ожирением. До недавнего времени большинство ответственных врачей не назначали лекарства для похудения. Термин «таблетка для похудения» был справедливо уничижительным, и пациенты застревали на «диете и физических упражнениях» или бариатрической хирургии. Но последние 18 месяцев стали необычайной революцией в лекарствах для похудения благодаря счастливой случайности.

В 2010-х годах пациенты, принимавшие лекарство от диабета семаглутид, заметили кое-что интересное: они потеряли тонну веса. И этот побочный эффект не был случайностью. В прошлом году FDA одобрило инъекционный семаглутид для похудения под новым названием Wegovy. Wegovy, кажется, работает, имитируя естественные гормоны, которые регулируют высвобождение инсулина и замедляют скорость опорожнения желудка. И это не единственное лекарство, которое помогает людям похудеть без серьезных побочных эффектов. Аналогичное лекарство для похудения под названием тирзепатид показало в среднем 20-процентное снижение массы тела пациентов в последнем клиническом испытании и, вероятно, получит одобрение FDA в следующем году. Фармацевтическая компания Amgen в настоящее время тестирует лекарство под названием AMG-133. В исследовании фазы 1 пациенты, принимавшие Самая высокая доза потеряла более 14 процентов массы тела менее чем за три месяца. Более крупное исследование фазы 2 Amgen начнется в следующем году.

Раскрытие дела о рассеянном склерозе

И узнать кое-что важное о феномене «длинных вирусов».

Одним из трагических последствий пандемии COVID является то, что тысячи, а возможно, и миллионы людей все еще страдают от долгосрочных последствий болезни. Коронавирус в этом плане не особенный. Многие вирусные заболевания, вероятно, имеют долгосрочные последствия, и со временем ученые могут узнать, что многие серьезные заболевания лучше всего рассматривать как «длинные вирусы».

Например, сегодня более 1 миллиона американцев живут с рассеянным склерозом. В этом году группа ученых, изучавшая большую группу военнослужащих, сообщила о убедительных доказательствах того, что вирус Эпштейна-Барра, наиболее известный тем, что он вызывает мононуклеоз, является основной причиной рассеянного склероза. Заражение ВЭБ повышало вероятность развития рассеянного склероза или рассеянного склероза более чем в тридцать раз. Поскольку рассеянный склероз развился лишь у незначительного меньшинства инфицированных вирусом, инфекция может быть не единственной и даже не самой важной переменной. Но исследование может помочь сосредоточить усилия по предотвращению рассеянного склероза на вакцинах против ВЭБ.

Легальное лабораторное мясо

Регуляторный первый

Некоторые прорывы связаны с новыми правилами, а не только с новыми технологиями.

В этом году FDA разрешило калифорнийской компании Upside Foods производить выращенную в лаборатории курицу. Это первый в мире продукт из культивируемого мяса, который прошел этот ключевой нормативный барьер. Остаются и другие препятствия, такие как одобрение Министерства сельского хозяйства, прежде чем вы сможете заказать куриный сэндвич Upside Foods с белым мясом, выращенным в лаборатории. Но это начало.

Выращенное в лаборатории мясо важно, потому что миру нужны не только моральные аргументы против потребления мяса; нам нужен реальный (и вкусный) выбор для потребителей. Десятилетия призывов со стороны движений за права животных и защитников окружающей среды совпали с периодом, когда американцы просто ели все больше и больше курятины. В долгосрочной перспективе доступное количество куриного мяса на человека увеличилось более чем в шесть раз за последнее столетие. Из 80 миллиардов наземных животных, которых ежегодно выращивают и забивают для потребления человеком, около 70 миллиардов составляют куры.

На данный момент культивируемое мясо — это крошечное движение внутри глобального колосса продуктов животного происхождения. Но со временем, как я уже писал, у ученых, имеющих одобрение регулирующих органов и коммерческий успех, появятся деньги, чтобы улучшить плотность жира и белка в выращенном в лаборатории мясе. В одном вероятном будущем, через десятилетия, миллионы людей могут предпочесть консистенцию и вкус мяса, которое не было получено от животного, потому что они будут знать, что покупают, когда культивированный рибай так же постоянен, как и мясо. электрический гаджет.

Новые игрушки для зеленой энергетической революции

Меньшие ядерные реакторы и большие геотермальные прорывы

Борьба с изменением климата потребует развертывания уже изобретенных технологий, таких как солнечные батареи и ветряные турбины. Но для этого также потребуются новые изобретения в таких областях, как ядерная и геотермальная технологии. В этом году мы приблизились к прорывам в обеих категориях.

Начнем с ядерной энергетики, которая безопасна, чиста, несправедливо испорчена несколькими громкими катастрофами и ужасно дорога в эксплуатации. Но небольшие и безопасные реакторы было бы дешевле построить и быстрее утвердить. Энергетический модуль NuScale, единственный в своем роде реактор, получивший одобрение Комиссии по ядерному регулированию США, занял место в списке изобретений журнала Time за 2022 год. Реактор высотой менее 80 футов может генерировать достаточно чистой электроэнергии для питания примерно 60 000 домов. Первый завод может быть запущен к концу десятилетия.

Затем есть геотермальная энергия, что означает глубокое бурение земли, чтобы использовать тепло Земли для производства энергии. Геотермальная энергия — идеальный источник энергии, более устойчивый, чем ветер или солнечная энергия, и не связанный с отходами атомной энергии. Проблема в том, что в некоторых частях мира нужно идти очень-очень глубоко, чтобы получить доступ к геотермально нагретой воде. И когда мы глубоко бурим планету, мы натыкаемся на древнюю породу — обычно гранит, — для проникновения в которую требуются новые технологии. Стартап Quaise работает над технологией бурения, которая может испарять гранит с помощью высококонцентрированного луча радиочастотной энергии. Если бы такая технология стала широко доступной, глубокое бурение стало бы обычным явлением, а геотермальная энергия была бы доступна практически на любом участке земли. Это было бы так, как если бы человечество изобрело волшебную палочку, которая, взмахнув ею над Землей, делает любую квадратную милю такой же богатой энергией, как богатые нефтью участки Техаса или Саудовской Аравии.

Источник