Рубрика «Новости науки»
На днях Нобелевский комитет объявил о присуждении премии по физиологии и медицине
Карлу Дайсероту (Стэнфордский университет, США),
Петеру Хегеману (Университет Гумбольдта, Берлин) и
Георгу Нагелю (Вюрцбургский университет, Германия) Премия вручена с формулировкой «за открытия, касающиеся светочувствительных ионных каналов и оптогенетики»
Рассмотрим, почему это, отнюдь не рядовое событие стоит внимания.
Кратко — оптогенетика это метод, позволяющий при помощи оптического излучения (инфракрасное, видимый свет и ультрафиолет), воздействовать на отдельные нервные клетки в живом мозге.
Как известно, нейроны в биологических мозгах взаимодействуют при помощи электрических импульсов, притом с удивительной энергоэффективностью. До появления оптогенетики, у исследователей не существовало метода, с помощью которого было бы возможно провзаимодействовать с отдельным нейроном, не задев при этом соседние, т.к. электрическая стимуляция воздействовует на область нейронов сразу. Начало метода было положено еще в 90е. Сейчас нобелевки почти во всех сферах — догоняющие, и даются за довольно старые, по современным меркам достижения, из-за того что технологически метод находит применение лишь сейчас.
Итак, как это работает? (иллюстрации snatched с публикации Нобелевского комитета)
Вот эта симатичная хламидомонада (
Chlamydomonas) — одноклеточная зеленая водоросль коей кишат водоемы планеты, у которой открыта люботытная особенность реагировать на свет субмилисекундной частоты, а точнее, в ее организме есть нечто позволяющее это делать — белок канальный родопсин-2 (Channelrhodopsin-2, ChR2)
Суть открытия построена вокруг этого белка. Не углубляясь в методы — результатом исследований стало открытие ионной проводимости родопсина-2 при оптическом облучении по такой схеме:
Далее были проведены исследования с этим белком внедренным в живые нейроны, которые показали, что точечное воздействие на отдельный нейрон является возможным. Более того, реакция нейрона различалась в зависимости от частоты световых импульсов. (Графики на изображении В ну просто заглядение, вот бы и цена так ходила... где же где же такое найти, конечно же мы не скажем
)
Как же все это относится к биологическому ИИ, и вообще интеллекту?
Вместо того, чтобы заставлять виртуальную муху крутить слоты и играть в дум (?)
https://muha4.fun/, можно например:
Создавать искусственные синапсы (места контаков между нейронами) управляемые светом.
Щито ето?
Одна из попыток решить насущные проблемы масштабирования языковых и мультимодальных моделей у которых рост пропорционален увеличению числа параметров, и как следствие вычислительных мощностей с энергозатратами и бла бла бла... всего что описано в первой статье ветки.
Как мы знаем, мясной мозг вычисляет информацию там же где хранит — прямо в синапсах. т.е. у него архитектурно не разделено хранение и вычисление (в отличие от кремниевых CPU / GPU), имеющих «горлышко Фон-Неймана», из-за которого до 80% энергии уходит на то чтобы просто пересылать данные.
В прекрасном исследовании обпубликованом в:
https://www.nature.com/articles/s41467-025-68229-8#content#1, авторы предложили решение этой проблемы при помощи самоогранизующихся пучков ультрадлинных нанотрубок из дисульфида вольфрама, которые будучи уложены в случайном порядке внутри полимера, формируют сложнейшую трехмерную сеть межфазных контактов (искусственных синапсов), площадь которых практически идентичны площади синапсов мозга той самой несчастной мухи. Наслаждаемся:
Однако для того чтобы подобный кластер мог выполнять вычисления, его компоненты должны обладать откликом и памятью, т.е. обладать т.н. синаптической пластичностью (способностью синапса усиливать или ослаблять сигнал со временем + ионные каналы для проводимости). В нанокластере же, роль ионных каналов выполняют т.н. барьеры Вандер-Ваальса — понятие из квантовой механики. Принцип — потенциальный барьер отталкивания вызываемый энергетическими полями ядер атомов.
И оп, тут на сцену выходят ровно наши герои-лауреаты Нобелевки 2026. Именно при помощи оптогенетики (а точнее ее фундаменталнього биологического принципа) становится возможным воспроизвести искусственно, на искусственно же созданной структуре ионную проводимость, заставив кластер менять проницаемость барьеров, облучая его оптическим излучением. Это явление назвали фотомодуляцией.
Таким образом был получен нейроморфный чип работающий по принципу биологических нейронов имея сопоставимые вычислительные мощности при потреблении энергии в жалких 7 микроватт на узел.
Но что еще интереснее, это уже выведено в сферу мультимодального ИИ! В статье описана сложнейшая схема того как это было сделано.
В качестве источника светового излучения, авторами описан лазер ибо он обладает уникальным свойством — монохроматичностью — способностью излучать свет одинаковой длины волны, фотоны которого буквально, на время «прожигают» барьеры между нанотрубками заставляя материал менять свою проводимость.
В качестве примера задача «голос в картинку». Аудиоссигнал на входе преобразуется в электрические импульсы и подается на чип. Одновременно с этим, на чип проецируется лазерный свет который мгновенно меняет структуру материала через механизм «прожигания» барьеров по всему объему. Электрический сигнал от звука, проходя через каскад сложнейших нелинейных трансформаций, подается на выход в виде уникального «узора» напряжений — латентного вектора высокой плотности, который считывает дифузионная нейросеть генерирующая финальное изображение.
Меня не перестает удивлять как причудливо иногда, открытые независимо и в разно время технологии срастаются в единый механизм. В нужный момент времени он способен произвести революцию, при том, что по отдельности, все эти блестящие открытия пылятся в архивах патентных бюро, на задворках истории, а знают о них лишь узкий круг посвященных.
Рубрика «Новости науки»
На днях Нобелевский комитет объявил о присуждении премии по физиологии и медицине
Карлу Дайсероту (Стэнфордский университет, США),
Петеру Хегеману (Университет Гумбольдта, Берлин) и
Георгу Нагелю (Вюрцбургский университет, Германия) Премия вручена с формулировкой «за открытия, касающиеся светочувствительных ионных каналов и оптогенетики»
Рассмотрим, почему это, отнюдь не рядовое событие стоит внимания.
Кратко — оптогенетика это метод, позволяющий при помощи оптического излучения (инфракрасное, видимый свет и ультрафиолет), воздействовать на отдельные нервные клетки в живом мозге.
Как известно, нейроны в биологических мозгах взаимодействуют при помощи электрических импульсов, притом с удивительной энергоэффективностью. До появления оптогенетики, у исследователей не существовало метода, с помощью которого было бы возможно провзаимодействовать с отдельным нейроном, не задев при этом соседние, т.к. электрическая стимуляция воздействовует на область нейронов сразу. Начало метода было положено еще в 90е. Сейчас нобелевки почти во всех сферах — догоняющие, и даются за довольно старые, по современным меркам достижения, из-за того что технологически метод находит применение лишь сейчас.
Итак, как это работает? (иллюстрации snatched с публикации Нобелевского комитета)
Вот эта симатичная хламидомонада (
Chlamydomonas) — одноклеточная зеленая водоросль коей кишат водоемы планеты, у которой открыта люботытная особенность реагировать на свет субмилисекундной частоты, а точнее, в ее организме есть нечто позволяющее это делать — белок канальный родопсин-2 (Channelrhodopsin-2, ChR2)
Суть открытия построена вокруг этого белка. Не углубляясь в методы — результатом исследований стало открытие ионной проводимости родопсина-2 при оптическом облучении по такой схеме:
Далее были проведены исследования с этим белком внедренным в живые нейроны, которые показали, что точечное воздействие на отдельный нейрон является возможным. Более того, реакция нейрона различалась в зависимости от частоты световых импульсов. (Графики на изображении В ну просто заглядение, вот бы и цена так ходила... где же где же такое найти, конечно же мы не скажем
)
Как же все это относится к биологическому ИИ, и вообще интеллекту?
Вместо того, чтобы заставлять виртуальную муху крутить слоты и играть в дум (?)
https://muha4.fun/, можно например:
Создавать искусственные синапсы (места контаков между нейронами) управляемые светом.
Щито ето?
Одна из попыток решить насущные проблемы масштабирования языковых и мультимодальных моделей у которых рост пропорционален увеличению числа параметров, и как следствие вычислительных мощностей с энергозатратами и бла бла бла... всего что описано в первой статье ветки.
Как мы знаем, мясной мозг вычисляет информацию там же где хранит — прямо в синапсах. т.е. у него архитектурно не разделено хранение и вычисление (в отличие от кремниевых CPU / GPU), имеющих «горлышко Фон-Неймана», из-за которого до 80% энергии уходит на то чтобы просто пересылать данные.
В прекрасном исследовании обпубликованом в:
https://www.nature.com/articles/s41467-025-68229-8#content#1, авторы предложили решение этой проблемы при помощи самоогранизующихся пучков ультрадлинных нанотрубок из дисульфида вольфрама, которые будучи уложены в случайном порядке внутри полимера, формируют сложнейшую трехмерную сеть межфазных контактов (искусственных синапсов), площадь которых практически идентичны площади синапсов мозга той самой несчастной мухи. Наслаждаемся:
Однако для того чтобы подобный кластер мог выполнять вычисления, его компоненты должны обладать откликом и памятью, т.е. обладать т.н. синаптической пластичностью (способностью синапса усиливать или ослаблять сигнал со временем + ионные каналы для проводимости). В нанокластере же, роль ионных каналов выполняют т.н. барьеры Вандер-Ваальса — понятие из квантовой механики. Принцип — потенциальный барьер отталкивания вызываемый энергетическими полями ядер атомов.
И оп, тут на сцену выходят ровно наши герои-лауреаты Нобелевки 2026. Именно при помощи оптогенетики (а точнее ее фундаменталнього биологического принципа) становится возможным воспроизвести искусственно, на искусственно же созданной структуре ионную проводимость, заставив кластер менять проницаемость барьеров, облучая его оптическим излучением. Это явление назвали фотомодуляцией.
Таким образом был получен нейроморфный чип работающий по принципу биологических нейронов имея сопоставимые вычислительные мощности при потреблении энергии в жалких 7 микроватт на узел.
Но что еще интереснее, это уже выведено в сферу мультимодального ИИ! В статье описана сложнейшая схема того как это было сделано.
В качестве источника светового излучения, авторами описан лазер ибо он обладает уникальным свойством — монохроматичностью — способностью излучать свет одинаковой длины волны, фотоны которого буквально, на время «прожигают» барьеры между нанотрубками заставляя материал менять свою проводимость.
В качестве примера задача «голос в картинку». Аудиоссигнал на входе преобразуется в электрические импульсы и подается на чип. Одновременно с этим, на чип проецируется лазерный свет который мгновенно меняет структуру материала через механизм «прожигания» барьеров по всему объему. Электрический сигнал от звука, проходя через каскад сложнейших нелинейных трансформаций, подается на выход в виде уникального «узора» напряжений — латентного вектора высокой плотности, который считывает дифузионная нейросеть генерирующая финальное изображение.
Меня не перестает удивлять как причудливо иногда, открытые независимо и в разно время технологии срастаются в единый механизм. В нужный момент времени он способен произвести революцию, при том, что по отдельности, все эти блестящие открытия пылятся в архивах патентных бюро, на задворках истории, а знают о них лишь узкий круг посвященных.
На луну
1
1
1
1
1
1
5
1
1
1
1
1
1
1
1
2
1
1
2
1
1
1
1
1