Габриэла Гонсалес: гравитационный шпион
Физик, который помог собрать первые признаки давно искомых гравитационных волн.
Такие новости не остаются в тайне долго. Но открытие было настолько важным, что исследовательской группе потребовалось почти пять месяцев, чтобы проанализировать данные двух детекторов LIGO в Вашингтоне и Луизиане. Будучи представителем научной коллаборации LIGO, Гонсалес была среди важнейших людей, которые координировали анализы групп, разбросанных по всему миру, в том числе и исследователей интерферомера Virgo возле Пизы, Италия.
Чтобы реализовать эти огромные усилия, потребовались многогранные таланты Гонсалес. Большинство физиков на раннем этапе знают, станут теоретиками или же экспериментаторами. Но Гонсалес начала аспирантуру как физик-теоретик и лишь потом перешла на экспериментальную работу, показав необычные способности. «Этим она показала себя как первоклассного ученого», говорит Райнер Вайс, физик из Массачусетского технологического института в Кембридже, один из основателей LIGO.
На протяжении всей своей карьеры Гонсалес делала в LIGO «все понемногу». Некоторое время она занималась важной задачей диагностирования производительности интерферометров, чтобы убедиться, что они достигли беспрецедентной чувствительности — которой теперь достаточно, чтобы обнаружить изменения длины в 4-километровых рукавах интерферометров с точностью до одной части на 1021. Это можно сравнить с шириной ДНК по сравнению с орбитой Сатурна. Затем она помогала ученым, которые анализировали данные. И она подтолкнула гравитационно-волновых исследователей и десятки своих коллег в традиционной астрономии к подписанию пактов о сотрудничестве. Вместе они будут искать явления, которые излучают гравитационные и электромагнитные волны.
В беспокойные месяцы перед объявлением открытия LIGO Гонсалес и ее коллеги изо всех сил пытались убедиться, что имеют железобетонные доказательства. Они знали, что история была не так добра с теми, кто ранее сообщал о гравитационных волнах. Совсем недавно, в начале 2015 года, международной коллаборации пришлось взять свои слова обратно, когда она сообщила о телескопе на Южном Полюсе, который обнаружил непрямые признаки долгожданных колебаний.
Чтобы добавить давления на команду LIGO, слухи об открытии начали просачиваться через неделю после первоначального обнаружения, и начали названивать журналисты. В ходе длительного периода анализа, говорит Гонсалес, она никогда не принимала важных решений, не проконсультировавшись с коллегами. Но другие хвалят ее руководство. «Гэби удалось провести нас через весь этот период», говорит Вайс.
Гонсалес говорит, что после ее нынешней должности представителя LIGO, срок полномочий которой истекает в марте 2017 года, она уйдет обратно в полноценные исследования. Область науки, которую она помогла создать — гравитационно-волновая астрономия — наблюдает свое зарождение. «Это всегда был веселый путь. И теперь он только лучше».
Демис Хассабис: творец сознания
Разработчик ИИ победил одного из лучших в го. Дальше — решение глобальных проблем.
Будучи соучредителем DeepMind, лондонской фирмы, разработавшей AlphaGo, Хассабис был одновременно взбудоражен и расслаблен. «Это был наш прорыв, и он был успешным», говорит он.
Но эта победа была гораздо больше, чем го. Хассабис хотел показать всему миру силу методов машинного обучения, которые он надеется использовать для создания ИИ человеческого уровня, способного решать сложные глобальные проблемы.
Хассабис набросал такое видение еще в ранней молодости. Будучи шахматным вундеркиндом, он начал разрабатывать инновационные видеоигры, которые продавались миллионами копий, еще в подростковом возрасте и начал свою собственную компанию в 20 лет. Получив докторскую степень в области когнитивной нейробиологии, он основал DeepMind в 2010 году. Google купила компанию через 4 года за 400 миллионов фунтов.
В этой компании ученые применяют вдохновение, приобретенное в области нейробиологии, к задачам искусственного интеллекта, от синтеза речи до навигации в лондонском метро. Каждый алгоритм сложнее предыдущего, говорит Хассабис, и вплетает способности, которые исторически разрабатывались отдельно в области ИИ. Искусственный интеллект DeepMind прошел длинный путь, научившись видеть, действовать на основании этого видения, использовать его для планирования и рассуждений. Говоря о решении проблем реального мира, ученые использовали машинное обучения для сокращения энергопотребления в дата-центрах Google на 15%. Это же Хассабис надеется применить в более широком масштабе.
Хотя исследователи компании делают публикации, их работа держится в секрете, что раздражает некоторых ученых. А некоторые защитники конфиденциальных данных имеют сомнения по поводу планов DeepMind сотрудничать с Национальной службой здравоохранения Великобритании. Ученые, однако, стекаются на работу в компании.
Как человек Хассабис непритязательный, но настойчивый. Он обладает талантом убеждать других в своей страсти, говорит Элеонора Магуайр, его бывший научный руководитель из Университетского колледжа Лондона. «После того как он говорит о чем-то, чем интересуется, это становится заразительным», говорит она. Научная работа, сопряженная с управлением компанией, оставляет не так много времени на себя, но Хассабис не переживает. «Мы работаем над важной миссией, поэтому она стоит жертв».
Терри Хьюз: страж рифов
Исследователь кораллов забил тревогу, связанную с массовым обесцвечиванием Большого Барьерного рифа.
Хьюз, директор Центра исследований коралловых рифов при Австралийском исследовательском совете (ARC) в Таунсвилле, говорит, что он и его студенты плакали, изучая данные авиаисследований ущерба. Обесцвечивание затронуло почти все рифы, первоначальные исследования показали, что 81% северной части существенно пострадал. Это было самое разрушительное обесцвечивание за всю историю Большого Барьерного рифа — и оно лишь часть того, что происходит по всему Тихому океану.
Поводом для коралловых проблем в этом году в Тихом океане стала сильная картина потепления Эль-Ниньо в тропической части этого океана. Аномально высокие температуры воды привели к тому, что кораллы изгнали симбиотические водоросли зооксантелл, которые обеспечивают им большую часть их пищи — и цвета. Некоторые кораллы могут восстановиться после обесцвечения, но другие умирают. Последовавшие исследования в октябре и ноябре показали, что 67% мелководных кораллов в 700-километровой северной части Большого Барьерного рифа погибли.
Когда массивный Эль-Ниньо развязался в Тихом океане в 2015 году, австралийские ученые испугались, что рифы страны могут быть в опасности. Поэтому Хьюз, один из ведущих мировых исследователей кораллов, собрал целевую группу, вызвавшуюся обследовать риф, если начнется обесцвечивание. В конечном счете эта группа расширилась до 300 человек. «Мы собрали очень подробный план исследований, надеясь, что этого, конечно, не произойдет», говорит он.
Хьюз живет близко к центральной части Большого Барьерного рифа. Возглавив первые исследований, он стал де-факто представителем катастрофы. На пике интереса средств массовой информации к обесцвечиванию рифов Хьюз дал 35 интервью за один день.
«В Австралии даже люди, которые никогда не были на Большом Барьерном рифе и могли никогда там не побывать, рассматривают его как иконку», говорит Боб Пресси, коллега Хьюза из ARC.Кризис рифа бросил вызов некоторым правилам. Традиционное представление обесцвечивания, говорит Хьюз, заключается в том, что кораллы медленно умирают от голода после того, как их покидают зооксантеллы. Но в этом году температура была настолько высокой, что «многие кораллы умерли до того, как наступило голодание. Они буквально сварились».
Кораллы по всему миру страдают последние несколько лет, поскольку глобальные температуры неоднократно достигали рекордных максимумов. В октябре 2015 года Национальное управление океанических и атмосферных исследований заявило, что глобальное обесцвечивание начало происходить вместе с тем, как коралловые рифы в Гавайях, Папуа-Новой Гвинее и на Мальдивах начали умирать.
В этом году обесцвечивание распространилось в Австралии, Японии и других частях Тихого океана. Ученые говорят, что поскольку изменение климата ведет к росту базовых температур, обесцвечивание будет поражать рифы все чаще. В некоторых случаях это может происходить так часто, что большинство кораллов просто не смогут выжить.
Хьюз пока не готов отказываться от Большого Барьерного рифа. Но недавнее обесцвечивание оставило кораллы в ослабленном состоянии, подверженными атакам со стороны патогенных микроорганизмов и хищников. Другое событие обесцвечивания в ближайшем будущем может привести к дальнейшим повреждениям. «Послание к людям, — говорит он, — в том, что окно для возможности противостоять изменению климата у нас постепенно закрывается».
Гус Велдерс: хладагент
Атмосферный химик заложил основание для международного соглашения по климату.
Большинство стран согласились на агрессивные сроки борьбы с этими компонентами, но Индия и некоторые другие страны захотели еще четыре дополнительных года. Превратив цифры в модель на своем ноутбуке, Велдерс проинформировал участников соглашения, что конкретно эта уступка мало повлияет на планету.
Эта и его более ранние работы помогли сгладить путь для широкого провозглашения глобального соглашения, которое было подписано 15 октября. Велдерс, научный сотрудник Национального института общественного здравоохранения и окружающей среды в Билтховене, Нидерланды, гордится ролью, которую играет. «Я никогда ранее не был вовлечен в процесс, который ведет к глобальному соглашению по климату», говорит он.
Но это не случайно. Коллеги говорят, что Велдерс стал мировым экспертом по выбросам ГФУ и что никто больше не смог бы провести такой быстрый анализ в Кигали. Он является частью сообщества ученых, которые помогли переделать Монреальский протокол 1987 года — международное соглашение, направленное на защиту стратосферного озонового слоя — в инструмент для борьбы с глобальным потеплением.
Хладагенты, которые подпадают под сферу действия протокола, также являются мощными парниковыми газами, и команда Велдерса показала, что соглашение в Монреале на самом деле сделало больше для контроля глобальных температур, чем Киотский протокол 1997 года. Совсем недавно команда спрогнозировала, как сильно ГФУ могли бы усугубить потепление за 21 век. Это помогло подготовить почву для соглашения о ГФУ, которое было достигнуто в качестве поправки к Монреальскому протоколу.
«Команда Велдерса всегда отвечала на нужные вопросы в нужное время», говорит Дюрвуд Зальке, президент Института управления и устойчивого развития в Вашингтоне. «Можно с уверенностью сказать, что без них этого соглашения бы не было».
Селилна Терчи: детектив Зика
Врач, который ускоренно пытался решить медицинскую загадку на северо-востоке Бразилии.
Терчи, врач и эксперт в области инфекционных заболеваний, перевернула свою жизнь с ног на голову из-за Зика еще в сентябре 2015 года. Именно тогда министерство здравоохранения попросило ее исследовать резкий рост числа сообщений о детях, рожденных с аномально маленькими головами и мозгами, то есть с микроцефалией, в ее родном штате Пернамбуку. Она быстро убедилась в том, что страна столкнулась с чрезвычайной ситуацией в области общественного здравоохранения.
«Даже в самом страшном сне я, как эпидемиолог, не могла представить эпидемию микроцефалии среди новорожденных», говорит она.Терчи, которая работает в исследовательском центре Aggeu Magalhães в Ресифе, немедленно связалась с учеными по всему миру, запросив помощь. Она сформировала сетевую целевую группу эпидемиологов, специалистов по инфекционным заболеваниям, педиатров, неврологов и репродуктивных биологов. Проблемы были гигантскими, говорит Терчи: надежных испытаний Зика в лаборатории не было и не было единого консенсуса в определении микроцефалии. Но интенсивная сеть дала результаты, и Терчи с коллегами наконец собрали достаточно доказательств, чтобы продемонстрировать связь между проблемой и инфекцией Зика в первый триместр беременности.
Однако проблема была далеко не решена, говорит Терчи. Хотя Зика распространился по всем Америкам, ожидаемый взрыв в числе случаев за пределами северо-запада Бразилии не случился. Терчи поставили задачу выяснить почему. Посещая больницы Ресифе и исследуя вспышку эпидемии, Терчи говорит, что ей пришлось изобретать. «Не было книжки, по которой можно было бы работать». Теперь она и ее коллеги пишут эту книжку.
Александра Элбакян: научный пират
Основательница нелегального хаба научных работ привлекла внимание суда и заслужила признание.
Очень скоро ее навыки оказались очень востребованы. Ученые на многих веб-форумах запрашивали работы, к которым у них не было доступа, и она была рада им помочь. «Я получила множество благодарностей за рассылку бесплатных работ», говорит она. В 2011 году она решила автоматизировать этот процесс и основала Sci-Hub, пиратский веб-сайт, который вытаскивает копии исследовательских работ в платных источниках и предоставляет тому, кто об этом просит. В этом году интерес к Sci-Hub буквально взорвался, а вместе с ним и число пользователей. По данным Элбакян, в настоящее время сайт содержит около 60 миллионов работ и в 2016 году обработал более 75 миллионов загрузок. В прошлом году их было 42 миллиона, это примерно 3% от всех загрузок научных издателей по всему миру.
Да, это нарушение авторских прав в грандиозном масштабе — и оно принесло Элбакян похвалу, критику и судебный процесс. Немногие люди поддерживают тот факт, что она действовала незаконно, но многие видят в Sci-Hub продолжение движения открытого доступа, согласно которому эти работы должны скачиваться и читаться бесплатно. «Она сделала удивительное», говорит Майкл Айзен, биолог и сторонник открытого доступа в Университете Калифорнии в Беркли. «Отсутствие доступа к научной литературе — это огромная несправедливость, и она исправила ее одним махом».
За первые несколько лет своего существования сайт оставался незамеченным — но в итоге стал слишком большим, чтобы издатели подписок его игнорировали. В 2015 году голландская компания, при широкой поддержке издательской индустрии, подала в США иск против Элбакян, обвиняя ее в хакерстве и нарушении авторских прав. Если Элбакян проиграет, она рискует выплатить миллионы долларов в качестве возмещения ущерба и, возможно, даже сесть в тюрьму. По этой причине Элбакян не раскрывает свое текущее местоположение и дает интервью при помощи зашифрованной передачи данных. В 2015 году американский суд постановил закрыть Sci-Hub, но сайт появился на других доменах. Популярнее всего он в Китае, Индии и Иране, но около 5% пользователей приходят из США.
Элбакян часто находит свое имя в газетах и говорит, что получает сотню сообщений поддержки каждую неделю и даже финансовые пожертвования. Она говорит, что чувствует моральную ответственность поддерживать свой сайт на плаву из-за пользователей, которые нуждаются в нем, чтобы продолжать работу. «Что плохого или постыдного в управлении сайтом, который дает доступ к исследованиям, вроде Sci-Hub? Я думаю, ничего, поэтому могу открыто говорить о своей деятельности», говорит она.
Как критики, так и сторонники считают, что ее сайт будет иметь длительное воздействие, даже если продержится недолго. «Будущее за универсальным открытым доступом», говорит Хизер Пивовар, соучредитель Impactstory, некоммерческой компании, которая помогает ученым отслеживать влияние своих онлайн-выкладок. Во многом она надеется, что действия Элбакян заставят в конечном счете издателей перейти на модель открытого доступа.
Элбакян же говорит, что будет продолжать выстраивать Sci-Hub в процессе получения степени магистра истории наук. Она будет поддерживать сайт самостоятельно, но если ей помешают, этим сможет заняться кто-то еще.
Джон Чжан: бунт оплодотворения
Врач развязал споры на тему сомнительной процедуры экстракорпорального оплодотворения.
Этот метод предназначен для защиты детей от передачи наследуемых расстройств, связанных с митохондриями — клеточными структурами, которые производят энергию. Но этические проблемы и проблемы безопасности побудили Соединенные Штаты запретить такие процедуры. Чжан, работающий в New Hope Fertility Center в Нью-Йорке, выполнил эту технику в клинике компании в Мексике.
Критики увидели в этом попытку уйти от регулирования и пожаловались, что он объявил о работе на конференции, а не в виде публикации. Но Чжан отметает эти возражения. «Самое главное — получить живого рожденного ребенка, а не рассказывать об этом всему миру», говорит он.
Чжан имеет привычку расталкивать научные и этические границы. В 1990-х годах он работал с репродуктивным эндокринологом Джейми Грифо в Лангонском медицинском центре Нью-Йоркского университета, разрабатывая версию методики, которую Чжан в этом году использовал. Ее создали, чтобы помочь пожилым женщинам забеременеть путем замены их стареющих митохондрий более молодыми. К успешным случаям беременности этот метод не привел.
Когда американские регуляторы начали ограничивать этот метод в 2001 году, Чжана и его коллег в Китае приняли на работу. В 2003 году команда Чжана создала и имплантировала несколько эмбрионов в женщину. После того как у нее случился выкидыш, Китай запретил эту технику тоже.
Грифо и некоторые другие аплодируют последней работе Чжана. «Я думаю, наконец-то свершилось великое», говорит Грифо. Другие же критикуют команду New Hope. «Многие вещи из проделанных ими абсолютно небезопасны», например, вливание в яйцеклетку донора лекарственного средства, которое может вызвать хромосомные аномалии, говорит Шухрат Миталипов, ученый стволовых клеток в Университете науки и здоровья Орегона в Портленде.
Чжан смущен. Он говорит, что многие другие семьи, подвергающиеся риску передачи митохондриального заболевания, проявили интерес к его процедуре и он надеется выполнить ее в других странах. «Через пять-десять лет люди будут смотреть на нее и говорит: почему мы были такими глупыми, почему выступали против?», говорит он. «Я думаю, что мы обязаны показать выгоду для всего человечества».
Кевин Эсвельт: осторожный CRISPR
Подающий надежды биолог поставил этику работы с генами выше экспериментов.
Идея разгона генов при помощи CRISPR посетила Эсвельта, когда он экспериментировал с ферментом Cas9 в 2013 году. «Целый день я испытывал абсолютное экстатическое ликование: ведь это позволит нам избавиться от малярии», говорит Эсвельт. «А потом я подумал: погодите минутку».
После этой мысли Эсвельт работал над тем, чтобы убедиться, что этика будет стоять выше экспериментов. Сначала он забил тревогу в 2014 году, призывая к публичной дискуссии о разгоне генов еще до того, как продемонстрировал, что он работает. С тех пор он и его коллеги показали, как можно сделать этот метод более безопасным и как можно его обратить вспять.
В этом году его пропаганда начала приносить плоды. Исследователи и политики во всем мире обсуждают эту технологию; исследование метода продолжается, но осторожно. Омар Акбери, изучающий разгон генов в Калифорнийском университете в Риверсайде, считает, что подход Эсвельта заставил общество обратить внимание — и привлек финансирование — для зарождающейся технологии в нужное время. Это его личный подвиг.
Гиллем Англада-Эскюде: охотник за планетами
Астроном обнаружил ближайшую из известных планет за пределами Солнечной системы.
Для Англады, астронома Лондонского университета королевы Марии, открытие стало больше облегчением, нежели шоком. Он и его коллеги лихорадочно работали, чтобы заслужить себе место в конкурентном мире охоты на планеты, и находка Проксимы подтвердила, что они были на верном пути. «Мы сделали это», говорит он.
Для остального мира открытие ближайшей известной экзопланеты к Земле разожгло общественное воображение. И подняло вопросы, может ли жизнь существовать на нашем заднем космическом дворе и могут ли астрономы ее обнаружить.
Такого рода вопросы вообще впервые привлекли Англаду к охоте за планетами. Будучи фанатом научной фантастики, взрослея недалеко от Барселоны, Испания, он начал свой астрономический путь, моделируя данные для Gaia, миссии Европейского космического агентства по картированию миллиарда звезд. Позже он перевел свои навыки работы с данными в область экзопланет. Он разработал метод для извлечения слабых планетарных сигналов из данных, собранных главным наземным инструментом по поиску планет, HARPS, в Европейской южной обсерватории в Ла-Силла, Чили.
«Гиллем имеет естественный талант видеть общую картину там, где другие видят детали», говорит Микко Туоми, астроном из Университета Хартфордшира в Хэтфилде, Великобритания, колега Англады.Но сам Англада очень скоро погрузился в академическую драму, споря с другими исследователями на тему того, кто заслуживает права на открытие планеты больше Земли, но меньше Нептуна на орбите вокруг звезды Gliese 667C. «Я мог бы покинуть эту область и сделать что-то еще», говорит он. «Но я принял решение заниматься этим делом и дальше, очень агрессивно».
Он погрузился в данные HARPS, публикуя работу за работой о планетарных сигналах, которые он открыл в фоновом шуме в данных. А потом, словно отходя от всей этой секретности и конкуренции, Англада запустил довольно публичную охоту на планету на орбите Проксимы.
Он собрал команду и получил время наблюдения на HARPS и других телескопах для двойной проверки, чтобы найти любые свидетельства планеты на орбите звезды, не вызванные звездной активностью (о которую ломаются заявления многих охотников за экзопланетами). Ученые подробно документировали свою работу на сайтах и в соцсетях. Такая прозрачность «вовсе не выглядела опасной», говорит Англада. «У нас было чувство, что никто больше этим не занимается».
За несколько дней они подтвердили, что планета там была; через пару недель они представили работу с подробным описанием их открытия. Планету назвали Проксима b. Она по меньшей мере в 1,3 раза больше Земли по массе и обращается вокруг Проксимы каждые 11,2 дня.
Несмотря на то, что этот мир находится близко к своей звезде, он также находится в «обитаемой зоне»: жидкая вода может существовать на его поверхности. Это делает его не только ближайшим из известных экзопланет на 3500 подтвержденных звезд, но и местом, где может процветать инопланетная жизнь — двойной бонус для ученых и любителей научной фантастики.
Люди в скором времени могут бросить близкий взгляд на Проксиму b. Инициатива Breakthrough Starshot направлена на отправление флота крошечных лазерных самоходных космических аппаратов к ближайшей звезде и, вероятнее всего, изберет Проксиму в качестве лучшего варианта.
