Доисторические браки, мегаполис майя и компьютеры, похожие на мозг: новости науки

«Смешанные браки» и современное человечество

 Новое исследование, посвященное генам денисовцев («денисовский человек» — вымерший вид или подвид людей. — Forbes Life) в геномах современных людей, показывает, что интрогрессия (встраивание) их генов в геном сапиенсов происходила как минимум трижды. Мы обменивались генами с несколькими разными и очень давно отделившимися друг от друга популяциями денисовцев.

Эти популяции денисовцев кочевали по очень большому ареалу на юго-востоке — от Австралии до Алтая. И были совсем разными, потому что разошлись между собой за сотни тысяч лет до встречи с сапиенсами. Это неудивительно, ведь территория их обитания была огромна, а этих людей было совсем немного. В статье описаны пять таких популяций.

AD — это популяция алтайских денисовцев, из Денисовой пещеры, где они были открыты. Мы не знаем, скрещивалась ли эта популяция с сапиенсами, — хотя в пещере 50 000 лет назад бывали и те и другие, как показало исследование ДНК в почве пещеры. Зато знаем про Денни — дочь отца-денисовца и матери-неандерталки. Если одна из нескольких случайно найденных косточек денисовцев принадлежала метису, то очень вероятно, что такие дети были обычным делом. А когда выяснилось, что отец девочки не простой денисовец, а тоже имеет неандертальцев в роду, вероятность превратилась в уверенность: «смешанные браки» между денисовцами и неандертальцами в те времена никого не шокировали.

D0 — это ближайшая к алтайскому денисовцу популяция. Их гены интрогрессировали в геном сапиенсов где-то на западе Китая примерно 48 700 лет назад.

D1 — это популяция денисовцев-южан, отделившаяся от алтайской очень давно — примерно 283 000-222 000 лет назад. Их гены интрогрессировали в геном австрало-папуасов где-то 30 000 лет назад на территории Сахула — континента, который в те времена объединял Австралию, Новую Гвинею и Тасманию. Интересно, кто был первым населением Сахула, а кто пришельцами, — денисовцы или сапиенсы? У денисовцев, конечно, было намного больше времени для этого, зато сапиенсы расселялись очень быстро (первые следы присутствия людей в Сахуле относят ко времени 55 000 лет назад).

D2 — популяция, тоже отдавшая часть своих генов австрало-папуасам 46 000 либо 25 000 лет назад: данные двух исследований расходятся. Если верно второе, то денисовцы жили рядом с сапиенсами намного дольше неандертальцев. Эта популяция отделилась от алтайцев 409 000-363 000 лет назад. За такое время между ними накопилось различий не намного меньше, чем между денисовцами и сапиенсами.

Разделение людей на твердо определенные таксоны имеет все меньше смысла. Сапиенсы, неандертальцы или денисовцы не эволюционировали по отдельности, скорее это была сеть пересекающихся популяций, которые постепенно становились все более культурными и похожими на современных людей. Сотни тысяч лет разные группы людей бродили по Африке, Азии и Европе, обмениваясь генами и технологиями. Человечество — продукт этого сложного сетевого наследия, своего рода ремикс генов и идей множества популяций прошлого.

Есть еще пятая популяция денисовцев, наследивших в наших генах, — D3, но о ней меньше данных. Их гены обнаружены только у филиппинских негритосов из этнической группы айта магбукон, о которой уже было известно, что она сильнее, чем все прочие современные люди, генетически связана с денисовцами.

Так что спасибо смешанным бракам за современное человечество. 

Бурная встреча двух галактик

Встречу двух спиральных галактик рассмотрели глазами двух орбитальных телескопов — Уэбба и Хаббла. На картинке — совмещение снимков, сделанных двумя телескопами. Примерно такими галактики предстали бы перед нами, если бы мы видели не только обычные цвета, но и средний инфракрасный диапазон. 

Та, что поменьше слева — IC 2163, а покрупней — NGC 2207, — их изучают, сравнивая данные разных телескопов. Сейчас все больше результатов в астрономии начинают получать таким способом — сопоставляя данные с детекторов разных типов, видящих Вселенную в разном свете. Исследователи, как слепые из притчи, «ощупывают» мирового слона. Что же удалось выяснить на этот раз?

Встреча на самом высшем уровне только началась. В начальной фазе спиральная структура обеих галактик сохраняется, а где-то через 1 млрд лет они окончательно сольются, и в итоге получится не спиральная, а эллиптическая или линзовидная галактика.

Но и сейчас столкновение не осталось без последствий. Обе галактики невероятно увеличили скорость образования звезд. В год этот брак рождает эквивалент двух десятков новых звезд размером с Солнце. Тогда как, например, наша галактика ежегодно рождает всего 2-3 новые звезды такого размера. 

Откуда взялось столько строительного материала? В этих галактиках сверхновые взрываются одна за другой — за последние полвека в системе насчитали уже семь вспышек. Для сравнения, в нашей галактике, согласно летописным и астрономическим источникам, за последние 2000 лет видели лишь шесть сверхновых. 

А еще в этой паре галактик нашли целых 28 ультраярких рентгеновских источников — так излучают загадочные черные дыры промежуточной массы (то есть не звездные и не сверхмассивные, а третьего типа — массой в сотни или тысячи Солнц). 

Процесс слияния галактик — это все-таки бурная и полная событий космическая катастрофа, а не просто изящный танец, где все проходит сквозь все, не сталкиваясь из-за больших расстояний между звездами. И это еще сверхмассивные черные дыры в их центрах не начали объединяться.

Обнаружен древний мегаполис в джунглях Юкатана

Один из научных трендов года — находить затерянные в джунглях древние цивилизации с помощью картографирования местности с самолета лидаром — лазерным радаром, способным видеть детали рельефа под кронами деревьев. В начале года с помощью лидара нашли целую цивилизацию в Амазонии,  тех времен, когда в Европе жили древние греки и римляне. Возможно, вдохновившись этим примером, археологи изучили данные лидара, охватывающие 122 квадратных км джунглей на Юкатане, которые были получены еще в 2013 году в рамках программы по мониторингу леса. И обнаружили в глубине тропических лесов Мексики обширную сеть поселений майя. Оказалось, когда-то это была очень густонаселенная и урбанизированная территория. 

Выделяется один крупный город, видимо региональная столица. На лидарных снимках города видны развалины центра, несколько площадей, водохранилища и каналы, храмовые пирамиды и площадка для игры в мяч. Исследователи насчитали не менее 6764 структур, скрытых под пологом леса. Судя по этим строениям, они были воздвигнуты в классический период майя, — с 250 по 900 год н. э. 

«Райцентр», названный археологами «Валериана» в честь близлежащей пресноводной лагуны, соединен дамбами с сельскохозяйственными террасами — городская жизнь тут включала занятия сельским хозяйством, как и в городах античной Европы.

Какими станут компьютеры будущего

В Физтехе запустили новый научный журнал — «Нейротехнологии и нейроэлектроника». Раз МФТИ открывает журнал, значит в этой области исследований сейчас выходит особенно много перспективных работ и вообще ожидаются прорывы. О чем же именно речь? Вот что рассказал на открытии журнала Вячеслав Демин из Курчатовского института, один из разработчиков нейроморфного процессора «Алтай»:

«Следующий шаг, способный дать большой толчок развитию технологий искусственного интеллекта, — это аппаратное обеспечение,  построенное на принципах работы мозга, — нейроморфное, то есть подобное мозгу. 

Системы, которые построены на принципах работы мозга, — это аппаратно исполненные нейроны и связи между ними. Эти связи могут быть цифровыми, а могут быть, как в мозге, аналоговыми, основанными на мемристорах — элементах микроэлектроники, способных изменять свое сопротивление в зависимости от протекшего через них электрического заряда.  Мемристоры выполняют роль синаптических контактов между нейронами. 

Нейроморфные системы способны в реальном времени, в потоковом режиме очень эффективно и быстро анализировать огромный объем информации. При этом энергоэффективность таких систем на два-пять порядков выше, чем у современных систем, — за счет того, что нейроны общаются импульсами, а они редки. Частоты, на которых они работают, — это десятки герц. Современные нейроморфные компьютеры — это килогерцы, но все равно это ниже в тысячи и в миллионы раз, чем гигагерцы, на которых синхронизируются сегодня такты традиционных вычислительных систем. 

Второе ключевое свойство нейроморфных систем в том, что память и процессор объединены. Блоки хранения и обработки информации — это одни и те же структуры, процессоры обретают память. Прототипы таких процессорных систем уже работают и показывают потрясающие характеристики. 

Это аппаратное обеспечение даст толчок развитию всех нейротехнологий и нейроэлектроники. Особенно тем, которым требуется сверхнизкое потребление энергии, — нейроинтерфейсам, нейрочипам, нейроимплантам. А в перспективе эта сверхэнергоэффективность очень важна для любых систем. Для обеспечения одного чата-GPT требуются гигаватты мощности электроэнергии. Количество этих моделей быстро множится — и это они еще в массы по-настоящему не вошли, — а уже в самом ближайшем будущем взаимодействие с ними станет рутиной буквально для всех. Поэтому очень важно снижать энергопотребление вычислений».