Научный слэм: почему мы ведем себя как муравьи и голуби и как золото и кремний могут вылечить рак

Чем мы похожи на пчел и муравьев, почему в геноме человека только 20% генов, как золото и кремний могут помочь докторам лечить раковые опухоли, как при помощи математических расчетов добывать нефть более эффективно? Своими исследованиями в необычном формате стендапа поделились ученые на Science Slam в Петербурге. Мы расскажем вам о двух из них, которые нас особенно впечатлили.

Как вылечить рак при помощи золота и кремния – Георгий Зограф, аспирант физико-технического факультета Университета ИТМО

У нас в лаборатории есть два лазера. С помощью первого лазера мы можем печатать наночастицы. Например, мы умеем делать частицы из золота, серебра, кремния. А другой лазер умеет нагревать наночастицы золота.

Георгий Зограф

Вспомним, что золото – это металл, а значит, у него есть много свободных электронов, которые хорошо поглощают свет и преобразуют его в тепло. Такая «нанопечка» может помочь ученым-биологам применять золото в медицинских целях, в том числе для терапии раковых опухолей.

Вот, например, бедная мышка с опухолью. Биологи прикрепляют к опухоли золотую наночастицу, на нее светит лазер, частицы начинают греться и выжигать раковые клетки. А для того чтобы контролировать температуру нагрева, нужен нанотермометр. Для этого из подручных материалов подошел кремний. Когда на него попадает свет лазера, возбуждаются некоторые колебания, по которым можно определять температуру нагрева.

Казалось, проблема решена: просто «поженим» золото и кремний. Но не все так просто. Мы попытались поместить золото внутрь кремниевой оболочки, но так кремний отводил от золота тепло. Попытались сделать наоборот, но золото экранировало колебания от кремния. Тогда мы попробовали взять частицы кремния и поместить их под лазер: и вышло, что кремний сам стал нагреваться и, в то же время, мы могли смотреть частоту колебаний.

Георгий Зограф

Как муравьи, пчелы и голуби помогают понять поведение толпы в чрезвычайной ситуации – Илья Викснин, руководитель лаборатории «Мультиагентные системы» Университета ИТМО

Проанализировав поведение насекомых и птиц, ученые из лаборатории смогли разработать симулятор, при помощи которого они полностью реконструировали несколько терактов и других чрезвычайных ситуаций. Благодаря их симулятору можно давать рекомендации по устройству помещений с точки зрения безопасности.

Ведем себя как муравьи. Например, три муравья нашли разные маршруты к еде и начали таскать еду к муравейнику, оставляя за собой некий след. На эти следы стали ориентироваться другие муравьи, и постепенно все больше насекомых стало выбирать из трех путей самый короткий. Так же работает и с людьми: вы же замечали, что если один человек протоптал к подъезду путь по газону, а не по тротуару, то скоро там будет не трава, а протоптанная дорожка.

Ведем себя как голуби. Если нас толкают в метро, мы толкаем другого человека, который стоит впереди нас – ничего уж тут не поделать, мы передаем импульс. Поэтому чтобы избежать столкновения, мы стараемся держать хоть какую-то дистанцию. Если мы четко знаем, где эскалатор, то мы стараемся туда прийти как можно быстрее, стараясь обогнать остальных. А если вдруг случается какая-то непредвиденная ситуация, мы инстинктивно двигаемся в центр толпы, потому что так чувствуем большую безопасность, нежели находясь с краю. Такое же поведение демонстрируют голуби: они держат дистанцию, равняются на группу и стремятся быть в центре стаи.

Ведем себя как пчелы. У роя пчел есть разведчики, которые выясняют, где есть нектар, затем возвращаются в улей, передают эту информацию добытчикам, и они вылетают на промысел. Таким образом,пчелы-добытчики доверяют опытным пчелам-разведчикам. То же самое происходит и у человека. Если вдруг начинается пожар в каком-то заведении, людям инстинктивно ориентируются на тех, кто может знать, где выход, даже в условиях паники – например, на официанта.

Такие модели поведения толпы в чрезвычайных ситуациях помогают заранее давать рекомендации по устройству тех или иных помещений, мероприятий с точки зрения безопасности, которым необходимо следовать еще на уровне проектирования и подготовки.