Сайт элементы большой науки: физика, биология, химия, математика, лингвистика

Наука в Интернете – libozersk.ru

https://национальныепроекты.рф/projects/nauka – Национальный проект «Наука»

https://naukatv.ru – Телеканал «НаукаТВ»

НаукаПРО на сайте «Российской газеты» 
Наука на сайте ТАСС 
Наука на сайте РИА-Новости 
Новости науки на RT 
Новости науки на сайте газеты «Известия» 

https://minobrnauki.gov.ru – Министерство науки и высшего образования РФ.  Год науки и технологий на сайте Министерства образования

https://www.рнф.рф – Российский научный фонд (РНФ): осуществляет финансовую и организационную поддержку фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований посредством финансирования прошедших конкурсный отбор научных, научно-технических программ и проектов.

https://festivalnauki. ru – Всероссийский фестиваль науки: Крупнейший просветительский проект в области популяризации науки в мире. Основной блок мероприятий проходит ежегодно в 80 регионах России и на более чем 400 площадках. В течение года на базе различных научных объединений проводятся интерактивные выставки, серии научно-популярных лекций, мастер-классы, научные шоу, вебинары и телемосты, призванные познакомить граждан России с достижениями в науке, передать информацию из первых рук о том, что происходит в области передовых исследований.

https://museum.festivalnauki.ru – Виртуальный Гипермузей Nauka 0+. На сайте Гипермузея можно узнать о последних открытиях и достижениях во всех областях науки и технологий. Интерактивный формат позволяет не только увидеть, но и «потрогать» науку со всех сторон – от наноуровня до космических масштабов. Термоядерный реактор, сердце человека, кристаллические решетки материалов под гигантским давлением, палеолитические пещеры – всё это доступно на цифровой площадке музея museum. festivalnauki.ru. Залы виртуального музея упорядочены по размерам демонстрируемых явлений, экспонаты и залы соединены кросс-ссылками, по которым можно моментально попасть из одной области науки в другую или посмотреть на один и тот же объект в разных ракурсах.

В музее шесть тематических разделов:
– физика и технологии будущего,
– атомные технологии,
– биология и медицина,
– химия и новые материалы,
– математика и цифровые технологии,
– история и общество.

https://postnauka.ru – ПостНаука: проект о современной фундаментальной науке и ученых, которые её создают. На сайте опубликовано более 3500 материалов, из них почти 2000 – видео о достижениях фундаментальной науки и важных современных технологиях. В проекте приняло участие более 800 ученых из разных исследовательских областей, в том числе нобелевские лауреаты и представители зарубежной науки.

https://elementy.ru – «Элементы большой науки»: популярный сайт о фундаментальной науке (физика, математика, биология, химия): новости, лекции, библиотека, статьи, видео.

https://indicator.ru – Индикатор: новости науки, события, открытия российских ученых, цифровая энциклопедия, дискуссии, интервью по всему спектру наук и пр.

https://nplus1.ru – N+1: научно-популярное развлекательное издание о том, что происходит в науке, технике и технологиях прямо сейчас (новости, большие статьи, блоги, новости, открытия)

https://scientificrussia.ru – Научная Россия: наука в деталях (новости, статьи, интервью, лекции)

https://vsenauka.ru/knigi/besplatnyie-knigi.html – ВсеНаука: уникальная бесплатная библиотека, в которой можно прочесть ключевые научно-популярные книги, отобранные экспертами.

https://sciencetoday.ru – Наука сегодня: мультимедийный информационный портал о науке и технике, освещающий события и новости науки в мире, технологические инновации, интересные проекты, тенденции развития науки, последние научные разработки.

https://cyberleninka.ru – КиберЛенинка: открытая научная электронная библиотека научных статей, публикуемых в журналах России и ближнего зарубежья.

https://www.nkj.ru – «Наука и жизнь»: старейший российский научно-популярный журнал: статьи о недавних научных открытиях и об истории науки, о новых технологиях и фундаментальных основах наук, о людях, посвятивших жизнь науке, и об исторических личностях, о вещах, которые нас окружают, и об удивительных местах на нашей планете. Физика, биология, астрономия, химия, математика, лингвистика, медицина, психология – эти и другие науки на страницах «Науки и жизни» становятся ближе и понятнее.

https://kot.sh – «Кот Шрёдингера»: новый научно-популярный журнал о Вселенной, об атомах, о материках, об организмах, об обществе.

Торжественная речь автора, не ставшего лауреатом

Фото Н. Деминой

В короткий список по естественным наукам премии «Просветитель» 2010 г. вошла книга палеонтолога Александра Маркова «Рождение сложности. Эволюционная биология сегодня: неожиданные открытия и новые вопросы» (изд-во «Астрель», Corpus, 2010). Судя по отзывам жюри, она была одним из явных кандидатов на победу. А. Марков накануне церемонии написал по просьбе организаторов речь (на случай победы). Лауреатом он не стал, но хорошая речь осталась. Публикуем ее с согласия автора.

Я очень счастлив и польщен, что моя книга «Рождение сложности» удостоилась такой высокой оценки; что уважаемое жюри решило присудить ей столь почетную премию (см. оговорку выше — ТрВ-Наука), Первое, что мне хотелось бы сказать, это, конечно, слова благодарности в адрес Фонда «Династия» и Дмитрия Борисовича Зимина, учредителей этой премии. Без них моя книжка не только не получила бы премию, ее вообще бы не было, потому что сама возможность ее написать у меня появилась только благодаря «Династии» и благодаря тому, что я вот уже пять лет имею счастье сотрудничать с сайтом «Элементы большой науки» (http://elementy. ru/), где я пишу обзоры научных новостей по эволюционной биологии.

На самом деле, для того, чтобы описать мои чувства по отношению к деятельности Дмитрия Борисовича и Фонда «Династия», лучше всего подходят такие слова, как восхищение и восторг. Очень жаль, что это пока абсолютно единичное и уникальное явление в нашей стране и в нашей культуре, но что при этом поражает — так это масштаб и результативность их деятельности. Поразительно, как много могут изменить в интеллектуальной атмосфере общества одна-единственная организация и один-единственный меценат.

Вспомните, что у нас творилось с научно-популярной литературой всего лет пять назад. Ведь в книжный магазин было противно зайти. Мистика, астрология, оккультизм, уринотерапия, волшебные диеты, эзотерика на любой вкус, крайне редко -приличные книги в отвратительных переводах. Сейчас совсем другое дело, сейчас заходишь в книжный и любо-дорого посмотреть на отделы научпопа и естественных наук. Стоят рядами превосходные книги серии «Элементы»: и сами книги все первосортные, и изданы замечательно, и, самое главное, переводы хорошие, от чего мы уже давно все отвыкли.

Прошу прощения за пафос, но я действительно считаю, что Зимин и его команда спасают культуру, спасают общество от сползания в невежество, в средневековую дикость. И даже начинает казаться, что эта тьма уже чуть-чуть отступает. Как сайт «Элементы» немного потеснил в Интернете второсортные новостные сайты, которые публикуют безнадежно перевранные заметки про науку в стиле газеты «Аргументы и факты», не к ночи будь помянута, так и на книжном рынке вроде бы начинают намечаться аналогичные тенденции.

И еще, я очень рад, что столь высокой чести на этот раз удостоилась книга по биологии. До сих пор премия «Просветитель» ни разу биологическим книгам не присуждалась. Между тем мне кажется, что из всех естественных наук, при всем моем уважении к ним, сегодня в России, да и в мире, биология занимает совершенно особое место, и популяризация именно биологических знаний, эволюционной биологии, сейчас наиболее важна, если мы хотим помешать обществу сползти в этот самый средневековый мрак и невежество.

Причин много, и я не буду утомлять аудиторию их перечислением, скажу лишь одно. Мне представляется, что именно хороших биологических знаний сейчас не хватает людям для формирования у себя в мозгу адекватных рабочих моделей окружающего мира, адекватных рабочих моделей самих себя, таких моделей, которые позволяют делать правильные предсказания и полноценно жить, полноценно функционировать в современном обществе.

М. Гайдар, В. Успенский, Д. Зимин, С. Иванов, Г. Козлов. Фото предоставлено пресс-службой премии «Просветитель»

Если человек не знает высшей математики или плохо ориентируется в астрофизике, для него еще, на мой взгляд, не все потеряно, и восполнить эти пробелы сравнительно легко, потому что знания в этих областях достаточно абстрактны и они, пожалуй, не так часто вступают в конфликт с врожденными, эволюционно обусловленными особенностями нашего мышления, нашей психики. Понять и принять факты и выводы современной эволюционной биологии многим людям гораздо труднее, хотя бы потому, что эти факты часто вызывают отторжение на эмоциональном уровне. Они противоречат нашим врожденным мыслительным стереотипам: нашей глубинной телеологии, нашему врожденному дуализму, врожденной склонности нашего мозга приписывать всему вокруг цели и намерения, приписывать разумный замысел, разумный контроль любому процессу, в ходе которого что-то усложняется или упорядочивается, и так далее.

Поэтому именно здесь необходима особенно тщательная и качественная популяризаторская работа. Тем более что люди, не имеющие адекватного представления об эволюционной биологии, неизбежно заполняют эту пустоту психологически удобными, комфортными вымыслами, и их мозг в итоге создает патологически искаженную модель мира и самого себя. После чего такие люди начинают не только заниматься уринотерапией и согласовывать свои поступки с гороскопами. Они начинают бороться с ГМО, они начинают запрещать экстракорпоральное оплодотворение, они начинают запрещать исследования стволовых клеток, то есть начинают всерьез заталкивать общество в то самое вышеупомянутое средневековье и дикость. Вот поэтому мне кажется, что высокая оценка именно биологической книги является хорошим знаком, вселяющим надежду, что можно еще что-то сделать, как-то притормозить интеллектуальную деградацию общества.

Ну, а с моей стороны, вполне симметричным, как мне кажется, ответом будет продолжение книги «Рождение сложности», так сказать, второй том, посвященный эволюции человека, который я очень надеюсь дописать к середине следующего года. Спасибо за высокую честь и спасибо за внимание.

http://macroevolution.livejournal.com/39281.html

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

См. также:

Научно-педагогическая библиотека АлтГПУ :Тематические порталы, сайты → Физика

Тематические порталы, сайты → Физика

Физика

Общие вопросы. Методика преподавания

Энциклопедии, словари, справочники

Учреждения, музеи, библиотеки

Периодические издания

Общие вопросы.

Методика преподавания

http://en.edu.ru/ (31.08.22)

Естественно-научный образовательный портал

Является составной частью Федерального портала «Российское образование». Содержит ресурсы и ссылки по физике, химии, биологии, математике, обзор литературы и периодических изданий, тесты, задания к олимпиадам.

http://www.edu.ru/ (31.08.22)

Российский общеобразовательный портал

Коллекция: естественнонаучные эксперименты

http://www.fizika.ru/ (31.08.22)

Физика.ru

Сайт для учащихся и преподавателей. Учебники физики для 7-9-х классов, сборники вопросов и задач, тесты, описания лабораторных работ; для учителей — обзоры учебной литературы, тематические и поурочные планы, методические разработки.

http://www.physics.ru (31.08.22)

Открытый колледж

Учебные компьютерные курсы компании «Физикон», выпускаемых на компакт-дисках и индивидуальное обучение
через Интернет (тестирование и электронные консультации), обзор Интернет-ресурсов по физике и др.

http://www.trizland.ru/ (31.08.22)

Trizland.ru

Это сайт о Теории решения изобретательских задач (ТРИЗ). Сайт предназначен как для новичков, так и для профессионалов ТРИЗ. Цель проекта состоит в том, чтобы познакомить людей с ТРИЗ, и что главное – помочь научиться технике решения творческих задач в различных областях человеческого знания. Сначала – простые задачи, потом – сложнее. Задачи, собранные в огромном количестве на нашем сайте на различные темы (биология, физика, химия, бизнес,
реклама, техника, сказочные, фантастические и др.), а также различные форумы, статьи, книги, конкурсы.

http://physica-vsem.narod.ru/ (31.08.22)

«Физика для всех»: сайт Сергея Ловягина

Для учащихся: описания самодельных приборов, интересные рассказы о физиках и физике, рисунки учеников и их размышления, а также юмор. Для учителей: концепция преподавания физики в классах гуманитарной ориентации, описания простых и наглядных экспериментов, идеи для проведения уроков и проектов.

http://www.phys.msu.su/ (31.08.22)

Физический факультет МГУ им. М. В. Ломоносова

Собрана богатая академическая, образовательная и научно-исследовательская информация.

http://elkin52.narod.ru/ (31.08.22)

Занимательная физика в вопросах и ответах: сайт заслуженного учителя РФ В. Елькина

На сайте: радиотехника для всех; занимательные опыты; старинные задачи; биографии ученых. Физика и поэзия. Физика и медицина.

http://fizzzika.narod.ru/ (31.08.22)

Физика для всех

Задачи по физике с решениями.

http://nuclphys.sinp.msu.ru/ (31.08.22)

Ядерная физика в Интернете

Проект кафедры общей ядерной физики физического факультета МГУ осуществляется при поддержке НИИЯФ МГУ. Учебные материалы курса «Физика атомного ядра и частиц». Материалы спецкурсов. Справочные материалы: толковый словарь, таблицы частиц, греческий алфавит, таблица Менделеева и др. Практикум.

http://gannalv. narod.ru/fiz/ (31.08.22)

Физика в школе: сайт М. Б. Львовского

В учебном ресурсе «Физика в школе» представлены ссылки на многие разработки автора: программа
преподавания физики с компьютерной поддержкой, дистанционные уроки по молекулярной физике, сборник задач по физике для 11 класса, тесты по физике, рисунки, графики и формулы некоторых физических процессов и многое другое, что может быть полезным для учителей физики и учащихся старших классов.

http://www.abitura.com/#1 (31.08.22)

Физика для абитуриента

Сайт для абитуриентов, для выпускников школы, для тех, кто собирается поступать в вузы, где требуется хорошее знание физики. На сайте: открытые уроки, учебники по физике, решения задач, справочник по физике, ЕГЭ, советы абитуриенту, занимательная физика.

http://www.physica-vsem.narod.ru/ (31.08.22)

Физика и астрономия в московской школе № 1060

Для учащихся – описания самодельных приборов, интересные рассказы о физиках и физике, юмор и др. Для учителей – концепция преподавания физики в классах гуманитарной ориентации, описания экспериментов, идеи проведения уроков
и проектов.

Энциклопедии, словари, справочники

http://www.ru.convert-me.com/ru/ (31.08.22)

Интерактивный конвертер величин

Интерактивные калькуляторы для множества систем измерений, как широко используемых (метрическая, американская), так и довольно экзотических (японская, древнегреческая, старорусская).

http://www.alhimik.ru/hist/otkr0.htm (31.08.22)

ALHIMIK

Великие физические открытия. Хронология. На сайте представлена хронологическая карта физических открытий от
шестого века до нашей эры до физики двадцать первого века.

http://www.decoder.ru/ (31.08.22)

Декодер единиц измерения

Перевод величин из одной системы измерения в другие

http://elementy.ru/index.html (31.08.22)

Элементы: элементы большой науки

Популярная энциклопедия Джеймса Трефила «Природа науки». Впервые на русском языке. Научный календарь. Новости науки.

http://n-t.ru/nl/fz/ (31.08.22)

Нобелевские лауреаты

Премия по физике. Биографические статьи.

Учреждения, музеи, библиотеки

http://www.curator.ru/e-books/p1.html (31.08.22)

Интернет технологии в образование

Обзор электронных учебников и учебных пособий по физике. По каждому учебнику дано описание и отзывы.

http://sci-lib.com/ (31.08.22)

Большая Научная Библиотека

Электронные книги по физике, математике и др. Бесплатная научно-техническая библиотека

http://mister-grey.narod.ru/ (31.08.22)

Электронная техническая библиотека полнотекстовых книг

Представлены книги по электронике, программированию, микроконтроллерам, сетевым технологиям, теории автоматического управления, проектированию и многим другим направлениям.

http://n-t.ru/ (31.08.22)

N-T.ru – электронная библиотека «Наука и техника»

Книги, статьи, журналы. Нобелевские лауреаты.

Периодические издания

http://kvant.mccme.ru/ (31.08.22)

Квант: научно-популярный физико-математический журнал

Архив журнала с 1970 г. по 2002 г.

https://edu-potential.ru/ (31.08.22)

Потенциал

Образовательный журнал для старшеклассников и учителей. Раздел «Физика»

вверх

МБОУ «СОШ №9», г. Нефтеюганск

&nbsp/&nbsp Сведения об образовательной организации &nbsp/&nbsp Материально-техническое обеспечение и оснащенность образовательного процесса &nbsp/&nbsp Электронные образовательные ресурсы

Федеральные образовательные ресурсы​​

• Официальный сайт Министерства образования и науки Российской Федерации
• Федеральный портал «Российское образование»
• Информационная система «Единое окно»
• Федеральный центр информационно-образовательных ресурсов​​
• Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов
• Российский общеобразовательный портал

Перечень электронных образовательных ресурсов, доступ к которым обеспечивается учащимся

http://elementy. ru/ Элементы большой науки

http://megabook.ru/ МЕГАЭНЦИКЛОПЕДИЯ КИРИЛЛА И МЕФОДИЯ

http://school-collection.edu.ru/ Единая коллекция ЦОР

http://ege.edu.ru/ Официальный информационный портал Единого государственного экзамена, 11 класс

http://gia.edu.ru/ Официальный информационный портал Единого государственного экзамена, 9 класс

http://www.uznai-prezidenta.ru/ Детский сайт Президента Российской Федерации

http://fipi.ru/ Федеральный институт педагогических измерений

По предметам:

Дистанционные конкурсы, турниры, олимпиады:

​Перечень электронных образовательных ресурсов, доступ к которым обеспечивается педагогическим работникам​

http://1september. ru/ Педагогический университет «Первое сентября» 

http://www.prosv.ru/ сайт издательства «Просвещение»

http://www.openclass.ru/- сетевое образовательное сообщество учителей

http://school-collection.edu.ru/ Единая коллекция ЦОР

http://www.eorhelp.ru/ ЭОР (сообщества предметников)

http://www.edu.ru/ — федеральный портал «Российское образование»

http://school-collection.edu.ru/ — единая коллекция цифровых образовательных ресурсов

http://fcior.edu.ru/ — федеральный центр информационно-образовательных ресурсов

http://www.school.edu.ru/ — Российский общеобразовательный портал

http://www.rustest.ru/ Федеральный центр тестирования. Организационно-технологическое сопровождение единого государственного экзамена.

http://ege.edu.ru/ Официальный информационный портал Единого государственного экзамена, 11 класс

http://gia.edu.ru/ Официальный информационный портал Единого государственного экзамена, 9 класс

http://www.zavuch.info/ площадка для обмена опытом, общения и коммуникации работников системы образования.

http://www.eidos.ru/ Центр дистанционного образования Эйдос

http://www.internet-school.ru/  Дистанционное образование Телешкола

http://www.metaschool.ru/ Петербургская Интернет-школа по математике и русскому языку

http://www.konkurs-eor.ru/materials  Всероссийский конкурс педагогического мастерства по применению ЭОР в образовательном процессе.

http://www.nachalka.com/  Начальная школа — детям, родителям, учителям. Библиотека ресурсов для учителя начальной школы

«Я, на данный момент, какими-то романтическими идеями об улучшении человечества не одержим. Просто делаю то, что мне приятно делать и что у меня более-менее получается»

Мы поговорили с доктором биологических наук, профессором МГУ, лауреатом, а теперь уже членом жюри премии «Просветитель» Александром Марковым о его новой книге «Перспективы отбора» и о том, что в нее не вошло, о ярких примерах полезных мутаций и мусорной ДНК, о поэзии как сверхстимуле, о том, от каких стихов он балдеет, о том, что такое генетическая основа отбора, о различии между R-стратегиями и K-стратегиями, о том, как в 90-е ему пришлось работать сторожем и руководить стартапом, как в Китае научились клонировать обезьян и даже делать трансгенных обезьян, немного о расоведении и гендерном неравенстве, о связи повреждения в области теменных долей и вероятности возникновения потусторонних видений, о вере в бога, воцерковлении и атеизме, об измененных состояниях сознания и сновидениях, о том, зачем, в конце концов, оно нам нужно, это половое размножение, и о морских ежах. Затронули мы и традиционные вопросы, вроде: существует ли вирус иммунодефицита человека? Бывает ли от прививок аутизм? Все ли ГМО очень вредны и опасны? Но знали ли вы, что Александр Марков написал и издал в свое время несколько художественных книг? И что с ним случилось, когда он обнаружил, что на свете существуют креационисты? Об этом и многом другом — в нашем интервью.

Часть первая
— Александр Владимирович, спасибо, что согласились побеседовать. Поздравляю вас с выходом новой книги «Перспективы отбора». Чем она похожа на ваши предыдущие книги («Рождение сложности», 2010, «Эволюция человека», 2011, «Эволюция. Классические идеи в свете новых открытий», 2014) и чем принципиально от них отличается?

— Она, конечно, продолжает этот ряд книг, является частью этой же серии. Общее в них то, что в основе всех наших с Еленой книг (Елена Наймарк – доктор биологических наук, палеонтолог, популяризатор науки, супруга и соавтор Александра Маркова – примеч. ред. ) лежат рассказы о новых научных исследованиях, которые мы пишем где-то с 2005 года для сайта «Элементы большой науки». Причем в какой-то момент стало ясно, что эти рассказы о новых исследованиях можно сразу писать как главки для будущих книг, что мы и делаем сейчас. Так что это тот же самый формат, в основе которого лежат рассказы о новых открытиях. И во всех случаях это попытка отразить современное состояние дел в какой-то области эволюционной биологии. Так что сходств больше, чем различий. Наша последняя книга рассказывает о новых открытиях, в основном сделанных за последние годы – где-то с 13-го -14-го и до 18-го – 19-го.  

— Что из важного пришлось оставить за скобками? 

— Многое не вошло. Некоторые вещи не вошли, потому что они очень сложны и требуют отдельного углубленного рассмотрения – это, прежде всего, открытия в области эволюционной биологии развития, так называемой evo-devo (от англ. evolutionary developmental biology – прим. ред.), и то, что касается ранних этапов эволюции животных, становления планов строения животных, первичноротости/вторичноротости и т. д. Практически не вошла тема эволюции человека, в палеоантропологии и в палеогенетике было сделано за последнее время огромное количество важных открытий, которые тоже требуют отдельного рассмотрения. И мы сейчас планируем следующие книги, одна из которых будет как раз о новых открытиях в изучении эволюции человека, это будет как бы апдейт к двухтомнику «Эволюции человека» — что нового мы узнали с момента выхода двухтомника (прошло почти 10 лет).

— То есть это уже практически готовый материал?

—  Еще не вполне, но есть огромное количество научных публикаций, о многих из них мы рассказывали на сайте «Элементы». Это все надо собрать, дополнить, выстроить какую-то логическую схему. И, я надеюсь, получится нечто интересное, потому что в изучении человека за последние 10 лет произошло несколько очень важных прорывов, стали складываться из отдельных кусочков те участки общей мозаики, которые до сих пор оставались смутными. Кое-какие принципиальные вопросы стали, наконец, проясняться. Это произошло именно сейчас, в последние годы, и об этом очень хочется написать. И еще один большой блок новых данных, который совершенно не вошел в последнюю книгу – это палеонтология: докембрий, и фанерозой, и рубеж эдиакария и кембрия, там тоже масса нового и интересного, и, возможно, это тоже будет когда-нибудь еще одна книжка. 

— А эти две будущие книги планируются в ближайшее время?

— По первой книге предварительный разговор был с издательством Corpus, оно одобрило эти планы. По ней мы уже даже написали синопсис, возможно, скоро подпишем договор. А книжка по палеонтологии – пока только замысел, в ближайшие месяцы мы набросаем какой-то планчик. А сами книги появятся в течение года, двух, трех. Если все будет хорошо. 

— Здорово, будем ждать. Возвращаясь к уже вышедшей книге: скажите, а какова рабочая дефиниция понятия «отбор» и какие поправки в свои представления об отборе вы внесли, работая над книгой?

— С одной стороны, естественный отбор – это самое фундаментальное понятие в эволюционной биологии, но, с другой стороны, это не какая-то особая новая сущность, которую Дарвин ввел в науку, это метафорический термин, над которым Дарвин долго думал. По сути дела, естественный отбор – это просто констатация того очевидного в общем-то факта, что эффективность размножения, эффективность передачи своих наследственных признаков следующим поколениям у организмов зависит от их наследственных особенностей. То есть, говоря научным языком, генотип влияет на приспособленность. Не все генотипы одинаково успешно размножаются и передают свои гены следующим поколениям. Вот это и есть естественный отбор. И собственно больше ничего. 

В отличие от ситуации с Ньютоном, который, описывая закон всемирного тяготения, ввел в науку совершенно новое понятие гравитации. Вот жили люди без гравитации, не знали о ней, а вот теперь, пожалуйста, нате вам гравитацию – новую сущность. А естественный отбор не является такой новой сущностью, это просто новыми словами сформулировано то, что и так всем было очевидно даже во времена Дарвина. Это базовое определение отбора. Просто-напросто влияние генотипа на приспособленность. Одни генотипы размножаются лучше, другие хуже. Но. Базовое определение-то простое, а вот в реальном мире последствия и направленность отбора предсказать довольно трудно. 

Там возникают очень сложные коллизии, потому что, например, жизнь в принципе очень сложна, и каждое живое существо в течение своей жизни вынуждено решать огромное количество самых разнообразных проблем: нужно и еду найти, и от хищников спрятаться, и полового партнера найти, оставить и вырастить потомство, защищая его от всяких невзгод, и спастись от паразитов, и не заболеть всякими опасными болезнями, мигрировать вовремя из плохого места в хорошее и т.д. Все эти задачи постоянно нужно решать, и соответственно, генотип может влиять на успешность их решения множеством способов и может быть очень много разнонаправленных векторов отбора, которые иногда конфликтуют друг с другом и совместно производят неожиданные эволюционные изменения, поэтому все это довольно трудно предсказуемо. 

Даже в предельно упрощенных лабораторных условиях, как выясняется, мы пока еще во многих случаях не можем точно предсказать, как пойдет эволюция под действием отбора. Вот как раз про это есть в новой книге – про эксперимент Ленски, где нарочно были сделаны все условия максимально простыми. Это эволюционный эксперимент на бактериях. Бактерии все изначально одинаковые, они живут в монокультуре, то есть кроме этого вида бактерий там никого нет – никаких живых организмов, чистая монокультура. Очень простая среда, единственный вид пищи (глюкоза), которого там мало. И нужно адаптироваться к этим простейшим условиям, которые не меняются из поколения в поколение, из года в год. Проще, казалось бы, некуда. И все равно эволюция бактерий в этих условиях пошла не совсем так, как ожидалось, даже порой совсем не так, как ожидалось. Эти бактерии в колбах лаборатории Ленски продолжают удивлять ученых и не оправдывать их ожидания. 

— Интересно, а насколько это связано с абсолютной непредсказуемостью этих процессов, а насколько, может быть, еще с отсутствием инструментов предсказания? 

— В общем, задним числом, как правило, удается понять, почему процессы пошли так, а не иначе. Это значит, что имеющиеся модели, которые мы используем для описания и прогнозирования, не совершенны, они учитывают не все, что необходимо учитывать. 

— Это какие-то математические модели?

— В принципе, любые модели, в том числе и математические. Это могут быть вербальные модели. Скажем, думали, что в таких простых, предельно упрощенных условиях адаптация бактерий к этим условиям будет идти с замедлением – сначала быстрая адаптация, то есть отбор будет поддерживать мутации, которые полезны в этих условиях, но достаточно скоро все возможные мутации, которые могут улучшить приспособленность бактерий к этим условиям, произойдут, будут подхвачены отбором и закрепятся в популяциях. Бактерии достигнут оптимальной приспособленности, у них будут оптимальные для данных условий генотипы и на этом эволюция закончится, дальше будет стазис, ничего интересного больше происходить не будет. 

Это было основным предсказанием. И эта модель как раз оказалась слишком простой, выяснилось, что она не учитывает много всего. Она не учитывает, прежде всего, такую вещь как взаимодействие мутаций, то, что называется эпистазом и делает мутации в разной степени полезными или вредными в зависимости от того, какие мутации уже закрепились ранее. В разных генетических контекстах одна и та же мутация либо будет приносить пользу, либо будет нейтральна, либо окажется вредной. Все зависит от контекста. И вот оказалось, что эпистаз у бактерий очень силен, и из-за этого эволюционные траектории, по которым движутся эволюционирующие бактерии к вершинам приспособленности, оказываются очень извилистыми. Эволюционирующая бактерия как бы ищет путь в сложном запутанном лабиринте. Отбор все время пытается увеличить приспособленность, но прямого пути туда нет. Как к идеалу. Путь оказывается очень сложным, и это занимает гораздо больше времени, чем ожидалось. И это один из неожиданных результатов, что даже за 60 000 поколений бактерии так и не вышли на плато, а продолжают наращивать свою приспособленность, и новые мутации продолжают оказываться полезными время от времени, поддерживаться отбором, несмотря на то, что эксперимент идет достаточно долго, чтобы каждая возможная точечная мутация в геноме хотя бы у одной бактерии, а, на самом деле — у многих бактерий, произошла.   

— Бесконечная креативность отбора, которой нет предела. А вообще мутации – это же что-то вредное по определению. Можете привести яркие примеры, показательные случаи полезных мутаций?

— Это тоже пример того, как приходится уточнять имеющееся представление, существующую модель. С одной стороны, давно известно и логически очевидно, что вредных мутаций должно быть значительно больше, чем полезных, исходя из простого соображения, что мутации у нас случайны. Вероятность возникновения мутации никак не связана с ее полезностью или вредностью – это просто случайное изменение последовательности ДНК. Понятно, что сложную работающую систему, каковой является живая клетка, живой организм, случайным изменением испортить гораздо проще, чем улучшить. Как хороший связный текст гораздо проще испортить, случайно меняя в нем буквы, чем улучшить. 

Вероятность улучшения, в принципе, тоже есть, но она, кажется, на первый взгляд, должна быть очень маленькой. Это действительно так – вредные мутации возникают, как правило, гораздо чаще, чем полезные. Но важно учитывать то, в каких условиях находится организм. Мутации остаются случайными, но если организм находится в идеальных для него условиях, где он чувствует себя очень хорошо, то есть его приспособленность к этим условиям очень высока – в этой ситуации что-то улучшить случайными мутациями почти невозможно, крайне маловероятно. Он и так близок к оптимуму для своих условий. Если мы поместим тот же самый организм в очень плохие для него условия, значит, его приспособленность к этим условиям низка, и в этом случае вероятность, что какая-то случайная мутация окажется полезной, резко повышается. Сейчас проводятся эксперименты, которые позволяют подсчитать количество полезных мутаций, возникающих в единицу времени, которые повышают приспособленность на пять или более процентов. Такие эксперименты уже проводились, например, на дрожжах. Выясняется, что в новых условиях вероятность полезных мутаций может быть весьма значительной. 

— То есть, чем хуже условия, тем вероятнее возможность полезных мутаций, потому что необходимость адаптироваться будет выше?

— Да, но дело тут не в необходимости. Многие небиологи это путают. Здесь нужно четко различать: необходимость изменений – это телеологическое рассуждение. Это как будто организм хочет приспособиться, ему надо приспособиться, и поэтому у него возникают полезные мутации. Нет, дело не в этом. Никакие цели и далекие планы в биологии не работают. Условия плохие, значит, данный генотип плохо приспособлен к этим условиям, организм плохо работает, и поэтому, что-то случайно меняя в геноме, есть вероятность, что ему станет лучше. Мутации возникают те же самые случайные, но просто в идеальных условиях эти изменения практически наверняка будут либо нейтральными, либо вредными. Улучшить уже ничего нельзя, когда и так все хорошо. А вот если все плохо, то те же самые случайные изменения имеют шанс оказаться полезными. Это иногда называют принципом Анны Карениной, потому что он описан в первой фразе романа «Анна Каренина»: «Все счастливые семьи похожи друг на друга, каждая несчастливая семья несчастлива по-своему». В биологии то же самое. Существует мало способов, и низкая вероятность достигнуть идеала, поэтому в идеальных условиях очень мало что можно поменять, все предопределено этими условиями, менять ничего нельзя, только навредишь. А вот испортить все можно множеством разных способов. 

— Да, это интересно и где-то поучительно. Скажите, а по вашим наблюдениям, насколько легко в общей массе биологи способны отказываться от привычных взглядов?

— Я не знаю, как насчет общей массы, но обычно для большинства ученых это тяжело. Если человек много лет отстаивал какую-то гипотезу и верил в нее, и какие-то эксперименты вроде как согласовывались с этой гипотезой, и вдруг появляются опровержения, это очень трудно обычно принять. Поэтому существует некоторая тенденция к догматизму, и революционные идеи в биологии порой встречают сопротивление. По-разному бывает. Но есть и вопиющие случаи. Известный пример с теорией симбиогенеза. Это теория о том, что эукариотическая клетка произошла в результате симбиоза микроорганизмов, в частности, что митохондрии – это симбиотические бактерии, что пластиды – это симбиотические бактерии.  

Эта идея высказывалась еще в XIX веке. Но тогда это вообще не было воспринято научным сообществом, потому что казалось вообще пустыми фантазиями. Уже во второй половине XX века Линн Маргулис придумала снова эту идею, собрала более убедительные аргументы и написала статью про симбиогенетическую теорию происхождения эукариотической клетки. Так вот эту статью отвергли в 15 журналах. И только с 16-ой попытки она все-таки пробила эту статью, ее опубликовали в журнале «Теоретическая биология» —  Journal of Theoretical Biology. И это вообще удивительно – сколько надо иметь энергии и веры в себя, чтобы после 15 отказов потащить статью еще в 16-ый журнал. У меня бы точно не хватило веры в себя. Я бы забросил эту статью куда подальше и занялся чем-то другим. Причем даже не после 15 отказов, а после 3-х – 4-х. Но она все-таки ее пробила.

— Такой Мартен Иден от биологии. Молодец!

— Да, молодец, конечно. Спустя какое-то время новые факты показали, что она была абсолютно права. Не во всех деталях, но основная идея оказалась верной, ее удалось строго доказать. Насколько вообще в биологии можно что-то строго доказать. Сейчас никто не сомневается в том, что эукариотическая клетка произошла в результате симбиогенеза, и что митохондрии и пластиды — потомки симбиотических бактерий, которые стали жить внутри клетки предка эукариот. Блестяще подтвердилась идея, которая казалась поначалу абсолютно безумной и невероятной. Почему и статью отвергали все журналы.  Очень быстро порой закрепляются догмы. Допустим, теория симбиогенеза действительно была революционной и необычной. Биологи еще с такими фортелями не сталкивались, чтобы один организм поселился внутри другого, и чтобы из этого произошел великий эволюционный скачок. Это была очень радикальная идея. Но даже менее радикальные идеи порой встречают сопротивление, потому что успела уже устояться другая точка зрения. 

Например, наш великий эволюционист Алексей Симонович Кондрашов рассказывал такую историю: их группа в начале 2000-х годов, сравнивая геномы, обнаружила, что некоторые мобильные генетические элементы – транспозоны, ретротранспозоны (это такие паразитические кусочки ДНК, по некоторым свойствам напоминающие вирусы, которые поселяются в геномах разных организмов и там размножаются, прыгают с места на место, встраивают свои копии в разные участки генома) очень похожи в геномах, скажем, человека и мыши. То есть у давно разошедшихся видов одни и те же кусочки мобильных элементов сидят рядом с какими-то генами, а это значит, что они поддерживаются отбором, потому что бесполезные кусочки ДНК очень быстро меняются, отбор не отбраковывает мутации, возникающие в них, и они быстро меняются. 

— Но это какой-то параллельный процесс – я забыла, как в биологии называется… когда несвязанные вещи вдруг оказываются очень похожими?… конвергенция, вспомнила.

— Бывает конвергенция, но в данном случае это трудно было предполагать. Все думали на тот момент, что мобильные элементы – это 100% мусорная ДНК и никакой пользы приносить не может. А если мы видим консервативные участки мобильных элементов, одинаковые в геноме человека и мыши, это значит, что они зачем-то нужны людям и мышам, отбор их сохраняет. Да, можно сказать, что это конвергентное сохранение, но, скорее, унаследованное от общего предка в данном случае. Общий предок человека и мыши уже имел эти мобильные элементы в этих местах, и раз они не изменились, раз отбор отбраковывал все мутации в них, значит, эти кусочки полезны, значит, мобильные элементы или их фрагменты могут приносить пользу организму. Это называется сейчас молекулярное одомашнивание геномных паразитов, они начинают приносить пользу, отбор их поддерживает, сохраняет, и эти участки становятся консервативными. Сама их консервативность доказывает – или, по крайней мере, указывает на — их полезную функцию. И вот Кондрашов и его команда написали статью про это, и ее отклонили, сказав: «ребят, вы чего, все же знают, что транспозоны – это мусорная ДНК, они не могут приносить никакой пользы». 

Но буквально через пару лет другая группа исследователей получила тот же результат, но им повезло больше, и их статью опубликовали, а группа Кондрашова утратила приоритет – открытие теперь считается не их. Но в данном случае всего несколько лет ушло на то, чтобы пробить нестандартную идею. А вот эта догма, что транспозоны – это всегда мусорная ДНК, сформировалась очень быстро, свеженькая совсем. Сравнительно недавно, за несколько десятилетий до этого, никто вообще не верил в транспозоны. Барбара Мак-Клинток, которая открыла мобильную ДНК (транспозоны), опередила свое время, ей же тоже никто не поверил. Она на кукурузе открыла, что бывают кусочки генома, которые прыгают с места на место. Ей не поверили. Ей сказали: «Вы че? Что за бред вообще? Какие еще прыгающие кусочки ДНК?» Раскритиковали ее, она расстроилась, бросила эту тему и занялась другими вещами. Прошло лет тридцать, пока их переоткрыли, доказали, что она была права и, в конце концов, дали ей Нобелевскую премию. Ей было уже очень много лет, когда ей вручили Нобелевку, но вручили все-таки за открытие этих мобильных элементов. И думали, что мобильные элементы — это мусор, все так быстро успели в это поверить, что не сразу вняли ученым, которые обнаружили, что иногда мобильные элементы могут подвергаться молекулярному одомашниванию и становиться полезными частями хозяйского генома.

— Но, когда быстро верят чему-то новому, это скорее — исключительный случай, обычно научное сообщество сопротивляется. Это, в общем, норма. А нет ли в этом сопротивлении проявлений каких-то эволюционных закономерностей, не похоже ли это на то, что обычно происходит с теми же мутациями, которые тоже должны накопить массу и частоту, чтобы закрепиться?

— В основе такого поведения, конечно, какие-то генетически обусловленные психологические особенности людей лежат, но на эту тему довольно трудно рассуждать, потому что не понятно, как проверять подобные домыслы. Но здесь можно давать какие-то гипотетические эволюционные объяснения: люди в ходе эволюции выработали определенную консервативность мышления. Мы не можем жить в абсолютно хаотическом мире, мы должны создать себе какую-то рабочую модель этого мира и ее держаться, потому что, если мы будем каждую секунду в корне менять свои взгляды на окружающую реальность, мы не сможем существовать. Какой-то консерватизм мышления, конечно, нужен. Можно порассуждать о каких-то эволюционных корнях консерватизма в науке, но с другой стороны, это можно объяснить и чисто экономическими эгоистическими соображениями. Исследователям не выгодно чуть что отказываться от идей, на которых они себе сделали карьеру. Что-то в этом духе. 

Но так или иначе некоторый консерватизм существует, но, слава богу, научный метод все-таки позволяет решать вопросы с изрядной долей объективности. Если представлены убедительные данные, опровергающие привычные взгляды, то сразу или с какой-то задержкой, но с большой вероятностью эти взгляды себе дорогу пробьют. Хотя, конечно, некоторые проблемы из-за этого в развитии науки возникают. Ну, например, сейчас острая конкуренция в науке, каждый молодой исследователь должен сделать как можно больше публикаций в престижных журналах. Люди заинтересованы в том, чтобы выбирать себе для исследований проходные темы, чтобы в их работах обосновывались такие идеи, которые не вызовут сильного сопротивления, которые не слишком противоречат устоявшимся взглядам, которые легко пройдут через рецензентов и редакторов. Многие молодые ученые, которым со страшной скоростью нужно наращивать число публикаций, просто не возьмутся за тему, если она сулит трудности, если она слишком нетрадиционная. 

— В таком случае, это большое зло, тормозящее движение в науке.

— Да. Но это справедливо, и, если вы делаете революционное заявление, к нему должны прилагаться веские доказательства. Это правда. Но чтобы получить веские доказательства, нужно много времени, много усилий, а опять же, этому мешает конкуренция между учеными. Мало кто возьмется за проект, который сулит публикацию только после долгих лет работы и огромных вложений. Зачем, если можно взять какую-нибудь другую проходную тему?

Я помню, был такой случай: поймали одного голландского психолога на фальсификации данных. Был громкий скандал. Это был известный психолог. У него была куча публикаций. Практически все они были устроены следующим образом: бралась какая-то модная гипотеза, в которую верило или готово было поверить большинство специалистов, очень правдоподобная. И в статье описывалось, как был поставлен эксперимент на добровольцах – как проводили опросы на улицах, как подсаживались на лавочки, как спрашивали, как люди отвечали. В одной ситуации так, в другой ситуации сяк. И в итоге результаты подтверждали эту красивую гипотезу. И получалась такая красивая складная статья. И он штамповал эти статьи, и, как потом выяснилось, фальсифицировал данные – во многих случаях исследования просто не проводились. Он все это выдумывал. Говорил, что одни студенты, якобы, это сделали, другим студентам он давал обработать эти данные, которые сам сочинил, брал их в соавторы. И даже соавторы не знали, что исследование, на самом деле, не было проведено, что эти цифры выдуманы. 

— Это крайний случай проходимства и предприимчивости.

— Я хотел в данном случае обратить ваше внимание на то, что темы, которые выбирал этот психолог для своих псевдоисследований, были самые проходные, потому что их легче всего было опубликовать. Он потом признался во всем, каялся, бил себя в грудь, говорил, что – вот, мне так понравилось, когда меня все хвалят на конференциях, узнают, что я стал такой известный, уважаемый, что я просто не мог удержаться от искушения и начал придумывать результаты.

— Но вообще, говорят, что довольно сильно даже в таких, казалось бы, совершенно объективных условиях как физические опыты, наблюдатель влияет на их исход. То есть разнятся результаты у разных наблюдателей без осознанных попыток что-либо фальсифицировать.

— Да-да-да, конечно. Если очень хочется получить определенный результат и знаешь, что у тебя происходит, то, да, можешь бессознательно чуть-чуть себе подыграть. Поэтому сейчас стали всякие двойные слепые методы использовать, чтобы сами экспериментаторы не знали, что они делают, какой у них вариант. Но, конечно, это далеко не всегда реально. Если ввести такое общее правило для любых исследований, то все исследования для начала во много раз подорожают, развитие науки сильно затормозится. 

—  А расскажите, пожалуйста, о генетической основе отбора.

— Генетическая основа отбора – это наследственная изменчивость. Это те различия, которые есть в геномах разных особей в популяции. В принципе, в любой популяции есть какое-то генетическое разнообразие, разные варианты генов. Это и есть генетическая основа отбора. У одних видов – большая наследственная изменчивость, сильно отличаются друг от друга геномы двух случайно выбранных особей, у других – меньше. Причины того, что у одних видов большая наследственная изменчивость, а у других маленькая, не до конца ясны. В нашей книжке есть рассказ об одном интересном исследовании, в котором был найден фактор, от которого, по-видимому, сильнее всего зависит величина наследственной генетической изменчивости у разных видов. Оказалось, что этим фактором является размер потомка на той стадии, когда он приступает к самостоятельной жизни. 

Речь идет о различии между так называемыми R-стратегами и K-стратегами. В эволюционной биологии есть такое понятие: R-отбор и K-отбор. R-стратегия – это когда организмы производят очень много, но очень маленьких и незащищенных потомков. Например, выметывает рыба миллион икринок и совершенно дальше о них не заботится. Понятно, что большая часть этого потомства погибает. А другая крайность – это когда животное рожает одного детеныша в год и о нем очень сильно заботится, растит, кормит, лелеет и выпускает в жизнь уже подрощенным и способным за себя постоять. Это K-стратегия. Тут оказалось, что, чем сильнее склонность к R-стратегии, тем выше генетическое разнообразие видов. И наоборот. У K-стратегов, которые заботятся о потомстве, низкое внутривидовое генетическое разнообразие. 

— В предисловии вы пишете, что ваш идеальный читатель не спутает нуклеотиды с аминокислотами и его не испугать «регуляторной генной сетью», но для реального читателя в книге поясняются сложные термины. И вообще она сделана замечательно удобно для реального читателя. Каждая ее глава снабжена значками, позволяющими заранее судить о том, насколько информация, изложенная в ней, сложна (иконка «мозг»), интересна для большой науки («профессорская шапочка») и занятна (иконка «круто!»). В чем для вас ценность популяризации биологии?

— Вам честно сказать?

— Да!

— Значит, смотрите. Я, на данный момент, какими-то романтическими идеями об улучшении человечества не одержим. Я просто делаю то, что мне приятно делать и что у меня более-менее получается. Я перепробовал довольно много разных занятий в жизни. То есть я был в молодости просто палеонтологом, изучал систематику морских ежей, потом всякие другие темы, то есть выступал как ученый. В молодости же я пытался писать художественную литературу, фантастику. 

— Ух ты! А было это где-то опубликовано?

— Да, было несколько книжек опубликовано, но особого успеха это мне не принесло.

— А где их можно прочитать?

— На моей страничке в Википедии они перечислены. Они где-то в сети живут своей жизнью. Все тексты можно найти и даже можно найти людей, которые их читали. Причем не только опубликованные, но и неопубликованные рукописи тоже живут где-то в сети. Но я просто попробовал свои силы – у меня были какие-то графоманские тенденции в юности, и мне всегда хотелось какие-то завиральные идеи выразить в виде фантастического романа. И в ту секунду, когда у нас в стране наступила гласность, и я понял, что сейчас можно публиковать книги, не проходя коммунистическую цензуру и так далее, в ту же секунду я начал писать свой первый фантастический роман. Было дело. Его опубликовали в итоге. Сейчас, конечно, довольно смешно это вспоминать, но были такие попытки. 

Потом были тяжелые времена, когда были совсем несовместимые с жизнью зарплаты у научных сотрудников в России, приходилось подрабатывать переводами, я даже ночным сторожем работал довольно долго, когда дети были маленькие и надо было их чем-то кормить. Потом два года я работал в био-технологическом стартапе, который организовала однокурсница, уехавшая в Америку. Она организовала стартап по биоинформатике, и я в этом активно участвовал в течение двух лет. Я оттуда сбежал, потому что не выдержал этого напряжения. Я должен был руководить рабочей группой, которая находилась в России и, собственно, делала всю работу, а американская группа пыталась это дело продать и получить деньги. А работу делали мы, я всем руководил, и это была адская соковыжималка. Это была гонка, когда нужно было все время жить с мобильным телефоном – звонки из Америки могли последовать с какими-то срочными заданиями в любую секунду. И так с утра до ночи без отдыха. Через два года я понял, что не могу, сбежал оттуда и после этого некоторое время отдыхал, а тут как раз появился интернет, стал в России более-менее доступным. Для поиска научной литературы я его и раньше использовал, но тут обнаружил – а это был конец 2002 – начало 2003 года, – что на свете существуют креационисты. Это меня страшно удивило, потому что я просто не знал, что в наш просвещенный век такой идиотизм может реально существовать. Но сейчас-то я знаю. Что не только креационисты, но еще и плоскоземельцы есть. 

— Да, они собирают массовые конференции, делают там доклады…

— Да ужас. Есть много таких сект, группировок, которые сплачиваются вокруг отрицания каких-то строго установленных истин. Земля плоская, американцы не летали на Луну, а все это снималось в Голливуде и т.д. Есть масса модных заблуждений. Более-менее сюда же относятся люди, которые не верят в вирус иммунодефицита человека, или, наоборот верят, что от прививок бывает аутизм, а все ГМО очень вредны и опасны. Но в тот момент я обнаружил креационистов, сильно удивился, обалдел от этого факта и подумал, что если люди, у которых есть такие заблуждения, существуют, то надо же им рассказать, объяснить, и они поймут. И так я начал заниматься популяризацией науки. Первые месяцы просто из интереса – в интернете поспорить. Потом я стал делать научно-популярный сайт – кустарный. Постепенно он разросся, я туда напихал всяких книжек, статей и не прошло и года как на это дело обратили внимание некоторые средства массовой информации. Мою жену, а потом и меня, пригласили на радио «Свобода», и мы там стали работать в замечательном коллективе с Ольгой Орловой, Александром Костинским, Александром Сергеевым, Владимиром Губайловским. Мы делали радиопередачи про науку, приглашали разных российских ученых в студию и беседовали. Так я познакомился с огромным количеством замечательных российских ученых, с разными интересными исследованиями. И это продолжалось несколько лет. А в 2005 году меня позвали еще на сайт «Элементы» писать новости науки. 

— А удалось ли вам переубедить хоть одного креациониста?

— Знаете, по-видимому, да. Но речь, конечно, не идет о яростных креационистах, которые из этого креационизма сделали себе цель жизни, у которых это главное, которые вкладывают большие ресурсы в то, чтобы отстаивать креационизм. Таких, конечно, не переубедишь. Но не столь активных креационистов, умеренных, которые думают, что Дарвина опровергли и, наверное, это все неправда, можно переубедить. Я встречал переубежденных. Человек пишет, что был креационистом, а почитал, послушал лекции и понял, что это все фигня. Эволюция реальна, Дарвин был прав. Так что да.

— Но, наверное, этот изначальный импульс переубедить креациониста позже ушел на второй план, и что-то другое стало для вас важно?

— Потом меня огорчили в целом перемены, происходящие в стране, я почувствовал, что эти идеи заботы об общественном благополучии и просвещения широких масс во мне как-то зачахли. Сейчас я рассуждаю так: если это кому-то надо, если кто-то мои книжки читает и покупает, и мне за это денежки капают, вот и отлично. Вроде у меня неплохо получается книжки писать и лекции читать. Вон даже позвали на биофак руководить кафедрой Биологической эволюции.

— А тяжело студенту попасть к вам на кафедру? Как вообще естественный отбор ведется?

— Надо поступить на биофак. 

— Тем, кто уже поступил на биофак и хочет заниматься эволюцией.

— Обычно с этим нет проблем. Распределение по кафедрам до сих пор было достаточно свободное. С этого года будут немного другие правила, но я думаю, что в обозримом будущем какого-то бешеного конкурса по много человек на место на нашу кафедру не будет. Пока берем более-менее всех желающих.

— Вы довольно часто читаете научно-популярные лекции, в том числе, например, в «Архэ». Публика, которая там собирается, это ваши реальные читатели? И как часто попадаются среди них идеальные? 

— В «Архэ» в основном идеальные приходят. Это ж надо оторвать задницу от дивана, пойти вечером в определенное место, да еще за билет заплатить и потом слушать лекцию вместо того, чтобы в Фейсбуке смотреть какие-нибудь видосики. Это некое усилие, и приходят люди мотивированные, люди, которым это действительно ужасно интересно. В «Архэ» прекраснейшая публика, даже, как правило, более заинтересованная и более подкованная, чем студенты, которым я читаю на биофаке на 4 курсе. Там у нас 200 человек, это обязательный предмет и, соответственно, часть студентов не особо интересуется тем, что мы рассказываем. Но там тоже есть хорошие ребята. Слава богу, на биофаке все-таки хорошие ребята. Бездельников и оболтусов небольшой процент. 

— Бездельники и оболтусы, наверное, до 4 курса просто не доживают, раньше отсеиваются?

— Да. Хотя на биофаке довольно небольшой отсев. Надо уж прям совсем распоясаться, чтобы тебя отчислили. На родственном факультете биоинженерии и биоинформатики отсев гораздо больше. Я там тоже четверокурсникам читаю часть курса «Теория эволюции» — половину, вторую половину читает Алексей СимоновичКондрашов. Я читаю «Историю жизни на Земле, макроэволюцию». Там действительно до 4 курса доживает примерно половина тех, кто поступил на 1 курс, там отсев зверский.

— А вы в этом году планируете в «Архэ» что-то читать?

— Нет, в этом году я не планирую, потому что, вы знаете, у меня все время чувство, что я дико перегружен, и вообще-то это факт. С одной стороны, вообще жизнь заведующего кафедрой — это не очень спокойная жизнь. Приходится решать какие-то бесконечно возникающие проблемы: студенты, аспиранты, учебные планы, которые нужно бесконечно переписывать, отчеты, проблемы между студентами и преподавателями — все это надо разруливать, бесконечная суета сжирает кучу времени. Кроме того, непонятно почему, средства массовой информации считают, что надо ко мне обращаться по любому поводу: если где-то появляется сообщение, что в Иркутской области нашли ископаемого крокодила, немедленно звонят мне – «РИА новости», «Московский комсомолец» – и просят прокомментировать. Порой это бывает что-то совсем не по моей тематике.

— Ну это издержки славы, тут уже ничего не поделаешь.

— Вот этих издержек славы, хочу я вам сказать, у меня слишком много. И самые разные люди по мейлу меня постоянно бомбардируют просьбами: то написать отзыв на диссертацию, то посмотреть статью и сказать свое мнение, то целиком присылают рукопись книги и требуют, чтобы я срочно прочел и высказался, то просят аннотацию написать для обложки книжки – в общем, конца и края нет. Еще сейчас стало модно проводить всякие фестивали науки, какие-то слеты просветителей, пикники… и бесконечно на это все приглашают и наседают порой, чтоб я здесь лекцию прочел, там лекцию прочел, какие-то съемки телевизионные. От телевизора я отказываюсь сейчас практически в ста процентах случаев. Ну – в девяноста пяти. Потому что я очень невысокого мнения о современном российском телевидении и мелькать там совершенно неохота. Вот телефонные комментарии даю, потому что это быстро, не отнимает времени, и если я могу как-то прокомментировать, то соглашаюсь. Обычно, правда, спрашивают одно и то же: а вот правда, что будет глобальное потепление? А правда, что в будущем у нас будут огромные головы и маленькие ручки-ножки. А потом в какой-нибудь газете выходит этот мой комментарий и всегда оказывается радикально кастрирован, все интересные мысли оттуда редактор вычеркивает с вероятностью 100 %, а остаются банальности, да еще и сильно перевранные. И вот в газете написано, что профессор Марков сказал пару банальностей, да еще и переврал все. Зачем нужна такая прокладка между учеными и широкой публикой, не совсем понятно. Наверное, пора и с телефонными комментариями завязывать.

— А это спасет? Остановит ли их писать, если вы совсем ничего не скажете?

— Сочинять за меня какой-то комментарий, если я отказался – такое бывает редко. По слухам, только отдельные особо отпетые средства массовой информации способны на такое. До меня доходили слухи, например, о каких-то фильмах для канала РЕН-ТВ, в которых я якобы участвовал. Не знаю, откуда они вырезали эти кусочки видео, но я точно не снимался ни в одном фильме для этого канала. Там смонтируют и исказят ваши слова, поменяют ровно на противоположные. 

Такие случаи были, они хорошо известны. Например, была передача про якобы найденных на Кавказе великанов. Позвали поучаствовать антрополога Марию Медникову. А в те времена еще не все ученые поголовно знали, что нельзя связываться с некоторыми телеканалами и вообще сниматься в то, что наше телевидение называет документальными фильмами. Только прямой эфир. Короче, она согласилась сняться. Сказала, что никаких великанов, конечно, не было, что это чушь, что этих костей нет, что это либо фотошоп, либо просто местные легенды, фольклор, сказки, как про Бабу-Ягу. И сказала пару слов про научные данные, как разные природные условия могут влиять на рост человека, что в разных популяциях средний рост людей может различаться: есть районы, где живут более высокие люди, есть районы, где живут более низкие люди. И вот этот комментарий про то, что бывает, что рост людей увеличивается, из ее речи вырезали и отдельно вставили, и получилось, как будто она подтверждает существование вот этих великанов. 

— И никто не судится потом с телевизионщиками?

— Да бывает, что и судятся по совсем уж вопиющим случаям, но редко. Кому ж охота время тратить, люди же хотят наукой заниматься, а не судами. Я бы не стал. Мне бы лень стало судиться. 

—  Какие открытия в эволюционной биологии за последнее время порадовали вас больше всего?

— Хороший вопрос. Чтобы на него ответить, я поступаю всегда следующим образом. Я же работаю на сайте «Элементы», пишу там новости науки и, соответственно, каждую неделю просматриваю научные журналы, в которых могут быть статьи по эволюционной биологии. И про самое интересное пишу на «Элементы». И чтобы узнать, что именно мне понравилось из последних исследований…

— Достаточно заглянуть на сайт «Элементы». А вот из тех, что опубликованы на сайте «Элементы», что вас больше всего порадовало?

— Сейчас посмотрим (насвистывает и напевает), сейчас посмотрим. Ну вот, например, сейчас в добавок к палеогенетике, которая уже лет 10 как бурно развивается и дала массу потрясающих открытий, появилась палеопротеомика. Это совсем новая штука. Палеогенетика основана на том, что научились извлекать из старых костей, которым десятки-сотни тысяч лет, ДНК. И реконструировать ее с поправками на все химические изменения, которые за эти тысячи лет происходят. Научились реконструировать геномы древних людей, животных, но ДНК в старых костях не всегда сохраняется, оно неплохо сохраняется в вечной мерзлоте, в некоторых холодных пещерах, вообще в холодном климате, а вот в тропическом климате, когда жарко, ДНК в древних костях, как правило, не сохраняется. Это очень жалко, потому что есть масса находок в Африке, в юго-восточной Азии, на островах – в таких костях ДНК очень быстро разрушается совсем, и ничего извлечь не удается. 

Так вот, оказывается, все равно даже с такими костями можно кое-что интересное сделать, потому что там может сохраниться белок, несколько коллагенов. Основной белок, который в принципе содержится в костях, достаточно устойчивый, он часто сохраняется даже в тех костях, где древних ДНК совсем не осталось. И вот сейчас научились этот древний коллаген извлекать. Его секвенируют, определяют аминокислотную последовательность этих белковых молекул, и по этим последовательностям тоже можно строить эволюционные деревья и определять положение данной косточки на генеалогическом дереве. Информации, конечно, в коллагеновой молекуле меньше, чем, понятное дело, в геноме, но все-таки достаточно много. 

И вот в мае этого года первый громкий результат этой палеопротеомики состоит в том, что в челюсти, которую нашли довольно давно, еще в 80-ом году, в Тибете, на высоте более трех тысяч метров, ДНК не сохранилась, а коллаген удалось выделить из зубов, которые торчат в этой челюсти. И по этим коллагенам смогли показать, что челюсть принадлежала Денисовскому человеку, тому самому загадочному виду архаичных людей, который стал известен благодаря палеогенетике, и который был известен по зубам и крошечным косточкам из одной Денисовой пещеры на Алтае, а тут – Тибет.

— А в Тибете в горах ведь, по идее, холодно и что-то должно было сохраниться и для палеогенетиков?

— В Тибете на высоте 3 тысячи метров все-таки достаточно жарко. Намного жарче, чем на Алтае, на высоте 700 метров, где находится Денисова пещера, и ДНК уже не сохраняется. Да, или вот китайцы научились обезьян клонировать. И даже трансгенных обезьян уже делают – с человеческим вариантом одного из генов, который, как считается, сильно изменился в антропогенезе и повлиял на увеличение мозга. Ген называется микроцефалин, и мутации в нем у человека приводят, как видно из названия, к микроцефалии, то есть этот ген, его человеческий вариант, способствует усиленному росту мозга. Ну и, конечно, очень интересно всем узнать, что будет, если в обезьяну внедрить такой человеческий ген. 

— А все эти эксперименты в Китае разрешены и законны?

— Ой. Должно же это быть хоть где-то не запрещено. Да, в Китае морально-этические ограничения несколько слабее по сравнению со странами Запада.

— И есть ситуация, в которой это хорошо. Это наука.

— Есть ситуации, в которых это очень хорошо для науки, да. Потому что, если бы во всем мире восторжествовали строгие пуританские, входящие в моду сегодня идеи, то развитие науки сейчас как минимум бы сильно затормозилось. Некоторые темы стали бы вообще запрещенными. Сейчас и так уже много тем научных исследований де-факто запрещены.

— Всякие гендерные исследования, расовые, да?

— Вот-вот-вот, расоведение. В России еще существует такая наука.

— Дробышевский, по-моему, этим занимается?

— Да-да, Дробышевский. Он кучу книг написал про происхождение человеческих рас. Он понимает под расами просто человеческие популяции с разными характерными наборами признаков, ничего в этом расистского нет. Все же знают, что люди разные. Если вы приедете в какую-нибудь африканскую страну к югу от Сахары, увидите, что там почти все население имеет темную кожу, а если приедете в Норвегию, вы увидите, что там светлая кожа у людей. Это объективный факт, в нем нет никакого расизма. Почему нельзя изучать эти межпопуляционные различия? Из-за тяжелого исторического наследия – в Америке долго было рабство, был расизм, дискриминация. Сейчас маятник качнулся в обратную сторону, и давайте теперь доказывать, что рас вообще не существует. 

Или борьба за равноправие. Это прекрасно, но тоже доходит до абсурда, гендерные все эти вещи. И получается, что наука либо прекращает свое поступательное движение в какой-то области, просто темы перестают изучаться – все, нет у нас рас, нет у нас расоведения, даже говорить слово «раса» — это уже страшное нарушение этических норм. Все, не изучаем это больше, изучаем другие вещи. Нейробиологи давным-давно знают, что мозг у мужчин и женщин – разный, есть морфологические различия. Так теперь и про это нельзя говорить. Теперь все типа только от среды зависит. Скоро договорятся до того, что женщина и мужчина вообще абсолютно одинаковы, а если чем-то чуть-чуть отличаются, то только потому, что женщина дискриминирована.  

Учебные материалы для студентов

Список интернет-ресурсов для студентов 1 курса ГБПОУ ЮЭТ

Большая наука | наука | Британника

Похожие темы:

наука

Просмотреть весь связанный контент →

Большая наука , стиль научных исследований, разработанный во время и после Второй мировой войны, который определил организацию и характер многих исследований в физике и астрономии, а затем и в биологических науках. Большая наука характеризуется крупномасштабными инструментами и установками, финансируемыми государством или международными агентствами, в которых исследования проводятся командами или группами ученых и техников. Некоторые из самых известных проектов большой науки включают центр физики высоких энергий CERN, космический телескоп Хаббла и программу «Аполлон».

Термин Большая наука впервые появился в статье 1961 года в журнале Science под названием «Влияние крупномасштабной науки на Соединенные Штаты», написанной физиком и директором Окриджской национальной лаборатории Элвином Вайнбергом. В статье Большая наука описывалась как часть новой политической экономии науки, созданной Второй мировой войной, во время которой правительство США спонсировало гигантские исследовательские усилия, такие как Манхэттенский проект, американская программа создания атомной бомбы и Радиационная лаборатория, центр радиолокации. исследований в Массачусетском технологическом институте (MIT). Вайнберг не только описывал новую форму научного исследования; его концепция была выражением ностальгии по «Маленькой науке», миру независимых, индивидуальных исследователей, которые могли работать в одиночку или с аспирантами над проблемами по своему выбору. Существовал ли когда-либо мир Маленькой Науки в том виде, в каком его представлял себе Вайнберг, уже не имело значения; высокотехнологичная война превратила поддержку научных исследований в приоритет национальной безопасности и обещала превратить ученых и инженеров в бенефициаров щедрости времен холодной войны.

Викторина «Британника»

Наука: правда или вымысел?

Вас увлекает физика? Устали от геологии? С помощью этих вопросов отделите научный факт от вымысла.

Большая наука имеет много общего с другими промышленными и государственными предприятиями. Крупномасштабные, дорогие и сильно забюрократизированные, самые амбициозные проекты Большой науки — спутники и космические зонды, ускорители частиц и телескопы — могли конкурировать с военными и промышленными учреждениями по своим размерам и сложности. Вайнберг утверждал, что они были современными эквивалентами египетских пирамид или готических соборов. Действительно, некоторые страны основали целые города — например, Ок-Ридж в США, Академгородок Цукуба в Японии и Академгородок в Советском Союзе — для поддержки научных исследований. Для исследователей появление Большой науки означало превращение ученого из независимого исследователя в члена иерархически организованной группы. Ученые на таких объектах, как ЦЕРН, работали над проектами, в которых участвовали сотни ученых, инженеров, техников и администраторов. Эта бюрократическая культура, в свою очередь, изменила научную карьеру, позволив добиться успеха благодаря административным навыкам, способностям к сбору средств и управленческому таланту, а также научному блеску. Он также присоединился к тенденции в высшем образовании делать акцент на исследованиях, а не на обучении ученых в исследовательских университетах. Высокая стоимость научных инструментов, оборудования и платежных ведомостей делала Большую науку доступной только для правительственных учреждений или международных консорциумов, отвлекая влияние от университетов, обществ и благотворительных организаций, которые были основными сторонниками научных исследований до Второй мировой войны.

Продукты Большой Науки также отличались от продуктов предшествующих форм научных исследований. Литературными результатами Большой науки стали статьи, «написанные» десятками или даже сотнями соавторов, а не отдельными людьми или несколькими соавторами. Не менее важными, чем опубликованные отчеты, являются машиночитаемые архивы данных, созданных в ходе проектов, которые могут использоваться исследователями еще долго после того, как инструменты, с помощью которых они были созданы, устареют.

С окончанием «холодной войны» судьба и облик Большой науки начали меняться. Феномен никогда не оставался без критики: его влияние на естественнонаучное образование было неоднозначным, и в XIX в.Американские студенты 60-х годов в ряде кампусов протестовали против спонсируемых военными исследований, проводимых в больших научных учреждениях, таких как приборная лаборатория Чарльза Старка Дрейпера в Массачусетском технологическом институте. Прекращение финансирования сверхпроводящего суперколлайдера в 1993 году ознаменовало отказ правительства США от ранее щедрого спонсорства физики высоких энергий. Разработка Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) более мелких и недорогих спутников в 1990-х годах также была мотивирована требованиями проведения исследований в более экономичных масштабах. В то же время Большая наука начала распространяться на биомедицинские дисциплины через проект «Геном человека». Однако в этом проекте работа была децентрализована между несколькими исследовательскими центрами, а не сосредоточена в одном крупном объекте. Далее, его целью был не набор исследовательских работ, а создание архива, последовательности генома человека. Наконец, проект был частично поддержан частными фирмами, которые надеялись использовать архив в своих собственных усилиях по разработке новых фармацевтических препаратов и других медицинских продуктов.

Майкл Аарон Деннис

Визуализация больших научных проектов | Nature Reviews Physics

• Perspective
• Опубликовано: 28 сентября 2021 г.

• Кэти Бёрнер
  ORCID: orcid.org/0000-0002-3321-6137 ¹ ,
• Филипи Насименто Силва ² и
• Сташа Милоевич ^{1 7}

Природа Обзоры Физика
том 3 , страницы 753–761 (2021)Процитировать эту статью

• 757 доступов

• 1 Цитаты

• 10 Альтметрический

• Сведения о показателях

Предметы

• Астрономия и планетология
• Сложные сети
• Физика

Abstract

Количество, размер и сложность «больших научных» проектов растут, как и размер, сложность и ценность наборов данных и программных услуг, которые они производят. В этом контексте большие данные дают новый способ анализа, понимания, управления и передачи информации о внутренней работе сотрудничества, в котором часто участвуют тысячи экспертов, тысячи научных публикаций, сотни новых инструментов и петабайты данных. Мы сравниваем развивающееся геопространственное и актуальное влияние крупных научных проектов в физике, астрономии и биомедицинских науках. Всего 13,893 публикации и 1 139 грантов 21 945 авторов, процитированных более 333 722 раз, анализируются и визуализируются, чтобы помочь охарактеризовать отдельные этапы крупных научных проектов, задокументировать растущую интернационализацию и уплотнение сетей сотрудничества, а также выявить увеличение междисциплинарного воздействия с течением времени. Все наборы данных и рабочие процессы визуальной аналитики находятся в свободном доступе на GitHub для поддержки будущих крупных научных исследований.

Это предварительный просмотр содержимого подписки, доступ через ваше учреждение

Варианты доступа

Подписка на журнал

Получить полный доступ к журналу на 1 год

99,00 €

всего 8,25 € за выпуск

Подписаться

Расчет налогов будет завершен во время оформления заказа.

Купить статью

Получите ограниченный по времени или полный доступ к статье на ReadCube.

32,00 $

Купить

Все цены указаны без учета стоимости.

Рис. 1: Рабочий процесс сбора, анализа и визуализации данных. Рис. 2: Количество публикаций, цитирований, авторов и принадлежности к шести крупным научным проектам. Рис. 3: Геораспределенная сеть сотрудничества учреждений для ATLAS. Рис. 4: Распределение цитирований по дисциплинам и поддисциплинам.

Наличие кода

Детали данных и код ^77,78 доступны на https://bigscience.github.io.

Каталожные номера

1. Цена, DJ D.S. Маленькая наука, Большая наука (Columbia Univ. Press, 1963).

2. Кэпшоу, Дж. Х. и Рейдер, К. А. Большая наука: цена современности. Осирис 7 , 3–25 (1992).

   Артикул

   Google ученый

3. Смит, Р. В. в Большая наука: рост крупномасштабных исследований (редакторы Галисон, П. и Хевли, Б.) 184–211 (Stanford Univ. Press, 1992).

4. Knight, DM Природа науки: история науки в западной культуре с 1600 г. (А. Дойч, 1976).

5. Дастон, Л. в Науки в архивах: прошлое, настоящее, будущее (изд. Дастон, Л.) 159–182 (Univ. Chicago Press, 2017).

6. Галисон, П. в Большая наука: рост крупномасштабных исследований (редакторы Галисон, П. и Хевли, Б.) (Stanford Univ. Press, 1992).

7. Хилцик, М. Большая наука: Эрнест Лоуренс и изобретение, положившее начало военно-промышленному комплексу (Simon & Schuster, 2016).

8. Вайнберг, А. М. Влияние крупномасштабной науки на Соединенные Штаты. Наука 134 , 161–164 (1961).

   ОБЪЯВЛЕНИЯ
   Статья

   Google ученый

9. Вайнберг, А. М. Размышления о большой науке (MIT Press, 1967).

10. Халлонстен, О. Трансформация большой науки: наука, политика и организация в Европе и США (Springer, 2016).

11. Вагнер, CS Новый невидимый колледж: наука для развития (Brookings Institution Press, 2009).

12. Вайнберг А. М. Научный выбор и биомедицинские науки. Минерва 4 , 3–14 (1965).

    Артикул

    Google ученый

13. Кевлес, Д. и Худ, Л. в Кодекс кодов: научные и социальные проблемы в проекте генома человека (под редакцией Кевлес, Д. и Худ, Л.) 300–331 (Harvard Univ. Press , 1992).

14. Vermeulen, N. Supersizing Science: On Building of Крупномасштабные исследовательские проекты в биологии (Maastricht Univ. Press, 2009).

15. Цетина, К.К. Эпистемические культуры: как науки создают знания (Harvard Univ. Press, 2009).

16. Авторы не указаны. Нет последней границы. Нац. Преподобный физ. 1 , 231 (2019).

    Артикул

    Google ученый

17. Смит, Р. В. Двигатели открытий: научные инструменты и история астрономии и планетологии в Соединенных Штатах в двадцатом веке. J. Исторический. Астрон. 28 , 49–77 (1997).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ
    Статья

    Google ученый

18. Цена, д. д. д. Из сургуча и нитки. Нац. История 93 , 48–56 (1984).

    Google ученый

19. Ziman, JM Prometheus Bound (Cambridge Univ. Press, 1994).

20. Хелден, А. В. и Хэнкинс, Т. Л. Введение: инструменты в истории науки. Осирис 9 , 1–6 (1994).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ
    Статья

    Google ученый

21. Шапин, С. Научная жизнь: моральная история позднего современного призвания (Univ. Chicago Press, 2008).

22. Ходдесон, Л. и Колб, А. В. Пограничный аванпост сверхпроводящего суперколлайдера, 1983–1988 гг. Минерва 38 , 271–310 (2000).

    Артикул

    Google ученый

23. Коллинз, Р. Социология философий: глобальная теория интеллектуальных изменений (Harvard Univ. Press, 1998).

24. Mody, CCM Инструментальное сообщество: Зондовая микроскопия и путь к нанотехнологиям (MIT Press, 2011).

25. Брукс, Х. Связь между наукой и техникой. Рез. Политика 23 , 477–486 (1994).

    Артикул

    Google ученый

26. Мейер, Э. Т. и Шредер, Р. Машины знаний: цифровая трансформация естественных и гуманитарных наук (MIT Press, 2015).

27. Schroeder, R. Переосмысление науки, технологий и социальных изменений (издательство Стэнфордского университета, 2007 г.).

28. Бьяджоли, М. Кредитные инструменты Галилея: телескопы, изображения, секретность (Univ. Chicago Press, 2007).

29. Глейк, Дж. Исаак Ньютон (Винтаж, 2004).

30. Хьюз, Т.П. в Социальное строительство технологических систем (ред. Бийкер, В.Е., Хьюз, Т.П. и Пинч, Т.) 51–82 (MIT Press, 1989).

31. Галисон, П. Л. Образ и логика: материальная культура микрофизики (Чикагский университет, 1997).

32. Пикеринг, А. Создание кварков: социологическая история физики элементарных частиц (Univ. Chicago Press, 1984).

33. Коллинз, Х. Тень гравитации: поиск гравитационных волн (Univ. Chicago Press, 2004).

34. Смит, Р. В. и Татаревич, Дж. Н. Расчет на изобретение: устройства и черные ящики в очень большой науке. Осирис 9 , 101–123 (1994).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ
    Статья

    Google ученый

35. Склер, Л. Организованное знание: социологический взгляд на науку и технику (Харт-Дэвис МакГиббон, 1973).

36. Галисон, П. и Хевли, Б. Большая наука: рост крупномасштабных исследований (Stanford Univ. Press, 1992).

37. Ламбрайт, У. Х. Сокращение большой науки: стратегический выбор. Государственная администрация Ред. 58 , 259–268 (1998).

    Артикул

    Google ученый

38. Коллаборация ATLAS. ATLAS: 25-летняя инсайдерская история эксперимента на БАК (World Scientific, 2019).

39. Куинн, Х. Р. и Харрисон, П. Ф. Книга по физике BaBar: Физика с асимметричным B-фактором (SLAC, 1998).

40. Бариш, Британская Колумбия в Эйнштейн был прав: наука и история гравитационных волн (изд. Buchwald, JZ) 6–18 (Princeton Univ. Press, 2020).

41. Коллинз, Х. Призрак гравитации: научное открытие в 21 веке (Univ. Chicago Press, 2010).

42. Коллинз, Х. Поцелуй гравитации: обнаружение гравитационных волн (MIT Press, 2017).

43. Торн, К. С. в Эйнштейн был прав: наука и история гравитационных волн (изд. Бухвальд, Дж. З.) 19–46 (Princeton Univ. Press, 2020).

44. Боуэн, М. Телескоп во льдах: изобретение новой астрономии на Южном полюсе Vol. 212 (Сент-Мартинс Пресс, 2017).

45. Huerta, E. A. et al. Включение астрофизических открытий с несколькими мессенджерами в режиме реального времени с помощью глубокого обучения. Нац. Преподобный физ. 1 , 600–608 (2019).

    Артикул

    Google ученый

46. Бодмер, В. и Маккай, Р. Книга человека: проект «Геном человека» и поиски нашего генетического наследия (Оксфордский университет, 1997).

47. Кевлес, Д. и Худ, Л. Свод кодов (Harvard Univ. Press, 1992).

48. Hilgartner, S. in Handbook of Science and Technology Studies (под редакцией Jasanoff, S. , Markle, GE, Petersen, JC и Pinch, T.) 302–315 (SAGE Publications, 1995).

49. Уотсон, Д. Д. Проект генома человека: прошлое, настоящее и будущее. Наука 248 , 44–49 (1990).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ
    Статья

    Google ученый

50. Гейтс, А. Дж., Гизи, Д. М., Келлис, М. и Барабаси, А. Л. Богатство открытий, сделанных в рамках проекта генома человека — в цифрах. Природа 590 , 212–215 (2021).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ
    Статья

    Google ученый

51. Розен-Розенблатт, О., Стаббингтон, М.Дж.Т., Регев, А. и Тайхманн, С.А. Атлас клеток человека: от видения к реальности. Природа 550 , 451–453 (2017).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ
    Статья

    Google ученый

52. Снайдер, М. и др. Человеческое тело в клеточном разрешении: Программа биомолекулярного атласа человека NIH. Природа 574 , 187–192 (2019).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ
    Статья

    Google ученый

53. Синха, А. и др. в Материалы 24-й Международной конференции по всемирной паутине 243–246 (АКМ, 2015).

54. Шрам В., Генут Дж. и Чомпалов И. Структуры научного сотрудничества (MIT Press, 2007).

55. Милоевич, С. Принципы формирования и эволюции научных коллективов. Проц. Натл акад. науч. США 111 , 3984–3989 (2014).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ
    Статья

    Google ученый

56. Вучти, С., Джонс, Б. Ф. и Уззи, Б. Растущее доминирование команд в производстве знаний. Наука 316 , 1036–1039 (2007).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ
    Статья

    Google ученый

57. Деннис К., Галлахер Р. и Кэмпбелл П. Геном человека. Природа 409 , 814–816 (2001).

    Артикул

    Google ученый

58. Ясны, Б. Р. и Кеннеди, Д. (ред.) Геном человека. Наука 291 , 1177–1180 (2001).

59. Джонс, Б. Ф., Вухти, С. и Уззи, Б. Многопрофильные исследовательские группы: меняющееся влияние, география и стратификация в науке. Наука 322 , 1259–1262 (2008).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ
    Статья

    Google ученый

60. Wagner, CS Эпоха сотрудничества в науке: управление сетью (Palgrave Macmillan, 2018).

61. Серрано, М. А., Богуна, М. и Веспиньяни, А. Извлечение многомасштабной основы сложных взвешенных сетей. Проц. Натл акад. науч. США 106 , 6483–6488 (2009 г.).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ
    Статья

    Google ученый

62. «>

    Галисон, П. в Научное авторство: Кредит и интеллектуальная собственность в науке (ред. Бьяджоли, М. и Галисон, П.) 325–355 (Рутледж, 2003).

63. Коллинз, Х. в Эйнштейн был прав: наука и история гравитационных волн (изд. Бухвальд, Дж. З.) 111–128 (Princeton Univ. Press, 2020).

64. Боргман, К.Л. Большие данные, маленькие данные, отсутствие данных: стипендия в сетевом мире (MIT Press, 2015).

65. Боргман, К.Л. Стипендия в эпоху цифровых технологий: информация, инфраструктура и Интернет (MIT Press, 2007).

66. Робертс, Л. Геномный проект: эксперимент по обмену. Наука 248 , 953 (1990).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ
    Статья

    Google ученый

67. Авторы не указаны. Большая тройка. Нац. Преподобный физ. 1 , 579 (2019).

    Артикул

    Google ученый

68. Чжэн, Ю., Вентерс, В. и Корнфорд, Т. Коллективная гибкость, парадокс и организационная импровизация: разработка сетки физики элементарных частиц. Инф. Сист. 21 , 303–333 (2010).

    Артикул

    Google ученый

69. Национальные академии наук, техники и медицины. Будущие направления передовой вычислительной инфраструктуры NSF для поддержки науки и техники США в 2017–2020 годах (Национальные академии, 2016).

70. Курчински, П. и Милоевич, С. Вдохновляющие открытия: обзор передовых технологий и приборов за 30 лет в Национальном научном фонде. Дж. Астрон. Телеск. Инстум. Сист. 6 , 030901 (2020).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ

    Google ученый

71. Traweek, S. Время луча и время жизни: мир физиков высоких энергий (Harvard Univ. Press, 1988).

72. Лея, Д. Хронология проекта «Геном человека» (Министерство энергетики, 2003 г.).

73. Национальные академии наук, техники и медицины. Непрерывные инновации в информационных технологиях: отчет о семинаре (Национальные академии, 2016 г.).

74. Национальный исследовательский совет. Инновации в информационных технологиях (Национальные академии, 2003 г.).

75. Бёрнер, К. и др. Разработка и обновление системы классификации: карта науки UCSD. PLoS ONE 7 , e39464 (2012 г.).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ
    Статья

    Google ученый

76. Чао, А., Чу, К.-Х. и Йост, Л. Меры филогенетического разнообразия и их разложение: структура, основанная на числах Хилла. Биодайверы. Консерв. Филогенет. Сист. 14 , 141–172 (2016).

    Артикул

    Google ученый

77. «>

    Бёрнер, К., Сильва, Ф. Н. и Милоевич, С. Визуализация крупных научных проектов — Карты сотрудничества учреждений. зенодо https://doi.org/10.5281/zenodo.4835034 (2021).

78. Herr, B.W.II et al. Визуализация больших научных проектов — Научные карты. зенодо https://doi.org/10.5281/zenodo.4884741 (2021).

    Артикул

    Google ученый

Скачать ссылки

Благодарности

Авторы благодарят опрошенных экспертов за их время и экспертный вклад. Т. Швандер дал рекомендации по составлению наборов данных INSPIRE. BW Herr II реализовал интерактивные научные карты. TN Theriault собрала ссылки и предоставила профессиональную поддержку при редактировании. Эта работа финансируется NSF в рамках грантов NRT-173509.5, AISL-1713567 и DMS-1839167, а также Precision Health Initiative в рамках программы Grand Challenges Университета Индианы. Кроме того, этот материал основан на работе, поддержанной Управлением научных исследований ВВС США под номером FA9550-19-1-0391. Любые мнения, выводы, выводы или рекомендации, выраженные в этом материале, принадлежат автору (авторам) и не обязательно отражают точку зрения NSF.

Информация об авторе

Авторы и организации

1. Школа информатики, вычислений и инженерии Ладди, Университет Индианы, Блумингтон, Индиана, США

   Кэти Бёрнер и Сташа Милоевич

2. Институт сетевых наук Университета Индианы, Университет Индианы, Блумингтон, Индиана, США

   90 Nascimento Silva

Авторы

1. Katy Börner

   Посмотреть публикации автора

   Вы также можете искать этого автора в
   PubMed Google Академия

2. Filipi Nascimento Silva

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в
   PubMed Google Scholar

3. Staša Milojević

   Посмотреть публикации автора

   Вы также можете искать этого автора в
   PubMed Google Scholar

Contributions

S. M. руководил обзором литературы, К.Б. руководил экспертным опросом и научным картографированием, а Ф.Н.С. руководил анализом и визуализацией данных. Все авторы в равной степени участвовали в написании других частей статьи.

Автор, ответственный за переписку

Переписка с
Кэти Бернер.

Заявление об этике

Конкурирующие интересы

Авторы не заявляют об отсутствии конкурирующих интересов.

Дополнительная информация

Информация о рецензировании

Nature Reviews Physics благодарит Junming Huang и других анонимных рецензентов за их вклад в рецензирование этой работы.

Примечание издателя

Springer Nature остается нейтральной в отношении юрисдикционных претензий в опубликованных картах и ​​институциональной принадлежности.

Ссылки по теме

Совет по химическим исследованиям. Химические исследования и разработки поддерживают двигатель инноваций США:
https://scimaps. org/map/5/6

Атлас клеток человека. Публикаций:
https://www.humancellatlas.org/publications

Информационный архив проекта «Геном человека», 1990–2003 гг .: знаковые документы HGP:
https://web.ornl.gov/sci/techresources/Human_Genome/project/journals.shtml

ВДОХНОВЕНИЕ:
https://inspirehep.net

Национальных институтов здравоохранения. Онлайн-инструменты отчетности портфеля исследований NIH (REPORT):
https://reporter.nih.gov/

Национальный научный фонд. Результаты поиска награды BaBar:
https://www.nsf.gov/awardssearch/simpleSearchResult?queryText=babar

Национальный научный фонд. Результаты поиска награды IceCube:
https://www. nsf.gov/awardssearch/simpleSearchResult?queryText=icecube

Национальный научный фонд. Результаты поиска награды LIGO:
https://www.nsf.gov/awardssearch/simpleSearchResult?queryText=ligo

Национальных институтов здравоохранения. Результаты поиска NIH REPORTER (I):
https://reporter.nih.gov/search/bC3_awAf4U6Hl7zF9rQEZQ/проекты?shared=true

Национальных институтов здравоохранения. Результаты поиска NIH REPORTER (II):
https://reporter.nih.gov/search/BwnasVXfbUiGwaac353HGw/projects?shared=true

Инициатива Национального института здоровья США по инфраструктуре научно-технических исследований для открытий, экспериментов и устойчивого развития (STRIDES):
https://datascience.nih.gov/strides

Номинал. Домашняя страница:
https://nominatim.org

Обсерватория Веры С. Рубин. Ключевые номера системы обсерватории Рубин и опроса LSST:
https://www.lsst.org/scientists/keynumbers

Права и разрешения

Перепечатка и разрешения

Об этой статье

Большие научные проблемы, решения для больших данных – O’Reilly

Я возглавляю группу данных и аналитики в Национальном научно-исследовательском вычислительном центре энергетических исследований (NERSC), суперкомпьютерном центре Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли. В этой роли я отслеживаю границы научных проблем, требующих решений для анализа больших данных. Более 6000 пользователей используют суперкомпьютерные платформы NERSC для решения задач в различных областях науки, начиная от астрономических и заканчивая организменными, от молекулярных до субатомной физики. Типичные размеры наборов данных варьируются от 100 гигабайт до петабайт.

Несмотря на то, что NERSC обладает современными вычислительными ресурсами и ресурсами хранения для управления логистикой, реальная проблема заключается в определении масштабируемых аналитических методов и программных сред. В этом посте мы с моими научными сотрудниками прокомментировали основные проблемы научной аналитики данных в надежде пригласить более широкое сообщество специалистов по данным к участию в их текущих научных исследованиях.

Учитесь быстрее. Копать глубже. Смотрите дальше.


Присоединяйтесь к платформе онлайн-обучения O’Reilly. Получите бесплатную пробную версию сегодня и находите ответы на лету или осваивайте что-то новое и полезное.

Узнать больше

Задача 1: Создание каталога всех объектов Вселенной

Млечный Путь показан в чилийской обсерватории Параналь, самой передовой в мире наземной астрономической обсерватории. Источник: Европейская южная обсерватория / John Colosimo, на Flickr.

Каждый день телескопы по всему миру собирают наборы данных изображений в виде «обзоров неба». Эти наборы данных содержат ценную информацию о расположении и структуре большого количества объектов во Вселенной, включая звезды, галактики и квазары. К сожалению, ученые не могут легко получить доступ к этим наборам данных или поделиться ими.

Совместная работа астрофизиков, статистиков и специалистов по информатике из Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли разрабатывает новую, полностью генеративную модель Вселенной, названную Селестой, которая призвана решить то, что они считают самой большой проблемой графических моделей в науке. Используя стохастический вариационный вывод (алгоритм с высокой степенью масштабируемости) и распределенный вывод MCMC для больших графических моделей, проект Celeste направлен на создание единого каталога всех небесных тел в видимой Вселенной. Это означает вывод параметров O(100B) примерно из 500 терабайт данных изображения или около одного триллиона пикселей.

Основные сотрудники: Дэвид Шлегель (LBNL), Джон Маколифф (Калифорнийский университет в Беркли) и Райан Адамс (Гарвард).

Задача 2: Определение фундаментальных констант космологии

Моделирование Вселенной с помощью кода NyX, который используется для крупномасштабных космологических симуляций на массивно-параллельных машинах. Источник: визуализация Прабхата и Бурлена Лоринга, LBNL, используется с разрешения.

Структура материи во Вселенной сегодня находится под влиянием силы притяжения гравитации, стягивающей материю, и расширяющегося «отрицательного давления» темной энергии. Чтобы понять, из чего состоит Вселенная (т. е. сколько в ней материи и из чего состоит темная энергия), космологи изучают распределение галактик, наблюдаемое в ходе астрономических обзоров неба. Затем их наблюдения сравниваются с предсказаниями, сделанными с помощью теоретического моделирования, включающего триллионы частиц. Но в этом заключается проблема аналитики: при размерах наборов данных от 30 до 300 терабайт статистические данные, используемые для характеристики структуры материи, требуют больших вычислительных ресурсов для вычисления — они включают кластеризацию галактик, вычисление корреляции с 2 точками и корреляцию с 3 точками. вычисление.

Недавно мы разработали систему BD-CATS — масштабируемую версию алгоритма кластеризации данных DBSCAN — для полномасштабной кластеризации наборов данных из триллиона частиц на суперкомпьютерных платформах. BD-CATS помогает интерпретировать механизмы ускорения частиц в физике плазмы (изучение заряженных частиц и жидкостей, взаимодействующих с электрическими и магнитными полями) и обещает качественно превосходную кластеризацию в космологии.

Основные сотрудники: Дебби Бард (LBNL), Зария Лукич (LBNL), Мостофа Патвари (Intel)

Задача 3: Характеристика экстремальных погодных условий в изменяющемся климате

Визуализация водяного пара в моделировании 0,25 градуса CAM5. Источник: Визуализация Прабхата и Майкла Венера, LBNL, используется с разрешения.

Проблема изменения климата является одной из самых актуальных для человечества. В NERSC нам интересно узнать о различных способах, которыми глобальное потепление может повлиять на климат в будущем — помимо повышения среднего уровня моря и средних глобальных температур. Мы также заинтересованы в том, чтобы выяснить, изменится ли в будущем статистика экстремальных погодных явлений, таких как ураганы: ожидаем ли мы, что ураганы станут слабее или сильнее? Ожидаем ли мы, что ураганы категорий 4 и 5 будут чаще обрушиваться на сушу? Большая проблема в области анализа климатических данных связана с выводом о причинно-следственных связях: можем ли мы идентифицировать аномальные события и причинно связать их с механизмами? Как такие механизмы будут меняться в будущем?

Распознавание экстремальных погодных условий путем анализа больших наборов данных аналогично обнаружению активности в видеоданных, за исключением того, что нам нужно обработать миллион точек сетки с десятками переменных в каждой точке. Подход к такой задаче требует, чтобы мы разработали высокомасштабируемые возможности обнаружения закономерностей, которые могут обрабатывать массивные наборы пространственно-временных данных размером от 100 терабайт до 1 петабайта. Мы успешно использовали структуру MapReduce (как реализовано в наборе инструментов для анализа экстремального климата) и активно изучаем использование глубокого обучения для решения этой проблемы.

Основные сотрудники: Прабхат (LBNL), Майкл Венер (LBNL), Уильям Д. Коллинз (LBNL)

Задача 4: Извлечение знаний из научной литературы

Система Watson, разработанная IBM в Йорктаун-Хайтс, штат Нью-Йорк. Источник: Clockready на Викискладе.

В эпоху Интернета для нас стало тривиальным моментально публиковать, передавать и обмениваться результатами. Однако легкий доступ к огромному количеству информации порождает некоторые уникальные проблемы: людям стало не под силу следить за последними достижениями как в общих научных дисциплинах, так и в специализированных темах. Кроме того, не все источники информации в равной степени заслуживают доверия; нам необходимо учитывать как количество, так и качество информации, прежде чем делать важные выводы. Наконец, научное сообщество остро нуждается в автоматической организации, добыче и оценке качества научной литературы.

Проблемы аналитики, связанные с этой проблемой, в значительной степени связаны с обработкой неструктурированных данных, содержащихся в публикациях: текст, таблицы, диаграммы, изображения, схемы, уравнения и ссылки. Каждая научная область имеет таксономию соглашений, которые могут быть или не быть кодифицированы. Таким образом, основные проблемы включают в себя извлечение представляющих интерес научных объектов (таких как болезни или методы лечения) из публикаций, установление отношений между объектами в форме графа знаний и взвешивание как фактов, так и отношений на основе нескольких линий доказательств. Наконец, поддержка графа знаний в форме вопросов и ответов с ответами, имеющими достоверную ценность и связанную с ними линию рассуждений, будет иметь решающее значение для повышения производительности более широкого научного сообщества. В настоящее время разрабатывается ряд многообещающих технологий: система IBM Watson одержала широко разрекламированную победу над человеком-экспертом в игре Jeopardy! конкурса, а система управления данными DeepDive, разрабатываемая в Стэнфорде, показывает многообещающие результаты для нескольких научных дисциплин. Дальнейшая адаптация этих и подобных технологий к целому ряду научных дисциплин является необходимостью.

Основные сотрудники: Адам Аркин (LBNL), Анубхав Джайн (LBNL), Прабхат (LBNL)

Задача 5: Исследование кортикальных механизмов производства речи путем разработки методов лечения, которые записывают и анализируют активность мозга с помощью нейронной стимуляции почти в реальном времени. Источник: Массачусетская больница общего профиля и Draper Labs на Викискладе.

В течение десятилетий человечество изо всех сил пыталось понять, как нейронная активность в человеческом мозгу приводит к, казалось бы, легкому воспроизведению речи. Какова функциональная организация вычислений мозга для производства речи? Как функционально различные области мозга взаимодействуют друг с другом, чтобы порождать скоординированные паттерны движений, порождающие речь? Каковы взаимодействия между языковым составом и артикуляцией речи на корковом уровне? Дальнейшее понимание этой уникальной человеческой способности имеет решающее значение для разработки голосовых протезов, чтобы восстановить способность речи для тех, кто ее потерял.

Понимание корковых процессов, производящих речь, требует регистрации нейронной активности с высоким пространственным и временным разрешением на больших участках коры. Запись этой активности у людей может быть выполнена только с помощью инвазивных методов электрокортикографии, что делает данные очень редкими. Наши первоначальные исследования направлены на то, чтобы «перевести» пространственно-временные паттерны активности мозга в предполагаемую непрерывную речь. Данные, однако, имеют долгосрочные временные зависимости, значительный шум и ограничены по количеству выборок. Текущий размер набора данных составляет около 10 гигабайт. Кроме того, объединение данных от нескольких динамиков является сложной задачей, но имеет решающее значение для конечного успеха.

Наше использование глубоких нейронных сетей дало современные результаты в классификации 57 согласных и гласных слогов из сенсомоторной коры, и мы исследуем рекуррентные сети для гибридной непрерывно-категориальной системы. Для возможного развертывания в качестве голосового протеза для людей вычислительная инфраструктура для нейронного анализа речи должна работать в режиме реального времени и иметь сверхнизкое энергопотребление.

Основные сотрудники: Крис Бушар (LBNL), Эдвард Чанг (UCSF), Питер Денес (LBNL)

Задача 6: Внедрение Google Maps для биовизуализации

Сканирующая электронная микрофотография метициллин-резистентного золотистого стафилококка (MRSA) и мертвого нейтрофила человека. Источник: NIAID_Flickr на Викискладе.

Жизнь организована и поддерживается многоуровневым образом — от отдельных белков до органелл, клеток и микробных сообществ, тканей, органов и организмов. Для сбора данных из этого гигантского диапазона масштабов, от макроскопических и мезоскопических до микроскопических и наноскопических, требуется мультимодальная визуализация. Однако ни один метод визуализации не может охватить весь диапазон. Кроме того, каждый метод предоставляет несколько дополнительных данных в разных масштабах длины и времени и с разным разрешением.

Задачи анализа данных для этого конкретного вопроса включают разработку методов сегментации, классификации биологических объектов и внедрение картографической базы данных для проведения количественного анализа. Конечная цель в этом направлении работы состоит в том, чтобы интегрировать всю эту пространственно-временную информацию (размер набора данных примерно от 100 гигабайт до 1 терабайта) в общую систему координат, чтобы получить статистически значимую количественную геообъемную информацию (например, вычисление объема). или площадь поверхности формы), а также для классификации биологических объектов в визуальной базе данных, к которой можно запросить шаблоны такой геообъемной информации. Это позволит биологам использовать количественную информацию для дифференциации различных состояний развития и/или болезненных состояний посредством характерной трехмерной архитектуры, молекулярного/метаболического состава и/или локализации ключевых макромолекулярных компонентов, таких как белки.

Основной соавтор: Манфред Ауэр (LBNL), Хоакин Корреа (LBNL)

Задача 7: Сборка генома в экстремальных масштабах

Двойная спираль ДНК. Источник: Pixabay.com.

Сборка генома De novo — одно из самых важных вычислений в современной геномике. Процесс включает в себя преобразование коротких, случайно выбранных геномных последовательностей «дробовика» в непрерывную и точную реконструкцию сложных геномов. Повторная сборка сложных геномов требует огромного количества данных секвенирования. Таким образом, 9Сборка 0015 de novo не успевает за потоком данных (около 1-10 терабайт) из-за огромных вычислительных требований и алгоритмической сложности сборки крупномасштабных геномов и метагеномов. Например, повторяющийся геном мягкой пшеницы в пять раз больше, чем у человека, поэтому его особенно сложно собрать и нанести на карту, сочетая сложность с масштабом.

В сборке генома de novo первоначальная обработка и редукция данных (анализ k-mer) ограничены пропускной способностью, последующее построение и обход de Bruijn привязаны к задержке, а выравнивание последовательности зависит от вычислений. Многие методы обработки графов, разработанные для графов малого диаметра, неприменимы к графам de Bruijn , которые имеют очень низкую степень и большой диаметр. Мы решаем эту проблему с помощью HipMer, высокопроизводительного сквозного ассемблера, предназначенного для упрощения и ускорения процесса сборки и картирования генома за счет распараллеливания кода для одновременной работы во многих кластерах суперкомпьютера. Процесс, на который раньше уходили месяцы, например сборка всего генома человека, теперь можно выполнить примерно за восемь минут.

Основные сотрудники: Эвангелос Георганас (Калифорнийский университет в Беркли), Айдин Булук (LBNL), Дэн Рохсар (Калифорнийский университет в Беркли), Кэти Йелик (LBNL)

Задача 8: Внедрение точной токсикологии

Пресноводное ракообразное Daphnia используется для изучения эффектов воздействия химических веществ на экологию и, в последнее время, на человека. Источник: предоставлено доктором Яном Михелсом, Кильский университет, используется с разрешения.

Примерно 80% новых лекарств терпят неудачу из-за непредвиденной токсичности для человека. И ежегодно разрабатывается более 500 принципиально новых промышленных химикатов, большинство из которых не будет подвергаться никаким токсикологическим испытаниям. Токсикология, основная наука, на которую мы полагаемся, чтобы защитить нас от рака, врожденных дефектов, сердечно-сосудистых и нейродегенеративных заболеваний, не поспевает за инновациями. Оценка риска по-прежнему основывается на небольшой коллекции модельных видов, занимает более пяти лет и стоит более 1,5 миллиона долларов за соединение. Через оценку риска мы узнаем о летальной дозе, а в некоторых случаях и о минимальных дозах, вызывающих заболевание. Но мы ничего не узнаем о механизмах токсичности.

У каждого из нас есть уникальная история жизни, генетика, микробиомы и физиология, которые взаимодействуют друг с другом, создавая нашу личную восприимчивость и устойчивость к вызовам окружающей среды. Токсичные вещества воздействуют на детей in utero иначе, чем на взрослых, а лекарства, эффективные при одном генетическом фоне, могут быть смертельными в субтерапевтических дозах при другом.

Хотя мы не можем тестировать каждое соединение в каждом генетическом фоне или даже каждый вид, который в конечном итоге будет подвергаться воздействию, мы можем научиться определять профили токсичности и молекулярные последствия воздействия токсикантов с помощью доступных и экономически эффективных данных. Мы можем изучить основы индивидуальной восприимчивости и нанести на карту наши предположения по всему дереву жизни. Использование потенциала биологических наук для проведения точных токсикологических испытаний позволит провести актуарный анализ и оценку рисков на самых ранних этапах разработки продукта, сократив напрасные усилия и расходы.

Эта проблема носит фундаментально вычислительный характер и представляет собой грандиозную задачу для нашего общества и нашей планеты. Наш основной подход к решению этой задачи — филогеномная токсикология (биология воздействия в условиях многовидового взаимодействия): мы тестируем небольшую группу поддающихся обработке модельных организмов, а затем используем инструменты количественной эволюционной биологии, включая новые формы тензорной регрессии для многовидового анализа. , обнаружение пути с помощью квантовых вычислений, а также машины интроспективного обучения на основе глубокого обучения и случайного леса — чтобы делать прогнозы в отношении общих предков и всех существующих видов. Это делается путем сопоставления и использования структуры наборов данных с высоким содержанием примерно 18 терабайт. Мы ожидаем, что через два года объем этих наборов данных вырастет примерно до 1 петабайта.

Основные сотрудники: Бен Браун (LBNL), Джон Колборн (Университет Бирмингема, Великобритания) и Консорциум экологической омики и токсикологии

Задача 9: Поиск дизайнерских материалов

Показан медный минерал куприт, частично покрытый малахитом. Источник: Дидье Дескуэнс на Викискладе.

Технологические инновации во многом связаны с открытием новых материалов. Нам часто задают желаемый набор свойств материала (например, твердость, прозрачность, проводимость, напряжение) с задачей открытия новых материалов, воплощающих эти свойства. Современные компьютерные модели могут полунадежно предсказывать свойства материалов, и доступны базы данных, содержащие тысячи таких предсказаний. Например, Materials Project — это база данных с открытым доступом, в которой собрана информация о десятках тысяч материалов в NERSC. Следующие шаги, тем не менее, состоят в том, чтобы проанализировать этот большой набор данных (около 100 ТБ), чтобы проверить и раскрыть новые научные принципы, объясняющие поведение материалов, представить сложные данные (например, периодические трехмерные кристаллы) и сократить время, необходимое для обнаружения и анализа. разрабатывать новые материалы в несколько раз меньше, чем сегодня — около двух десятилетий.

Автоматизация анализа материалов потребует решения двух ключевых проблем: автоматизированного изучения признаков и многомерной регрессии. Как только эти проблемы будут решены, можно представить себе онлайн-систему, которая будет исследовать (адаптивно) отдельные части пространства материального дизайна, чтобы определить наиболее перспективные материалы, которые стоит смоделировать и изготовить.

Основные сотрудники: Анубхав Джайн (LBNL), Кристин Перссон (LBNL)

Задача 10: Определение фундаментальных составляющих материи

Вид внутри детектора CMS Большого адронного коллайдера (LHC), ускорителя частиц и коллайдера, показан в ЦЕРН. Ожидается, что LHC станет крупнейшим в мире ускорителем частиц с самой высокой энергией. Источник: Tighef на Викискладе.

Физика частиц высоких энергий стремится понять секреты Вселенной на самом фундаментальном, субатомном уровне. Хотя наше понимание значительно улучшилось, кульминацией которого стало недавнее открытие бозона Хиггса, мы знаем, что еще предстоит решить много важных загадок, таких как источник темной материи и роль гравитации в Теории Всего. Для изучения этих тайн требуются самые большие и сложные инструменты из когда-либо созданных. Одним из таких инструментов является нейтринный эксперимент Daya Bay Reactor, который направлен на расширение наших знаний о нейтрино — субатомных частицах, лишенных электрического заряда, которые образуются при распаде радиоактивных элементов. Другим примером является Большой адронный коллайдер, который работает на самых высоких энергиях любого ускорителя частиц и нацелен на обнаружение ранее невиданных частиц и взаимодействий.

В этих приборах используются детекторы шаблонов и аномалий с миллиардами каналов, собирающие данные с точностью до наносекунды, что приводит к конвейерам данных эксабайтного масштаба. При размерах наборов данных от сотен терабайт до сотен петабайт необходима быстрая и точная аналитика. В течение некоторого времени в этой области использовались методы «обнаружения закономерностей», но их использование для классификации физических событий непосредственно в масштабе «сырых» данных остается проблемой. В настоящее время мы используем глубокие нейронные сети для изучения новых высокоуровневых представлений данных. Преобразованные данные затем используются для быстрого анализа данных, включая визуализацию и определение характеристик источников сигнала и фона.

Основные сотрудники: Крейг Талл (LBNL), Вахид Бхимджи (LBNL), Питер Садовски (UC Irvine)

Переосмысление большой науки на JSTOR

журнальная статья

Переосмысление большой науки

Кэтрин Вестфолл

Исида

Том. 94, № 1 (март 2003 г.), стр. 30-56 (27 страниц)

Опубликовано: The University of Chicago Press

https://doi.org/10. 1086/376098

https://www.jstor.org/stable/10.1086/376098

Чтение и загрузка

Вход через школу или библиотеку

Альтернативные варианты доступа

Для независимых исследователей

Читать онлайн

Читать 100 статей в месяц бесплатно

Подписаться на JPASS

Неограниченное чтение + 10 загрузок

Артикул для покупки

14,00 $ — Загрузить сейчас и позже

Чтение онлайн (бесплатно) основано на сканировании страниц, которое в настоящее время недоступно для программ чтения с экрана. Чтобы получить доступ к этой статье, обратитесь в службу поддержки пользователей JSTOR. Мы предоставим копию в формате PDF для программы чтения с экрана.

С помощью личного аккаунта вы можете читать до 100 статей каждый месяц за бесплатно .

Начать

Уже есть учетная запись? Войти

Ежемесячный план

• Доступ ко всему в коллекции JPASS
• Читать полный текст каждой статьи
• Загрузите до 10 статей в формате PDF, чтобы сохранить и сохранить

$19,50/месяц
Годовой план

• Доступ ко всему в коллекции JPASS
• Читать полный текст каждой статьи
• Загрузите до 120 статей в формате PDF, чтобы сохранить и сохранить

199 долларов в год

Купить PDF-файл

Купите эту статью за 14,00 долларов США.

Как это работает?

1. Выберите покупку
   вариант.
2. Оплатить с помощью кредитной карты или банковского счета с
   PayPal.
3. Прочитайте свою статью в Интернете и загрузите PDF-файл из своей электронной почты или своей учетной записи.

Предварительный просмотр

Предварительный просмотр

Abstract

Abstract Историки науки, как правило, сосредотачиваются исключительно на масштабе в исследованиях крупномасштабных исследований, возможно, потому, что было легко предположить, что понимание феномена, получившего название «Большая наука», зависит от понимания масштабов. Внимательный взгляд на Bevalac лаборатории Лоуренса в Беркли, среднемасштабный проект «меццо-науки», образованный путем объединения двух ранее существовавших машин — скромного SuperHILAC и грандиозного Bevatron, — показывает, чего можно добиться, преодолев эту озабоченность грандиозностью. История Бевалака показывает, как взаимосвязи, связи и разъединения в конечном итоге привели к развитию нового вида науки, который изменил ландшафт крупномасштабных исследований в Соединенных Штатах. Также извлекаются важные уроки из историографии: ценность построения дискуссий с точки зрения сетей, необходимость постоянного расширения и совершенствования методологии, а также важность избегать риторики участников и вместо этого находить слова, чтобы рассказать свои собственные истории.

Информация о журнале

Текущие выпуски теперь доступны на веб-сайте Chicago Journals. Читайте последний выпуск. С момента своего основания в 1912 году Isis публиковала научные статьи, исследовательские заметки и комментарии по истории науки, медицины и технологий, а также их культурному влиянию. Также включены обзорные эссе и рецензии на новые публикации в этой области. Официальное издание Общества истории науки, это старейший (и наиболее распространенный) англоязычный журнал в этой области. С новым редактором и редакцией в Нидерландах, пресса хотела бы отметить следующих сторонников: Фонд Аммодо; Центр Декарта, Утрехтский университет; факультет гуманитарных наук Утрехтского университета; Институт истории Нидерландов Гюйгенса; Museum Boerhaave, Голландский национальный музей истории науки и медицины. Подписка на Isis осуществляется одновременно с членством в Обществе истории науки. Все индивидуальные и студенческие подписчики автоматически становятся участниками HSS со всеми сопутствующими преимуществами.

Информация об издателе

С момента своего основания в 1890 году как одно из трех основных подразделений Чикагского университета издательство University of Chicago Press взяло на себя обязательство распространять научные знания самого высокого уровня и публиковать серьезные работы, способствующие образованию, способствовать общественному пониманию и обогащать культурную жизнь. Сегодня Отдел журналов издает более 70 журналов и периодических изданий в твердом переплете по широкому кругу академических дисциплин, включая социальные науки, гуманитарные науки, образование, биологические и медицинские науки, а также физические науки.

Права и использование

Этот предмет является частью коллекции JSTOR.
Условия использования см. в наших Условиях использования

© 2003 Общество истории науки. Все права защищены.

Запросить разрешения

The Origins of Big Science – Boom California

Майкл Хилцик0009

И что будет дальше

Однажды вечером в октябре 1981 года Молли Лоуренс, вдова легендарного физика Эрнеста Лоуренса, поднялась на подиум в лаборатории Беркли, носящей его имя, чтобы отметить пятидесятую годовщину со дня ее основания. Перечисляя счастливые обстоятельства и целеустремленное руководство, которые вывели Калифорнийский университет на передний край исследований в области физики высоких энергий, она спросила: «Что, если бы эта чудесно вдохновленная, преданная своему делу, трудолюбивая и многострадальная группа молодых людей не потянулась бы в Беркли? работать днем ​​и ночью, по воскресеньям и праздникам, на своего требовательного маэстро?… Что, если бы у нужных людей не было нужных идей в нужное время, нужного уровня энтузиазма и настойчивости, в нужное время и в нужном месте? ”

Благоприятные обстоятельства, о которых говорила Молли Лоуренс, привели к рождению «Радиационной лаборатории», сначала в ветхом здании, подлежащем сносу, а затем в обширном комплексе в ущелье на склоне холма над университетом с великолепным видом на залив Сан-Франциско. Однако самым большим наследием ее мужа была не лаборатория, а новая парадигма научных исследований. Она станет известна как «Большая наука»: капиталоемкий метод исследования большой группы, который приведет к некоторым из наиболее важных достижений в физике двадцатого века, новым методам диагностики и лечения в медицине и — в менее воодушевляющей форме. жила — атомная и водородная бомбы. В послевоенный период Большая наука отправит людей на Луну и будет способствовать исследованию самых дальних уголков Солнечной системы и бесконечно малого мира субатомных частиц.

А все началось в Калифорнии с изобретения Эрнестом Лоуренсом циклотрона, непревзойденно эффективного и действенного ускорителя атомов, и его партнерства с другим молодым амбициозным физиком, Дж. Робертом Оппенгеймером. До приезда Лоуренса в лесной кампус в 1928 году, а годом позже и Оппенгеймера ни один студент не мог претендовать на полное образование в области физики, не поработав в одном из крупнейших европейских центров теории и исследований. В Геттингене, Копенгагене или Кембридже они сидели у ног Макса Планка, Нильса Бора или Эрнеста Резерфорда, впитывали знания этих мастеров и уносили их домой. Достаточно скоро именно в Беркли будут совершать свои паломничества студенты, приезжающие со всех уголков мира, чтобы научиться разбивать атомы и раскрывать их секреты с помощью чудесной новой машины, которую изобрел Лоуренс, подкрепленной теоретическими объяснениями Оппенгеймера. . Придут и сами старые мастера.

Эрнест Лоуренс сидит за столом управления 27-дюймовым циклотроном, сделанным в 1933 или 1934 году.

То, что там началось, до сих пор движет большей частью науки двадцать первого века. Лаборатории физики и биологии в Беркли, Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе, Стэнфорде и других крупных учебных заведениях Калифорнии являются современными проявлениями парадигмы Большой науки. Проект «Геном человека» был проектом «Большая наука» стоимостью 3 миллиарда долларов, который способствовал не только новой области исследований, но и новым отраслям. Калифорнийская программа исследования стволовых клеток стоимостью 6 миллиардов долларов является крупнейшим подобным проектом, спонсируемым любым штатом. Исследование изменения климата — это квинтэссенция Большой Науки.

Европейский Большой адронный коллайдер (управляется ЦЕРНом), с помощью которого три тысячи физиков открыли неуловимую субатомную частицу бозона Хиггса в 2012 году, является последней версией первого циклотрона, построенного Эрнестом Лоуренсом более восьми десятилетий назад. То первое устройство стоило меньше ста долларов и помещалось на ладони. Его потомок сегодня занимает туннель в семнадцать миль в окружности, погребенный под французской и швейцарской сельской местностью, построенный за 9 миллиардов долларов.

Изобретение, которое сделало имя Лоуренса, появилось в 1929 году. Лоуренс недавно поступил на факультет Калифорнийского университета, который имел много денег и прекрасное оборудование, и теперь занялся созданием соответствующего факультета естественных наук. Сама физика оказалась на распутье. Старшее, уходящее поколение, такие ученые, как Эрнест Резерфорд и Мария Кюри, исследовали атомное ядро ​​с помощью инструментов, которые дала им природа: альфа- и бета-лучи, испускаемые радиоактивными минералами, такими как радий, которые усваиваются наперстками. С помощью этих инструментов то поколение выяснило структуру атома и открыло рентгеновские лучи и радиоактивность. Но они зашли как можно дальше. Они признали, что для более глубокого изучения ядра науке потребуются зонды более высоких энергий, которые можно было получить только благодаря человеческой изобретательности. Резерфорд бросил вызов новому поколению. Он призвал к созданию устройства, которое могло бы заряжать зонд десятью миллионами вольт, но при этом «безопасно размещаться в комнате среднего размера».

Ученые всего мира приняли его вызов. Но они обнаружили, что когда вы нагружаете аппарат десятью миллионами вольт, происходит взрыв аппарата. Подумайте о попытке выстрелить минометным снарядом из пушки с картонным стволом. Лаборатории забиты осколками разбитого стекла. Одна группа бесстрашных немецких исследователей протянула кабель между двумя альпийскими вершинами, чтобы поймать молнию во время грозы, и они это сделали, но усилия закончились тем, что один из них был сброшен с горы насмерть.

Лоуренс начал свою карьеру в тот момент, когда физики уперлись в кирпичную стену в своем понимании атомного ядра. Препятствие раздражало; физикам казалось, что они могут заглянуть через стену в туманный пейзаж, но не могут туда попасть. Однажды ночью в Беркли Лоуренс устроил мозговой штурм, который пробил стену: что, если вы не будете подавать напряжение на аппарат, а повысите его на зонде? Если вы начнете с протона, скажем, со 100 вольт, и дадите ему 100-вольтовый толчок, теперь он получит энергию 200 вольт. Еще толчок, и уже 300, и так далее. Но линейный ускоритель, предназначенный для непрерывной передачи этих импульсов через синхронизированные электроды, расположенные в линию, должен был бы иметь почти милю в длину, что не совсем подходило бы для комнаты Резерфорда удобных размеров.

Затем началась вторая часть мозгового штурма Лоуренса. Он знал, что заряженная частица, пересекающая магнитное поле, движется по криволинейной траектории. Итак, примените магнитное поле, и вы сможете согнуть свой протон в спираль, позволяя ему получать повторяющиеся толчки от одного электрода. В этом суть циклотрона, сведенная к простейшему: после достаточного количества оборотов у вас есть частица, несущая теперь миллион вольт, десять миллионов, даже сто миллионов. Все, что вам нужно сделать, это нацелить его на цель и позволить ему разорваться. Лоуренсу возможности казались безграничными. (На самом деле они будут ограничены эффектом относительности, но это было реализовано через несколько лет.) И все это могло поместиться в комнате среднего размера — по крайней мере, первые циклотроны могли.

Лоуренс знал, что он что-то задумал. На следующий день он несся через кампус Беркли, заставляя друзей и коллег заявлять: «Я собираюсь стать знаменитым».

Часть патентной заявки Лоуренса 1932 года на циклотрон.

Так и было. В следующем десятилетии изобретение Лоуренса оказалось чрезвычайно полезной машиной. Докторанты и постдоки, которых он собрал в команды в Беркли, используя свои студенческие гранты для бесплатного трудоустройства, открыли множество новых изотопов, в том числе углерод-14, который зарекомендовал себя как инструмент для углеродного датирования. Другие изотопы, созданные циклотронной бомбардировкой, стали основой новой науки ядерной медицины и источниками новых лекарств. И появились новые элементы тяжелее урана, которые никогда не встречались в естественном состоянии — элемент 9.3, названный нептунием, а затем 94, плутоний.

Каждое открытие открывало новые перспективы, и Лоуренс отреагировал на это созданием новых циклотронов, каждый из которых был больше, мощнее и намного дороже предыдущего. Отличительной чертой радиационной лаборатории Беркли в те дни было неустанное стремление преодолеть череду препятствий, которые природа поставила на ее пути. Как вспоминал британский циклотронер Джон Бертрам Адамс: «Один тип машин сменял другой, и по мере того, как каждый тип достигал предела энергии… была выдвинута новая идея, которая преодолевала эти ограничения и позволяла строить машины с более высокой энергией. Примечательно то, что эти новые идеи появились как раз в подходящий момент, так что исследования переходили от одного диапазона энергий к другому довольно гладко».

Помимо реальных научных достижений, личность Лоуренса идеально подходила для страны, стремящейся выйти из тени европейских научных традиций. Он был молод и привлекателен, совсем не похожий на популярный образ сумасшедшего ученого, запертого в одиночестве в готической лаборатории, с взъерошенными волосами, иностранцем и странным. Он был трезв, деловит, очень приземлен, со Среднего Запада. Редактор New Republic Брюс Бливен отправился навестить его в Беркли и вернулся домой в восторге от этого энергичного молодого человека, которого он описал как простого и естественного, «с которым легко говорить и полностью американец».

В 1939 году Лоуренс получил Нобелевскую премию за циклотрон. Коллеги-физики, такие как Нильс Бор, нашли поразительным в этой награде то, что впервые Нобелевский комитет наградил не открытие, а изобретение — признание того, что методы научных исследований стали столь же важными, как и теория — возможно, еще важнее.

Однако Лоуренс был не просто гением научной техники; он был мастером управления исследованиями. Когда вам нужно было собрать миллионы долларов, чтобы построить свой аппарат, вы должны были обладать навыками предпринимателя, начальника манежа, генерального директора. Он показал, что ключом к получению денег от президентов университетов, советов фондов, руководителей промышленных предприятий и правительственных чиновников является служение их институциональным целям без ущерба для собственных. Чтобы привлечь гранты от биологических и медицинских исследовательских институтов, он использовал способность циклотрона производить искусственные радиоизотопы, которые могли помочь раскрыть секреты фотосинтеза и генерировать нейтроны для борьбы с раковыми опухолями. Частные промышленники были заняты мечтами об энергии, которую можно получить из атомного ядра, невообразимо дешевой и почти бесконечно изобильной. Научным фондам он предложил престиж ассоциации с творческими усилиями по разгадке тайн природы. Президент Фонда Рокфеллера Рэймонд Б. Фосдик, пожалуй, наиболее кратко изложил этот последний порыв, заявив в 1940, «новый циклотрон — это больше, чем исследовательский инструмент. Это могущественный символ, знак человеческой жажды знаний, эмблема неудержимого поиска истины, которая является благороднейшим выражением человеческого духа».

Несколькими месяцами ранее правление Фосдика проголосовало за предоставление Лоуренсу более 1 миллиона долларов на строительство самого мощного циклотрона на Земле. Машина должна была быть завершена к июню 1944 года. В этот срок она не уложилась.

Вмешалась Вторая мировая война и, в частности, Манхэттенский проект. Усилия по созданию атомной бомбы подтвердят парадигму Большой науки. Атомная бомба никогда не была бы изобретена физиком-одиночкой, использующим самодельное оборудование. Это потребовало миллиардных вложений, развертывания армий ученых и техников, лабораторий, построенных в промышленных масштабах. Манхэттенский проект был первой крупной программой «Большая наука», и он доказал, насколько мощным может быть подход к «Большой науке» и насколько трудно контролировать ее результаты.

Начиная с первостепенной роли Лоуренса в Манхэттенском проекте, Калифорнийский университет станет основным участником правительственных программ по созданию ядерного оружия, и эта роль по сей день отражается в ведущей роли Калифорнийского университета в консорциумах, управляющих национальными лабораториями Лос-Аламоса и Лоуренса в Ливерморе. . Вначале Лоуренс переоборудовал свой заветный новый циклотрон, который все еще строился в ущелье над университетским городком Беркли, в масс-спектрограф для обогащения природного урана до уровня бомбы путем концентрации его делящегося изотопа U-235. Он спроектировал промышленный завод по производству обогащенного продукта в сельском районе Теннесси, известном как Ок-Ридж, — завод, который будет концентрировать каждый атом урана для бомбы, сброшенной на Хиросиму. Он поручил одному из своих молодых сотрудников, Гленну Сиборгу, выделить девятый элемент.4, плутоний, ставший ядром бомбы, уничтожившей Нагасаки.

Роберт Оппенгеймер и Лоуренс на ранчо Оппенгеймера в Нью-Мексико в 1931 году.

Когда генерал Лесли Гроувс, глава Манхэттенского проекта, искал кого-то, кто возглавил бы фактическую разработку бомбы в лаборатории, которая стала Лос-Аламосом, Лоуренс выдвинул кандидатуру Оппенгеймера и помог ему получить работу.

Манхэттенский проект также запутал Калифорнийский университет, среди других покровителей Большой науки, в моральной двусмысленности войны. Ученые того периода сводили любые сомнения, которые у них могли быть, к чувству безотлагательности: разработать взрывную силу, запертую в атомном ядре, раньше, чем гитлеровские физики. Оглядываться назад на их работу особенно сложно, потому что послевоенное время хорошо знакомо с их последствиями. Мы знаем количество жизней от бомбардировок Хиросимы и Нагасаки — то, о чем строители бомбы могли только догадываться (и они, вероятно, занижали цифры). Мы знаем об ужасных увечьях и длительных болезнях мирных жителей этих городов, в отличие от всего, что испытали любые другие выжившие в войне в истории. Мы знаем облако, под которым цивилизация жила семьдесят лет, благодаря решению высвободить разрушительную способность атомного ядра. И мы знаем, что у нацистов никогда не было программы создания атомной бомбы. Ученые, оставшиеся в Германии, неправильно поняли физику бомбы, пришли к выводу, что ее невозможно построить, и поэтому никогда не пытались. Но союзники узнали об этом только после окончания войны.

Капитуляция Германии в 1945 году изменила расчет, но не импульс этих усилий. В отличие от Германии, Япония не рассматривалась как потенциальная ядерная угроза, а ее режим не считался зацикленным на мировом господстве. Но к тому времени бомбы были почти готовы, и желание использовать их, чтобы быстро положить конец войне, было сильным. Последние дебаты перед Хиросимой между учеными, военными и политическими лидерами касались того, действительно ли необходимо сбрасывать бомбы на ничего не подозревающих японцев, или же сбрасывание бомб на безлюдный атолл станет достаточно мрачным и убедительным сигналом для японского режима. В записях говорится, что последним противником сброса бомб на населенные пункты был сам Лоуренс. Он выступал за демонстрацию, но в конце концов пришел к выводу, что все еще есть шанс, что демонстрационный взрыв может потерпеть неудачу, а неразорвавшийся снаряд, который не смог передать мощность оружия, может ослабить военную позицию союзников и стратегию прекращения войны.

Изображение и схема испытания «Тринити» в Аламогордо из книги «Действие атомного оружия», опубликованной в 1950 году. Еще до того, как была сброшена первая бомба, некоторые начали думать о том, как справиться с политическими и социальными последствиями технологии, которую они помогли изобрести. Многие будут работать над продвижением дела международного контроля над ядерными технологиями, признавая, что с тем, что создала Большая наука, можно безопасно управлять только с помощью геополитики нового типа. Многие другие будут работать над развитием ядерной энергетики и других мирных технологий, возможно, в надежде искупить сомнения, вызванные Хиросимой и Нагасаки.

Эрнеста Лоуренса среди них не было. Самоанализ не был его сильной стороной, и когда его старый друг Роберт Оппенгеймер заявил, что благодаря программе создания атомной бомбы физики узнали о грехе, он довольно сердито ответил, что ничто в его работе не привело его к познанию греха. Так было и после войны, когда он стал ведущим научным пропагандистом водородной (или термоядерной) бомбы — оружия, которое многие его коллеги рассматривали как средство геноцида и которое, как признавал даже Пентагон, никогда не могло быть использовано в военных целях. кампания, только как оружие психологического террора.

Лоуренс никогда не извинялся за свою работу над водородной бомбой, даже когда его обвинили в использовании программы для расширения своей собственной империи путем строительства лаборатории по созданию водородной бомбы на ферме в Ливерморе, Калифорния, — то, что мы теперь знаем. как Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса. Для Лоуренса обе программы бомб были необходимы для национальной безопасности, и он никогда не оглядывался назад.

Но поскольку он умер в 1958 году, мы не знаем, что бы он сделал с ядерным миром, который помогла создать Большая наука. Его вдова Молли думала, что он был бы ошеломлен ядерным распространением. В 19На самом деле, в 80-х годах она была настолько потрясена ролью Ливермора в гонке вооружений, что обратилась в Конгресс с ходатайством убрать имя ее мужа из его лаборатории. Конгресс отказал ей.

Импульс, созданный Лоуренсом во главе «Рад-лаборатории», продвинет физику вперед в 1970-е годы. Стивен Вайнберг, будущий лауреат Нобелевской премии, прибыл в Rad Lab в качестве постдока в 1959 году, чтобы работать над Bevatron, новым ускорителем, который был построен для ускорения протонов до энергий, достаточно высоких для создания антипротонов — протонов с отрицательным зарядом — которые никогда не было сделано раньше. «Неудивительно, что антипротоны были созданы», — позже невозмутимо заявил Вайнберг. Но так же было и со многими другими частицами, которые потребовали строительства ускорителей еще одного поколения, более мощных и, конечно же, более дорогих, чтобы раскрыть новые тайны. Беватрон указал путь к ускорителям, слишком большим, чтобы поместиться в ущелье, и слишком дорогим для постройки одного университета. Таким образом, машины следующего поколения были созданы академическими консорциумами и совместными усилиями университетов и правительства, такими как те, что лежат в основе лаборатории Фермила в Чикаго и европейской правительственной организации CERN, строителя Большого адронного коллайдера.

Но даже во время этого перехода прекрасные отношения Лоуренса с государственными исследователями, зародившиеся во время проекта по созданию бомбы, обеспечили Беркли исключительное преимущество в распределении государственных щедрот. В первые мирные годы государственное финансирование поддерживало «синхротрон» Беркли, циклотрон, основанный на новой технологии; линейный ускоритель; завершение довоенного циклотрона Лоуренса, который теперь называется синхроциклотроном; и «горячая лаборатория» для Сиборга, чтобы продолжить свою работу над элементами тяжелее урана («трансуран»). Физик И. И. Раби, глава конкурирующего консорциума девяти восточных университетов, борющихся за правительственные гранты, ворчал на «Атомный траст Калифорнийского университета». (Соперничающий консорциум в конечном итоге создал Брукхейвенскую национальную лабораторию за пределами Нью-Йорка.)

Но уже через несколько лет после смерти Лоуренса скептики стали сомневаться в масштабах и затратах предприятий, которым способствовали его методы. Среди сомневающихся был физик Элвин М. Вайнберг, который в 1961 году ввел термин «Большая наука» в статье в журнале Science . Вайнберг поставил три фундаментальных вопроса о новой парадигме: разрушает ли она науку? Разоряет ли это страну финансово? Должны ли деньги, которыми он распоряжается, быть перенаправлены — потрачены, например, на искоренение болезней и другие усилия, направленные непосредственно на «человеческое благополучие», а не на «зрелища», такие как космические путешествия и физика элементарных частиц?

Большая наука процветала — и даже зависела — от публичности, заметил Вайнберг. Обсуждения технических достоинств проектов сводились к спорам о том, как произвести наибольший фурор в прессе. Вайнберг осветил уже возникающее беспокойство по поводу влияния Большой науки на исследования и университет. «Я подозреваю, что большинство американцев предпочли бы принадлежать к обществу, которое первым дало миру лекарство от рака, — писал он, — чем к обществу, отправившему первого астронавта на Марс».

Другие критики подчеркивали влияние Большой науки на традиционный академический идеал, объединяющий фундаментальные исследования, прикладные исследования и преподавание. Как только оборудование физиков вырвалось за пределы университетского городка, эти отношения начали разрушаться. Он стал еще более фрагментированным из-за потока военного финансирования во время Второй мировой войны, Корейской войны и холодной войны. «Когда машины переросли свою университетскую среду, — сказал Джон Бертрам Адамс аудитории на симпозиуме, посвященном пятидесятилетию Rad Lab, — место, где проводились эксперименты, отделилось от места, где студентов учили физике». Большая наука больше не была частью академического института, а была отдельным институтом. Эксперименты с использованием машин стоимостью в миллиард долларов должны были быть одобрены комитетами, которые основывали свои решения не только на объективных достоинствах предложений, но и на субъективных суждениях о репутации претендентов и их положении в своих областях.

Эти вопросы возникли, когда Лоуренс и его поколение больше не могли защищать выдвинутую ими парадигму. Он и его соратники были учеными государственными деятелями, которые черпали свой авторитет в мирное время из ролей, которые они играли во время Второй мировой войны. К третьему десятилетию после войны многие ушли из жизни, в том числе Оппенгеймер (в 1967 г.). Никто в последующем поколении не пользовался уважением Конгресса или Белого дома, как они; никто не мог претендовать на то, чтобы представлять объединенные интересы научного сообщества так, как они; ни у кого не было харизмы Лоуренса или навыков сбора средств.

Для физиков элементарных частиц, достигших совершеннолетия в эпоху циклотронов, потребность во все более мощных машинах была символом веры. «Мы просто не знаем, как получить информацию о мельчайшей структуре материи (физика высоких энергий) или о самых грандиозных масштабах Вселенной… без больших усилий и больших инструментов», — писал Вольфганг К. Х. «Пиеф» Панофски? Ветеран Rad Lab, возглавивший конкурирующую программу Стэнфордского университета по ускорителям высоких энергий. Более того, проекты были «все или ничего». «У большой науки есть особая проблема: ее нельзя легко уменьшить, — заметил Стивен Вайнберг. «Бесполезно строить ускорительный туннель, который проходит только половину окружности».

Но не вся наука была физикой, и не вся физика была физикой высоких энергий. «20-летний медовый месяц для науки подходит к концу», — писал в 1966 году редактор журнала Science Фил Абельсон, бывший научный сотрудник Rad Lab.

Это был грандиозный медовый месяц. За эти двадцать лет, начавшиеся с Хиросимы и получившие мощную ракету-носитель со спутника, ученые поднялись до того, чтобы стать влиятельными фигурами в американской общественной жизни. Эрнест Лоуренс и его соратники смогли убедить Конгресс в том, что «фундаментальную науку стоит поддерживать ради нее самой — или, во всяком случае, без слишком пристального изучения ее связи с практическими результатами», — заметил Дон К. Прайс, эксперт в области государственного управления в Гарвардский университет. Расходы федерального правительства на исследования и разработки выросли с 74 миллионов долларов в 19от 40 до 15 миллиардов долларов в 1965 году, что составляет в среднем почти 20 процентов в год. Но темпы роста этих расходов резко упали. С 1950 по 1955 год ежегодные темпы роста составляли 28 процентов; с 1961 по 1965 год — 15 процентов.

Эта тенденция, несомненно, отражала полную невозможность сохранения темпов роста военных лет и ближайшего послевоенного периода. Но это было еще не все. «Большая наука» допустила, чтобы ее прошлые достижения были перепроданы, а ее промоутеры завышали надежды на будущее. К середине 19В 60-е годы успехи военного времени уходили в прошлое, а затраты на конкуренцию с Россией в постспутниковую эпоху стали казаться ошеломляющими. Затем последовал Вьетнам, который сильно ударил по государственным ресурсам и вызвал общественный скептицизм по поводу покровительства военных фундаментальным исследованиям. Конгресс перешел к тому, чтобы отучить академические круги от материнского молока финансирования Пентагона посредством поправки Мэнсфилда 1969 года, которая запрещала Пентагону тратить деньги на любые исследования, не связанные напрямую с военными нуждами.

Изменения коснулись множества крупных научных университетских проектов, финансируемых Агентством перспективных исследовательских проектов времен спутника Министерства обороны, или ARPA, — не в последнюю очередь среди них сеть, связывающая университетские исследовательские компьютеры, известная как ARPANET, прародитель современного Интернета. (В знак признания изменения своей миссии ARPA будет переименовано в Агентство перспективных исследовательских проектов Defense , или DARPA.) И особенно тяжело пришлось физикам, многие из которых основывали свои карьерные устремления на ожидании продолжения государственного финансирования своих исследований. Большая наука. Заведующий кафедрой физики Массачусетского технологического института Виктор Вайскопф наблюдал в 1972, что его университет пережил 30-процентное снижение государственной поддержки за четыре года, и выразил сожаление по поводу ухудшения перспектив «поколения людей, которые изучали физику под влиянием «Спутника». Когда они были детьми в школе, им говорили, что это большая национальная чрезвычайная ситуация, что нам нужны ученые. Поэтому они много работали». Теперь, по его словам, «они на улице и, естественно, чувствуют себя обманутыми».

Большие ученые пытались дать отпор скептицизму. Они утверждали, что при наличии достаточного количества денег практическое применение фундаментальной науки уже не за горами: победа над раком «или болезнью сердца, или инсультом, или психическим заболеванием, или чем-то еще», как Редактор Harper’s Джон Фишер пренебрежительно сообщил. Они предсказывали мировое господство русских, если усилия США в большой науке потерпят неудачу.

Острые дебаты по поводу сверхпроводящего суперколлайдера в 1980-х и начале 1990-х годов резко обозначили границы Большой науки в Соединенных Штатах. Предполагалось, что SSC будет стоить 6 миллиардов долларов в течение десяти лет. Коммерческое предложение Конгрессу исходило прямо из пьесы Лоуренса: национальная гордость, перспектива спасительных открытий, слава человечества, ищущего фундаментальные истины природы. Если Америка отвергнет SSC, писали ее сторонники, «потеря будет не только для нашей науки, но и для более широкой проблемы национальной гордости и технологической уверенности в себе».

Тем не менее, по мере продвижения кампании SSC, бюджетные соображения стали преобладать над обещаниями технологических побочных продуктов, национальной гордости и человеческих устремлений. Стивен Вайнберг столкнулся с проблемой лицом к лицу во время выступления на радиошоу Ларри Кинга с конгрессменом, выступающим против SSC. «Он сказал, что не против расходов на науку, но что мы должны расставить приоритеты», — вспоминал Вайнберг. «Я объяснил, что SSC поможет нам изучить законы природы, и спросил, не заслуживает ли это высокого приоритета. Я помню каждое слово его ответа. Это было «Нет». Ни один конгрессмен не осмелился бы дать такой отпор Эрнесту Лоуренсу в его дни. В 1993, Конгресс закрыл проект.

Гамма-прибор GRETINA в корпусе 88 Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли. Фотография Роя Кальчмидта.

Был ли это похоронный звон для большой науки в Америке? Это остается неясным и сегодня. После отмены SSC центр тяжести физики высоких энергий переместился в ЦЕРН и его Большой адронный коллайдер, ставший по умолчанию самым мощным ускорителем в мире. На БАК работают тысячи физиков, и многие американцы присоединились к проекту по идентификации бозона Хиггса. Но, как это было в физике на протяжении столетия, это открытие лишь указало путь к новым вопросам о фундаментальных частицах и силах природы — вопросам, для ответа на которые могут потребоваться еще более крупные и мощные машины. «В следующем десятилетии, — предсказал Стивен Вайнберг, — физики, вероятно, обратятся к своим правительствам с просьбой предоставить любой новый и более мощный ускоритель, который, по нашему мнению, понадобится. Это будет очень трудно продать».

За годы, прошедшие после отмены SSC, роль правительства в финансировании Большой науки продолжала ослабевать. Центр тяжести Большой науки переместился в промышленность, чьи приоритеты НИОКР сильно отличаются от приоритетов университетов, исследовательских фондов и правительств. Сегодня промышленность вносит две трети всех средств, затрачиваемых на исследования и разработки в Соединенных Штатах. Из них почти две трети приходится на «разработку», то есть усилия по выводу результатов прикладных исследований на рынок. Бизнес был источником почти всего увеличения финансирования, о котором сообщал Национальный научный фонд с 2003 по 2008 год9.0009

Финансовые потребности Большой науки подпитывают вторжение коммерческого поведения в фундаментальные исследования. Лоуренс всю свою жизнь боролся с требованиями своих покровителей, чтобы он возвел патентные стены вокруг своих открытий (патент на циклотрон был обусловлен бесплатными лицензиями для академических учреждений). Но в последние десятилетия ученые более агрессивно приобретали и защищали патенты на свою работу. В результате, по мнению некоторых экспертов, возможности исследователей опираться на каждое новое открытие мешают затраты на лицензирование и финансовое соперничество. Граница между базовыми исследовательскими программами и коммерческими поисками стала размытой, как в случае с собственной программой исследования стволовых клеток в Калифорнии, Калифорнийским институтом регенеративной медицины. CIRM, созданный как финансируемая государством инициатива «Большая наука» стоимостью 6 миллиардов долларов по разработке лекарств от болезни Альцгеймера, диабета и множества других заболеваний с помощью исследований стволовых клеток, перевел большую часть своего портфеля на коммерческие соглашения с частными компаниями, которые надеются превратить любые такие лекарства в прибыль. прибыль. Неясно, выиграет ли и как публика, запустившая эту программу.

Эрнест Лоуренс на склоне холма над 184-дюймовым циклотроном в 1950-х годах.

Один из аспектов Большой науки, в котором мы все еще можем быть уверены, заключается в том, что, если все сделано правильно, она может утолить неутолимую человеческую жажду понять наш естественный мир. В качестве иллюстрации достаточно вспомнить волнение, которое испытали все — не только астрономы и планетологи, но и широкая публика — прошлым летом, когда космический аппарат «Новые горизонты» начал транслировать фотографии Плутона после его девятилетнего путешествия к пределам нашей Солнечной системы. . Эти необычные изображения и сопутствующие данные уже расширяют понимание учеными формирования планет и нашего происхождения во Вселенной.

Ничто из этого не могло быть достигнуто вне парадигмы, разработанной Эрнестом Лоуренсом, начиная со своего первого протоциклотрона размером с ладонь в Беркли более восьмидесяти лет назад. Роберт Оппенгеймер, чья дружба с Лоуренсом рухнула под давлением послевоенной ядерной политики, оставил типично утонченный анализ вклада Лоуренса через десять лет после смерти последнего: область понимания проблемы изучения природы». Оппенгеймер думал о том, что многие коллеги Лоуренса считали его поистине непреходящим достижением — не столько об изобретении циклотрона, сколько об изобретении стиля проведения исследований в современном мире.

Это эссе адаптировано из книги Майкла Хилцика «Большая наука: Эрнест Лоуренс и изобретение, положившее начало военно-промышленному комплексу ». Все фотографии предоставлены Национальной лабораторией Лоуренса Беркли.

Что такое большая наука и почему так много компаний инвестируют в нее?

Говорят, чем больше, тем лучше, верно? Когда дело доходит до зарплаты, дорожных знаков и (по нашему скромному мнению) туалетов, эта максима звучит правдоподобно. А как же наука? Большая наука — термин, введенный в XIX в.60-х годов физика Элвина Вайнберга для описания крупномасштабных научных проектов, направленных на решение самых серьезных мировых проблем, — предлагает научному сообществу и обществу в целом много преимуществ.

Учитывая насущные, взаимосвязанные проблемы, с которыми мы сталкиваемся сегодня (вспомните изменение климата, бедность, пандемии), рынок большой науки созрел для возможностей. Промышленность и правительства во всем мире обращают внимание на большую науку как на эффективный способ борьбы с этими проблемами и инвестируют миллиарды в большие научные инициативы.

Что такое большая наука?

Большая наука относится к крупномасштабным научным исследованиям, включающим проекты, часто финансируемые национальным правительством, различными правительственными агентствами или международными организациями. Как правило, большие научные проекты трудно построить. Они требуют оборудования, конструкций и подходов, которые стоят больших денег — сотен миллионов или даже миллиардов долларов — намного больше, чем может позволить себе отдельный ученый, группа ученых или компания, известная как «маленькая наука».

В то время как небольшая наука никоим образом не является ненужной или неуместной (большая наука никогда не существовала бы без небольшой науки, и на самом деле маленькая наука может извлечь определенные выгоды из большой науки), большие научные проекты могут предложить более быстрые и далеко идущие решения чрезвычайно сложных проблемы, с которыми маломасштабные проекты часто не могут справиться. Короче говоря, большая наука относится к масштабным исследованиям с масштабными целями, требующими масштабного финансирования.

Кто инвестирует в большую науку и почему?

По мнению аналитиков BCC, правительства стран мира и международные агентства в период с 2021 по 2025 год инвестируют более 180 миллиардов долларов в крупные научные проекты, открывая возможности для десятков тысяч поставщиков в сотнях отраслей.

Многие отрасли, в том числе аэрокосмическая, строительная, машиностроительная, электронная и электрическая, получат крупные контракты от крупных научных проектов в течение этого периода времени, предлагая решающую поддержку ведущим игрокам отрасли в брендинге, исследовании и развитии своего бизнеса. Хотя крупные научные проекты составляют лишь небольшую долю в бизнесе крупных подрядчиков, таких как Boeing и Lockheed Martin, они могут быть ключевой движущей силой долгосрочного успеха подрядчиков.

Кроме того, производители передовых материалов — металлов и сплавов, полимеров, керамики, кристаллов и других — найдут новые возможности в крупных научных проектах, которые часто требуют работы в суровых условиях.

Крупные научные исследовательские проекты: ядерная энергетика и аэрокосмическая промышленность

Нет сомнений в том, что более безопасные ядерные альтернативы, такие как реакторы поколения IV, также называемые Gen IV, и термоядерный синтез имеют решающее значение для сокращения выбросов парниковых газов в мире. В прошлом ядерные проекты создавали радиоактивные отходы, которые трудно контролировать, что привело к катастрофам на Фукусиме в 2011 году, Чернобыле в 1986 году и Три-Майл-Айленде в 1979 году. Международный термоядерный экспериментальный реактор (ИТЭР) — крупнейший из строящихся в настоящее время реакторов такого типа. ИТЭР — это проект синтеза с магнитным удержанием (MCF), расположенный во Франции и поддерживаемый 35 странами, в том числе ведущими мировыми исследовательскими центрами: США, ЕС, Китаем, Россией, Японией, Индией и Южной Кореей. Цель ИТЭР — генерировать безопасную, чистую и неограниченную энергию на Земле, используя те же процессы синтеза, что и на Солнце.

ИТЭР получил более 15 миллиардов долларов инвестиций от правительств этих стран в конце 2020 года. Ожидается, что проект получит еще 11 миллиардов долларов в течение следующих пяти лет, с 2021 по 2025 год. Этот проект приносит пользу не только участвующим странам. и весь мир — она также поддерживает поставщиков, необходимых для производства. ИТЭР будет опираться на 2300 европейских поставщиков из самых разных отраслей: строительство, вакуумные сосуды, криогеника, магниты, диагностика, электроснабжение, керамика, металлы и сплавы. В течение следующих двух десятилетий проект будет инвестировать в этих поставщиков более 1 миллиарда долларов в год.

В аэрокосмической отрасли одним из наиболее заметных крупных научных проектов является программа Artemis, международная программа пилотируемых космических полетов, финансируемая правительством США, направленная на высадку первой женщины и следующего мужчины на Луну к 2024 году. Целью Artemis также является отправка людей на Марс в 2030-х годах.

Этот крупномасштабный проект реализуется НАСА, его подрядчиками и международными партнерами в аэрокосмической отрасли: Европейским космическим агентством (ESA), Канадским космическим агентством (CSA), Космическим агентством Великобритании (UKSA), Итальянским космическим агентством (ASI), Государственное космическое агентство Украины, Японское агентство аэрокосмических исследований (JAXA), Космическое агентство Объединенных Арабских Эмиратов (UAESA), Австралийское космическое агентство (ASA) и Бразильское космическое агентство (AEB).

Что касается финансирования, Управление генерального инспектора НАСА сообщает, что по состоянию на июнь 2020 года на Artemis было выделено около 35,2 миллиарда долларов, а в ближайшие несколько лет ожидается финансирование еще на 50,5 миллиарда долларов. Финансирование будет направлено на Orion, систему космического запуска (SLS), наземные системы исследования (EGS), Lunar Gateway, системы посадки человека (HLS) и другие исследования и разработки.

Тенденции в большой науке, за которыми стоит следить

• Аэрокосмическая промышленность — крупнейший сегмент в мире большой науки, который в 2020 году привлек $11,8 млрд финансирования и составляет 40,5% инвестиций в крупные научные проекты.
• В региональном разрезе на Северную Америку приходится наибольшая доля крупных инвестиций в науку — 10,7 млрд долларов в 2020 году, что составляет 36,8% мировых инвестиций.
• Усовершенствованные материалы часто используются в крупных научных проектах, включая металлы, сплавы, полимеры, керамику и другие материалы, способные выдерживать суровые условия окружающей среды. Фактически, крупные научные проекты создадут спрос на передовые материалы в течение следующих пяти лет, стоимость которого превысит 36 миллиардов долларов.
• Из всех передовых материалов, используемых в крупных научных проектах, металлы и сплавы являются крупнейшим сегментом, который принес 3,2 миллиарда долларов продаж в 2020 году и составляет 55,2% от общего объема передовых материалов, используемых в большой науке.
• По оценкам аналитиков BCC Research, в ближайшие пять лет крупные научные проекты принесут более 100 миллиардов долларов дохода 20 000–30 000 поставщиков по всему миру.

Для получения дополнительных сведений о большой науке

Прочтите новый отчет BCC Research под названием Большая наука: глобальные рынки , в котором представлен обзор мирового рынка большой науки, включая оценку размера рынка и анализ мировых рыночных тенденций. , темпы роста, драйверы, ограничения и основные организации и подрядчики отрасли.

---

О компании BCC Research

Компания BCC Research проводит исследования рынка, отличаясь особым подходом и глубоким опытом работы на различных рынках. Стремясь служить академическому сообществу, корпоративным профессионалам и командам по инновациям, мы предоставляем рыночную информацию, охватывающую 25 отраслей по вертикали в области наук о жизни, окружающей среды / устойчивого развития, материалов, датчиков и торговли.