TacTech – مجله علم و فناوری

بلاگ

  • بخشی از DNA ما سریع تر از چیزی که تصور میشد در حال تغییر است

    دانستن چگونگی تغییر DNA انسان در طول نسل‌ها برای تخمین خطرات بیماری‌های ژنتیکی و درک چگونگی تکامل ما ضروری است. اما برخی از تغییرپذیرترین مناطق DNA ما تاکنون برای محققان غیرقابل دسترس بوده‌اند.

    تیمی از محققان دانشگاه یوتا هلث، دانشگاه واشنگتن، PacBio و سایر مؤسسات از چندین فناوری توالی‌یابی DNA برای توسعه جامع‌ترین اطلس تغییرات ژنتیکی در طول نسل‌ها استفاده کرده‌اند. تحقیقات جدید نشان داد که بخش‌هایی از ژنوم انسان بسیار سریع‌تر از آنچه قبلاً شناخته شده بود تغییر می‌کنند و پایه‌های بینش‌های جدیدی را در مورد ریشه‌های بیماری و تکامل انسان بنا نهادند.

    دکتر لین جورد، نویسنده، می‌گوید: “این جهش‌ها هستند که در نهایت ما را از سایر گونه‌ها متمایز می‌کنند. ما در حال رسیدن به یک ویژگی بسیار اساسی از آنچه ما را انسان می‌کند، هستیم.”

    “سرعت نور” بیولوژیکی

    با مقایسه ژنوم والدین با فرزندانشان، محققان می‌توانند تشخیص دهند که جهش‌های جدید چند وقت یکبار رخ می‌دهند و منتقل می‌شوند، نرخی که جورد می‌گوید به همان اندازه که سرعت نور برای درک فیزیک اساسی است، برای درک زیست‌شناسی انسان نیز اساسی است.

    جورد، استاد ژنتیک انسانی در دانشکده پزشکی اسپنسر فاکس اکلس (SFESOM) در دانشگاه یوتا، می‌گوید: “این چیزی است که واقعاً باید بدانید – سرعتی که تنوع در گونه ما ایجاد می‌شود. تمام تنوع ژنتیکی که از فردی به فرد دیگر می‌بینیم، نتیجه این جهش‌ها است.”

    با گذشت زمان، این تغییرات منجر به همه چیز، از تفاوت در رنگ چشم گرفته تا توانایی هضم لاکتوز و بیماری‌های ژنتیکی نادر، شده است. محققان تخمین می‌زنند که هر انسانی نزدیک به ۲۰۰ تغییر ژنتیکی جدید دارد که با هر یک از والدین متفاوت است. بسیاری از این تغییرات در مناطقی از DNA رخ می‌دهند که مطالعه آنها به ویژه دشوار است.

    آرون کوینلان، دکترا، استاد و رئیس ژنتیک انسانی در SFESOM و نویسنده این مطالعه، می‌گوید که تلاش‌های قبلی برای مطالعه تغییر ژنتیکی انسان به بخش‌هایی از ژنوم که کمترین جهش را دارند، محدود می‌شد. اما مطالعه جدید از فناوری‌های پیشرفته تعیین توالی برای آشکار کردن سریع‌ترین مناطق در حال تغییر DNA انسان استفاده کرد – مناطقی که کوینلان آنها را «قبلاً دست‌نخورده» توصیف می‌کند.

    او می‌گوید: “ما بخش‌هایی از ژنوم خود را دیدیم که به‌شدت تغییرپذیر هستند، تقریباً هر نسل یک جهش. بخش‌های دیگر DNA پایدارتر بودند.”

    جورد می‌گوید که این منبع جدید می‌تواند با کمک به پاسخ به این سوال که «اگر فرزندی دارید که به یک بیماری مبتلا شده است، آیا احتمالاً از والدین به ارث رسیده است یا احتمالاً یک جهش جدید است؟»، پشتیبانی مهمی برای مشاوره ژنتیک باشد. بیماری‌هایی که ناشی از تغییرات در «نقاط داغ جهش» هستند، بیشتر احتمال دارد که منحصر به کودک باشند تا اینکه از والدینشان به ارث رسیده باشند. این بدان معناست که خطر ابتلای والدین به فرزندان دیگر مبتلا به همان بیماری کمتر است. اما اگر یک تغییر ژنتیکی از والدین به ارث رسیده باشد، فرزندان آینده آن والدین در معرض خطر بیشتری برای ابتلا به آن بیماری هستند.

    DNA

    شجره‌نامه پلاتینیوم

    کشف محققان به خانواده‌ای در یوتا وابسته بود که از دهه ۱۹۸۰ به عنوان بخشی از کنسرسیوم Centre d’Etude du Polymorphisme Humain با محققان ژنتیک همکاری داشته‌اند و برای پروژه ژنوم انسان بسیار ارزشمند بوده‌اند.

    چهار نسل از این خانواده DNA خود را اهدا کرده و با تجزیه و تحلیل آن موافقت کرده‌اند، که به محققان اجازه داده است نگاهی عمیق و فوق‌العاده به چگونگی ایجاد تغییرات جدید و به ارث رسیدن آنها از والدین به فرزندان داشته باشند. دکتر دبورا نکلاسون، دانشیار پژوهشی پزشکی داخلی در SFESOM و نویسنده این مطالعه می‌گوید: “یک خانواده بزرگ با این وسعت و عمق، منبعی فوق‌العاده منحصر به فرد و ارزشمند است. این به ما کمک می‌کند تا تنوع و تغییرات ژنوم را در طول نسل‌ها با جزئیات باورنکردنی درک کنیم.”

    بهترین‌های هر دو جهان

    برای دستیابی به تصویری کامل و با وضوح بالا از تنوع ژنتیکی در طول زمان، تیم DNA هر فرد را با استفاده از چندین فناوری مختلف توالی‌یابی کرد. برخی از فناوری‌ها برای تشخیص کوچکترین تغییرات ممکن در DNA بهترین هستند. برخی دیگر می‌توانند بخش‌های عظیمی از DNA را همزمان اسکن کنند تا تغییرات بزرگ را پیدا کنند و بخش‌هایی از ژنوم را ببینند که در غیر این صورت توالی‌یابی آنها دشوار است. با توالی‌یابی ژنوم‌های مشابه با فناوری‌های متعدد، محققان به بهترین‌های هر دو جهان دست یافتند: دقت در مقیاس کوچک و بزرگ.

    در کارهای آینده، محققان امیدوارند تکنیک‌های جامع توالی‌یابی خود را به افراد بیشتری گسترش دهند تا ببینند آیا نرخ تغییر ژنتیکی برای خانواده‌های مختلف متفاوت است یا خیر. کوینلان می‌گوید: “ما چیزهای واقعاً جالبی در این یک خانواده دیدیم.” سوال بعدی این است که “این یافته‌ها هنگام تلاش برای پیش‌بینی خطر بیماری یا نحوه تکامل ژنوم‌ها، چقدر در بین خانواده‌ها قابل تعمیم هستند؟”

    نتایج توالی‌یابی به صورت رایگان در دسترس قرار خواهد گرفت تا سایر محققان بتوانند از داده‌ها در مطالعات خود استفاده کنند و دریچه‌ای به سوی بینش‌های بیشتر در مورد تکامل انسان و بیماری‌های ژنتیکی باز کنند.

    این کار با بودجه‌ی مؤسسات ملی بهداشت ، بنیاد تحقیقاتی تری فاکس (شماره کمک‌هزینه 1074) و مؤسسات تحقیقات بهداشتی کانادا (شماره کمک‌هزینه 159787) پشتیبانی شده است. محتوا کار نویسندگان است و لزوماً نمایانگر دیدگاه‌های رسمی مؤسسات ملی بهداشت نیست.

  • پالس های ضعیف الکتریکی شاید در درمان سرطان موثر واقع شود

    تحقیقات جدید از موسسه تحقیقات زیست پزشکی فرالین ویرجینیا تک نشان می‌دهد که درمان با پالس های الکتریکی با شدت کم می‌تواند به آماده‌سازی محیط تومور برای عملکرد بهتر سیستم ایمنی کمک کند.

    این درمان به اندازه درمان با شدت بالا که معمولاً برای از بین بردن تومورها استفاده می‌شود، مورد توجه قرار نگرفته است. از نظر تاریخی، الکتروپوریشن برگشت‌ناپذیر با فرکانس بالا (H-FIRE) برای ریشه‌کن کردن توده‌های تومور از طریق اختلال الکتریکی هدفمند در غشاهای سلولی بدخیم به کار گرفته شده است.

    این رویکرد در حالی که در سمیت سلولی مستقیم مؤثر است، اغلب نواحی تومور محیطی را حفظ می‌کند و فعالیت نئوپلاستیک باقی مانده را باقی می‌گذارد.

    پالس‌ های الکتریکی کم‌قدرت

    با این حال، H-FIRE در شکل ساب‌ابلتیو خود که با شدت الکتریکی کاهش‌یافته ارائه می‌شود، پاسخ فیزیولوژیکی کاملاً متفاوتی را ایجاد می‌کند. به جای القای مرگ فوری سلول‌های تومور، H-FIRE ساب‌ابلتیو بازسازی سریع عروقی را در ریزمحیط تومور تسهیل می‌کند.

    در یک مطالعه کنترل‌شده بر روی سرطان پستان، محققان دریافتند که رگ‌های خونی ظرف 24 ساعت پس از درمان به طور قابل توجهی افزایش یافته‌اند. تا روز سوم، آنها همچنین متوجه افزایش رشد رگ‌های لنفاوی شدند. این تغییرات نشان می‌دهد که تومور سیستم پشتیبانی خود را تطبیق می‌دهد، که ممکن است توانایی بدن در نظارت و جابجایی سلول‌های ایمنی را بهبود بخشد.

    این مطالعه که در Annals of Biomedical Engineering منتشر شده است، تغییر تمرکز از تومور به عنوان هدف تخریب مستقیم به تومور به عنوان گره‌ای از درگیری ایمونولوژیکی را مستند می‌کند. با افزایش مسیرهای پرفیوژن و تخلیه لنفاوی، محیط اصلاح‌شده ممکن است جذب و استقرار کارآمدتر سلول‌های T سیتوتوکسیک و سایر عوامل مؤثر ایمنی را امکان‌پذیر کند.

    الکتریکی

    دکتر جنیفر مانسون، نویسنده اصلی و مدیر مرکز تحقیقات سرطان موسسه تحقیقات زیست‌پزشکی فرالین، گفت: “H-FIRE ساب-ابلتیو تومور را به طور کامل از بین نمی‌برد، اما به نظر می‌رسد قوانین درگیری را تغییر می‌دهد. ما سیگنال‌هایی را می‌بینیم که ممکن است سلول‌های ایمنی را از طریق مسیرهای لنفاوی به طور مؤثرتری به محل تومور هدایت کنند.”

    مبارزه با سرطان

    این مطالعه، بُعدی از درمان مبتنی بر الکتروپوریشن را که قبلاً کمتر مورد بررسی قرار گرفته بود، بیشتر روشن می‌کند. در حالی که مشاهدات قبلی به افزایش فعالیت ایمنی در حاشیه‌های تومور تا حدی تخریب‌شده اشاره داشتند، تعامل عملکردی با سیستم لنفاوی به خوبی مشخص نشده بود.

    با بررسی محل‌های تومور اولیه و غدد لنفاوی مجاور، تیم تحقیقاتی مسیری را روشن کرده است که از طریق آن پروتکل‌های پالس ساب-ابلتیو می‌توانند به طور بالقوه پاسخ ایمنی سیستمیک را افزایش دهند. این نتایج پیامدهای قابل توجهی برای استراتژی‌های یکپارچه درمان سرطان دارند.

    ارتباط امیدوارکننده‌ای بین تغییرات در ساختار رگ‌های خونی و درمان‌های سرطان مانند مهارکننده‌های ایست بازرسی و درمان‌های انتقال سلول تطبیقی ​​وجود دارد. این امر فرصت‌های تحقیقاتی ارزشمندی را ارائه می‌دهد که می‌تواند به درمان‌های جدید منجر شود.

    حمایت از این مطالعه توسط چندین شاخه از مؤسسات ملی بهداشت، از جمله مؤسسه ملی سرطان، مرکز ملی علوم پیشرفته انتقالی و مؤسسه ملی تصویربرداری زیست‌پزشکی و مهندسی زیستی، ارائه شده است.

    مانسون خاطرنشان می‌کند که اهداف تحقیقاتی آینده بر نقشه‌برداری از پاسخ‌های ایمنی پایین‌دست فعال‌شده توسط بازسازی عروقی و ارزیابی اینکه آیا این پاسخ‌ها می‌توانند هنگام استفاده از ساب-ابلتیو H-FIRE همراه با درمان‌های تعدیل‌کننده ایمنی موجود، تقویت شوند، متمرکز خواهد بود. ساب-ابلتیو H-FIRE ممکن است سرطان را به طور کامل درمان نکند، اما می‌تواند به تغییر محیط تومور کمک کند. این تغییر ممکن است میزان توانایی سیستم ایمنی در مبارزه با سرطان را بهبود بخشد. این یک گام مهم در توسعه مداوم گزینه‌های درمان سرطان است.

  • فعالیت های ساده ای که میتوانند توان مغز را افزایش دهند

    انجام یک کار جدید روزانه می‌تواند حافظه، خلق و خو و رفاه را بهبود بخشد، به خصوص برای بزرگسالان مسن. حتی تغییرات کوچک، مانند امتحان کردن یک مسیر جدید، می‌تواند مغز را تحریک کرده و کیفیت زندگی را افزایش دهد.

    محققان دانشگاه تورنتو کشف کرده‌اند که انجام تنها یک فعالیت جدید در هر روز می‌تواند به طور قابل توجهی خلق و خو، حافظه و رفاه کلی را تقویت کند. این رویکرد ممکن است به ویژه برای افرادی که در معرض خطر زوال عقل و بیماری آلزایمر هستند، مفید باشد.

    این مطالعه که در Nature: Scientific Reports منتشر شده است، اولین مطالعه‌ای است که «تنوع تجربی» – عمل افزودن تجربیات جدید و تحریک‌کننده به زندگی روزمره – را به عنوان راهی برای بهبود حافظه و افزایش کیفیت زندگی در بزرگسالان مسن بررسی می‌کند.

    مورگان بارنس، نویسنده همکار این مطالعه و استاد گروه روانشناسی دانشکده هنر و علوم دانشگاه تورنتو، می‌گوید: “در کنار سن، محیط کم‌تحریک و انزوای اجتماعی از بزرگترین عوامل خطر برای زوال شناختی و بیماری آلزایمر هستند.”

    امید است که این کار را در زمان گذراندن دوره پسادکتری در آزمایشگاه بارنس به پایان رساند و در حال حاضر استادیار روانشناسی در کالج دانشگاه هورون است.نتایج ما اهمیت فراهم کردن تجربیات غنی و جدید برای عزیزان سالمند را برجسته می‌کند. این کار به چیز زیادی نیاز ندارد – چیزی به سادگی آوردن گل‌های مادربزرگتان از باغچه‌تان می‌تواند تأثیر معناداری بر حافظه و رفاه داشته باشد.

    ایجاد تعادل بین روال و تازگی

    بارنس می‌گوید اگرچه یک روال برای ایجاد ساختار و آزادسازی منابع شناختی مفید است، اما ایجاد تعادل بین این دو با تازگی مهم است. او همچنین اشاره می‌کند که اگرچه این مطالعه بر روی بزرگسالان مسن‌تر متمرکز بوده است، اما مزایای مشارکت در تجربیات جدید برای افراد در همه سنین صدق می‌کند.

    برای این مطالعه، محققان به طور فعال ۱۸ شرکت‌کننده سالم با میانگین سنی ۷۱ سال را تشویق کردند تا در طول قرنطینه همه‌گیر تابستان ۲۰۲۰، به مدت هشت هفته در تجربیات منحصر به فرد شرکت کنند. یکنواختی این دوره به آنها اجازه داد تا از نزدیک بررسی کنند که چگونه رویدادهای جدید بر بزرگسالان مسن‌تر که به دلیل انزوا در معرض خطر بیشتر زوال شناختی بودند، تأثیر می‌گذارد.

    مغز را

    شرکت‌کنندگان از یک برنامه تلفن هوشمند مبتنی بر علوم اعصاب به نام HippoCamera – که نحوه پردازش و ذخیره خاطرات توسط هیپوکامپ مغز را شبیه‌سازی می‌کند – برای ضبط و پخش مجدد رویدادهای روزانه‌ای که می‌خواستند به خاطر بسپارند، استفاده کردند. آنها احساسات خود، درک خود از چگونگی گذشت زمان و میزان کسالت خود را گزارش کردند. سپس محققان روابط بین منحصر به فرد بودن تجربیات روزانه شرکت‌کنندگان، یادآوری حافظه و رفاه را تجزیه و تحلیل کردند.

    آنها دریافتند که وقتی شرکت‌کنندگان درگیر فعالیت‌های جدید می‌شوند، حافظه بهتری نشان می‌دهند، احساسات مثبت بیشتری دارند، کمتر احساس کسالت می‌کنند و این حس را دارند که زمان سریع‌تر می‌گذرد.

    تغییرات کوچک، تأثیر بزرگ

    در حالی که این مطالعه بر روی یک گروه کوچک متمرکز بود، محققان نمونه‌ای جامع از ۶۷۰ رویداد منحصر به فرد را به طور دقیق توصیف کردند تا ارتباط واضحی بین تنوع تجربی و بهبود رفاه شناسایی کنند.

    بارنس می‌گوید: “مطالعه ما نشان می‌دهد که تجربیات جدید نیازی به عجیب و غریب بودن ندارند، مانند سفر به یک کشور جدید. تغییرات کوچک، مانند انتخاب مسیر متفاوت در طول پیاده‌روی روزانه، می‌تواند تأثیر قابل توجهی بر حافظه و خلق و خو داشته باشد.”

    تحقیقات دیگر نشان داده است که تنوع تجربی از نظر موقعیت مکانی فیزیکی با فعالیت در هیپوکامپ، ناحیه‌ای از مغز را که مسئول حافظه، یادگیری و تشخیص تازگی است، مرتبط است. این به نوبه خود، جسم مخطط، بخشی از مغز که در پردازش پاداش و انگیزه نقش دارد را فعال می‌کند. با تحریک هیپوکامپ، می‌توان سایر نواحی مغز را که بر احساسات مثبت و حافظه تأثیر می‌گذارند، تقویت کرد. نکته قابل توجه این است که تأثیر تنوع تجربی بر خلق و خوی مثبت برای کسانی که ارتباط قوی‌تری بین هیپوکامپ و جسم مخطط خود نشان دادند، بیشترین بود و این موضوع، رابطه نزدیک بین حافظه، احساسات و رفاه را برجسته می‌کند.

    این مطالعه بر اساس تحقیقات بارنس و همکارانش در سال ۲۰۲۲ انجام شده است که نشان داد بازپخش خاطرات با استفاده از HippoCamera به طور متوسط ​​​​بیش از ۵۰ درصد به یادآوری حافظه کمک می‌کند.

    پروژه تحقیقاتی بعدی بارنس، دوربین هیپو (HippoCamera) را به ساکنین مراکز مراقبت طولانی‌مدت خواهد آورد و پتانسیل آن را به عنوان یک مداخله در سبک زندگی برای بهبود حافظه و ترویج تنوع تجربی بررسی خواهد کرد.

    او می‌گوید: “بزرگسالان مسنی که به تنهایی یا در مراکز مراقبت طولانی‌مدت زندگی می‌کنند، اغلب با درجات بیشتری از انزوا و تحریک محدود مواجه هستند. مهم است که از عزیزانمان در جستجوی لحظات جدیدی که کلید یک زندگی جذاب از نظر عاطفی و شناختی هستند، حمایت کنیم.”

  • هوش مصنوعی عمومی و 2 برابر شدن انجام وظایف هوش مصنوعی هر چند ماه یکبار

    دانشمندان روش جدیدی برای سنجش میزان توانایی سیستم‌های هوش مصنوعی (AI) ابداع کرده‌اند – اینکه چقدر سریع می‌توانند انسان‌ها را در وظایف چالش‌برانگیز شکست دهند یا با آنها رقابت کنند.  همچنین در ادامه مبحث هوش مصنوعی عمومی هم مورد بحث قرار می گیرد.

    در حالی که هوش مصنوعی معمولاً می‌تواند در پیش‌بینی متن و وظایف دانش از انسان‌ها بهتر عمل کند، اما وقتی پروژه‌های اساسی‌تری مانند کمک به مدیران از راه دور برای انجام به آنها داده می‌شود، اثربخشی کمتری دارند.

    برای تعیین کمیت این دستاوردهای عملکردی در مدل‌های هوش مصنوعی، یک مطالعه جدید پیشنهاد کرده است که هوش مصنوعی را بر اساس مدت زمان انجام وظایفی که می‌توانند انجام دهند، در مقابل مدت زمانی که برای انسان‌ها طول می‌کشد، اندازه‌گیری کنند. محققان یافته‌های خود را در 30 مارس در پایگاه داده پیش‌چاپ arXiv منتشر کردند، بنابراین هنوز مورد بررسی دقیق قرار نگرفته‌اند.

    محققان سازمان هوش مصنوعی Model Evaluation & Threat Research (METR) در یک پست وبلاگی همراه با این مطالعه توضیح دادند: “ما دریافتیم که اندازه‌گیری طول وظایفی که مدل‌ها می‌توانند انجام دهند، دریچه‌ای مفید برای درک قابلیت‌های فعلی هوش مصنوعی است. این منطقی است: به نظر می‌رسد که عوامل هوش مصنوعی اغلب در کنار هم قرار دادن توالی‌های طولانی‌تر اقدامات، بیشتر از کمبود مهارت یا دانش لازم برای حل مراحل واحد، مشکل دارند.”

    محققان دریافتند که مدل‌های هوش مصنوعی وظایفی را که برای انسان‌ها کمتر از چهار دقیقه طول می‌کشد، با نرخ موفقیت نزدیک به ۱۰۰٪ انجام می‌دهند. با این حال، این میزان برای وظایفی که بیش از چهار ساعت طول می‌کشد، به ۱۰٪ کاهش یافته است. مدل‌های قدیمی‌تر هوش مصنوعی در وظایف طولانی‌تر نسبت به سیستم‌های جدید عملکرد بدتری داشتند.

    این قابل انتظار بود، زیرا این مطالعه نشان داد که طول وظایفی که انواع هوش مصنوعی عمومی می‌توانند با ۵۰٪ قابلیت اطمینان انجام دهند، تقریباً هر هفت ماه در شش سال گذشته دو برابر شده است.

    انواع مختلف

    محققان برای انجام مطالعه خود، مدل‌های مختلف هوش مصنوعی – از Sonnet 3.7 و GPT-4 گرفته تا Claude 3 Opus و مدل‌های قدیمی‌تر GPT – را انتخاب کردند و آنها را در مقابل مجموعه‌ای از وظایف قرار دادند. این موارد از تکالیف آسان که معمولاً چند دقیقه طول می‌کشد تا انسان‌ها انجام دهند (مثلاً جستجوی یک سوال اساسی در ویکی‌پدیا) تا تکالیفی که چندین ساعت طول می‌کشد تا متخصصان انسانی انجام دهند – مثلاً وظایف برنامه‌نویسی پیچیده مانند نوشتن هسته‌های CUDA یا رفع یک اشکال ظریف در PyTorch.

    ابزارهای تست شامل HCAST و RE-Bench استفاده شدند. اولی دارای ۱۸۹ وظیفه نرم‌افزاری خودمختار است که برای ارزیابی قابلیت‌های عامل هوش مصنوعی در انجام وظایف مربوط به یادگیری ماشین، امنیت سایبری و مهندسی نرم‌افزار تنظیم شده است، در حالی که دومی از هفت وظیفه مهندسی تحقیقاتی یادگیری ماشین با پایان باز و چالش‌برانگیز، مانند بهینه‌سازی هسته GPU، استفاده می‌کند که در مقایسه با متخصصان انسانی محک زده شده‌اند.

    سپس محققان این وظایف را از نظر «بی‌نظمی» رتبه‌بندی کردند تا ببینند و ارزیابی کنند که چگونه برخی از وظایف شامل مواردی مانند نیاز به هماهنگی بین چندین جریان کاری در زمان واقعی هستند – که به طور مؤثر انجام وظیفه را پیچیده‌تر می‌کند – و بنابراین نماینده بیشتری از وظایف دنیای واقعی هستند.

    محققان همچنین اقدامات اتمی نرم‌افزاری (SWAA) را توسعه دادند تا مشخص کنند که افراد واقعی چقدر سریع می‌توانند وظایف را انجام دهند. اینها وظایف تک مرحله‌ای هستند که از یک تا ۳۰ ثانیه متغیر هستند و توسط کارمندان METR پایه‌گذاری شده‌اند.

    این مطالعه در عمل نشان داد که «دامنه توجه» هوش مصنوعی با سرعت زیادی در حال پیشرفت است. محققان با تعمیم این روند، پیش‌بینی کردند (اگر واقعاً بتوان نتایج آنها را به طور کلی در وظایف دنیای واقعی به کار برد) که هوش مصنوعی می‌تواند تا سال ۲۰۳۲ به اندازه یک ماه توسعه نرم‌افزار انسانی را خودکار کند.

    دانشمندان گفتند، برای درک بهتر قابلیت‌های رو به پیشرفت هوش مصنوعی و تأثیر و خطرات بالقوه آن برای جامعه، این مطالعه می‌تواند معیار جدیدی در رابطه با نتایج دنیای واقعی ایجاد کند تا «تفسیر معناداری از عملکرد مطلق، نه فقط عملکرد نسبی» را ممکن سازد.

    مرز جدیدی برای ارزیابی هوش مصنوعی؟

    یک معیار جدید بالقوه می‌تواند ما را قادر سازد تا هوش و قابلیت‌های واقعی سیستم‌های هوش مصنوعی را بهتر درک کنیم.

    سهراب کازرونیان، محقق برجسته هوش مصنوعی در Vectra AI، به Live Science گفت: “این معیار به خودی خود مسیر توسعه هوش مصنوعی را تغییر نمی‌دهد، اما سرعت پیشرفت در انواع خاصی از وظایف را که در آنها سیستم‌های هوش مصنوعی به طور ایده‌آل مورد استفاده قرار می‌گیرند، ردیابی خواهد کرد.”

    هوش مصنوعی عمومی

    کازرونیان گفت: “اندازه‌گیری هوش مصنوعی در برابر مدت زمانی که طول می‌کشد تا یک انسان یک وظیفه مشخص را انجام دهد، یک معیار جایگزین جالب برای هوش و قابلیت‌های عمومی است. اول، زیرا هیچ معیار واحدی وجود ندارد که منظور ما را از “هوش” در بر بگیرد. دوم، زیرا احتمال انجام یک کار طولانی مدت بدون رانش یا خطا به طرز چشمگیری کم می‌شود. سوم، زیرا این یک معیار مستقیم در برابر انواع وظایفی است که امیدواریم از هوش مصنوعی برای آنها استفاده کنیم؛ یعنی حل مشکلات پیچیده انسانی. اگرچه ممکن است تمام عوامل یا تفاوت‌های ظریف مربوط به قابلیت‌های هوش مصنوعی را در بر نگیرد، اما مطمئناً یک نقطه داده مفید است.”

    النور واتسون، عضو IEEE و مهندس اخلاق هوش مصنوعی در دانشگاه سینگولاریتی، موافق است که این تحقیق مفید است. او گفت که اندازه‌گیری هوش مصنوعی بر اساس طول وظایف “ارزشمند و شهودی” است و “مستقیماً پیچیدگی دنیای واقعی را منعکس می‌کند و مهارت هوش مصنوعی را در حفظ رفتار منسجم و هدفمند در طول زمان نشان می‌دهد”، در مقایسه با آزمایش‌های سنتی که عملکرد هوش مصنوعی را در مسائل کوتاه و مجزا ارزیابی می‌کنند.

    هوش مصنوعی عمومی در راه است

    مسلماً، علاوه بر یک معیار معیار جدید، بزرگترین تأثیر این مقاله برجسته کردن سرعت پیشرفت سیستم‌های هوش مصنوعی، در کنار روند صعودی توانایی آنها در انجام وظایف طولانی است. با توجه به این موضوع، واتسون پیش‌بینی می‌کند که ظهور عوامل هوش مصنوعی عمومی که می‌توانند انواع وظایف را انجام دهند، قریب‌الوقوع خواهد بود.

    واتسون گفت: “تا سال 2026، شاهد خواهیم بود که هوش مصنوعی به طور فزاینده‌ای عمومی می‌شود (ظهرو هوش مصنوعی عمومی) و وظایف متنوعی را در طول یک روز یا هفته کامل به جای تکالیف کوتاه و محدود، انجام می‌دهد.”

    واتسون خاطرنشان کرد که برای کسب‌وکارها، این می‌تواند منجر به هوش مصنوعی‌هایی شود که می‌توانند بخش قابل توجهی از حجم کار حرفه‌ای را بر عهده بگیرند – که نه تنها می‌تواند هزینه‌ها را کاهش داده و کارایی را بهبود بخشد، بلکه به افراد اجازه می‌دهد تا روی وظایف خلاقانه‌تر، استراتژیک‌تر و بین فردی‌تر تمرکز کنند.

    واتسون افزود: “برای مصرف‌کنندگان، هوش مصنوعی از یک دستیار ساده به یک مدیر شخصی قابل اعتماد تبدیل خواهد شد که قادر به انجام وظایف پیچیده زندگی – مانند برنامه‌ریزی سفر، نظارت بر سلامت یا مدیریت سبدهای مالی – در طول روزها یا هفته‌ها، با حداقل نظارت است. یعنی یک هوش مصنوعی عمومی و در دسترس.”

    در واقع، توانایی هوش مصنوعی برای انجام طیف وسیعی از وظایف طولانی می‌تواند تأثیر قابل توجهی بر نحوه تعامل جامعه و استفاده از هوش مصنوعی در چند سال آینده داشته باشد.

    واتسون در پایان گفت: “در حالی که ابزارهای تخصصی هوش مصنوعی به دلایل بهره‌وری در کاربردهای خاص باقی خواهند ماند، عوامل قدرتمند هوش مصنوعی عمومی – که قادر به تغییر انعطاف‌پذیر بین وظایف متنوع هستند – به طور برجسته‌ای ظهور خواهند کرد. این سیستم‌ها مهارت‌های تخصصی را در گردش‌های کاری گسترده‌تر و هدفمند ادغام می‌کنند و زندگی روزمره و شیوه‌های حرفه‌ای را به روش‌های اساسی تغییر شکل می‌دهند.”

    باید منتظر ماند تا ادعای ظهور هوش مصنوعی عمومی چقدر به واقعیت نزدیک می شود.

     

  • قوی ترین تلسکوپ خورشیدی تصاویر بی نظیری از انفجارهای خورشیدی رصد کردند

    پیشرفته‌ترین تلسکوپ خورشیدی جهان، با اولین نور از فیلتر قابل تنظیم مرئی خود – ابزاری انقلابی که با دقت اتمی ساخته شده تا خورشید را با جزئیات طیفی و مغناطیسی خیره‌کننده ثبت کند – به سطح جدیدی از اکتشاف دست یافت.

    این موفقیت، آخرین قطعه از مجموعه ابزارهای تلسکوپ خورشیدی اینوی است و نتایج اولیه، ساختارهای پیچیده لکه‌های خورشیدی را آشکار می‌کند که به بینش‌های متحول‌کننده‌ای در مورد شعله‌های خورشیدی، آب و هوای فضا و میدان مغناطیسی قدرتمند خورشید ما اشاره دارند. دانشمندان معتقدند که این امر منجر به پیشرفت‌های مهمی در پیش‌بینی طوفان‌های خورشیدی خواهد شد که می‌توانند شبکه‌های برق و ماهواره‌های روی زمین را مختل کنند.

    اولین نور با VTF

    تلسکوپ خورشیدی دانیل کی. اینوی، قدرتمندترین تلسکوپ خورشیدی جهان، به یک نقطه عطف مهم رسیده است. این تلسکوپ که در نزدیکی قله هالیکالا در مائوئی واقع شده و توسط رصدخانه ملی خورشیدی (NSO) بنیاد ملی علوم (NSF) اداره می‌شود، اولین نور خود را با استفاده از پیشرفته‌ترین ابزار خود تا به امروز ثبت کرده است: فیلتر قابل تنظیم مرئی (VTF).

    VTF که توسط موسسه فیزیک خورشیدی لایب نیتس (KIS) در فرایبورگ آلمان توسعه یافته است، بزرگترین طیف‌سنج-قطب‌سنج تصویربرداری است که تاکنون ساخته شده است. این ابزار پیشرفته اکنون جزء اصلی جعبه ابزار علمی تلسکوپ اینوی است. اولین تصویر تولید شده توسط VTF، پتانسیل این ابزار را برای ایجاد انقلابی در مشاهدات خورشیدی برجسته می‌کند.

    پس از رسیدن به رصدخانه در سال گذشته، VTF با دقت توسط تیم KIS، با همکاری مهندسان و دانشمندان NSO، بازسازی و در آزمایشگاه Coudé تلسکوپ ادغام شد. این تلاش، مجموعه کامل پنج ابزار نسل اول تلسکوپ را طبق برنامه اولیه تکمیل کرد.

    آشکارسازی شخصیت مغناطیسی خورشید

    پس از کالیبراسیون و هم‌ترازی نوری دقیق، تیم با موفقیت اولین مشاهدات خورشیدی VTF را انجام داد. تصویر حاصل، خوشه دقیقی از لکه‌های خورشیدی را روی سطح خورشید با وضوح مکانی 10 کیلومتر (6.2 مایل) در هر پیکسل نشان می‌دهد. این لکه‌های خورشیدی – مناطقی با فعالیت مغناطیسی شدید – اغلب با شعله‌های خورشیدی قدرتمند و فوران‌های تاجی مرتبط هستند.

    اگرچه هنوز در مراحل اولیه استقرار است، این تصویر اول نویدبخش وعده VTF است. انتظار می‌رود این ابزار در سال 2026 تأیید علمی رسمی و راه‌اندازی را آغاز کند.

    تلسکوپ خورشیدی

    دانشمندان یک نقطه عطف را جشن می‌گیرند

    تلسکوپ اینوی به طور خاص برای پشتیبانی از ابزارهای پیچیده‌ای مانند VTF طراحی شده است. طراحی و ساخت این دستگاه قدرتمند بیش از ده سال طول کشید. این اولین مشاهدات موفقیت‌آمیز، گامی بزرگ به جلو است و دقت و عملکردی را که VTF می‌تواند ارائه دهد، نشان می‌دهد و به اکتشافات جدید در فیزیک خورشیدی در سال‌های آینده اشاره دارد.

    دکتر توماس کنتیشر، محقق اصلی مشترک KIS و معمار اصلی طراحی نوری این ابزار، گفت: “پس از این همه سال کار، VTF برای من یک موفقیت بزرگ است. امیدوارم این ابزار به ابزاری قدرتمند برای دانشمندان تبدیل شود تا به سؤالات برجسته در مورد فیزیک خورشیدی پاسخ دهند.”

    دکتر ماتیاس شوبرت، دانشمند پروژه VTF KIS، افزود: “اهمیت این دستاورد فناوری به حدی است که می‌توان به راحتی گفت VTF قلب تلسکوپ خورشیدی اینوی است و بالاخره در جایگاه همیشگی خود می‌تپد.”

    نحوه کار VTF

    VTF یک طیف‌سنج-قطبی‌سنج تصویربرداری است که تصاویر دوبعدی از خورشید را در طول موج‌های خاص ثبت می‌کند. طول موج‌های مختلف نور برای چشم ما به صورت رنگ‌های مختلف ظاهر می‌شوند – و نور با حرکت از بنفش به قرمز در محدوده نوری طیف الکترومغناطیسی، طول موجش افزایش می‌یابد.

    برخلاف طیف‌سنج‌های سنتی که نور را مانند رنگین‌کمان به طیف کاملی پخش می‌کنند، VTF از یک اتالون – یک جفت صفحه شیشه‌ای با فاصله دقیق که ده‌ها میکرون از هم جدا شده‌اند – استفاده می‌کند که به آن اجازه می‌دهد رنگ‌ها را تنظیم کند. با تنظیم این فاصله در مقیاس نانومتر (یعنی به کوچکی یک میلیاردم متر)، VTF به طور متوالی طول موج‌های مختلف را اسکن می‌کند، شبیه به گرفتن یک سری عکس با استفاده از فیلترهای رنگی مختلف.

    این دستگاه تنها در چند ثانیه با سه دوربین هماهنگ با دقت بالا، در رنگ‌های مختلف، چند صد تصویر می‌گیرد و این تصاویر را برای ایجاد یک نمای سه‌بعدی از ساختارهای خورشیدی ترکیب می‌کند و خواص پلاسمای آنها را تجزیه و تحلیل می‌کند.

    اتالون‌ها و اسکن طیفی

    VTF دارای بزرگترین اتالون‌های فابری-پرو است که تاکنون برای تحقیقات خورشیدی ساخته شده است و انتظار می‌رود اتالون دوم تا پایان سال از KIS برسد.

    دکتر استیسی سوئوکا، مهندس ارشد اپتیک در NSO، گفت: “دیدن اولین اسکن‌های طیفی لحظه‌ای سورئال بود. این چیزی است که هیچ ابزار دیگری در تلسکوپ نمی‌تواند به همان شیوه به آن دست یابد. این اوج ماه‌ها تنظیم اپتیکی، آزمایش و کار گروهی بین قاره‌ای بود. حتی با وجود تنها یک اتالون، ما در حال حاضر پتانسیل این ابزار را می‌بینیم. این تنها آغاز کار است و من مشتاقم ببینم با تکمیل سیستم، ادغام اتالون دوم و حرکت به سمت تأیید علمی و راه‌اندازی، چه چیزی ممکن است.”

    گرفتن نور قطبی

    علاوه بر این، نور در امواجی حرکت می‌کند که می‌توانند در جهات مختلف نوسان کنند. قطبش‌سنجی تکنیکی برای اندازه‌گیری جهت نوسان این امواج نوری است. وقتی طیف‌سنجی و قطبش‌سنجی را با هم ترکیب می‌کنید، فقط به رنگ‌های نور نگاه نمی‌کنید. همچنین متوجه می‌شوید که نوسانات امواج نور در هر رنگ چگونه جهت‌گیری می‌کنند. برخی ویژگی‌ها، مانند میدان‌های مغناطیسی خورشیدی، فقط با نگاه کردن به رنگ‌های نور آشکار نمی‌شوند.

    اما اگر نور به روش خاصی قطبیده شود و ما بتوانیم آن را اندازه‌گیری کنیم، می‌تواند جزئیات پنهان در مورد میدان مغناطیسی خورشیدی را آشکار کند، که برای درک شراره‌های خورشیدی و آب و هوای فضا بسیار مهم است. VTF، با ترکیب بی‌نظیر قابلیت‌های تصویربرداری، طیف‌سنجی و قطبش‌سنجی، به ما این امکان را می‌دهد که تصویر کامل بی‌سابقه‌ای از نوری که از خورشید دریافت می‌کنیم، به دست آوریم.

    ماموریت اصلی VTF، جداسازی طیف‌سنجی تصاویر باند باریک از خورشید با بالاترین وضوح طیفی، مکانی و زمانی ممکن است که توسط Inouye ارائه می‌شود. یعنی وضوح طیفی که قادر به تفکیک طیفی از طول موج‌ها به کوچکی ۱/۱۰۰۰۰۰ طول موج مرکزی است. وضوح مکانی که برای تصویربرداری از بهترین جزئیات خورشید که در دسترس Inouye/VTF است، به نمونه‌برداری ۱۰ کیلومتری نیاز دارد و وضوح زمانی چند ثانیه‌ای که در آن دستگاه صدها تصویر می‌گیرد.

    نقشه‌برداری با وضوح بالا از خورشید با تلسکوپ خورشیدی

    این بدان معناست که می‌تواند با ثبت تنها یک محدوده کوچک و متمایز از طول موج‌های مرتبط با خواص خاص پدیده‌های خورشیدی، تصاویر متوالی از مناطق خورشید بگیرد. در طول یک مشاهده واحد، حدود ۱۲ میلیون طیف ثبت می‌شود که سپس می‌توان از آنها برای تعیین دما، فشار، سرعت و قدرت میدان مغناطیسی در ارتفاعات مختلف جو خورشید استفاده کرد. از این طریق، می‌توان نقشه‌های سرعت و میدان مغناطیسی با دقت بالا را برای ردیابی تغییرات تکاملی پدیده‌های خورشیدی در مقیاس‌های مکانی بین ۲۰ تا ۴۰ هزار کیلومتر (یعنی ۱۲ تا ۲۵ هزار مایل) استخراج کرد.

    در نهایت، قابلیت‌های قطبش‌سنجی VTF است که به ما امکان می‌دهد قطبش نور ساطع شده از مناطق تصویربرداری شده را اندازه‌گیری کنیم و از آن، خواص مغناطیسی آن را استنباط کنیم. با مرتبط کردن تمام این اطلاعات – یعنی اطلاعات مکانی، زمانی، طیفی و مغناطیسی – ما درک بی‌سابقه‌ای از ماهیت ستاره مادری خود و مکانیسم‌های محرک پدیده‌های خورشیدی به دست می‌آوریم.

    چرا طوفان‌های خورشیدی مهم هستند

    کری بلک، مدیر برنامه NSF برای رصدخانه ملی خورشیدی NSF، گفت: “وقتی طوفان‌های خورشیدی قدرتمند به زمین برخورد می‌کنند، بر زیرساخت‌های حیاتی در سراسر جهان و فضا تأثیر می‌گذارند. مشاهدات با وضوح بالا از خورشید برای بهبود پیش‌بینی چنین طوفان‌های مخربی ضروری است. تلسکوپ خورشیدی Inouye NSF، ایالات متحده را در خط مقدم تلاش‌های جهانی برای تولید مشاهدات خورشیدی با وضوح بالا قرار می‌دهد و فیلتر قابل تنظیم مرئی، زرادخانه اولیه ابزارهای علمی آن را تکمیل خواهد کرد.”

    خورشید یک آزمایشگاه پلاسما درست در نزدیکی ماست. به عنوان مثال، همه با شفق‌های قطبی آشنا هستند که تأثیر فعالیت خورشیدی بر زمین را نشان می‌دهند – نتیجه‌ای از انرژی و ذرات کوچک آزاد شده توسط خورشید که با میدان مغناطیسی سیاره ما در تعامل هستند. مشابه پیش‌بینی‌های آب و هوا در زمین، باید بتوان اختلالات ژئومغناطیسی ناشی از فوران‌های انرژی در خورشید را که مسئول این شفق‌های قطبی زیبا هستند، پیش‌بینی کرد که می‌تواند پیامدهای نامطلوب دیگری نیز داشته باشد.

    آب و هوای فضا به شرایط متغیر در فضا اشاره دارد که توسط رفتار خورشید هدایت می‌شود و بر فناوری‌های مبتنی بر زمین و فضا تأثیر می‌گذارد. در زمینِ ما که به طور فزاینده‌ای در حال پیشرفت به سمت فناوری است، طوفان‌های خورشیدی ناگهانی می‌توانند خسارات ویرانگری به زیرساخت‌های حیاتی وارد کنند و بخش‌های بزرگی از شبکه برق، شبکه‌های ارتباطی یا سیستم‌های فضایی را از کار بیندازند.

    تلسکوپ خورشیدی

    انگیزه برای پیش‌بینی آب و هوای فضا

    کریستوف کلر، مدیر NSO، گفت: “تلسکوپ خورشیدی اینوی برای مطالعه فیزیک بنیادی خورشید به عنوان عامل محرک آب و هوای فضا طراحی شده است. در راستای دستیابی به این هدف، اینوی بستری ایده‌آل برای ابزاری بی‌سابقه و پیشگام مانند VTF است.”

    برای دسترسی به اندازه‌گیری‌های لازم برای تحقق پیش‌بینی‌های حیاتی، به ابزارهای پیشرفته‌ای نیاز داریم که با دقت اتمی ساخته شده‌اند. طیف‌سنج-قطب‌سنج تصویری پیشگام VTF نمونه‌ای از جهش‌های فناوری لازم برای افزایش توانایی ما در تولید پیش‌بینی‌های قابل اعتماد آب و هوای فضا است.

    تلسکوپ خورشیدی دانیل کی. اینوی قدرتمندترین رصدخانه خورشیدی زمینی جهان است که برای ثبت خورشید با جزئیات بی‌سابقه طراحی شده است. این تلسکوپ که در قله هالیکالا در مائویی، هاوایی واقع شده و توسط رصدخانه ملی خورشیدی (NSO) تحت نظارت بنیاد ملی علوم ایالات متحده (NSF) اداره می‌شود، در سال ۲۰۲۰ فعالیت خود را آغاز کرد.

    اینوی با داشتن یک آینه اصلی ۴ متری، قادر به مشاهده ویژگی‌های خورشیدی به کوچکی ۲۰ کیلومتر است و به دانشمندان اجازه می‌دهد سطح، جو و میدان مغناطیسی خورشید را با وضوح فوق‌العاده‌ای مطالعه کنند. قابلیت‌های وضوح بالای آن برای پیشبرد درک ما از فعالیت‌های خورشیدی، مانند لکه‌های خورشیدی، شعله‌های خورشیدی و رویدادهای آب و هوایی فضایی که می‌توانند بر زیرساخت‌های زمین تأثیر بگذارند، ضروری است.

    تلسکوپ اینوی که به مجموعه‌ای از ابزارهای پیشرفته (از جمله فیلتر قابل تنظیم مرئی (VTF) که به تازگی راه‌اندازی شده است) مجهز است، دانشمندان را قادر می‌سازد تا نور خورشید را با جزئیات در طول موج‌ها و قطبش‌های مختلف تجزیه و تحلیل کنند. این مشاهدات به رمزگشایی فرآیندهای مغناطیسی پیچیده‌ای که رفتار خورشید را هدایت می‌کنند، کمک می‌کند.

    به طور خلاصه، تلسکوپ خورشیدی اینوی، جهشی بزرگ در فیزیک خورشیدی محسوب می‌شود و ابزارهای لازم برای مطالعه رفتار دینامیکی خورشید و بهبود پیش‌بینی‌های طوفان‌های خورشیدی که بر فناوری و آب و هوای زمین تأثیر می‌گذارند را فراهم می‌کند.

  • ماهی های نجات دهنده محیط زیست

    تحقیقات جدید نشان می‌دهد که بسیاری از گونه‌های ماهی که ما می‌خوریم برای حفظ بستر دریا – و در نتیجه، آب و هوا، حیاتی هستند.

    کارشناسان در Convex Seascape Survey نقش ماهی را در بیوتورباسیون (برهم‌زدگی زیستی)، که به هم زدن و دوباره کاری رسوبات در دریاهای کم عمق در سراسر بریتانیا و در سطح جهان است، تجزیه و تحلیل کردند. نتایج همچنین بر اهمیت اکولوژیکی گونه‌هایی مانند ماهی کاد اقیانوس اطلس، خروس ماهی اقیانوس اطلس و مارماهی اروپایی تأکید می‌کند که بالاترین رتبه‌بندی مهندسان اکوسیستم منطقه را داشتند.

    در مجموع، محققان 185 گونه را شناسایی کردند که در بیوتورباسیون نقش دارند که 120 گونه توسط شیلات تجاری مورد هدف قرار گرفتند.

    مارا فیشر، دانشجوی دکترای دانشگاه اکستر، که سرپرستی این مطالعه را بر عهده داشت، گفت: “رسوبات اقیانوسی بزرگترین مخزن کربن آلی جهان هستند – بنابراین آنچه در بستر دریا اتفاق می افتد برای آب و هوای ما اهمیت دارد.

    بیوتورباسیون برای نحوه جذب و ذخیره کربن آلی بستر در بستر بسیار مهم است، بنابراین این فرآیند برای درک ما از نحوه جذب گازهای گلخانه ای توسط اقیانوس برای کاهش سرعت تغییرات آب و هوایی حیاتی است.

    بیوتورباسیون برای بستر دریا و اکوسیستم‌های وسیع‌تر اقیانوس نیز مهم است. ما درک خوبی از نحوه مشارکت بی‌مهرگان در بیوتورباسیون جهانی داریم – اما تا به حال، نیمی از داستان را از دست داده‌ایم. مطالعه ما اولین مطالعه‌ای است که تلاش می‌کند تا تأثیر بیوتورباسیون ماهیها را کمی‌سازی کند، و نشان می‌دهد که آنها نقش مهم و گسترده‌ای دارند.”

    چگونه صید بی رویه مهندسان زیر آب طبیعت را تهدید می کند

    کالوم رابرتز، یکی از نویسندگان این مقاله، گفت: “ما همچنین دریافتیم که گونه‌هایی با بالاترین تأثیرات برهم‌زدگی زیستی از جمله آسیب‌پذیرترین گونه‌ها در برابر تهدیدهایی مانند ماهیگیری تجاری هستند. بسیاری از بزرگ‌ترین و قوی‌ترین حفارها و مزاحم‌کننده‌های رسوبات بستر دریا، مانند هالیبوت و ماهی‌ کاد، چنان بیش از حد صید شده‌اند که از دریاهای ما ناپدید شده‌اند. این تلفات به تغییرات بزرگ، اما هنوز نامشخص در نحوه عملکرد اکوسیستم‌های بستر دریا تبدیل می‌شود.”

    ماهی

    این مطالعه سوابق تمام گونه‌های ساکن در فلات قاره بریتانیا را مورد تجزیه و تحلیل قرار داد. محققان دریافتند که بیش از نیمی از آنها از طریق رفتارهای مختلف، از جمله جست‌وجوی غذا، نقب زدن و لانه‌سازی به بیوتورباسیون کمک می‌کنند. برای محاسبه امتیاز تاثیر بیوتورباسیون (برهم‌زدگی زیستی) هر گونه، تیم روش‌های مختلف رسوب‌سازی مجدد، اندازه ماهی و فراوانی این فعالیت‌ها را در نظر گرفت.

    در میان گونه‌های کلیدی شناسایی‌شده، مارماهی اروپایی بود که در رسوبات حفر می‌کند و امتیاز 100 از 125 را به دست آورده است. مارماهی اروپایی که به شدت در معرض خطر انقراض است و عمدتاً با استفاده از تله‌ها و تورهای فیک صید می‌شود، با تغییرات آب‌وهوایی، بیماری، از دست دادن زیستگاه، آلودگی و تهدیدهای ماهیگیری مواجه است.

    به طور مشابه، کاد اقیانوس اطلس، یک بیل مکانیکی عمودی با امتیاز 100، به عنوان آسیب پذیر طبقه بندی می شود. به طور معمول در غذاهایی مانند فیش چیپس مصرف می شود، جمعیت ماهی کاد در مناطقی مانند دریای شمال به شدت کاهش یافته است.

    قطعه گم شده از پازل کربن اقیانوس

    همکاری بین Convex Seascape Survey، بنیاد آبی دریایی، دانشگاه اکستر و Convex Group Limited، نشان‌دهنده بلندپروازانه‌ترین تلاش برای تعمیق درک علمی از نقش اقیانوس در چرخه کربن زمین است.

    جولی هاوکینز، نویسنده این مقاله می گوید: “هرکسی که زمانی را در زیر آب گذرانده باشد، چه غواصی و چه غواصی، می داند که ماهی ها دائماً در حال کندن بستر هستند. سخت است باور کنیم که چنین فعالیت آشکار و مهمی در درک دفن کربن اقیانوسی تا حد زیادی نادیده گرفته شده است.”

  • پوست الکترونیکی میتواند برای انسان و ربات معجزه کند

    دانشمندان در یک آزمایشگاه تحقیقاتی آلمانی، یک پوست الکترونیکی (e-skin) فوق‌العاده نازک و انعطاف‌پذیر ساخته‌اند که می‌تواند میدان‌های مغناطیسی را با استفاده از یک حسگر سراسری واحد شناسایی و ردیابی کند. برخلاف طرح‌های قبلی که به چندین حسگر و قطعه الکترونیکی نیاز داشتند، این پوست الکترونیکی جدید از نظر انرژی کارآمدتر است و نحوه تعامل پوست انسان با مغز را تقلید می‌کند.

    آنچه این نوآوری را هیجان‌انگیزتر می‌کند این است که امکان تعاملات بدون لمس را فراهم می‌کند. بنابراین، با استفاده از این پوست الکترونیکی، می‌توانید دستگاه‌ها را در محیط‌های مرطوب، شدید یا حساس (مانند زیر آب یا در آزمایشگاه‌های استریل) به کار بگیرید.

    این پوست الکترونیکی پتانسیل این را دارد که از طریق میدان‌های مغناطیسی به ربات‌ها حس لامسه بدهد، به انسان‌ها اجازه دهد بدون هیچ کنترل‌کننده فیزیکی با محیط‌های دیجیتال (واقعیت مجازی) تعامل داشته باشند و به افراد دارای اختلالات حسی کمک کند تا توانایی‌های خاصی را بازیابی کنند.

    پوست الکترونیکی چگونه کار می‌کند؟

    پوست‌های الکترونیکی سنتی به حسگرها، باتری‌ها و قطعات الکترونیکی متعددی متکی هستند که آنها را حجیم، پرمصرف و غیرعملی می‌کند. برای غلبه بر این محدودیت‌ها، محققان یک پوست الکترونیکی طراحی کردند که بیشتر شبیه پوست انسان عمل می‌کند.

    این پوست الکترونیکی سه جزء دارد: اول، غشای فوق‌العاده نازک و انعطاف‌پذیری است که به عنوان ساختار پایه پوست الکترونیکی عمل می‌کند. این پوست از ماده‌ای سبک، شفاف و قابل تنفس ساخته شده است که به هوا و رطوبت اجازه عبور می‌دهد تا پوست واقعی زیر آن بتواند نفس بکشد.

    دومین جزء، یک لایه حساس به مغناطیس است که کل سطح پوست الکترونیکی را می‌پوشاند. این لایه، سیگنال‌های مغناطیسی را با استفاده از یک واحد تجزیه و تحلیل واحد، مشابه نحوه ارسال سیگنال‌ها توسط پوست انسان به مغز، شناسایی و پردازش می‌کند.

    بنابراین، هر زمان که پوست الکترونیکی به یک منبع مغناطیسی نزدیک می‌شود، لایه حساس به مغناطیس واکنش نشان می‌دهد و باعث تغییر در مقاومت الکتریکی ماده می‌شود. این تغییر توسط واحد پردازش مرکزی، جزء سوم، دریافت می‌شود و سپس محل دقیق منبع مغناطیسی را تعیین می‌کند.

    پوست الکترونیکی

    نویسندگان این مطالعه خاطرنشان می‌کنند که اساساً، لایه‌های حساس به مغناطیس “مانند یک سطح حسگر سراسری واحد – درست مانند پوست ما – کار می‌کنند و واحد پردازش مرکزی واحد، سیگنال را بازسازی می‌کند – درست مانند مغز ما”.

    برای دقت در تشخیص منبع، پوست الکترونیکی از یک روش پردازش سیگنال مبتنی بر توموگرافی استفاده می‌کند. این رویکرد از تکنیک‌های MRI و سی‌تی‌اسکن الهام گرفته شده است؛ این روش با تجزیه و تحلیل چندین نقطه داده، به بهبود دقت سیگنال کمک می‌کند، مشابه نحوه بازسازی یک تصویر دقیق از زوایای مختلف توسط روش‌های تصویربرداری پزشکی.

    پاولو ماکوشکو، محقق ارشد و دانشمند مرکز هلمهولتز-درسدن-روسندورف (HZDR)، گفت: “این فناوری برای پوست‌های الکترونیکی با حسگرهای میدان مغناطیسی جدید است – قبلاً برای کنتراست سیگنال پایین مواد حساس به مغناطیس مرسوم، بیش از حد غیرحساس در نظر گرفته می‌شد. این واقعیت که ما این روش را به صورت تجربی تأیید کردیم، یک دستاورد فنی بزرگ این کار است.”

    یک پوست، کاربردهای بسیار

    آنچه پوست الکترونیکی جدید توسعه یافته توسط تیم HZDR را خاص می‌کند این است که از نحوه همکاری پوست واقعی انسان و مغز برای پردازش لمس تقلید می‌کند. پوست‌های الکترونیکی قبلی برای ردیابی دقیق سیگنال‌های مغناطیسی مشکل داشتند زیرا مواد سنتی کنتراست سیگنال پایینی داشتند.

    استفاده از توموگرافی این مشکل را حل می‌کند. علاوه بر این، می‌تواند توسط انسان‌ها و ماشین‌ها مورد استفاده قرار گیرد و آن را به یک نوآوری بسیار کاربردی تبدیل می‌کند. برای مثال، می‌تواند به کاربر اجازه دهد تلفن خود را با یک وصله مغناطیسی روی دستکش، حتی در هوای بسیار سرد یا در میان بارندگی شدید، کنترل کند.

    علاوه بر این، یک پوست الکترونیکی با لمس شبیه انسان و حساسیت مغناطیسی بالا می‌تواند ربات‌ها را برای کارهایی مانند آشپزی، عملیات نجات، کاوش در اعماق دریا، مراقبت از بیمار و غیره مجهزتر کند.

    علاوه بر این، نویسندگان این مطالعه افزودند: “افراد نابینای مجهز به سیستم گیرنده مغناطیسی می‌توانند فاصله ادراک خود را افزایش دهند و افرادی که دست مصنوعی دارند می‌توانند از آن برای تعامل با تلفن‌های هوشمند استفاده کنند و بر چالش عدم توانایی پروتزهای عایق‌بندی شده در تعامل با صفحات لمسی خازنی غلبه کنند.”

    ممکن است بسیاری از امکانات دیگر نیز وجود داشته باشد. این پوست الکترونیکی به زودی می‌تواند به صورت تجاری در دسترس قرار گیرد و نحوه تعامل ما با همه چیز در اطرافمان را تغییر دهد.

  • این موفقیت ژاپن در سلول های بنیادی میتواند معلولیت های حرکتی را درمان کند

    فلج (معلولیت) یکی از مخرب‌ترین بیماری‌های پزشکی است که افراد را در یک لحظه از تحرک و استقلال محروم می‌کند. آسیب‌های نخاعی، به ویژه، چالش‌های قابل توجهی را ایجاد می‌کنند زیرا نخاع مسئول انتقال پیام‌ها بین مغز و بدن است. پس از آسیب، توانایی محدودی برای بهبودی دارد و میلیون‌ها نفر در سراسر جهان را با فلج دائمی مواجه می‌کند.

    با این حال، یک کارآزمایی بالینی پیشگامانه در ژاپن کورسوی امیدی را ایجاد کرده است که نشان می‌دهد درمان با سلول‌های بنیادی ممکن است مسیری را برای بهبودی برخی از بیماران ارائه دهد.

    پیوند سلول‌های بنیادی امید را برای افراد فلج به ارمغان می‌آورد

    یک تیم تحقیقاتی به رهبری پروفسور هیدیوکی اوکانو در دانشگاه کیو از دستیابی به موفقیت بزرگی در درمان آسیب نخاعی خبر داده است. چهار بیمار که دچار آسیب‌های شدید نخاعی شده بودند، پیوند سلول‌های بنیادی عصبی مشتق از سلول‌های بنیادی پرتوان القایی (iPS) را دریافت کردند.

    یکی از بیماران، مردی که قبلاً به عنوان کاملاً فلج طبقه‌بندی شده بود، اکنون می‌تواند بدون کمک بایستد و تمرینات راه رفتن را آغاز کرده است. بیمار دیگری حرکت در بازوها و پاهای خود را بازیابی کرد، در حالی که دو نفر دیگر هیچ بهبود قابل توجهی نشان ندادند.

    بیماران، که همگی مردان بالغ بودند، این درمان را ظرف ۱۴ تا ۲۸ روز پس از آسیب‌دیدگی خود، در طول مرحله‌ای که به عنوان مرحله نیمه‌حاد شناخته می‌شود، دریافت کردند. به هر فرد دو میلیون سلول بنیادی عصبی در محل آسیب تزریق شد تا اتصالات عصبی از دست رفته بازسازی شوند. نتایج، اگرچه متناقض هستند، اما گامی مهم در جستجوی درمان‌های مؤثر برای آسیب نخاعی محسوب می‌شوند.

    نتایج اولیه امیدوارکننده

    این آزمایش که در دسامبر ۲۰۲۱ آغاز شد، شامل پیگیری‌های دقیق در طول یک سال بود. یکی از بیماران از رتبه «A» در مقیاس آسیب نخاعی، به معنای فلج یا معلولیت کامل، به «D» بهبود یافت که به او اجازه می‌داد با یا بدون کمک راه برود.

    بیمار دیگری از رتبه «A» به «C» ارتقا یافت، به این معنی که نمی‌توانست به تنهایی بایستد، اما کنترل کافی برای غذا خوردن مستقل و استفاده از ویلچر را به دست آورده بود. با وجود این نتایج امیدوارکننده، دو نفر از چهار بیمار بهبودی قابل توجهی نشان ندادند. با این حال، هیچ عارضه جانبی جدی مشاهده نشد که اطمینان خاطری در مورد ایمنی درمان ایجاد می‌کند.

    معلولیت

    جیمز سنت جان، متخصص علوم اعصاب در دانشگاه گریفیت استرالیا، گفت: “این نتایج، یک نتیجه مثبت عالی هستند. این برای این حوزه بسیار هیجان‌انگیز است.”

    با این حال، او همچنین هشدار داد که تحقیقات بیشتری برای تعیین اینکه آیا این بهبودها به دلیل سلول‌های بنیادی یا بهبودی طبیعی بوده‌اند، مورد نیاز است.

    آینده درمان نخاع

    تیم دانشگاه کیو اکنون قصد دارد تحقیقات خود را گسترش دهد و بر افزایش تعداد سلول‌های بنیادی عصبی پیوند شده و آزمایش درمان بر روی بیماران در مرحله مزمن آسیب نخاعی تمرکز کند. این مرحله ماه‌ها یا سال‌ها پس از آسیب رخ می‌دهد، زمانی که بازسازی عصب معمولاً حتی دشوارتر است.

    اوکانو گفت: “ما توانستیم در اولین درمان آسیب نخاعی در جهان با استفاده از سلول‌های iPS به نتایجی دست یابیم. روزهای سختی بود که تحقیقات با استفاده از سلول‌های iPS نتیجه‌ای نداشت، اما این تحقیق نتایجی را به دست آورده است که ارزش تأیید ایمنی و تخمین اثربخشی را دارد.”

    در حالی که آزمایش‌های بالینی گسترده‌تری برای تعیین پتانسیل کامل درمان با سلول‌های بنیادی مورد نیاز است، این مطالعه گامی مهم در جهت یافتن یک درمان مناسب برای فلج (دارای معلولیت) است. با وجود بیش از ۱۵ میلیون نفر در سراسر جهان که با آسیب‌های نخاعی (نوعی معلولیت حرکتی) زندگی می‌کنند، امکان بازیابی توانایی‌های حرکتی از دست رفته، امید تازه‌ای را برای افراد آسیب‌دیده ایجاد می‌کند.

  • این امواج اقیانوسی میتوانند دو و نیم برابر توربین های بادی انرژی تولید کنند

    محققان دانشگاه فلوریدا آتلانتیک (FAU) پس از بررسی داده‌های جریان اقیانوسی مربوط به سه دهه گذشته، مکان‌های ایده‌آل برای تولید انرژی تجدیدپذیر را شناسایی کرده‌اند. یک نشریه تحقیقاتی اعلام کرد که ساحل شرقی فلوریدا یکی از مکان‌هایی است که می‌تواند بیش از ۲۵۰۰ وات برق در هر متر مربع تولید کند.

    با توجه به اینکه جهان به دنبال حذف سوخت‌های فسیلی است، علاقه فزاینده‌ای به بررسی راه‌های تولید انرژی پاک وجود دارد. در حالی که نیروگاه‌های بادی و خورشیدی با سرعت بی‌سابقه‌ای در حال نصب هستند، اما با مشکلات متناوب نیز مواجه هستند – جایی که هیچ باد یا نوری تولید انرژی را برای مدت طولانی متوقف نمی‌کند.

    از سوی دیگر، جریان‌های اقیانوسی تقریباً دائمی هستند و در صورت امکان می‌توانند به طور مداوم برق تأمین کنند. پیش از این گزارش شده بود که چگونه رویکردهای مختلفی برای بهره‌برداری از این منبع انرژی پاک در حال توسعه است. هنگامی که این فناوری به بلوغ برسد، ما هنوز باید بدانیم که آن را برای حداکثر تأثیر کجا مستقر کنیم.

    این شکافی است که یک تیم تحقیقاتی در FAU به دنبال رفع آن بود.

    سه دهه داده

    محققان به داده‌های جمع‌آوری‌شده از برنامه جهانی شناورهای اداره ملی اقیانوسی و جوی (NOAA) روی آوردند. این برنامه با استفاده از ۱۲۵۰ شناور ردیابی‌شده توسط ماهواره، داده‌های جریان اقیانوسی را جمع‌آوری کرده و ۴۳ میلیون نقطه داده را بین مارس ۱۹۸۸ تا سپتامبر ۲۰۲۱ جمع‌آوری کرده است.

    محققان در مطالعه خود بر روی چهار منطقه – آسیای جنوب شرقی، آفریقای جنوبی، برزیل، گویان فرانسه و جنوب شرقی ایالات متحده – تمرکز کردند تا آنچه را که «جامع‌ترین ارزیابی جهانی از انرژی جریان اقیانوسی تا به امروز» می‌نامند، تعیین کنند.

    آنها دریافتند که آفریقای جنوبی و ساحل شرقی فلوریدا بالاترین چگالی توان ۲۵۰۰ وات در متر مربع را برای تولید انرژی تجدیدپذیر دارند. کازموس گزارش داد که این ۲.۵ برابر بیشتر از چیزی است که صنعت باد به عنوان منبع عالی برای راه‌اندازی نیروگاه توصیف می‌کند.

    اقیانوسی

    جریان‌های اقیانوسی ذخایر عظیمی از انرژی تجدیدپذیر هستند

    در حالی که فلوریدا و آفریقای جنوبی ممکن است در صدر جدول قرار داشته باشند، این مطالعه ذخایر عظیمی از انرژی تجدیدپذیر را در سایر نقاط جهان نیز آشکار کرده است. مناطقی با چگالی توان بالا که بیش از 2000 وات برق در هر متر مربع در مناطق دیگر ساحل شرقی ایالات متحده یافت شده است و تا کارولینای شمالی امتداد دارد.

    چگالی‌های توان مشابهی در امتداد سواحل شرقی و غربی آفریقا مشاهده شد و کشورهایی مانند سومالی، تانزانیا، کنیا، ماداگاسکار و آفریقای جنوبی را به مکان‌های بالقوه برای تولید مقادیر زیادی انرژی تجدیدپذیر تبدیل کرد. در میان مناطق مورد مطالعه، محققان دریافتند که مناطق با چگالی توان بالا حدود 190،000 مایل مربع (490،000 کیلومتر مربع) از اقیانوس را پوشش می‌دهند و سطح توان آنها بین 500 تا 1000 وات در هر متر مربع متغیر است.

    این داده‌ها همچنین نشان داد که جریان‌های اقیانوسی دارای تغییرات فصلی در سطح توان هستند و آب‌های کم‌عمق در تابستان سطح توان بالاتری را نشان می‌دهند. عواملی مانند سرعت جریان، عمق آب و فاصله از ساحل تعیین می‌کنند که آیا یک مکان برای برداشت جریان‌های اقیانوسی مناسب است یا خیر.

    محققان به کاستی‌های مطالعه خود اذعان می‌کنند، چرا که مسائلی مانند برخورد احتمالی حیوانات، تجمع ناخواسته موجودات زنده روی تجهیزات، از تیغه‌ها یا تداخل الکترومغناطیسی از کابل برق که می‌تواند استفاده از این فناوری را محدود کند، در نظر نمی‌گیرد. پیچیدگی و هزینه‌های اجرای این فناوری در مقیاس بزرگ نیز از محدودیت‌های آن است، اما این مطالعه گزینه‌هایی را در مورد چگونگی تأمین انرژی جهان با انرژی پاک‌تر ارائه می‌دهد. گزینه هایی که در نهایت می توانند دو و نیم برابر توربین های بادی انرژی تولید کنند.

  • اولین دستگاه تحریک مغز قابل حمل – سبک تر از لپتاپ

    محققان چینی از اولین دستگاه تحریک مغناطیسی مکرر فراجمجمه‌ای (rTMS) پوشیدنی و باتری‌دار جهان رونمایی کرده‌اند که جهشی قابل توجه در دسترسی به درمان مغز محسوب می‌شود. این دستگاه تحریک مغز قابل حمل، سبک تر از لپتاپ است.

    به طور سنتی، دستگاه‌های rTMS بیش از 110 پوند (50 کیلوگرم) وزن دارند، به مقدار زیادی برق نیاز دارند و باید در مراکز بالینی تخصصی راه‌اندازی شوند که درمان منظم را چالش‌برانگیز می‌کند. با این حال، دستگاه پوشیدنی جدید تنها 6.6 پوند (3 کیلوگرم) وزن دارد، مشابه یک لپ‌تاپ، و مصرف برق را به 10٪ از سیستم‌های استاندارد کاهش می‌دهد.

    این دستگاه قابل حمل که توسط موسسه اتوماسیون تحت آکادمی علوم چین توسعه یافته است، تحریک مغز با فرکانس بالا را از طریق یک سیستم کویل مغناطیسی سبک و فناوری پیشرفته پالس ولتاژ بالا ارائه می‌دهد. در نتیجه، بیماران می‌توانند هنگام راه رفتن یا انجام کارهای روزانه تحت  rTMS (دستگاه تحریک مغز ) قرار گیرند و از محیط بالینی ثابت سنتی رهایی یابند.

    تحریک مغزی فشرده و غیرتهاجمی

    تحریک مغناطیسی مکرر فراجمجمه‌ای (دستگاه تحریک مغز) از یک کویل برای تولید پالس‌های مغناطیسی استفاده می‌کند که مناطق خاصی از مغز را تحریک می‌کنند. این پالس‌ها جریان‌های الکتریکی را در سلول‌های عصبی القا می‌کنند و به طور بالقوه تنظیم خلق و خو را بهبود می‌بخشند.

    rTMS که از گذشته برای درمان افسردگی استفاده می‌شده، ممکن است برای شرایطی مانند اختلال وسواس فکری-عملی (OCD)، اضطراب، اختلال استرس پس از سانحه (PTSD) و حتی برخی از اختلالات حرکتی نیز نویدبخش باشد.

    از آنجا که نیازی به جراحی یا بیهوشی ندارد، rTMS یک روش غیرتهاجمی محسوب می‌شود. طراحی جدید باتری‌دار از چین، جمع و جور است، تقریباً به اندازه یک رمان ضخیم با جلد شومیز، و در پلاستیک سفید مایل به زرد با یک صفحه نمایش کوچک و مجموعه‌ای از چراغ‌های نشانگر روشن قرار گرفته است.

    یک دستگیره آبی تیره در کنار آن خودنمایی می‌کند و شدت یا سایر تنظیمات عملیاتی را کنترل می‌کند. یک کابل سیاه، واحد اصلی را به یک جفت پد دایره‌ای کمی بلند روی سر درمان متصل می‌کند که پالس‌های مغناطیسی را به نواحی هدف مغز منتقل می‌کنند.

    تحریک مغز

    آزمایش در دنیای واقعی و مراحل بعدی

    دستگاه پوشیدنی جدید، مدولاسیون عصبی پویا را در طول آزمایش‌های اولیه هنگام راه رفتن نشان داد. محققان مشاهده کردند که چگونه حرکت پا به تغییرات در فعالیت مغز مرتبط با بازو کمک می‌کند، که نشان می‌دهد حرکت در زندگی واقعی می‌تواند بر نتایج درمان تأثیر مثبت بگذارد.

    به گفته چی زیوی، اولین نویسنده مقاله تحقیقاتی منتشر شده در Nature Communications، نتایج این تحقیق راه را برای درمان‌های rTMS در منزل و جامعه هموار می‌کند – که به بیماران مزمنی که قبلاً مجبور بودند برای ویزیت در کلینیک‌های تخصصی برنامه‌ریزی کنند، کمک می‌کند.

    تیم تحقیقاتی معتقد است که این سیستم در نهایت می‌تواند با ابزارهای تشخیص سیگنال مغزی غیرتهاجمی ادغام شود تا یک رویکرد نورومدولاسیون حلقه بسته ایجاد کند. لیو هائو، مهندس ارشد موسسه اتوماسیون، توضیح داد که رمزگشایی سیگنال‌های مغزی در زمان واقعی، فرآیند rTMS (دستگاه تحریک مغز )را بهینه می‌کند و اساساً یک رابط مغز و ماشین پوشیدنی ایجاد می‌کند.

    اگرچه این دستگاه به معنای سنتی BCI نیست (به مغز اجازه نمی‌دهد پارامترهای دستگاه را مستقیماً کنترل کند)، اما تعامل ماشین با مغز را از طریق تحریک مغناطیسی هدفمند تسهیل می‌کند.

    به سوی دسترسی بیشتر

    این سیستم rTMS پیشگام که با باتری کار می‌کند، قرار است نحوه دریافت درمان بیماران برای اختلالات عصبی-روانی را متحول کند. با حذف سخت‌افزارهای دست و پا گیر و کاهش نیازهای انرژی، این توسعه می‌تواند هزینه کلی را کاهش داده و جلسات مکرر را عملی‌تر کند.

    آینده، امکاناتی را برای ترکیب این دستگاه قابل حمل با نظارت پیشرفته و بلادرنگ بر سیگنال‌های مغزی فراهم می‌کند که نویدبخش یک پروتکل درمانی تطبیقی‌تر و شخصی‌سازی‌شده‌تر است. دستگاه پوشیدنی جدید rTMS با پتانسیل خدمت‌رسانی به مناطق دورافتاده فاقد امکانات بالینی، گامی حیاتی به سوی مراقبت‌های سلامت روان گسترده‌تر و فراگیرتر نیز محسوب می‌شود.