Портативное устройство, разработанное исследователем из Университета Уоллонгонга в Австралии, использует искусственный интеллект для идентификации видов комаров, связанных с передачей заболеваний. Эта технология обрабатывает звук, издаваемый крыльями насекомых, и предоставляет идентификацию за считанные секунды.
Устройство было недавно представлено Кираном Триведе в рамках Глобального саммита AI for Good, состоявшегося в Женеве, Швейцария. Основная цель — предложить более быстрый альтернативный метод традиционным методам мониторинга переносчиков, используемым для контроля таких заболеваний, как лихорадка Денге и малярия.
Решение работает без необходимости подключения к интернету, используя принцип Tiny Machine Learning (TinyML). Это позволяет запускать модели ИИ непосредственно на небольших энергоэффективных чипах, что направлено на расширение доступа к мониторингу комаров в местах с ограниченной лабораторной инфраструктурой.
Система разработана для различения трех групп комаров, критически важных для общественного здравоохранения: Aedes, Anopheles и Culex. Она делает это, улавливая шумы, генерируемые движением крыльев, и распознавая акустические паттерны, характерные для каждого вида.
Этот подход призван преодолеть ограничения стандартных процедур надзора. В настоящее время определение вида зависит от сбора образцов в местах размножения, таких как лужи с водой, с последующим лабораторным анализом личинок.
Киран Триведе, исследователь, ответственный за разработку в Университете Уоллонгонга, пояснил, что интегрированный ИИ позволяет разместить аналитические возможности непосредственно в самом устройстве, исключая необходимость во внешних вычислительных структурах.
«Когда люди думают об ИИ, они представляют себе большие системы, работающие в облаке. TinyML позволяет поместить интеллект непосредственно в устройство. Он идентифицирует комара за секунды, без интернета, без облачных затрат и без проблем с конфиденциальностью», — заявил Киран Триведе, научный сотрудник Университета Уоллонгонга.
Модель искусственного интеллекта была обучена на общедоступных аудиоданных и достигла точности классификации звука в 88,3%. Триведе подчеркивает, что производительность может быть улучшена за счет использования более совершенных аудиосенсоров и записей более высокого качества.
Устройство собрано на плате Arduino, недорогом электронном компоненте, используемом в прототипах. Система включает микрофон, дисплей и модель ИИ, отвечающую за анализ звуков насекомых в реальном времени.
Триведе надеется, что эта технология будет внедрена в сети непрерывного мониторинга. Распространяя несколько устройств в различных местах, можно будет отслеживать концентрацию комаров и создавать обновленные карты районов с высокой заболеваемостью видами, переносящими болезни.
Исследователь сравнивает эту функциональность с системами трафика в реальном времени, но примененными к эпидемиологии. Он считает, что этот превентивный мониторинг может помочь сообществам и органам здравоохранения принять меры до возникновения вспышек.
Математическая проблема, которая оставалась нерешенной в течение 87 лет, получила неожиданный исход: искусственный интеллект помог исследователю обнаружить контрпример, способный опровергнуть одну из наиболее известных гипотез в этой области.
По данным New Scientist, открытие, сделанное математиком Левентом Альпёге, может стать самым сложным случаем, разрешенным при значительном участии ИИ в математике. Альпёге, исследователь Гарвардского университета, опубликовал 19 июля в социальной сети X контрпример, состоящий всего из 216 символов, который противоречит так называемой гипотезе Джекобиана.
Эта гипотеза была сформулирована математиком Оттом-Хейнрихом Келлером в 1939 году и предполагала, что определенный тип математической функции должен работать и в обратном направлении. Проблема десятилетиями не находила окончательного ответа и в 1998 году вошла в список из 18 крупных математических задач для XXI века, составленный Стивеном Смелом.
В своей публикации Альпёге сообщил, что использовал помощь своего «близкого друга Fable», предположительно, отсылку к модели ИИ Claude Fable 5 от Anthropic. Исследователь также поблагодарил систему за работу, выполненную во время финального матча Чемпионата мира. Эксперты отмечают, что этот результат расширяет роль ИИ в математических исследованиях.
Абишек Саха, исследователь в области математики из Queen Mary University of London, заявил, что, вероятно, это самая крупная гипотеза, в которой ИИ сыграл значительную роль в доказательстве или опровержении. Он подчеркнул, что это очень важно, поскольку ИИ добился заметного прогресса за последний год. Саха отметил, что опубликованный контрпример прост для проверки, и многие математики уже подтвердили его достоверность. Однако остается важным понять, каким путем ИИ пришел к решению.
Среди моментов, привлекших внимание, были: длительность нерешенности гипотезы (87 лет), минимальный размер контрпримера (216 символов), опровержение гипотезы при определенных условиях, а также тот факт, что процесс, использованный ИИ, еще не был полностью объяснен. Исследователь отметил, что открытие стало неожиданностью, поскольку многие ученые считали гипотезу интуитивно верной, и они пытались ее доказать, а не опровергнуть.
Несмотря на значимость открытия, оно не закрывает всех вопросов, связанных с гипотезой Джекобиана. Контрпример Альпёге опровергает гипотезу в случае трех переменных, но эквивалентная версия, касающаяся только двух переменных, все еще может оставаться верной, оставляя часть проблемы открытой. Этот прорыв также вновь поднял дискуссию о пределах возможностей искусственного интеллекта в математике. Крисс Боуман-Скаргилл из Йоркского университета считает, что технология продемонстрировала способность находить решения в сложных задачах, но это не означает, что человеческая креативность утратила свое значение.
Он приводит в пример Последнюю теорему Ферма, решенную Эндрю Вайлсом в 1994 году, как пример достижения, которое потребовало гораздо большего, чем просто конечный ответ, а именно создания новых математических теорий на протяжении многих лет работы. Иван Фесенко из Westlake University полагает, что все более совершенные модели ИИ изменят математические исследования в ближайшие годы, потенциально трансформируя способы разработки новых знаний и открывая новую фазу научного познания.
Внутреннее хранилище относится к постоянной памяти устройства, будь то компьютер или мобильный телефон. Его основная функция — сохранение операционной системы, установленных приложений и личных файлов пользователя. Этот тип памяти гарантирует, что все медиафайлы, документы и программное обеспечение остаются сохраненными и защищенными даже после выключения устройства.
С технической точки зрения, хранилище работает путем записи информации в интегральные схемы или магнитные диски, что позволяет системе эффективно находить и считывать данные. Эта скорость способствует быстрой загрузке ежедневных инструментов и поддерживает стабильную работу оборудования.
Исторически память прошла путь от традиционных жестких дисков (HDD), которые отдавали приоритет большой емкости при низкой стоимости, до решений на основе чипов, которые намного быстрее. В настоящее время модели SSD и накопители NVMe выделяются благодаря их заметным скоростям чтения и записи данных.
В концептуальном плане внутреннее хранилище служит цифровой основой устройства, предоставляя необходимое пространство для работы операционной системы и поддержания актуальности приложений, что обеспечивает стабильность и скорость. Кроме того, оно хранит личные данные, такие как фотографии, документы и офлайн-медиа. Управляя записью данных и файлами кэша, эта память помогает предотвратить зависания и делает повседневное использование более плавным.
Существует множество физических типов памяти, используемых в современных устройствах. HDD (жесткий диск) — это старая механическая модель, использующая вращающиеся магнитные диски; это экономичный вариант для большого объема, но он медленнее и более подвержен физическим повреждениям. SSD (твердотельный накопитель) использует чипы памяти без движущихся частей, что приводит к более быстрой загрузке, большей долговечности при падениях и бесшумной работе.
Эволюцией SSD является NVMe SSD, который подключается непосредственно к высокоскоростным линиям материнской платы, обеспечивая максимальную скорость для игр и сложных программ. Другие типы включают eMMC — простой припаянный чип, распространенный в бюджетных устройствах благодаря своей экономичности, хотя его скорость передачи данных умеренная. UFS — это стандарт флэш-памяти, используемый в смартфонах среднего и высокого класса, предлагающий очень высокую скорость передачи данных для немедленного открытия приложений. Наконец, внутренняя ROM — это фиксированная память, содержащая только базовые инструкции по запуску, она полностью защищена и недоступна для хранения пользовательских файлов.
Внутреннее хранилище работает на уровне аппаратного обеспечения, преобразуя и записывая фотографии, приложения и системы в двоичный код с помощью электронных схем. В то время как старые устройства использовали HDD с записью на диск, современные устройства используют флэш-память, которая сохраняет электрические заряды в крошечных ячейках для хранения данных. Интегрированный контроллер организует этот контент в логические блоки, указывая операционной системе, где искать или сохранять каждый файл, обеспечивая почти мгновенный доступ.
Важно различать хранилище и оперативную память (RAM): в то время как RAM управляет временными задачами, хранилище сохраняет информацию в долгосрочной перспективе. Система также выполняет автоматические процедуры очистки для предотвращения снижения производительности с течением времени. Скорость запуска устройства или загрузки файлов зависит от синергии между скоростью чипа и эффективностью контроллера.
Диапазоны емкости варьируются в зависимости от использования. От 32 ГБ до 64 ГБ мы находим начальные варианты для легкого использования в смартфонах и планшетах. Диапазон от 128 ГБ до 256 ГБ считается идеальным для большинства пользователей, позволяя устанавливать много игр и фотографий. Для продвинутых пользователей и создателей контента существуют варианты от 512 ГБ до 1 ТБ, подходящие для видео 4K. Стандарты сверхвысокой производительности, такие как 2 ТБ и более, предназначены для рабочих станций и продвинутых ПК.
Да, когда хранилище переполнено, производительность падает, потому что система не может создавать временные файлы или адекватно управлять кэшем. Этот недостаток места приводит к замедлению и сбоям в обработке данных и обновлении приложений. Специалисты советуют всегда оставлять от 10% до 15% свободного места, чтобы алгоритмы очистки могли работать корректно и поддерживать отзывчивость устройства.
Возможность увеличения хранилища зависит от устройства. В смартфонах физическая память обычно распаяна на материнской плате, хотя некоторые модели все еще поддерживают карты microSD. В компьютерах и ноутбуках оборудование обычно модульное, что облегчает замену на более крупные SSD или HDD.
Что касается форматирования, это возможно, но метод отличается. На ПК очистка может быть выполнена через диспетчер дисков или во время чистой переустановки системы. На смартфонах процедура — это сброс до заводских настроек, поскольку структура заблокирована для защиты жизненно важных данных, стирая весь пользовательский раздел.
Разбиение физической памяти также осуществимо, но с ограничениями. На ПК диспетчер дисков позволяет разделить операционную систему и личные файлы. На смартфонах разделы заблокированы по умолчанию, и изменение этих разделов требует продвинутых модификаций прошивки, что сопряжено с высоким риском необратимого повреждения устройства.
Внутреннее хранилище — это физическая память, интегрированная в материнскую плату, необходимая для запуска операционной системы и быстрой загрузки приложений, служащая фиксированной основой для всех данных. В отличие от этого, внешнее хранилище, такое как флеш-накопители или внешние HDD, является съемным устройством, идеально подходящим для резервного копирования и передачи больших файлов.
Наконец, различие между запоминающим хранилищем и оперативной памятью (RAM) заключается в их временной функции. Хранилище является постоянным, сохраняя данные в долгосрочной перспективе даже без питания. Оперативная память (RAM), будучи энергозависимой, действует как временная рабочая область, содержащая только те данные и приложения, которые используются в данный момент, и стирается при выключении системы.
Узбекистан занимает заметное место в мировой ядерной науке, о чем свидетельствует работа Института ядерной физики Академии наук Узбекистана (ИЯФ). Специалисты ИЯФ производят свыше 80% мирового объема радиоизотопа йода-125, который активно используется в современной медицине. Научная школа, сформированная около семи десятилетий назад, продолжает оказывать влияние не только на Узбекистан, но и на мировую науку.
В этом году ИЯФ отмечает свой 70-летний юбилей. Для этой ключевой научной структуры это время для подведения итогов: от запуска первого исследовательского реактора и формирования собственной школы радиохимиков до создания радиофармпрепаратов, разработки уникальных ядерных технологий, стерилизации медицинских изделий и участия в становлении атомной отрасли Узбекистана.
Корреспондент Podrobno.uz побеседовал с директором ИЯФ, академиком Илхамом Садиковым, чтобы узнать о результатах института, причинах незаметности части его работы для общественности и о факторах, определяющих будущее атомной науки в стране.
Садиков подчеркнул уникальность ситуации в институте, отметив наличие сильной школы радиохимиков. Он заявил, что ИЯФ производит 80% мирового объема йода-125, обеспечивая этим радиоизотопом почти весь мир. Кроме того, институт отвечает за более половины мирового производства фосфора-32 и фосфора-33. По мнению Садикова, высочайшее качество продукции, например, самой чистой по йоду-125, ставит их выше конкурентов, чьи аналоги уступают в чистоте в десять тысяч раз.
Институт ядерной физики был учрежден в 1956 году, а в 1959 году на его базе был запущен исследовательский реактор ВВР-СМ мощностью 2 МВт, который впоследствии был модернизирован до 10 МВт. Этот переход позволил ИЯФ заниматься не только фундаментальными исследованиями, но и развивать прикладные направления, включая производство радиоизотопов, радиофармпрепаратов, а также материалов и услуг для медицины, промышленности и обеспечения безопасности.
Сегодня ИЯФ выступает крупнейшим научно-исследовательским центром подобного профиля в Центральной Азии. На его территории функционируют шесть уникальных ядерно-физических установок, а также три дочерних предприятия: ГП «Радиопрепарат», конструкторское бюро с заводом и Республиканский центр хранения радиоактивных отходов.
Наиболее известным направлением деятельности ИЯФ является радиофармацевтика — создание препаратов и субстанций на основе радиоизотопов, необходимых для высокоточной диагностики и лечения серьезных заболеваний, включая онкологические. Эти технологии являются неотъемлемой частью современной ядерной медицины.
Ежегодно ИЯФ выводит на рынок один или два новых радиофармпрепарата. Институт производит более 60 радиофармацевтических лекарственных средств и субстанций на основе 15 радиоизотопов, причем около 40 из них готовы к непосредственному применению. Ключевые из этих радиоизотопов относятся йод-125, фосфор-32, фосфор-33, технеций-99m, йод-131 и лютеций-177.
Работа института ведется как на внутреннем рынке, так и на экспорт. Более 90% всей продукции отправляется за границу, в примерно 15 стран Европы, Азии, Северной и Южной Америки. Однако с готовыми лекарствами ситуация сложнее, чем с сырьем. Многие иностранные партнеры заинтересованы в покупке готовых препаратов из-за высокого качества и низкой цены, но сталкиваются с проблемой: препараты, произведенные в Узбекистане, могут использоваться только внутри страны, поскольку для применения в других государствах требуется многолетний и дорогостоящий процесс регистрации в каждой из этих стран. Поэтому зарубежные компании чаще закупают субстанции, а готовые лекарства производят самостоятельно.
Внутри страны потребность в данных препаратах также растет. По словам Садикова, за последние четыре года поставки радиофармпрепаратов в клиники Узбекистана увеличились в пять раз, что свидетельствует о развитии ядерной медицины на национальной базе.
Отдельным успехом ИЯФ стало производство лютеция-177, начатое в 2017 году. Первоначально он экспортировался, а затем ученые приступили к выпуску готовых препаратов для внутреннего рынка. В 2022 году в Узбекистане был зарегистрирован первый препарат на основе лютеция-177 для лечения метастазов рака простаты, а позже был разработан препарат для терапии нейроэндокринных опухолей.
Текущий спрос на этот препарат значительно превышает производственные мощности института, заказчики запрашивают объемы в десятки раз больше текущих (до 40 раз). Ученые отмечают, что даже полный перевод реактора ВВР-СМ на производство лютеция пока физически не позволит достичь таких объемов. Преимуществом продукта ИЯФ остаются его высокая чистота и удельная активность, что повышает интерес к нему на мировом рынке.
Среди менее известных направлений работы института — радиационная стерилизация медицинских изделий (шприцев, перчаток и т.д.) с использованием ускорителей электронов. Садиков сообщил, что это единственный в стране производственный участок такого рода, работающий практически непрерывно. Преимущество метода в том, что изделия стерилизуются в герметичной упаковке без ее вскрытия, нагрева или использования химических газов.
Другое малоизвестное направление — нейтронная радиография и томография. Специальная установка была запущена в мае 2020 года. По словам Садикова, на постсоветском пространстве таких установок три (в России, Казахстане и Узбекистане), но фактически работает только в Узбекистане. Этот метод позволяет исследовать внутреннее содержимое объекта без его разрушения, что критически важно как для металлов и сложных механизмов, так и для археологических находок, которые ранее исследовались в ИЯФ.
Стабильным источником поступлений для ИЯФ является облагораживание природных камней. С помощью технологий института бесцветные топазы после облучения приобретают окраску от светло-голубой до темно-синей, что увеличивает их рыночную стоимость в 5–30 раз. Это экспортная услуга, приносящая стабильный доход.
Также на циклотроне У-150 производится кобальт-57, объем которого составляет около 20% мирового производства, и эта продукция также экспортируется. Помимо этого, институт разрабатывает установки для очистки, опреснения и обеззараживания воды различной конфигурации. Значительная часть компонентов этих установок локализована: корпуса изготавливаются на местных заводах, а сорбенты и внутренние элементы создаются в лабораториях института. Кроме того, ИЯФ производит растворы с наночастицами серебра для дезинфекции в сферах воды, пищевой промышленности, парфюмерии, лакокрасочных материалов, мыла и кремов.
Центром производственно-исследовательской системы ИЯФ является исследовательский реактор ВВР-СМ, запущенный в 1959 году и неоднократно модернизированный. Садиков считает его одним из наиболее эффективных реакторов своего типа в мире. После достижения мощности 10 МВт, он работал по 5–6 тысяч часов в год, а в 90-е и 2000-е годы — более 6,5 тысяч часов в течение почти 11 месяцев без остановок, что вызывает удивление у зарубежных коллег, чей показатель производительности был в 1,5–2 раза ниже.
Выносливость реактора обусловлена как экономическими, так и человеческими факторами. Поскольку реакторное топливо очень дорогое, государство обеспечивает его закупку, что позволяет избегать ненужного расхода. Однако институт не получает бюджетного финансирования на закупку оборудования и материалов, поэтому все средства на эксплуатацию реактор генерирует сам. Эти доходы используются для обновления и модернизации оборудования.
В настоящее время ВВР-СМ использует низкообогащенное урановое топливо. С ноября 2009 года реактор перешел на топливо ИРТ-4М с обогащением урана-235 на уровне 19,7%, которое поставляет топливная компания «ТВЭЛ» (дивизион «Росатома»). В 2022 году «ТВЭЛ» и ИЯФ подписали договор на поставку модифицированного ядерного топлива для ВВР-СМ, которое продлит топливную кампанию по сравнению со стандартными кассетами ИРТ-4М. Первые испытания этих экспериментальных топливных сборок запланированы на базе данного реактора.
Несколько лет назад реактор проходил обследование совместно с местными экспертами и специалистами МАГАТЭ. Исследовательская комиссия пришла к выводу, что установка способна безопасно функционировать еще 50 тысяч часов, после чего потребуется замена.
