Sep. 22nd, 2016

olegchagin: (Default)
Read more... )
olegchagin: (Default)

У сверхустойчивых «водяных медведей» нашли белок, который защищает их ДНК от поломок, вызываемых радиацией и обезвоживанием.

Самыми выносливыми многоклеточными существами на Земле давно признали тихоходок – странных созданий размером от 0,1 до 1,5 мм. В англоязычной литературе их часто называют «водяными медведями», как их почему-то назвал один натуралист конца XVIII века. Внешне они похожи одновременно и на членистоногих, и на некоторых червей, однако их строение настолько своеобразно, что тихоходок выделили в отдельный тип животных.


Тихоходка. (Фото jakattack555 / www.flickr.com/photos/johnkrukar/11246132746.)

На первый взгляд, в их образе жизни нет ничего необычного: предпочитают жить там, где влажно, и питаются, высасывая содержимое клеток растений, водорослей или других тихоходок. Однако, как оказалось, их можно найти в буквальном смысле везде: в Гималайских горах на высоте 6000 м, в океане на глубине 4000 м, в ледниках, в горячих источниках. Такая способность жить в совершенно разных условиях, очевидно, связана с неприхотливостью, выносливостью, стрессоустойчивостью. Но, когда выносливость тихоходок стали изучать более пристально, для биологов настала пора всерьёз удивиться: оказалось, что тихоходки несколько месяцев могут выдерживать температуру жидкого кислорода (-193°С), что они выдерживают давление 6000 атмосфер и выдерживают дозу радиоактивного излучения, которая более чем в тысячу раз больше той, что смертельна для человека. «Водяных медведей» отправляли в открытый космос, откуда многие из них возвращались живыми и даже сравнительно успешно размножались.

Естественно, сразу стало интересно, как это всё тихоходкам удаётся. Возникла гипотеза, что они сверхустойчивы благодаря особой форме анабиоза: находясь в неактивном, «спящем» состоянии, тихоходки теряют едва ли не всю воду (количество воды в анабиозе составляет всего 1% от нормального), и вот такое исключительное обезвоживание помогает им выдерживать самые неблагоприятные обстоятельства. Но дегидратация сама по себе опасна для ДНК, которая из-за высушивания начинает часто рваться, и у тихоходок должны быть какие-то белки, которые защищают или восстанавливают повреждённую пересушенную ДНК. С другой стороны, те же самые белки могли бы защищать геном и от радиоактивного излучения, которое опять же провоцирует разрывы в ДНК-цепочках.

Некоторые исследователи утверждали, что им удалось обнаружить в геноме тихоходок множество «чужих» генов, в том числе от архей и бактерий-экстремофилов, которые любят жить в экстремальных условиях – сам собой напрашивался вывод, что такие позаимствованные гены помогают тихоходкам переносить и давление, и низкие температуры, и прочее.

Но потом эти результаты были оспорены, так как возникло подозрение, что «чужая» ДНК, которая якобы есть в геноме «водяных медведей», действительно чужая, то есть представляет собой банальное загрязнение, возникшее из-за несовершенства методики эксперимента или не слишком аккуратного его исполнения.

Статья японских исследователей, опубликованная на днях в Nature Communications, во многом отвечает на вопрос, почему тихоходки так выносливы. Такекадзу Куниэда (Takekazu Kunieda) из Токийского университета и Атцуси Тоёда (Atsushi Toyoda) из Национального института генетики вместе с коллегами проанализировали ДНК Ramazzottius varieornatus, едва ли не самой выносливой их тихоходок, и пришли к выводу, что чужие гены составляют около 1,2% её генома.

Иными словами, масштабных генетическими заимствований в геноме тихоходок нет. Далее авторам работы удалось выяснить, что при обезвоживании никаких существенных изменений в генетической активности у этих животных не происходит. Активность генов оценивали по их транскрипции, то есть по количеству информационных РНК-копий, синтезируемых на участках ДНК и служащих матрицами для дальнейшей сборки белков. И на уровне транскрипции, по крайней мере, было незаметно, чтобы обезвоживание запускало у «водяных медведей» некие особые гены.

Но всё-таки какие-то механизмы стрессоустойчивости у тихоходок ведь есть? И вот самое интересное удалось обнаружить, когда стали искать конкретные гены, которые отвечали бы за их сверхвыносливость. Разные участки генома тихоходок помещали в клетки дрозофил и человека, после чего проверяли, повысится ли их устойчивость к ионизирующему излучению. В результате удалось выйти на ген, названный Dsup.

Белок, кодируемый геном Dsup, по последовательности аминокислот не похож ни на какие другие известные белки. При этом он как-то защищает ДНК от повреждений, которые могут с ней случиться при иссушении или при ионизирующей радиации – если белок Dsup есть в клетке, в ДНК появляется меньше разрывов. У человеческих клеток с Dsup внутри устойчивость к рентгеновскому излучению повышалась на 40%. Разумеется, ДНК самих тихоходок в присутствии Dsup тоже была намного более устойчивой к разрывам.

Радиация может повреждать геном двумя способами: либо напрямую, раскачав энергию химических связей в ДНК, либо опосредованно, через активные формы кислорода, которые появляются в клетке под действием ионизирующего излучения и которые портят биомолекулы, в том числе и ДНК. Оказалось, что Dsup защищает как от прямого радиационного вреда, так и от косвенного.

Исследователям удалось выяснить, что этот белок непосредственно связывается с ДНК и сидит на ней едва ли не постоянно, однако конкретный механизм того, как он её защищает, пока неясен. Может быть, он работает сам, а может, облегчает работу ферментам репарирующих систем, которые следят за целостностью генома и чья задача – своевременно ремонтировать всяческие ДНК-дефекты.

Очевидно, что полученные результаты представляют интерес не только с точки зрения фундаментальной науки. Многие заболевания (к примеру, рак) возникают из-за того, что защитные системы наших клеток не могут справиться с накапливающимися повреждениями в ДНК. Возможно, Dsup в будущем поможет нам решить ряд медицинских проблем; и, если дать волю воображению, можно представить, как генетически модифицированные астронавты с белком тихоходки внутри работают под открытым небом Марса, ничуть не боясь космической радиации.

olegchagin: (Default)
Advances in deep reinforcement learning have allowed autonomous agents to perform well on Atari games, often outperforming humans, using only raw pixels to make their decisions. However, most of these games take place in 2D environments that are fully observable to the agent. In this paper, we present the first architecture to tackle 3D environments in first-person shooter games, that involve partially observable states. Typically, deep reinforcement learning methods only utilize visual input for training. We present a method to augment these models to exploit game feature information such as the presence of enemies or items, during the training phase. Our model is trained to simultaneously learn these features along with minimizing a Q-learning objective, which is shown to dramatically improve the training speed and performance of our agent. Our architecture is also modularized to allow different models to be independently trained for different phases of the game. We show that the proposed architecture substantially outperforms built-in AI agents of the game as well as humans in deathmatch scenarios.
olegchagin: (Default)

It’s almost a given that you’ll ride in an autonomous car at some point in your life, and when you do, the AI controlling it just might have honed its skills playing Minecraft.

It sounds crazy, but open-world games like Minecraft are a fantastic tool for teaching learning algorithms—which power the next generation of advanced artificial intelligence—how to understand and navigate three-dimensional spaces. Achieving that is a major stepping stone toward creating AI that can interact with the real world in complex ways.

It’s easy to consider videogames mindless escapism, but because they generate such vast amounts of information—think of the expansive world players create in Minecraft—they are exceptionally well suited to teaching an AI how to perceive the world and interact with it. “It’s hard for a human to teach AI,” says Xerox researcher Adrian Gaidon, because they are “worse than the worst toddlers in the world—you have to explain everything.”

Beyond a certain point, humans just don’t have the time and patience to teach an AI how to behave. Videogames don’t have that problem. You may grow frustrated with them, but they never grow frustrated with you.

Fooling an AI

Researchers typically teach the so-called “deep learning” algorithms that underpin modern artificial intelligence by feeding them staggering amounts of data. These systems gorge on information, seeking patterns. If you want to teach an AI like AlphaGo to play Go, you feed it every record of every Go game you can find. For something like a board game, this is the easiest part of the task. The machinations of even the most complex board game can be rendered pretty easily by a computer, allowing AlphaGo to learn from a sample size in the millions.

For more complex tasks like, say, driving an automobile, gathering enough data is a huge logistical and financial challenge. Google has spent untold sums testing its autonomous vehicles, racking up millions of miles in various prototypes to refine the AI controlling the cars. Such an approach isn’t feasible for researchers who don’t have the limitless resources of a company like Google or Baidu. That makes videogames increasingly appealing. You can gather vast amounts of data relatively quickly and cheaply in a game world.

This idea came to Adrien Gaidon about 18 months ago when he saw a trailer for the latest installment of Assassin’s Creed. “I was shocked, because I thought it was the trailer for a movie, whereas it was actually CGI. I got fooled for 20 seconds, easily. It’s the first time that happened to me.”

If modern game engines could so easily fool him, he thought, perhaps they could fool an AI, too. So he and his team at Xerox started using the videogame engine Unity to feed images of things like automobiles, roads, and sidewalks to a deep-learning neural network in an effort to teach it to recognize those same objects in the physical world.

Researchers have seen success with this. Before tackling Go, Google’s AI mastered Atari games. Other AI projects have conquered Super Mario World levels. Using game engines with three-dimensional rendering, and training AI within those spaces, however, represents a level of complexity that’s only recently become possible.

“The real benefit of a game engine is that, as you generate the pixels, you also know from the start what the pixels correspond to,” Gaidon says. “You don’t just generate pixels, you also generate the supervision [AI] requires.”

So far, Gaidon says his work at Xerox has been very successful: “What I’m showing is that the technology is mature enough now to be able to use data from computers to train other computer programs.”

Embodied in Minecraft

Microsoft also sees the value in this. It recently announced that later this year it will release Project Malmo, an open-source platform that “allows computer scientists to create AI experiments using the world of Minecraft.” Beyond its complexity and open-ended freedom, Minecraft offers new ways of experimenting with AI embodiment, says Katja Hofmann, Project Malmo’s lead researcher.

“When you play Minecraft, you are really directly in this complex 3-D world,” Hofmann says. “You perceive it through your sensory inputs, and you interact with it by walking around, by placing blocks, by building things, by interacting with other agents. It’s this kind of simulated nature that’s similar to how we interact with the real world.”

Hofmann and her team hope their tools push research in even more radical directions than Gaidon’s team is pursuing. Using skills learned in a program like Malmo, AI could, she believes, learn the general intelligence skills necessary to move beyond navigating Minecraft‘s blocky landscapes to walking in our own. “We see this very much as a fundamental AI research project, where we want to understand very generically how agents learn to interact with worlds around them and make sense of them,” she says. “Minecraft is a perfect spot between the real world and more restricted games.”

The transition from simulation to reality is complex, though. Avatars in games typically don’t move like real people move, and game worlds are designed for ease and legibility, not fidelity to real life. Besides, the basics of how any agent, human or otherwise, builds their understanding of spatial reality remain something of a mystery.

“We’re really at the very early stages of understanding how we could develop agents that develop meaningful internal representations of their environments, says Hofmann. “For humans, it seems like we make use of integrating the various sensors we have. I think linking various sources of information is one of the interesting research challenges that we have here.”

“The Hallucinations of Sensing Machines”

When science finally figures out just how AI develops an internal representation of a given environment, people might be surprised at what form it takes. It may look like nothing ever seen before. “This may look very different from what actually happens in our brains,” Hofmann says.

This should come as no surprise. Humans wanted to fly, but achieving it looked nothing like how birds fly. “We are inspired by how birds fly or how insects may fly. But what’s really important is that we understand the actual mechanisms, how to create the right pressures, for example, or the right speed in order to lift an object off the ground.”

And so it will be with AI. Computers already view the world in a fundamentally different way than humans. Take, for instance, recent work by London’s ScanLAB Projects revealed how the laser-scanner “eyes” of an autonomous car might view a city. The results are utterly foreign, a “parallel landscape” of ghosts and broken images, urban landscapes overlain with “the delusions and hallucinations of sensing machines.”

Likewise, as Google’s recent showcase proved, AlphaGo understands the ancient game of Go in a way no human ever could.

What, then, will the world look like when viewed by the next generation of “sensing machines?” The models, methods, and technologies built out in algorithms by experience in virtual space—what will they see when applied to our cities, our parks, our homes? We’re teaching AI to understand the world in more robust ways. Videogames can help these machines reach that understanding. But when that understanding comes, we might not recognize it.

Correction appended [4:45 P.M. PT 4/18]: A previous version of this story incorrectly spelled Katja Hofmann’s name.

olegchagin: (Default)

Ольга Васильева хочет вернуть школе воспитательную функцию и не прощает пробелов в знаниях никому — даже собственному руководству.

У первой в России женщины — министра образования внешность преподавателя начальных классов. Короткая, открывающая лоб стрижка, строгий взгляд и мягкая речь. Женщина невысокая, но очень требовательная.

— Она будто постоянно принимает экзамен, — говорят о ней коллеги-чиновники. — Если кто-то ошибся, обязательно поправит, какого бы ранга ни был собеседник. Вежливо, но настойчиво.

В администрации президента, где Ольга Васильева работала с 2012 года, в том числе последние три года замом начальника управления по общественным проектам, рассказывают, что сначала боялись отправлять её на совещания к первому заместителю главы администрации президента Вячеславу Володину. Вдруг и его поправит.

— У неё не голова, а энциклопедия. На первых совещаниях я специально садился возле неё, чтобы усмирить пыл, если понадобится, — рассказал один из людей в окружении Володина.

И даже не пытайтесь поправлять её саму. На семинаре в той же администрации президента как-то политолог усомнился в точности её цитирования одного из мыслителей. На что Васильева спросила, читал ли он все шесть его томов. Политолог сконфузился и ответил отрицательно.

— А если бы вы их прочитали, тогда знали бы, что в шестом томе он пояснял свои мысли из первого тома именно такими словами.

В Кремле смеются, что в августе немного волновались перед представлением Васильевой президенту Путину.

— Она бы и Владимира Владимировича поправила, если бы было в чём. Но всё прошло гладко. Экзаменатор и экзаменуемый (кто бы ни был кем, с точки зрения Васильевой) остались довольны друг другом. Назначение состоялось.

Одна из воронежских активисток как-то защищала на одном из образовательных форумов заявку на программу просвещения школьников на тему освобождения города от фашистских захватчиков. Васильева прервала девушку посреди монолога и спросила дату освобождения Воронежа. Активистка её не вспомнила и была отправлена "на пересдачу".

— Если ты много лет преподавал, то вытравить это из себя уже нельзя, — говорит Васильева. Но добавляет, что переходит на жёсткий тон лишь тогда, когда собеседник ведёт себя непорядочно.

Алгебра и гармония

Выросла нынешний министр в Москве, пошла в школу, когда ей ещё не было шести лет, и окончила её в 14, в 1974-м.

— Так получилось, хотя я не вундеркинд.

В девять лет она серьёзно болела, прошла операцию, после которой придумала досрочно сдать предметы начальной школы и затем год отдыхать у бабушки.

— Я рассказала план отцу. Он обладает удивительным умением убеждать и подвёл меня к более правильному решению — не отдыхать, а учиться дальше. Так я оказалась в пятом классе, где на ученической скамье не доставала ногами до пола.

Отец, учёный-математик Юрий Васильев, до сих пор остаётся самым главным авторитетом в жизни министра. По её словам, он больше других людей повлиял на создание нравственного стержня Васильевой.

Помимо уроков Васильева ходила в музыкальную школу. Мама заставляла. "Я сопела, плакала, но играла". В результате с музыкой оказалось связано её первое из трёх высших образований, а любовь к искусству сохранилась до сих пор.

Разница в возрасте с новыми одноклассниками составляла 2,5 года. Старшие убеждали учителя физкультуры делать поблажки для маленькой одноклассницы, которая не могла сдавать норматив в прыжках в высоту.

В шестом классе Оля обожала учительницу по алгебре и увлеклась этим предметом. Однако она и учительница по биологии считали, что девочка очень маленькая и зря перешла в старшие классы.

— Я вновь пришла к папе и сказала, что хочу заниматься алгеброй, хотя никаких особых наклонностей к математическим предметам не имела. Папа спросил: "А зачем тебе?" Я ответила, что хочу выиграть областную олимпиаду.

После победы на олимпиаде она почувствовала себя настолько знающей предмет, что однажды сказала учительнице: "Вы говорите детям то, в чём сами не уверены".

Вера и красота

Первое высшее Ольга Васильева получила в Московском государственном институте культуры. В 19 лет работала учителем музыки в двух московских школах. В 22 года окончила исторический факультет МГГУ им. Шолохова, продолжая преподавать — уже историю.

В 1987 году начала обучение в аспирантуре Института истории РАН. Научные работы Васильевой были связаны с деятельностью Русской православной церкви в Советском Союзе.

В 2002-м Васильева перешла в Академию народного хозяйства и госслужбы (РАНХиГС), возглавила кафедру государственно-конфессиональных отношений.

По словам одного из сотрудников кафедры, на лекциях Васильева выяснила, что почти никто из студентов не читал "Евгения Онегина". Заставила на занятиях по истории разбирать роман как источник информации о жизни русской аристократии. А потом купила слушателям билеты на оперу Чайковского. В антракте к Васильевой подошёл восхищённый мальчик из дагестанского села и сказал, что не всё понял, но "как же было красиво!".

Теперь министр хочет сделать так, чтобы современный "уровень охвата молодёжи культурой" приблизился к советскому. Надо дать молодому поколению как можно больше красоты, даже если придётся настаивать на этом, считает Васильева, вспоминая свои детские занятия музыкой. Потом повзрослеют и поймут, насколько это помогает в практической жизни.

— Люди должны отличать Брамса от Листа, и в этом тоже задача учителя. Взращивать крылья путём трудолюбия и усердия, — с нежной интонацией говорит Васильева.

По глубокому убеждению министра, школа должна не только учить, но и воспитывать.

— Школа пережила вместе со всей страной трудные 90-е годы. Тогда и произошёл сбой в системе воспитания. Теперь нужно возродить её в полном объёме.

Васильева вспоминает подслушанный разговор восьмиклассников: "Сможешь ли ты предать свою команду?" — "Да, если в другой заплатят больше".

— Попытка сделать из нас общество потребления провалилась. Мы не та страна, в которой это можно реализовать. Мы всё равно будем руководствоваться великими идеями.

Помимо культуры нравственный стержень человеку помогает сформировать религия, говорит министр. После своего назначения она успела встретиться с патриархом, после чего некоторые СМИ сделали вывод, что она позволит церкви вмешиваться в сферу образования. Сложилось противопоставление: мол, предыдущий министр Дмитрий Ливанов был новатором и реформатором, а новый министр — консерватор.

Ольга Юрьевна расценивает это как комплимент:

— Неоконсерватизм предполагает движение вперёд без жёсткой ломки. А образование у нас светское и останется таким. Моя православная вера выражается лишь в том, что я не могу совершить безнравственный поступок.

Нужно отличать веру от мракобесия, продолжает Васильева.

— Если в школах Чечни будут знать классический ислам, салафитам станет труднее работать с молодёжью. Существует тюркская поговорка: "Если у тебя нет учителя — твой учитель шайтан". У нас говорят: "Ученье — свет, а неученье — тьма".

Васильева хвалит учебник "Основ православной культуры" Андрея Кураева. Министр и патриарх договорились, что в программе четвёртого-пятого классов предмету пока будет достаточно одного часа в неделю. Родители имеют право решать, стоит ли ребёнку посещать эти уроки.

Команда и планы

После назначения Васильева на три дня погрузилась в финансовые документы, изучила бюджет министерства. И на первом же совещании устроила экзамен руководителям подразделений. Начальник финансового департамента не выдержал града вопросов, попросил отсрочку на уточнение информации. После ряда совещаний, как сообщали СМИ, были уволены четыре начальника департаментов и три заместителя министра. Однако, как сообщил источник в министерстве, эта информация не полностью соответствует действительности, так как приказы есть только по одному замминистра и двум начальникам департаментов.

Говорят, структурные изменения в министерстве только начались. Васильева проводит встречи с оставшимися начальниками и их замами, а также с руководителями отделов.

— Я не буду менять всех. Общаюсь, приглядываюсь.

Она называет приоритеты в деятельности министерства в отношении школьного образования: экспертиза школьных учебников, воспитательная работа. Отдельно нужно обратить внимание и на наведение финансового порядка. Министр намерена заняться подготовкой учителей, для чего планирует создать при министерстве совет ректоров педвузов.

— У нас глобальная проблема с педагогическим образованием. В совет войдут люди, которые реально знают эту систему и её проблемы.

Намеченный Васильевой пересмотр контрактов на выпуск учебников может оказаться болезненным для некоторых издательств и авторов. Участники первого совещания нового министра в Минобре рассказывают, как в кулуарах их коллеги выразили готовность назвать Ольге Юрьевне, "кто здесь олигарх".

— Дмитрий Ливанов был мягкотелым, а руководству страны нужен тот, кто копейки не даст на слабый учебник, сам вычитает его на наличие ошибок, — говорят в администрации президента.

Отменять ЕГЭ, вопреки раздутым СМИ слухам, Васильева не собирается. Но тестовую часть экзамена готова исключить.

Другая болезненная тема — плагиат в научной среде. Васильева согласна, что его много, а качество научных статей падает с 1990-х годов. Но считает, что в последние три года борьба со стороны общественных "чистильщиков" приобрела политический и заказной характер.

— Школа — это живой организм, который может болеть, и её нужно лечить. Но делать это нужно деликатно, а не пиариться.

Васильева считает важной задачей повышение авторитета школьного учителя. Чтобы он был не только "машиной по предоставлению образовательных услуг", но и моральным авторитетом.

Комментируя ситуацию вокруг Кемеровского государственного университета, где первокурсники прошли обряд "голого посвящения", глава Минобрнауки особо обратила внимание на судьбу русской женщины. Нужно привить ей уважение к себе.  Растим мальчика — растим мужчину, растим девочку — растим нацию, приводит народную мудрость Васильева.

И одёргивает платье на коленях.

Profile

olegchagin: (Default)
olegchagin

January 2017

S M T W T F S
1234 567
891011121314
15161718192021
22232425262728
293031    

Style Credit

Expand Cut Tags

No cut tags
Page generated Sep. 21st, 2017 03:54 pm
Powered by Dreamwidth Studios