IBM объявила о первом вызове, который бросает своим будущим компьютерным чипам TrueNorth, так называемым «нейроморфным» компьютерам, которые физически структурированы как мозг: изучить массу данных, собранных настоящими человеческими мозгами, и извлечь из них смысл. Такого рода задачи для большинства традиционных компьютеров практически невыполнимы, но IBM надеется, что со своей новой технологией получит возможность наблюдать человеческий мозг в режиме реального времени — и, возможно, вмешиваться.

Особо крупные и очень опасные эпилептические припадки являются результатом масштабных бурь электрической активности, которые бушуют в двух полушариях мозга. Врачи с трудом находят надежные сигнатуры этих бурь, так что обнаружить их заранее и применить эффективные контрмеры часто не представляется возможным. Но нейронные сети идеально подходят для поиска таких сложных моделей. IBM скармливает своим новым нейроморфным чипам TrueNorth данные электроэнцефалограмм (ЭЭГ) эпилептиков в надежде, что те смогут выявить закономерности, связанные с крупными припадками. Однако реальный потенциал заключается в применении и уникальных преимуществах нейроморфной архитектуры.

IBM уже однажды связала обычные цифровые компьютеры в симуляцию человеческого мозга. Она была такой же комплексной, но работала в 1500 раз медленнее оригинала. Исследователи IBM отметили, что реальным ограничивающим фактором является не вычислительная мощь, а электроэнергия. Если мы возьмем обычные цифровые алгоритмы, использованные для запуска медленной симуляции, и просто ускорим их в 1500 раз, нам потребуется порядка 12 гигаватт энергии. И пока лаборатории не оснащаются ядерными реакторами, придется искать способ получше.

К счастью, хороший чертеж у нас есть: человеческий мозг. В конце концов, человеческий мозг работает со всей сложностью человеческого мозга постоянно и требует всего 20 Вт — достаточно, чтобы запитать небольшую лампочку. Нейроморфные чипы IBM TrueMorph также имеют повышенную энергоэффективность.

Эти чипы прекрасно подойдут для запуска кода, анализирующего данные. Сложный и тонкий анализ данных с использованием традиционного «железа» приведет к разрядке огромной батареи за пару часов; с TrueNorth или подобной архитектурой, возможно, получится носить их на теле и поддерживать работу в течение для или даже недели.

Конечная цель IBM заключается в использовании TrueNorth для обнаружения приступов в режиме реального времени — с помощью имплантата или носимого устройства. Энергоэффективный чип сможет наблюдать и считывать ЭЭГ пользователя, идентифицируя приближающийся приступ. Затем он сможет подать вам сигнал через смартфон или сразу в медпункт, а в будущем даже ввести необходимые лекарства.

Носимые технологии требуют революции либо в сфере энергии, либо в энергоэффективности. Если мы когда-нибудь собираемся обзавестись устройствами, получающими электроэнергию из вашей одежды, например, нам понадобятся чипы, которые не требуют больших объемов энергии. Нейроморфные чипы, возможно, станут одним из таких решений. Мониторинг эпилепсии — это всего лишь одно из возможных применений.

Поиски жизни в космосе на днях стали немного интереснее. В рамках нового проведенного эксперимента выяснилось, что в юной Солнечной системе ледяные гранулы, в которые попадал солнечный свет, могли образовать молекулы сахара на поверхности. Среди этих сахаров есть рибоза: основа РНК, которую связывают с самым началом жизни.

Все известные формы жизни используют хотя бы немного РНК в качестве генетического материала, и за букву «Р» в этой аббревиатуре отвечает рибоза. Рибоза включает соединения, которые кодируют генетические сообщения. Но ученые пока не знают, каким образом рибоза могла образоваться в отсутствие живых организмов и стать частью, предшествующей жизни.

Другие компоненты живых клеток вроде аминокислот, которые выступают строительными блоками белков, давно показали себя в экспериментах и образцах метеоритов. Как и молекулы, напоминающие клеточные мембраны. Если же и рибоза существовала в то же время, вместе они могли бы заложить основу для эволюции жизни.

Но сахара вроде рибозы найти крайне трудно, поскольку они часто склеиваются таким образом, что их невозможно извлечь. «Сахара любят взаимодействовать друг с другом, — говорит Корнелия Мейнерт из Университета Ниццы — Софии Антиполис во Франции. — В итоге все становится коричневым, как карамель».

Команде Мейнерт удалось произвести рибозу, облучая ультрафиолетовым светом замороженную смесь воды, метанола и аммиака. Эта смесь представляла нашу Солнечную систему в младенческом возрасте до того, как крошечные гранулы пыли и льда собрались в планеты.

«Это еще один пример того, как Вселенная может производить массу компонентов, которые необходимы, чтобы жизнь начала свое существование», — говорит Скотт Сэндфолд из Исследовательского центра Эймса NASA в Калифорнии. Он занимается подобными поисками сахаров.

Но образуются ли сахара на настоящих межзвездных гранулах — этот вопрос остается открытым. Поскольку эти зерна сохраняются, если мягко оседают на малые тела вдали от Солнца, проверка поверхностей комет или метеоритов может решить эту проблему. Миссия «Розетта» и радиоастрономы уже нашли простые сахара на кометах раньше, но что-то более сложное вроде рибозы найти будет труднее.

Обнаружение этих сахаров на комете позволило бы нам предположить, что аминокислоты, молекулы в клеточных мембранах и рибоза — все это было произведено в космосе, а после упало на Землю, как раз когда должна была образоваться жизнь. Но что произошло потом — мы не знаем. Одного собрания необходимых молекул недостаточно, чтобы образовалась жизнь.

Несколько лет назад Клей Ван привел своих детей в Космический центр Калифорнии, чтобы показать им космический шаттл. Но взглянув на «Индевор» и задумавшись об освоении человеком космического пространства, фармаколог также задался вопросом: что, если на полпути к Марсу у команды закончатся медикаменты? Очень много чего может пойти не так во время трехлетней миссии на Марс. И взять с собой получится лишь ограниченное число медикаментов.

«В случае с едой, можно точно предсказать, сколько нужно будет есть астронавтам, — говорит Ван. — С медикаментами так нельзя».

Что делать, если возникнет необходимость в лекарстве, которое не положили? Проблему усугубляет тот факт, что в космической среде многие лекарства теряют силу и разрушаются быстрее, чем на Земле.

По этим причинам Ван считает, что будущие исследователи Марса должны выращивать лекарства самостоятельно. В своей лаборатории в Университете Южной Калифорнии он готовится провести эксперимент, чтобы сделать это возможным.

Если все пойдет по плану, несколько счастливых образцов грибов под названием Aspergillus nidulans отправятся на ракете SpaceX на Международную космическую станцию.

Этот особый вид гриба имеет важное значение для биомедицинских исследований. Ученые изучили геном A. nidulans вдоль и поперек, но остаются и неизвестные части. Функции многих генов неизвестны, и команда Вана надеется, что космический стресс поможет генам активироваться и произвести новые компоненты. Если представить A. nidulans как фабрику, «множество машин на этой фабрике были выключены, поэтому мы не знаем, что они делают», объясняет Ван. «В космосе они могут включиться».

В большинстве случаев A. nidulans производит лишь несколько классов соединений, но Ван говорит, что его лаборатория обнаружила, что «они производят разные природные продукты в зависимости от условий, в которых растут». Команда надеется, что уникальные стрессовые условия космоса смогут раскрутить грибы на творчество и произвести компоненты, которые можно будет включить в медикаменты. Это помогло бы как землянам, так и астронавтам в космосе.

Команда Вана также хочет превратить A. nidulans или другие грибы в фабрики, способные производить широкое разнообразие лекарств в космосе. Но сначала им нужно увидеть, как условия с высоким уровнем излучения и низкой гравитацией повлияют на растения. Какие соединения те произведут, в каких количествах? Какие гены активируются, как подавятся?

Чтобы выяснить, образцы грибов будут отправлены на космическую станцию на несколько дней, а затем заморожены до возвращения на Землю. Как только космические грибы вернутся, ученые сравнят их метаболиты, белки, образцы экспрессии генов с образцами на Земле.

Далее исследователи могли бы использовать эту информацию для выведения устойчивых к космосу штаммов гриба — A. nidulans или других видов, если найдут те, что лучше предназначены для этой работы.

Например, A. nidulans способен производить соединения, которые борются с низкой плотностью костной ткани — проблемой, от которой сильно страдают астронавты, проводящие много времени за пределами земного притяжения. Обычно гриб производит это соединение в небольших количествах, но путем селективного разведения штаммов, производящих большие количества этого вещества, ученые могли бы получить более продуктивные версии.

Ван считает, что будущие исследователи Марса могли бы взять несколько спор каждого штамма и выращивать по необходимости, производя лекарства всего за 2-4 дня. В отличие от растений, грибам не нужна почва или специальные условия освещения. Все, что нужно, это пищевые отходы и немного воды.

Забегая вперед, генетическая инженерия могла бы помочь грибам производить все виды антибактериальных, противогрибковых и даже противораковых препаратов на пути к Марсу и обратно. С их помощью можно было бы делать любое лекарство, производное от грибов.

«Большой прорыв синтетической биологии заключается в способности перепрограммировать эти организмы, — говорит Ван. — Мало того, что мы можем их перепрограммировать, мы можем с легкостью ими манипулировать».

В конце концов, говорит Ван, астронавтам не придется брать с собой даже аптечку. Если у исследователей Марса закончится гризеовульфин, наземный контроль отправит им в электронном письме последовательность генов, используемую для производства этого лекарства, а синтезатор ДНК сможет записать эти коды в искусственной клетке, которая затем произведет лекарство.

Но хотя ученые уже могут вписать ДНК в искусственные клетки, практическое применение этой технологии отстоит от нас на несколько десятилетий.

С тех пор как первый человек вышел-выбрался из своей пещеры на свет, мы изо всех сил пытаемся никогда больше не повторять этот ужасный опыт. Тысячи лет мы пытаемся избежать ужаса выхода на улицу, чтобы не напрягать зря свои мышцы. Египтяне пытались использовать рабов, но, блин, рабы жаловались и убегали. Европейцы подарили нам промышленную революцию, но пришлось сидеть за машинами и крутить педали, рычаги…

Но ученые не сдаются и стремятся к достижению своей цели. Мы постоянно изобретаем что-то новенькое, лишь бы не вставать с кресла, в надежде, что наши белые ручки однажды будут совершенно свободны. И вот что у нас получилось.

Препарат, который имитирует эффекты упражнений

Когда впервые приходишь в тренажерный зал, люди могут давать странные советы. Они говорят «не увлекайся», будто есть риск, что здравомыслящий человек будет наслаждаться работой до седьмого пота. И как вы знаете, ученые не очень любят поднимать тяжести. Поэтому работают над созданием таблетки, которая могла бы заменить физические упражнения.

И небезуспешно. Ученые проанализировали сигналы, которые наши тела посылают во время тренировок, сканируя людей, делающих кардио. На основе этой информации они составили схему того, что делают наши тела, когда мы занимаемся, и попытались создать те же реакции с помощью таблетки.

Самой успешной «таблеткой для упражнений» пока стала искусственная молекула под названием «соединение 14». Она обманывает тело, как будто оно устало, пробежав марафон. Организм думает, что истощен, и раскручивает метаболизм, позволяя вам похудеть.

Действие молекулы испытывали на мышах, и один ленивый грызун умудрился потерять 5% веса своего тела за семь дней вообще без движений. Представьте себе, как 90-килограммовая туша сбрасывает 5 килограммов за неделю, отдыхая на диванчике и просматривая сериалы.

Ученые называют свое изобретение лекарством для страдающих ожирением и сахарным диабетом. Но поскольку в нашем мире каждый третий, можно сказать, страдает от лишнего веса, я не удивлюсь, если это «лекарство» будет разлетаться как горячие пирожки.

Можно и не работать

Если вы живете в США, вы могли заметить, что много рабочих мест просто исчезает. Но явно не из-за того, что люди уезжают за границу. Просто вместо них начинают работать роботы.

И судя по всему, эта тенденция только начинается и скоро захлестнет все развитые страны мира. Многих из наиболее распространенных рабочих мест через 20 лет просто не будет — и среди них переводчики, водители такси, дальнобойщики. Amazon заменяет своих водителей беспилотными летающими аппаратами. В Китае заводы полностью укомплектовываются роботами и работают более эффективно, чем заводы с людьми. В профсоюзах рабочих начинают считать сотрудников с роботами.

Исчезнуть могут не только заводские рабочие и водители. Один из инноваторов от технологий выразился так: «Назовите мне что-то, чего не может делать робот, и я назову вам время, через которое он станет способен и на это».

И хотя звучит ужасно, на самом деле это может быть лучшим, что с нами случалось. Дело не только в том, что мы можем потерять свою работу. А в том, что мы в ней перестанем нуждаться. Многие люди в индустрии высоких технологий готовятся к миру, в котором нам не придется работать. Вместе с распространением роботов, они подталкивают правительства к тому, чтобы предоставить всем людям основной доход, чтобы те не появлялись больше на рабочих местах.

И правительства прислушиваются. В отдельных государствах уже выплачивают независимый доход. В Германии испытывают проект «Мой основной доход», по которому нескольким людям выплачивают 1100 долларов в месяц, чтобы посмотреть, что те будут с ними делать. Есть надежда, что люди будут тратить эти деньги с умом и тратить лишнее время на творческие проекты. Возможно, в будущем нам не придется работать по-черному, и это прекрасно.

Магазины проездом

Вы наверняка видели эти самоходные тележки, в которых ездят тучные люди по супермаркетам. Но зачем останавливаться на достигнутом? Ученые пытаются исправить и это.

Российский изобретатель уже запатентовал идею проезда через продуктовый магазин. Идея заключается в том, что поместить каждый отдельный продукт на вращающемся поясе. Достаточно будет остановить автомобиль, нажать пару кнопок и получить все, что нужно.

Согласно плану, такой магазин должен быть весьма «удобным», и это, конечно, так — но вставать больше не придется. Вполне возможно, что такие магазины станут популярными в будущем. Wal-Mart и Amazon уже заинтересовались этой идеей.

Роботы, которые готовят за вас

После того как ваш робот принесет домой еду из проездного магазина, разумеется, он должен ее и приготовить. Ведь слив кипятка с макаронами в дуршлаг чреват серьезными травмами. Роботы-повара проходят усиленную подготовку.

К примеру, есть компания, которая строит роботизированные манипуляторы, которые смогут приготовить почти любую еду, которую только можно представить. Инженеры обучили манипуляторы движениям профессионального шеф-повара. Но лучшая часть заключается в том, что вам не придется и пальцем шевельнуть. Манипуляторы управляются с помощью iPhone. Вводите код — и первоклассное блюдо начинает готовиться.

Пока робот-повар может готовить до 2000 блюд, но вскоре можно будет загрузить и больше. Будущее обещает быть вкусным.

Фермент, спасающий от жира

Благодаря новому научному открытию, в скором времени вы сможете обмазываться тортами и не переживать о калориях (если вы, конечно, следите за фигурой; если нет, пропустите этот пункт). Как? Недавно ученые обнаружили фермент, который прекращает отложение сахара в виде жира.

Обычно, если вы кушаете торты лопатой, вся эта лишняя глюкоза в вашем теле уходит в печень и превращается в жировые клетки. Дело в том, что ваше тело все еще думает, что вы живете на дереве, поэтому запасает лишний сахарок впрок. Чтобы, если на следующей неделе вы не найдете еду, вам не пришлось голодать.

И все же с деревьев мы слезли достаточно давно, так что если вы кушаете много сладкого, ваше тело буквально отравляется всей этой лишней глюкозой. Вы становитесь больше, ваша жизнь — короче, взбираться по лестнице (на дерево) становится все труднее.

И вот ученые нашли фермент G3PP. Вместо того чтобы позволить сахару накапливаться и становиться жиром, G3PP превращает этот сахар в глицерин, который легко выводится из организма.

G3PP также обезвреживает сахар. Много сахара плохо влияет на выработку вашим организмом инсулина — и может привести к диабету. Но в будущем тортик может быть полезнее овощей.

Машина, которая играет с домашними животными

Что делать, если собака хочет играть, а вам лень встать с дивана? Пусть поиграет с машиной. И это не такое уж футуристическое устройство: его можно купить уже сейчас. Хитрые и ленивые изобретатели создали машину, которая бросает шарики для ваших домашних питомцев. Они поняли, что брать теннисный мячик, бросать его и смотреть, как песик стремглав бросается на его поиски, может быть утомительно. Но машина может бросать шарики целый день.

Лампы, имитирующие Солнце

В таком мире будущего нас мало что будет волновать. Но вот без света Солнца не обойтись, оно необходимо для нормального существования человека. К счастью, ученые разработали так называемые лампы полного спектра, и они ничуть не хуже солнечного света.

По словам людей, которые их создали, эти лампы должны сохранить наши глаза, давая более естественное свечение. Они также выделяют ультрафиолетовое излучение, как солнечный свет. У полноспектровых ламп есть психологическое преимущество: они позволят вам чувствовать себя лучше и счастливее, будто вы находитесь при естественном освещении.

Конечно, польза и вред, да и вообще хоть какие-нибудь эффекты этих ламп до конца не обозначены. Главный аргумент заключается в том, что естественный свет вообще может никак не влиять на наше настроение. Некоторые утверждают, что «эффект» природного света проявляется лишь у нас в головах. Другими словами, лампы с естественным светом сделают вас счастливее, только если вы думаете, что вам нужно чаще бывать на улице. Но когда вы смиритесь со своим затворническим существованием, вам вообще больше не нужно будет Солнце. Вам хватит теплого искусственного свечения миленьких экранчиков.

Стул для поездок вокруг дома

Иногда, когда вы сидите за компьютером, вы внезапно вспоминаете, что пора бы уже и прогуляться, пройтись, поиграть на улице. Но, благодаря науке, скоро можно будет вообще не вставать.

Nissan взяла технологии, которые использует в своих самоуправляемых автомобилях, и внедрила их в офисные стулья. Эти стулья оснащены датчиками и технологией самостоятельной парковки, и Nissan уже научила их парковаться под офисными столами.

Возможно, их можно приспособить для автоматических поездок вокруг дома, по улице или даже в магазин. Пока наш робот готовит прекрасную еду, мы неторопливо подъезжаем к столику на веранде. Прелесть, а не будущее.

Мебель, которая движется самостоятельно

Жизнь была бы намного проще, если бы мы жили в мультфильме «Красавицы и чудовище», в котором мебель и столовая утварь жила своей жизнью и заботилась о себе сама. Вот и ученые из Стэнфордского университета думают, что это было бы круто.

В Стэнфорде создали целый набор мебели, подчиняющейся каждой вашей команде. Изобретатели создали движущиеся кушетки, самораскладывающийся стол и корзину для мусора, которая ходит и ищет мусор. Они даже сделали милую подставку для ног, которая подстраивается вам под ноги, когда вы присаживаетесь. Так что в следующий раз, если шифоньер не идет к вам, вы идете к шифоньеру.

Роботы, предлагающие пиво

Мы растем в направлении удивительного будущего. Пока таблетки будут упражняться за нас, роботы будут работать по дому за нас, а мы будем валяться на моторизованных креслах, нам останется лишь отметить прекрасное будущее банкой холодного пива. И робот об этом позаботится.

Ученые Массачусетского технологического института разработали роботов, которые с удовольствием попотчуют вас холодненьким. Машины называются Turtlebots (черепашки-роботы) — синюю зовут Леонардо, а красную Рафаэль — и их единственная обязанность заключается в блуждании по населенному зданию в поиске людей, которые хотели бы выпить.

Эти роботы хотят убедиться, что вам вообще не нужно шевелиться. Если вы хотите выпить, вам не нужно нажимать на кнопку, хлопать в ладоши или произносить волшебные слова. Роботы придут. Они сконструированы таким образом, что когда они не везут кому-нибудь пиво, они ищут кого-нибудь, кто хочет выпить. И когда находят кого-то, кто, возможно, не отказался бы от пивчанского, дают ему подсказку: «Эй, как насчет пивка? Ты его заслужил».

Что ж, дивный новый мир, я готов. В конце концов, мы это заслужили. Родились в нужное время.

Приведите трехлетнее чадо в зоопарк, и оно интуитивно определит, что длинношеее жующее листья животное — тот самый жираф из его детской книжки с картинками. Этот простой подвиг на самом деле довольно сложный. Рисунок в книжке — замерший силуэт простых линий, а живое существо — шедевр из цвета, текстуры, движений и света. Оно выглядит по-разному, если смотреть с разных сторон, и способно менять форму, положение, ракурс.

Вообще люди преуспевают в выполнении такого рода задач. Мы можем запросто понять важнейшие особенности объекта из простых примеров и применить это знание к чему-то незнакомому. А вот компьютерам, как правило, нужно составить целую базу данных из жирафов, показанных в разных позах, с разной перспективой, чтобы научиться точно распознавать животное.

Визуальная идентификация — одна из многих сфер, в которых люди с легкостью побеждают компьютеры. Мы также лучше ищем релевантную информацию в потоке данных; решаем неструктурированные проблемы; играючи учимся, подобно ребенку, который узнает о гравитации, играя с кубиками.

«Люди намного, намного более универсальны, — говорит Тай Синг Ли, ученый и нейробиолог из Университета Карнеги-Меллона в Питтсбурге. — Мы все еще гибче в мышлении, умеем предвидеть, представлять и создавать будущие события».

Но в США финансируется амбициозная новая программа, которая стремится поставить искусственный интеллект в один ряд с нашими собственными умственными способностями. Три команды, состоящие из нейробиологов и специалистов по компьютерным наукам, пытаются выяснить, как мозг совершает эти подвиги визуальной идентификации, а затем построить машины, которые делают то же самое.

«Современное машинное обучение терпит поражение там, где преуспевают люди, — говорит Джейкоб Фогельштейн, возглавляющий эту программу в Intelligence Advanced Research Projects Activity (IARPA). — Мы хотим осуществить революцию в машинном обучении с помощью обратной инженерии алгоритмов и вычислений мозга».

Времени очень мало. Каждая группа в настоящее время моделирует участок коры в беспрецедентных деталях. Вместе они разрабатывают алгоритмы на основе изученного. К следующему лету каждому из этих алгоритмов будет приведен пример незнакомой вещи, чтобы тот обнаружил ее проявления в тысячах изображений в незнакомой базе данных. «Временные рамки очень сжатые», считает Кристоф Кох, президент и старший научный сотрудник Института наук о мозге Аллена в Сиэтле, работающий с одной из команд.

Кох и его коллеги создают полную схему подключений небольшого кубика мозга — в миллион кубических микрон, это примерно одна пятисотая от объема макового зернышка. И это на порядок больше, чем самая полная и большая карта переплетений мозга на сегодняшний день, которая была опубликована в июне прошлого года и на создание которой ушло около шести лет.

К концу пятилетнего проекта IARPA, который называется «машинный интеллект из кортикальных сетей (Microns)», ученые планируют картировать кубический миллиметр коры. В этой крошечной порции содержится близко 100 000 нейронов, от 3 до 15 миллионов нейронных соединений, или синапсов, и достаточно нейронных переплетений, чтобы охватить крупный город, если их распутать и вытянуть.

Никто пока не пытался реконструировать часть мозга  в таких масштабах. Но более мелкомасштабные усилия показали, что такие карты могут пролить свет на внутреннюю работу коры головного мозга. В статье, опубликованной в журнале Nature в марте, Вей-Чунг Аллен Ли — нейробиолог из Гарвардского университета, работающий с командой Коха — и его коллеги составили карту подключений 50 нейронов и более 1000 их партнеров. Объединяя эту карту с информацией о работе каждого нейрона в мозге — некоторые реагируют на зрительный сигнал, например — ученые вывели простое правило анатомического соединения нейронов в этой части коры между собой. И обнаружили, что нейроны с подобными функциями более вероятно будут соединяться и образовывать крупные связи между собой, и менее вероятно — с другими типами нейронов.

И хотя цель проекта Microns весьма технологична — IARPA финансирует исследования, которые могут привести к инструментам анализа данных для органов разведки, ну и другим, конечно, — параллельно с этим ученые получат данные о работе мозга. Андреас Толиас, невролог из Медицинского колледжа Бэйлора, который является одним из ведущих сотрудников команды Коха, уподобляет наше современное знание коры размытой фотографии. Он надеется, что беспрецедентный масштаб проекта Microns поможет повысить четкость этой точки зрения и обнаружить более сложные правила, которые управляют нашими нейронными цепями. Не зная всех составных частей, «мы, возможно, упускаем красоту этой структуры».

Мозговой процессор

Замысловатые складки, покрывающие поверхность мозга и образующие кору головного мозга (кортекс), буквально втиснуты в наши черепа. Во многом это микропроцессор мозга. Прослойка в три миллиметра толщиной состоит из серии повторяющихся модулей, или микросхем, подобно массиву логических вентилей в компьютерном чипе. Каждый модуль состоит приблизительно из 100 000 нейронов, выстроенных в сложную сеть взаимосвязанных клеток. Имеются данные, которые говорят о том, что базовая структура этих модулей примерно одинакова по всей коре. Тем не менее модули в разных регионах мозга специализированы под конкретные цели, такие как зрение, движение и слух.

Ученые имеют лишь примерное представление о том, как эти модули выглядят и как функционируют. Они в значительной степени ограничены изучением мозга в мельчайших масштабах: в десятки или сотни нейронов. Новые технологии, предназначенные для отслеживания формы, активности и связанности тысяч нейронов, только сейчас позволили ученым начать анализ того, как клетки в пределах модуля взаимодействуют друг с другом; как активность в одной части системы может порождать активность в другой части. «Впервые в истории мы получили возможность опрашивать эти модули вместо того, чтобы просто гадать на содержании, — говорит Фогельштейн. — Разные команды имеют различные догадки о том, что внутри».

Исследователи сосредоточат внимание на той части коры, которая отвечает за зрение. Эту систему чувств активно исследовали нейрофизиологи, а специалисты по компьютерному моделированию давно пытаются эмулировать. «Зрение кажется простым — просто открой глаза — но научить компьютеры делать то же самое весьма сложно», говорит Дэвид Кокс, нейробиолог из Гарвардского университета, возглавляющий одну из команд IARPA.

Андреас Толиас (слева)

Каждая команда начинает с одной и той же основной идеи о том, как работает зрение: старой теории, известной как анализ через синтез. Согласно этой идее, мозг делает предсказания о том, что произойдет в ближайшем будущем, а затем сверяет эти предсказания с тем, что видит. Сила этого подхода в его эффективности — он требует меньше вычислений, чем непрерывное воссоздание каждого момента времени.

Мозг может выполнять анализ через синтез кучей разных способов, поэтому ученые изучают другую возможность. Группа Кокса видит в мозге некий физический движок, использующий существующие физические модели для имитации мира таким, каким он должен выглядеть. Команда Тай Синг Ли вместе с Джорджем Черчем предполагает, что мозг обладает встроенной библиотекой частей — кусочков и частей объектов и людей — и учит правила о том, как составить эти части вместе. Листья, например, обычно появляются на ветвях. Группа Толиаса работает над более зависимым от данных подходом, в котором мозг создает статистические ожидания мира, в котором живет. Его группа будет проверять разные гипотезы о том, как разные части схемы учатся сообщаться.

Все три группы будут контролировать нейронную активность десятков тысяч нейронов в целевом кубе мозга. Затем используют различные методы, чтобы создать схему подключения этих клеток. Команда Кокса, например, нарежет ткани мозга на слои тоньше человеческого волоса и проанализирует каждый ломтик с помощью электронной микроскопии. Затем ученые склеят каждое поперечное сечение на компьютере, чтобы создать плотно упакованную трехмерную карту того, как миллионы нервных проводков прокладывают свой путь через кору.

С картой и схемой активности в руках, каждая команда попытается понять базовые правила, управляющие схемой. Затем запрограммируют эти правила в симуляции и измерять, насколько хорошо моделирование соответствует реальному мозгу.

Андреас Толиас и его коллеги составили карту соединений пар нейронов и записали их электрическую активность. Комплексная анатомия пяти нейронов (слева вверху) может быть сведено к простой схематической диаграмме (справа вверху). Если пропустить электрический ток через нейрон 2, он активируется, запуская электрический заряд в двум клеткам ниже по курсу, нейронам 1 и 5 (внизу)

Толиас и его коллеги уже попробовали на вкус такой подход. В работе, опубликованной в Science в ноябре, они картировали связи 11 000 нейронных пар, обнажив пять новых типов нейронов. «У нас до сих пор нет полного перечня частей, составляющих кору, вида отдельных клеток, их связей, — говорит Кох. — Вот с этого и начал Толиас».

Среди тысяч нейронных связей группа Толиаса открыла три общих правила, которые определяют соединение клеток: некоторые общаются преимущественно с нейронами своего собственного типа; другие избегают свой собственный тип, общаясь преимущественно с другими типами; третья группа общается лишь с несколькими другими нейронами. (Группа Толиаса определяла свои клетки на основе нейронной анатомии, а не функции, в отличие от группы Вей Ли). Используя всего три этих правила связи, ученые смогли воспроизвести схему довольно точно. «Теперь задача заключается в том, чтобы выяснить, что эти правила связи означают алгоритмически, — говорит Толиас. — Какой тип вычислений они проводят?».

Нейронные сети на базе настоящих нейронов

Искусственный интеллект на основе мозга — идея далеко не новая. Так называемые нейронные сети, имитирующие базовую структуру мозга, были чрезвычайно популярны в 1980-х годах. Но в то время ученым этой области не хватало вычислительной мощи и данных о том, как сделать алгоритмы эффективными. Да и всех этих миллионов картинок с кошками в Интернете не было. И хотя нейронные сети пережили крупный ренессанс — в наше время уже сложно представить жизнь без программ распознавания голоса и лиц, а компьютер AlphaGo недавно обыграл лучшего в мире игрока в го — правила, которые используют нейронные сети для изменения своих связей, почти наверняка отличаются от тех, что использует мозг.

Современные нейронные сети «основаны на том, что мы знали о мозге в 1960-х», говорит Терри Сейновски, вычислительный нейробиолог из Института Солка в Сан-Диего, разработавший первые алгоритмы нейронных сетей с Джеффри Хинтоном, ученым из Университета Торонто. «Наше знание о том, как организован мозг, трещит по швам».

К примеру, современные нейронные сети состоят из прямоточной архитектуры, когда информация идет от ввода к выводу через серию слоев. Каждый слой обучен распознавать определенные функции, вроде глаз или усов. Затем анализ продвигается дальше, и каждый следующий слой выполняет все более и более сложные вычисления. В конце концов, программа признает в серии цветных пикселей кошку.

Но этой вперед идущей структуре не хватает важного компонента биологической системы: обратной связи, как внутри отдельных слоев, так и от слоев более высокого порядка с более низким. В реальном мозге нейроны в одном слое коры связаны со своими соседями, а также с нейронами в слоях выше и ниже, образуя сложную сеть петель. «Обратная связь — чрезвычайно важная часть кортикальных сетей, — говорит Сейновски. — В обратной связи столько же сигналов, сколько и соединений с прямой связью».

Нейробиологи пока не совсем понимают, что делают петли обратной связи, хотя знают, что те имеют важное значение для нашей способности фокусировать внимание. Они помогают нам слушать голос по телефону, не отвлекаясь на звуки города, например. Часть популярности теории анализа через синтез лежит и в том, что она дает основание для всех этих повторяющихся соединений. Они помогают мозгу сравнивать свои прогнозы с реальностью.

Исследователи Microns стремятся расшифровать правила, управляющие петлями обратной связи, — например, какие клетки соединяют петли, какие активизируют их активность и как эта активность влияет на вывод данных из схемы — и после перевести эти правила в алгоритм. «Сейчас машине не хватает воображения и самоанализа. Я считаю, что схема обратной связи позволит нам воображать и самоанализировать на самых разных уровнях», говорит Тай Синг Ли.

Возможно, схема обратной связи в один прекрасный день наделит машины чертами, которые мы считаем уникальными для людей. «Если вы могли бы реализовать схему обратной связи в глубокой сети, вы могли бы от сети, которая способна только на «коленный рефлекс» — обеспечивать ввод и вывод, — перейти к более рефлексивной сети, которая начнет осмысливать свои вводы и проверять гипотезы», говорит Сейновски.

Ключ к тайне сознания

Как и все программы IARPA, проект Microns — это высокий риск. Технологии, которые необходимы ученым для крупномасштабного картирования нейронной активности и переплетений, существуют, но никто не применял их в таких масштабах доныне. Ученым предстоит иметь дело с огромными объемами данных — 1-2 петабайт данных на кубический миллиметр мозга. Вероятно, придется разрабатывать новые инструменты машинного обучения для анализа всех этих данных, что весьма иронично.

Также неясно, смогут ли уроки, извлеченные из небольшого куса мозга, намекнуть на более крупные таланты мозга. «Мозг — это не просто кусок коры, — говорит Сейновски. — Мозг — это сотни систем, специализированных для различных функций».

Сама кора головного мозга состоит из повторяющихся звеньев, которые выглядят примерно одинаково. Но другие части мозга могут действовать совершенно по-разному. «Если вам нужен ИИ, который выходит за рамки простого распознавания образов, вам понадобится много разных частей», говорит Сейновски.

Если проект удастся, впрочем, он будет делать больше, чем анализировать разведывательные данные. Успешный алгоритм позволит выявить важные истины о том, как мозг наделяет этот мир смыслом. В частности, поможет подтвердить, действительно ли мозг работает путем анализа через синтез — что он сравнивает свои прогнозы о мире с поступающими данными с наших органов чувств. Это покажет, что ключевой ингредиент в рецепте сознания — это постоянно меняющаяся смесь воображения и восприятия. Построив машину, которая способна мыслить, ученые надеются раскрыть секреты самой мысли.

Я сижу на диване и плыву через пустоту. Он дрейфует через черноту, и ничто не может его остановить. Своеобразное ощущение полета через космос на мягком кресле чрезвычайно расслабляет — дезориентирует, но тошноты не вызывает. Плавность хода означает, что мой компаньон по дивану — инженер космических аппаратов NASA — сидит, скрестив ноги, в позе лотоса, и мы, словно в трансе, плывем через темноту.

К сожалению, очень скоро наш космический диван натыкается на платформу и мы возвращаемся на твердую почву NASA — и это не шутка — которая находится на «объекте с плоским полом» (Flat Floor Facility) в Космическом центре Маршалла в Хантсвилле, штат Алабама.

И хотя нам казалось, что мы летим через космос, космический диванчик NASA плыл в миллиметре от черного, отполированного, идеально плоского пола, на крошечных столбиках сжатого воздуха. Представьте огромный стол для воздушного хоккея, но струи воздуха выдает шайба, а не его поверхность.

На объекте с плоским полом, как утверждают, самый плоский пол в мире. Изготовленный из черной эпоксидной смолы пол покрывает основание 26-метрового склада. Объекты передвигаются по нему на небольшой воздушной подушке. В связи с этим, если что-то начинает двигаться, то оно будет двигаться, пока не ударится обо что-то — как в космосе.

Конкретно этот диван используется, чтобы показать объект посетителям, но сам «плоский пол» был разработан для испытания систем стыковки космических аппаратов и других новых конструкций и концепций.

Scout

«Мы не можем двигаться вверх и вниз, но можем передвигаться во всех других измерениях», говорит Томас Брайан, старший инженер «плоского пола», который направляет наш диван, мягко подталкивая его пальцем. «Это лучшее, что может быть в комнате для имитации движения по внешнему космосу. С помощью вентилятора можно разогнаться по всему объекту. Собственно, это мы и используем в симуляторах космического аппарата».

Плоский пол в настоящее время используется для разработки космических аппаратов, способных перехватывать и ловить мертвые спутники и другой орбитальный мусор. Они будут намертво схватывать космический мусор и перетаскивать его вниз, чтобы тот сгорел в атмосфере. Но на данный момент инженеры проводили испытания двухэтажного листа из серебристого материала, который слегка покачивался над нами в хрупкой рамке, пока мы проплывали на диване.

Эта возвышающаяся структура представляет собой прототип солнечного паруса для миссии NASA Near Earth Asteroid (NEA) Scout. Изготовленный из тонкого пластика, покрытый алюминием и растянутый на гибких стальных стержнях, этот парус в два раза меньше окончательного варианта. Миссия NEA Scout должна будет навестить и изучить астероид. В 2018 году она будет запущена вместе с первым испытательным полетом новой гигантской американской ракеты — Space Launch System.

Солнечные паруса предназначены для приведения в движение космического корабля, используя только силу фотонов, излучаемых Солнцем. NEA Scout станет одной из первых миссий, в рамках которых эта технология будет использована за пределами орбиты Земли. Ракета SLS выпустит парус где-то между Землей и Луной.

«Если подумать о свете как о частице, у него есть импульс, даже если нет массы, — говорит Лес Джонсон, технический консультант по передовых концепциям NASA. — Когда вы развернете парус в космосе, свет будет его толкать и придавать ему немного ускорения — скорость придется набирать помалу».

Космический аппарат NEA Scout по размерам с коробку обуви, но солнечный парус, который он уместит внутри, сможет развернуться до 86 квадратных метров. Инженеры используют Flat Floor (то есть «плоский пол»), чтобы выяснить, как упаковать парус и оставить место для всех других важных систем космического аппарата, вроде камеры, инструментов навигации и коммуникации.

«Наш полностью функциональный космический аппарат — вот в этой небольшой коробке, — говорит руководитель проекта Лесли Макнатт, которая сидела, скрестив ноги, на космическом диване. — Представьте это самой сложной партией в Тетрис, в которую вы когда-либо играли».

«Все сделано вручную — потребовалось пять инженеров и шесть часов, чтобы сложить парус, — говорит ведущий инженер систем Тиффани Локетт о парусе половинного размера. — Мы используем Z-складку — как складывается аккордеон — которая начинается с двух сторон и встречается посередине. Чем-то напоминает бабочку».

Она признается, что ей снится складывание серебряных листов, и она закаляет себя перед складыванием полноразмерного паруса в грядущие месяцы.

Если полет NEA Scout окажется успешным, Джонсон считает, что солнечные паруса продемонстрируют огромный потенциал для дальнейшего освоения Солнечной системы. «Я хотел бы увидеть паруса побольше для некоторых миссий на тему физики Солнца и освоения глубокой Солнечной системы».

Солнечные паруса можно было бы даже использовать для оснащения судов, которые будут медленно курсировать между Землей и колониями людей на Марсе.

С этим черным полированным полом, стенами без окон, звездчатыми прожекторами и мерцающим солнечным парусом, объект с плоским полом выглядит весьма футуристично. Но есть одна особенность у этого необычного экспериментального объекта, которая показывает, что даже у передовых концепций NASA остаются вполне приземленные проблемы.

«Самую большую проблему, которая у нас тут была, принесли коты, — говорит Брайан, указывая на полосы, местами пересекающий пол. — Это отпечатки котов. Они привыкли жить в туннелях здания и использовали это место для ночных прогулок. Их крошечные отпечатки лап привели к тому, что смола расширилась. Мы поставили стены, чтобы не пускать их, но память в виде отпечатков лап осталась».

В принципе, кошек можно понять. Я бы часами плавал здесь на мягком диванчике. Только не просите меня складывать парус.

По материалам Ричарда Холлингхэма с BBC

Известно, что кофе при правильном его употреблении обладает множеством полезных свойств, благоприятно воздействующих на здоровье человека. Группа ученых из Университета Бристоля (University of Bristol), представляя результаты своего исследования на ежегодном собрании общества неврологов, сообщили, что кофеин оказывает положительное влияние на ряд когнитивных способностей у пожилых людей.

Руководитель научного проекта Канчан Шарма (Kanchan Sharma) отметил, что главной целью исследования было изучение роли кофеина в лечении пациентов, страдающих деменцией.

Деменция — это приобретённое слабоумие, проявляющееся стойким снижением познавательной деятельности с утратой в той или иной степени ранее усвоенных знаний и практических навыков, затруднением или невозможностью приобретения новых.

В настоящее время, по словам Шарма, некоторые известные методы лечения деменции направлены в основном на повышение внимания. Однако роль употребления кофе при лечении данного заболевания ранее никем не рассматривалась.

В ходе исследования ученые протестировали 38 человек в возрасте от 55 лет до 91 года, разделенных на две группы: первая – это люди, употребляющие кофе с кофеином, вторая – бескофеиновые напитки. Всем участникам было предложено пройти тест Струпа, который основан на различиях зрительного и логического восприятия цвета. Обследуемые должны были прочитывать названия цветов, при которых значение слова и цвет шрифта не всегда совпадали (например, слово «зеленый» было написано красным шрифтом, а «красный» – синим).

Исследователи обнаружили, что люди, употреблявшие кофеинсодержащие напитки, показали лучшее среднее время, чем те, кто пил кофе без кофеина. Специалистам также стало известно, что употребление кофе повысило точность ответов. Согласно тесту, это означает повышение восприятия, внимания и концентрации участников.

Исходя из полученной информации, наблюдавшиеся у здоровых людей улучшения во время эксперимента были минимальными. Однако у участников с имеющимися когнитивными нарушениями кофеин обладает более выраженным эффектом.

Сотрудники Университета Бристоля акцентировали внимание на небольшой выборке, на которой основывалось их исследование. В будущем они планируют повторить работу с участием большего количества задействованных в эксперименте лиц.

В марте 1968 года советская подводная лодка Гольф II с ядерными баллистическими ракетами взорвалась и затонула в полутора тысячах морских миль к северо-западу от Гавайских островов. Спустя пять месяцев правительство США обнаружило обломки и решило их украсть. С этого начался проект AZORIAN, одна из самых абсурдных и амбициозных операций, которые ЦРУ когда-либо замышляло.

Потенциальная выгода проекта AZORIAN в случае успеха была колоссальной — подробный взгляд на советские возможности вооружения, а также, возможно, доступ к какому-нибудь весьма желанному криптографическому оборудованию. Но 1750-тонная субмарина опустилась на глубину пять тысяч метров, и потребовался массивный корабль, который смог бы ее вытащить. Поэтому ЦРУ наняло Говарда Хьюза, чтобы придумать легенду, объясняющую строительство 200-метрового судна.

По легенде, Хьюзу понадобилось добывать марганцевые конкреции — такие камешки размером с картошку, которые в природе образуются на абиссальных равнинах (глубоководных равнинах океанических котловин и впадин краевых морей) — с помощью его холдинговой компании Summa Corporation. Миллиардер-промышленник строит невероятный новый корабль, чтобы найти сокровища на дне морском. Звучит правдоподобно — и публика поверила.

«Тогда люди не понимали, что все это было большой уловкой, — говорит океанограф Франк Сэнсоун из Гавайского университета в Маноа. — Только представьте: чтобы прикрыть истинную цель, ЦРУ создало целую линию исследований марганцевых конкреций».

Шли годы и десятилетия, и частные компании начали обнаруживать, что марганцевые конкреции содержат огромное количество редкоземельных металлов — неблагородных элементов, которые работают в наших смартфонах, компьютерах, оборонных системах и технологиях экологически чистой энергии. Наши потребности в этих элементах безграничны, но наземные источники очень ограничены. И вот спустя сорок лет после заговора, который придумало ЦРУ, мы находимся на грани подводной золотой лихорадки. Однажды, если получится, мы получим доступ к огромным резервам редкоземельных элементов на дне океана.

«Морское дно может обеспечить всеми необходимыми редкоземельными элементами, — говорит Джон Уилтшир, директор Гавайской подводной исследовательской лаборатории. — Все технологии, необходимые для этого, пребывают в той или иной форме развития».

Но как бы нам ни хотелось, разработка морского дна на предмет добычи редкоземельных металлов будет очень непростой. Как и проект AZORIAN, она будет сопряжена с техническими трудностями и огромными рисками.

Сам термин «редкие земли» немного неверный. Семнадцать химически сходных элементов — включая 15 лантаноидов, скандий и иттрий — довольно распространены в земной коре. Церия больше, чем свинца, и даже наименее распространенных редкоземельных элементов в сотни раз больше золота.

По часовой стрелке от черной кучки: празеодим, церий, лантан, неодим, самарий и гадолиний

Но из-за своих геохимических свойств, редкоземельные элементы не склонны к образованию металлически богатых руд, которые делают добычу экономически целесообразной. Некоторые минералы вроде бастназита могут содержать до нескольких процентов оксидов редкоземельных металлов. Чаще редкоземельные элементы встречаются разбросанными при очень малых концентрациях. Чтобы их достать, измельчают огромные объемы пород, а затем подвергают физическому разделению, воздействию едких кислот и тепла. Это дорогостоящий, трудоемкий процесс и он производит несправедливо большое количество радиоактивных отходов.

Мы добываем редкоземельные элементы не потому, что это легко, а потому что они нужны нам. «Технологический сектор полностью зависим от этих элементов, — говорит Алекс Кинг, директор Института важных материалов. — Их роль уникальна».

Существует бесчисленное множество способов, которыми эти металлы делают наши технологии быстрее, легче, надежнее и эффективнее. Взять, к примеру, европий, используемый в качестве красного люминофора в электронно-лучевых трубках и ЖК-дисплеях. Килограмм европия стоит 2000 долларов и никакой альтернативы нет. Или эрбий, который выступает лазерным усилителем в оптоволоконном кабеле. 1000 долларов за килограмм — и никакой альтернативы, заменителя. Иттрием посыпают тепловое покрытие реактивных двигателей летательных аппаратов для защиты других металлов от сильной жары. Неодим — это рабочая лошадка в высокопроизводительных магнитов, которые имеются почти в каждом жестком диске, звуковом динамике, генераторе ветротурбины, беспроводных электроинструментах и двигателях электромобилей.

Список можно продолжать долго. Препараты для лечения рака. МРТ-машины. Регулирующие стержни ядерного реактора. Линзы камер. Сверхпроводники. Редкоземельные элементы имеют важное значение для такого длинного списка технологий, что их дефицит, по мнению Совета по природным ресурсам, «окажет значительное негативное влияние на качество нашей жизни».

Такая реальность беспокоит правительства крупных стран, в том числе США. Они полностью зависят от импорта редкоземельных металлов. И большая часть этого импорта идет из Китая.

В течение многих десятилетий американская компания Molycorp производила большую часть редкоземельных элементов в мире на шахте в Маунтин-Пасс, штат Калифорния. Но к середине 1980-х годов во внутренней Монголии и на юге Китая были обнаружены огромные залежи этих металлов. За счет дешевой рабочей силы и практически безо всякого экологического регулирования, китайские горнодобывающие компании смогли заткнуть за пояс американскую промышленность в 1990-х — начале 2000-х годов. В 2002 году Molycorp остановила свою горнодобывающую деятельность. К 2010 году Китай контролировал 97% рынка.

И тогда Китай начал играть мускулами. Сперва ввел квоты на экспорт редкоземельных элементов, ограничив поддержку мира. В сентябре 2010 года спор о морской границе побудил китайское правительство временно приостановить весь экспорт редкоземельных металлов в Японию. Эти события отразились и на международном рынке. Цены на «редкие земли» взлетели, поскольку технологические компании начали забивать запасы, чтобы защитить себя от возможного будущего срыва поставок. Экономист Пол Кругман осудил американских политиков за то, что те позволили Китаю заполучить «монопольное положение, которое даже в самых смелых снах не снилось нефтяным тиранам Ближнего Востока».

Мировое производство редкоземельных элементов с 1950 по 2000 год: Китай в лидерах

Шесть лет спустя опасения по поводу власти над «редкими землями» в Китае оказались необоснованными. Страх побудил другие страны наращивать собственное производство редкоземельных металлов и ослабить хватку Китая. В конце 2014 года Всемирная торговая организация вынесла решение против Китая из-за неправильной торговой практики, вынуждая правительство полностью отменить квоты на редкоземельные элементы. Цены резко упали.

Тем не менее страх перед будущей нехваткой редкоземельных элементов возымел длительный эффект на политику США, что побудило Министерство энергетики вливать миллионы в исследования на тему сокращения использования «редких земель» и восстановления их из уже существующих продуктов. Некоторые отрасли отказались от них — Tesla не использует редкоземельные элементы в своих батареях или двигателях — но в некоторых отраслях это пока не представляется возможным. И спрос на эти металлы будет только расти.

«В экономике, где использование редкоземельных элементов растет, нельзя просто свернуть с пути», говорит Кинг. «В конце концов, придется открывать новые шахты».

В мрачных казематах американского разведывательного сообщества царила напряженная атмосфера. Стояло лето 1974 года, и после шести лет подготовки операция по спасению подводной лодки подходила к кульминации. Hughes Glomar Explorer, 36000-тонный корабль, спроектированный для подъема целой подлодки, был уникальным в своем роде. Специальные двери распахивались ниже ватерлинии прямо посреди океана. Трехкилометровая система выдвижных свай, оснащенных клешневым захватом, должна была опустить на морское дно и захватить советское судно.

Hughes Glomar Explorer

Операция стала сплошным разочарованием. Когда подлодку поднимали на поверхность, она развалилась на две части. Две трети обломков, включая ядерные ракеты и военно-морские кодовые книги погрузились обратно на морское дно. Помимо тел шести военно-морских офицеров СССР, непонятно, что еще мог вытащить Hughes Glomar Explorer. Как рассказал Gizmodo Уилтшир, «есть по меньшей мере три версии того, как разворачивалась эта история. Мы никогда не узнаем точно, сколько чего они достали».

ЦРУ задумало вторую миссию по спасению подлодки. Но прежде чем она получила одобрение (если бы получила), репортер Джек Андерсон, который шел по следу проекта AZORIAN, сорвал покровы с истории на национальном телевидении. Очень скоро история появилась на первых страницах Los Angeles Times, Washington Post и The New York Times.

Последующие миссии восстановления были отменены, но Ocean Minerals Company, консорциум во главе с Lockheed Martin, который разрабатывал технологии горнодобывающих работ для восстановления подлодки, провел следующие несколько лет, управляя Hughes Glomar Explorer вокруг зоны Кларио-Клиппертон — квадрата в 3,5 миллиона кв. миль в восточной части Тихого океана — и проводя эксперименты по глубоководной добыче ресурсов.

«Горнодобывающее оборудование для океана, построенное ЦРУ, на самом деле работало, — говорит Уилтшир. — Ocean Minerals Company решила добывать марганцевые конкреции и работала с судном до начала 1980-х годов». Эти экспедиции привлекли внимание к богатствам на дне океана, ряд других госучреждений и частных компаний начал спонсировать собственные усилия по разработке глубоководных районов океана.

Марганцевая конкреция

С 1960-х годов горнодобывающие компании привлекали марганцевые конкреции по большей части из-за никеля, меди и кобальта. Но со временем геологи узнали, что эти камни также содержат редкоземельные оксиды, в том числе дорогие и очень редкие. «Все крупные наземные месторождения в мире представлены почти исключительно легкими редкоземельными элементами, — говорит Джим Хайн, специалист по океаническим минералам в Геологической службе США. — В отложениях на дне океана процент тяжелых редкоземельных элементов выше. Это основное отличие».

На первый взгляд, концентрация редкоземельных элементов в марганцевых конкрециях — порядка 0,1% — может показаться слишком низкой, чтобы окупиться коммерчески. Но по словам Майка Джонстона, генерального директора Nautilus Minerals, занимающейся разработкой океанских недр, редкоземельные элементы можно экстрагировать наряду с другими ценными рудами.

«Эти породы, по сути, выступают марганцевой губкой, пропитанной кучей других металлов, — рассказал Джонстон. — Чтобы извлечь другие металлы, нужно разорвать связи, химически или воздействием высоких температур. После этого, теоретически можно извлечь каждый металл, в том числе и редкоземельный».

На сегодняшний день глобальная редкоземельная промышленность производит чуть более 100 000 тонн металлов в год. В одной только зоне Кларион-Клиппертон, по оценкам, находится 15 миллионов тонн редкоземельных оксидов, запертых в марганцевых конкрециях.

Вопрос, конечно же, не в том, что на дне океана имеются эти элементы. Вопрос в том, можно ли их добывать так, чтобы такой бизнес имел смысл.

Прошло сорок лет с тех пор, как проект AZORIAN положил начало глубоководной горнодобывающей промышленности. Мы не только обнаружили потенциальное состояние в марганцевых конкрециях, но и множество других соблазнительных ресурсов, в том числе сульфидные месторождения, образованные подводными вулканами, и глубоководные железомарганцевые корки, которые тоже содержат редкоземельные элементы.

Но пока ни одна компания не начала разрабатывать морское дно в коммерческих целях.

Открытый океан — это уже не Дикий Запад. С момента первого отплытия Hughes Glomar Explorer, ООН приняла Конвенцию о море, чтобы регулировать промышленность в открытом море. В результате группа под названием Международный орган по морскому дну (ISA) несет ответственность за разграничение зон глубинных горных работ на море и выдачу скупых разрешений в международных водах.

На сегодняшний день более десятка компаний получили лицензии на исследование залежей марганцевых конкреций в зоне Кларион-Клиппертон, но никто пока не получил разрешения на фактическую добычу. Сначала ISA должен подготовить правила, чтобы разработка морских недр не превратилась в шоу по метанию каловых масс, которое начинается, когда люди получают в свои руки новый кусок сырья Земли.

Многих экологов прямо-таки ужасает перспектива того, как голодные до прибыли корпорации начнут скрести, рыть и вырубать хрупкую экосистему морского дна в поисках ценных металлов. «Речь идет о 100-процентном нарушении экологических условий в искомой области, — говорит Уилтшир. — И поскольку эти отложения тонкие, область будет большой».

Мы думаем о глубоком океане как о холодной водяной пустоши, но марганцевые конкреции и другие богатые металлами недра изобилуют рыбой и морскими беспозвоночными. Эта живность, как правило, географически ограничена и не любит нарушения условий своего пребывания. Морской биолог Крейг Смит в 2013 году отмечал, что организмам, живущим в зоне Кларион-Клиппертон могут потребоваться тысячи или миллионы лет, чтобы оправиться от последствий добычи полезных ископаемых.

Опасения, поднятые Смитом и другими, побудили ISA вырезать обширную полосу из этой зоны — порядка 550 000 квадратных миль — для долгосрочного сохранения. Но защищенная вода тоже может почувствовать последствия добычи полезных ископаемых. Поднятый осадок, питательные вещества и даже токсичные металлы в процессе добычи могут снизить качество воды, повлиять на пелагических рыб и морских млекопитающих.

Помимо экологических проблем, у потенциальных шахтеров будет еще одна проблема: огромный финансовый риск.

Несмотря на то, что технологии по разработке морского дна развиваются — Nautilus Minerals планирует добывать первые сульфидные месторождения на морском дне в 2018 году — наша способность сбора марганцевых конкреций остается ограниченной. У нас пока нет горнодобывающих систем, способных буксировать тысячи тонн породы на поверхность с глубины в 3000 метров. Пока никто не ответил на вопрос: как добывать этот материал?

Любой компании, которая решится на этот шаг, придется хорошо потратиться на R&D и на исследования, областей дна, в которых конкреции наиболее концентрированы. Это как добывать полезные ископаемые на астероидах. Эксперты считают, что глубоководная разработка полезных ископаемых в океане неизбежна.

Сорок лет назад правительство США вложило сотни миллионов в смелую инициативу поднять часть военной техники со дна океана. Отважатся ли частные компании на такой же шаг, чтобы получить доступ к ценным редкоземельным металлам. Ставки не так высоки, как во времена, когда две сверхдержавы были на грани ядерной войны. Но в будущем могут вырасти. На планете больше 7 миллиардов людей, которые все больше хотят иметь доступ к технологиям. Поскольку общество переходит от ископаемого топлива к более чистым источникам энергии и более тихим транспортным средствам, спрос на «редкие земли» и другие экзотические металлы будет только расти.