Der Abschied vom ausgehenden Jahr ist eine ernste Angelegenheit. Vor allem, wenn es um die wichtigsten wissenschaftlichen Entdeckungen geht. Im Jahr 2024 fanden Chemiker (mit Hilfe künstlicher Intelligenz) heraus, wie sich Proteine falten, Ökonomen erklärten schließlich, warum einige Länder reich sind und andere nicht, und Astronomen entdeckten auf der Suche nach Leben jenseits der Erde ein ganzes „Meer“ 187; Exoplaneten. In den letzten 12 Monaten gab es auch Durchbrüche bei erneuerbaren Energien und die Entwicklung der ersten Prototypen von Quantencomputern. In diesem Artikel werden wir über die (laut den Herausgebern von Hi-News.ru) faszinierendsten Entdeckungen im Jahr des Holzdrachen sprechen. Frohes neues Jahr, Freunde!
2024 als reich an wissenschaftlichen Entdeckungen. Bilder: substackcdn.com
Inhalt
- 1 Quantencomputer
- 2 Gentechnik und CRISPR
- 3 Künstliche Intelligenz 2.0
- 4 Erneuerbare Energie
- 5 Kosmologische Konstante
- 6 Exoplaneten und Leben außerhalb der Erde
- 7 Ergebnisse und Aussichten
Quantencomputer
Eines der am meisten diskutierten Themen im Jahr 2024 war die Ankündigung mehrerer Forschungsgruppen, Prototypen von Quantencomputern zu schaffen, die in der Lage sind, angewandte Probleme zu lösen, die für herkömmliche Supercomputer bereits unzugänglich sind. Bisher wurden solche komplexen Quantensysteme hauptsächlich unter Laborbedingungen betrieben und ihre Verwendung war auf theoretische Experimente beschränkt.
Denken Sie daran, dass Quantencomputer im Gegensatz zu herkömmlichen Computern, die Berechnungen einzeln durchführen, viele Aufgaben gleichzeitig bewältigen. Hi-News.ru hat früher ausführlicher darüber gesprochen, was genau diese Systeme sind.
Das vergangene Jahr hat jedoch das Paradigma verändert: Unternehmen wie Google, IBM und mehrere Startups (PsiQuantum, IonQ) stellten eigene Projekte vor, in denen (dank der extrem verbesserten Stabilität von Qubits (1 Bit = 1 Quantenteilchen)) Computer eingesetzt werden waren in der Lage, komplexe Algorithmen auszuführen, darunter auch solche im Zusammenhang mit Kryptographie und chemischen Simulationen.
Die Zukunft gehört Quantencomputern. Bild: olytechnique-insights.com
Eine große Errungenschaft war insbesondere eine Veröffentlichung in der Zeitschrift Nature, deren Text sich der „Quantenüberlegenheit“ bei realen Problemen widmete: Wissenschaftler beschrieben detailliert, wie ein neuer Quantenchip mit mehr als 1000 Qubits funktionieren konnte Komplexe Berechnungen in wenigen Stunden zur Simulation neuer Materialien, während ähnliche Aufgaben wie bei klassischen Supercomputern Wochen dauern würden. Allein diese Entdeckung ebnet den Weg für eine schnellere Arzneimittelentwicklung und neue Verschlüsselungsmethoden.
Der Chef von Tesla und SpaceX, Elon Musk, leistete seinen Beitrag zur Entwicklung von Quantencomputern, indem er Colossus auf den Markt brachte, das weltweit leistungsstärkste Trainingssystem für künstliche Intelligenz.
Gentechnik und CRISPR
Genomeditierungstechnologien, vor allem das CRISPR-Cas9-System, entwickeln sich rasant weiter: Während CRISPR bisher hauptsächlich mit „Spot“-Editierung in Verbindung gebracht wurde, die die Beseitigung genetischer Defekte ermöglicht, stellte eine internationale Forschungsgruppe im Jahr 2024 eine neue Version dieses Tools vor (das sogenanntes CRISPR 2.0), das sich durch höhere Genauigkeit und weniger Nebenmutationen auszeichnet.
Insbesondere das CRISPR 2.0-System ermöglichte eine effektive korrekte Gene im Zusammenhang mit erblichen Formen von Brust- und Lungenkrebs. Die neue Technologie scheint außerdem sicherer zu sein und kann in Zellen eindringen, wodurch das Auftreten unerwünschter Veränderungen (außerhalb der Zielregion des Genoms) minimiert wird. Die Entdeckung bedeutet, dass die Gentherapie in den kommenden Jahren zugänglicher werden wirdund wird in der klinischen Praxis weit verbreitet sein.
Der CRISPR-Genomeditor wird in der Medizin zunehmend zur Behandlung von Patienten eingesetzt. Bild: media.lesechos.com
Darüber hinaus arbeiten mehrere Labore intensiv an der Bekämpfung von Mutationen, die neurodegenerative Erkrankungen wie Alzheimer und Parkinson verursachen. Zuvor veröffentlichte Studien haben gezeigt, dass die Kombination von CRISPR 2.0 mit Nanokapseln (zur gezielten Abgabe) die Entwicklung pathologischer Prozesse im Gehirn erheblich verlangsamen kann.
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< h2> Künstliche Intelligenz 2.0
Wir werden uns an das Jahr 2024 als die Ära des „Wahnsinns“ erinnern. neuronale Netze und die Entstehung der zweiten Generation großer Sprachmodelle (Large Language Models, LLMs). Urteilen Sie selbst – eine kleine wissenschaftliche Studie hat gezeigt, dass ChatGPT medizinische Probleme besser löst als Ärzte, und mehrere KI-Unternehmen haben viele beeindruckende Videogeneratoren veröffentlicht, darunter Veo 2 von Google DeepMind und Sora von OpenAI.
Google kündigte außerdem einen eigenen KI-Agenten an, dessen Wettervorhersagen die des European Weather Forecasts Centre (dem Weltmarktführer auf diesem Gebiet) übertrafen, und OpenAI veröffentlichte ein neues „logisches“ System, das Industriestandards bei der Programmierung und Lösung komplexer mathematischer Probleme untergrub.< /p>
Neuronale Netze sind unter anderem wahre Meister der Täuschung. Bild: engr.ncsu.edu
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Selbstlernende Modelle, die von Forschern von OpenAI, DeepMind und Baidu vorgestellt wurden, konnten sich in Echtzeit an neue Daten anpassen und ihre eigenen Algorithmen ohne manuelle Abstimmung verbessern.
So zeigte beispielsweise eine aktualisierte Version des GPT-Modells ein tieferes Verständnis von Sprache und Kontext, und andere Modelle der zweiten Generation lernten, komplexe kognitive Aufgaben wie das Schreiben von Programmcode, das Analysieren medizinischer Texte und das Verfassen wissenschaftlicher Berichte mit wenig oder gar keinem menschlichen Intervention. Dieser Zustand eröffnet neue Möglichkeiten für die Automatisierung der Arbeit in vielen Branchen – von der Finanzanalyse bis zum Bildungswesen.
Wissenschaftler müssen Werkzeuge entwickeln, die es ihnen ermöglichen, in die internen Prozesse der KI zu „blicken“. Bild: cdn.prod.website-files.com
Solche beeindruckenden Erfolge werfen jedoch eine Reihe ethischer Fragen und die Notwendigkeit einer weiteren Regulierung des Bereichs auf: Experten haben bereits an die Weltgemeinschaft appelliert, sich weiterzuentwickeln Internationale Standards für den Einsatz von Algorithmen zur Minimierung von Risiken im Zusammenhang mit Informationsverzerrungen, Datenlecks und der Verbreitung von Fälschungen.
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Erneuerbare Energie
Die Umweltkrise ist ein ernstes Problem für die Menschheit, aber selbst in dieser „Dunkelheit“ ein Lichtstrahl wurde gefunden – thermonukleare Fusion. Diese nahezu unerschöpfliche Energiequelle, die auf der Fusion von Wasserstoffkernen zu Helium basiert, rückt im Jahr 2024 näher. Die Ergebnisse einer in der Fachzeitschrift Nature vorgestellten Studie zeigten, dass neue supraleitende Magnete und verbesserte Plasmakühlsysteme zum Erreichen rekordverdächtiger Energiespeicherparameter führten.
Obwohl die vollständige industrielle Nutzung noch einige Jahre entfernt ist, stellten Wissenschaftler fest, dass der Fortschritt schneller erfolgt als erwartet und die Menschheit bereits an der Schwelle zu einer Ära steht, in der Fusionsenergie eine bedeutende Rolle in der globalen Energieversorgung spielen wird.
In jüngerer Zeit galt die Nutzung der Kernfusion zur Energiegewinnung unter terrestrischen Bedingungen als unmöglich. Bild: knowablemagazine.org
Sie werden von anderen Forschern und Startups wie Commonwealth Fusion Systems und General Fusion bestätigt. Letztere verkündeten ihren Erfolg bei der Schaffung kompakter thermonuklearer Anlagen zur lokalen Energieversorgung. Diese Technologie könnte (bei Erfolg) die Branche der erneuerbaren Energien auf ein neues Niveau heben und das Kräfteverhältnis auf dem globalen Strommarkt radikal verändern.
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Kosmologische Konstante
Trotz der Krise in der Kosmologie erfuhren Wissenschaftler im Jahr 2024, dass die kosmologische Konstante tatsächlich variabel ist – Daten des Dark Energy Spectroscopic Instrument zeigten, dass sie sich im Laufe der Lebensdauer des Universums allmählich verändert hat. Die Entdeckung könnte dazu führen, dass eine seit langem bestehende Hypothese zunichte gemacht wird, dass die Quelle der „Konstante“ Es kann ein Vakuum sowie eine Ablehnung der dunklen Energie geben.
Denken Sie daran, dass die moderne Kosmologie „lügt“. auf den Schultern der Gleichungen von Einsteins Relativitätstheorie. Bei ihrer Erstellung bemerkte der Physiker, dass es für die Bedingungen, unter denen das Universum statisch ist, keine Lösung gibt, also führte er die sogenannte Konstante in die Gleichung ein, um die Statik sicherzustellen. Nach der Entdeckung der Expansion des Universums bezeichnete Einstein jedoch einen permanenten Fehler.
Die kosmologische Konstante verändert sich allmählich. Bild: c8.alamy.com
Das änderte sich 1998, als Beobachtungen von Supernovae zeigten, dass das Universum nicht statisch war und sich immer schneller ausdehnte (und Einstein hatte letztendlich Recht). Angesichts der Variabilität der Konstante müssen Wissenschaftler nun eine andere Erklärung für die beschleunigte Expansion des Universums (dunkle Energie) finden: Wenn der Grund nicht im Vakuum liegt, müssen wir ihn woanders suchen. Beachten Sie, dass dies nicht das erste Mal ist, dass Forscher den Verzicht auf dunkle Energie fordern (wenn auch aus unterschiedlichen Gründen).
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Exoplaneten und Leben jenseits der Erde
Ein weiteres beliebtes Thema des vergangenen Jahres war die Entdeckung neuer Exoplaneten, insbesondere von Supererden – Welten, die sonnenähnliche Sterne umkreisen. Beobachtungsdaten des James-Webb-Weltraumteleskops und bodengestützter Observatorien deuten beispielsweise darauf hin, dass einige Supererden möglicherweise Sauerstoffatmosphären haben.
Vergleich der Erde und der Supererde Gliese 12 b. Bild: wixmp.com
Viele Forschungen zielen auf die Suche nach außerirdischem Leben im Sonnensystem ab. Insbesondere in der in der Zeitschrift Communications Earth vorgestellten Arbeit & Umweltwissenschaftler schlugen vor, die bisher unbekannte Möglichkeit des Vorhandenseins von Mikroorganismen auf dem Roten Planeten in Betracht zu ziehen. Es stellte sich heraus, dass es sich bei der Materie um staubige Schichten aus Marseis handelte, die lange Zeit ausschließlich als geologisches Phänomen galten, heute aber als potenziell bewohnbare Regionen gelten.
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Ein bemerkenswertes Ereignis war auch der Start der NASA-Mission Europa Clipper im Oktober 2024. Das mit innovativen Instrumenten für die Planetenforschung ausgestattete Gerät wird 2030 an seinem Ziel ankommen und auf dem Jupitermond Europa nach Lebenszeichen suchen.
In fünf Jahren werden wir endlich herausfinden, ob in den subglazialen Ozeanen Europas lebende Organismen leben. Bild: cloudfront.net
2024 ist als das Jahr in die Geschichte eingegangen, in dem die ersten Abschnitte des Extremely Large Telescope () stattfanden. ELT) nahm in Chile seinen Betrieb auf. Dieses gigantische astronomische Instrument mit einem Spiegel von fast 40 Metern Durchmesser wird es uns ermöglichen, Planetensysteme und Galaxien mit einer beispiellosen Auflösung zu beobachten. Mit seiner Hilfe werden Wissenschaftler nach Dunkler Materie suchen und Galaxien und Sterne untersuchen, die im frühen Universum entstanden sind.
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Ergebnisse und Perspektiven
Wie Sie sehen, werden Durchbrüche im Quantencomputing dazu führen zu einer Steigerung der Rechenleistung und zur Beschleunigung der Forschung in verschiedenen Wissenschaftsbereichen, einschließlich der Pharmakologie. Fortschritte in der Gentechnik (CRISPR 2.0) wiederum eröffnen den Weg zur gezielten Behandlung schwerer Erkrankungen und einen Evolutionssprung in der personalisierten Medizin.
Trotz der Risiken wird sich die künstliche Intelligenz weiter verbessern und Möglichkeiten zur Automatisierung wissenschaftlicher Entdeckungen und Datenanalysen schaffen, während Astronomen und Kosmologen mehr über den Weltraum und unseren Platz im Universum erfahren. Gleichzeitig erfordern Umweltprobleme die gemeinsamen Anstrengungen von Wissenschaftlern, Politikern, Unternehmensführern und einfachen Bürgern, und Hoffnungen auf saubere und nachhaltige Energie werden vor allem mit der Kernfusion in Verbindung gebracht.
Wissenschaft ist die zuverlässigste Methode, die Welt um uns herum zu verstehen. Bild: theatlantic.com
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Kurz gesagt, die Ergebnisse von 2024 geben Anlass zu vorsichtigem Optimismus: wissenschaftlich Und der technische Fortschritt eröffnet der Menschheit nicht nur neue Horizonte, sondern wirft auch die wichtigsten ethischen und sozialen Fragen auf. Es liegen neue Entdeckungen und Herausforderungen vor uns, aber nur die Zeit wird zeigen, wie genau wir diese Errungenschaften nutzen werden.