Нобелевская премия — символ высших научных достижений, о которой мечтает каждый ученый. По традиции имена победителей объявляют в начале октября в Стокгольме, и это событие всегда привлекает внимание не только ученых, но и людей, интересующихся научными открытиями и инновациями.
Каждый год Нобелевская премия вызывает дискуссии и обсуждения: кто достоин награды? Как эти открытия могут повлиять на будущее? В этом году лауреаты вновь удивили мир своими открытиями, о которых мы расскажем подробнее. А еще в этой публикации педагоги Гимназии Сколково помогают разобраться, за что были вручены премии по естественно-научным дисциплинам.
Нобелевская премия по медицине и физиологии
Нобелевскую премию по медицине и физиологии в этом году получили американские ученые Виктор Амброс и Гэри Равкан за открытие микроРНК — крошечных молекул, которые играют ключевую роль в том, как наши гены работают. Представьте, что в клетках есть «встроенные регуляторы», которые следят за тем, чтобы все шло по плану. Если вдруг в этом механизме случится сбой, клетки могут начать делиться бесконтрольно, что ведет к серьезным заболеваниям.
История открытия микроРНК началась еще в 1939 году, когда Виктор Амброс изучал микроскопического червя C. elegans. Тогда он думал, что эти молекулы свойственны только этому виду. Однако вскоре ученые обнаружили, что микроРНК есть у всех: от растений до животных и даже у вирусов.
«Представьте масштаб: у взрослого человека около 30 триллионов клеток, и все они несут одинаковую ДНК. Но почему, например, клетки кожи так отличаются от клеток мышц? Ответ как раз кроется в процессе, который контролируется микроРНК. Они, как дирижеры в оркестре, регулируют, какие гены должны работать в данный момент, а какие — нет. Без этого управления клетки не смогут нормально развиваться или реагировать на окружающую среду.
Если микроРНК что-то «перепутают», могут возникнуть болезни, поскольку нарушится баланс в работе генов. МикроРНК словно «переключатели» для генов: они могут «включать» или «выключать» определенные гены, регулируя поведение клетки.
Сегодня это открытие помогает ученым разрабатывать новые способы диагностики и лечения заболеваний. Ведь если мы научимся «настраивать» микроРНК, это может стать ключом к созданию лекарств будущего, которые помогут бороться с такими болезнями, как рак, с самого их зарождения», — комментирует учитель биологии Дипломной программы Мохсен Алюссеф.
Нобелевская премия по физике
Награду по физике присудили за открытия в области нейросетей ученым Джону Хопфилду и Джеффри Хинтону. Оба физика начали свою работу с нейросетями еще в 1970-х.
Хопфилд разработал модель ассоциативной памяти, которая помогает восстанавливать изображения и данные, даже если они частично повреждены. Подход основан на физических свойствах атомов и подразумевает поиск «наиболее похожего» среди оставшихся данных. Это стало революцией в области обработки информации. А Хинтон, которого называют «крестным отцом ИИ», вместе с коллегами создал «машину Больцмана» — нейросеть, способную анализировать изображения и распознавать объекты. В 2012 году его работа вместе с Ильей Суцкевером, ученым и сооснователем OpenAI, родом из Нижнего Новгорода, привела к разработке системы, которая может анализировать массивы фотографий.
«Конечно, есть достаточно физических открытий, которые ещё ждут своих наград, поэтому лауреаты этого года для многих стали сюрпризом. Но, базируясь на физических фундаментальных знаниях, лауреаты создали новый метод, который уже породил целый класс научных публикаций и всё больше используется в самом широком диапазоне физических исследований: от ядерной физики до астрофизики, от обработки данных экспериментов на коллайдере и данных с космических телескопов до анализа физических закономерностей и особенностей функционирования живых объектов.
Использование открытия авторов и вне физики, в частности, в популярной и актуальной сейчас области ИИ, лишь делает их открытие ещё более весомым и значимым. Мне кажется, это заставляет лишний раз задуматься о многогранности приложений физических исследований. Сталкиваясь на пути изучения физики с описанием и попыткой объяснения новых явлений, предсказанием поведения системы на основе предлагаемых законов, исследователь может обнаружить то, что найдет применение совсем в новой области и, возможно, изменит даже наш повседневный мир», — говорит учитель физики Михаил Горелик.
Для того чтобы более ясно понять значение этого открытия, Михаил Леонидович рекомендует послушать Инженерный подкаст МИФИ, гостем которого стал Сергей Попруженко — эксперт в области теоретической физики и одногруппник нашего педагога. А о том, как открытие по физике может помочь в других научных сферах, рассказывает руководитель методической службы, учитель истории и обществознания Олеся Уткина:
«Открытие нейросетей — это, конечно, настоящий технологический прорыв: в своей работе я часто использую этот инструмент. В педагогике, и особенно на уроках, это открытие позволяет нам обучать детей совершенно по-новому: работать с огромными массивами данных, которые сегодня кажутся неподъемными для человеческого восприятия. Объем информации, накопленный человечеством, стал настолько велик, что самостоятельно его обработать невозможно, и в этом случае искусственный интеллект выступает как мощный инструмент, который помогает структурировать и анализировать эту информацию, превращает необъятное в доступное для понимания».
Нобелевская премия по химии
Химики в этом году получили премию за вычислительный дизайн белков и предсказание их структуры. Лауреатами стали Дэвид Бейкер, Демис Хассабис и Джон М. Джампер. Они буквально «взломали код» того, как белки принимают свои сложные формы.
Еще в 1998 году Бейкер опубликовал эмпирическую модель, предсказывающую быстроту кинетики сворачивания белков. Однако физически эта модель была не совсем состоятельна, на что указал научный руководитель Дмитрия Иванкова, старшего преподавателя Сколтеха и родителя студентов гимназии, профессор Алексей Финкельштейн. Так, в 2003 году появилась совместная научная работа ученых с Нобелевским лауреатом 2024 года, описывающая правильную физическую модель, которая помогала по структуре белка предсказывать скорость, с которой он свернётся.
О значении белков и роли открытия рассказывает учитель биологии Никита Якушев:
«По сути белки — это основа нашей жизни. В нашем теле находится около миллиона видов белков, каждый из которых выполняет свою уникальную функцию: каталитическую, структурную, сигнальную транспортную, двигательную, защитную, регуляторную или энергетическую. Если посмотреть на процентное содержание белков в разных органах, то в лёгких и селезёнке их около 82-84%, в мышцах — до 80%, в печени — до 72%, в сердце — до 60%, в костях — 20-40%, а в мозге — 40-45%.
Фактически, можно сказать, что все живые организмы (кроме вирусов) — это белковые системы, и именно белки выполняют множество жизненно важных функций, поэтому так важно не только изучать их, но и понимать, как они устроены.
Определение и предсказание структуры белков — это важнейшая задача, которая может привести к новым открытиям в медицине, биологии и других науках. Если мы сможем предсказывать структуру белков, то сможем понять, как они работают. А это открывает огромные возможности: от создания новых лекарств до разработки методов лечения сложных заболеваний».
Первая Нобелевская премия была вручена в 1901 году спустя пять лет после смерти ученого Альфреда Нобеля. Он завещал свое состояние на создание фонда, который бы награждал тех, чьи открытия способствуют благу человечества.
Впервые награду присудили Вильгельму Рентгену за открытие рентгеновских лучей, что и стало важнейшим шагом в развитии медицины и физики. С тех пор было вручено 624 Нобелевских премии, а их обладателями стали 1007 лауреатов. Приз состоит из медали, на которой выгравирован профиль Альфреда Нобеля, личного диплома с уникальным дизайном и денежной премии.