Исследования проводятся, публикации готовятся, открытия совершаются — ученые танцуют. И выигрывают в конкурсе. 13 марта журнал Science объявил победителей ежегодного «Станцуй свою диссертацию». По традиции конкурса свои PhD на языке тела объясняли химики, биологи, физики и исследователи в общественных науках. Абсолютным победителем в этом году стала химик Орегонского университета Чекерс Маршалл (Checkers Marshall). Кто еще станцевал свою PhD и получил награду — расскажет InScience.News.
Dance Your Ph.D., или «Станцуй свою диссертацию», — ежегодный конкурс журнала Science, компании Sandbox AQ и фонда TED, известного своими конференциями и научно-популярными лекциями. В 2008 году Джон Боаннон (John Bohannon), бывший корреспондент Science, опубликовал в журнале репортаж о танцевальном конкурсе в Венском медицинском университете (MUW). В материале Боаннон обратился к читателям: «Хотите станцевать свою диссертацию? Скоро организуем подачу заявок на конкурс!» — и в том же году журнал Science поддержал идею. Первых победителей наградили уже в 2009 году.
Участники 2023 года отправляли заявки до 27 января — 28 ученых из 12 стран. Чтобы участвовать в конкурсе, не нужно платить взнос. Порог входа — быть старше 18 лет, иметь исследование и желание его станцевать. Видео, где ученые соло или целыми командами танцуют на тему своей PhD, по правилам конкурса размещаются на YouTube или в TikTok. Жюри в два этапа отбирают лауреатов из четырех областей — физика, химия, биология и общественные науки — по критериям научности, художественности и креативного подхода. Абсолютный победитель в этом году получит главный приз в размере 2000 долларов.
В прошлом году главный приз забрал литовский биолог Повилас Шимонис (Povilas Šimonis). Булочки и сердечко в чашке Петри: он станцевал свое исследование о том, как дрожжи реагируют на электрический импульс. Удары электрическим током могут помочь открыть мембраны дрожжевых клеток, инактивировать их или, наоборот, сделать более эффективными.
Химия: nanoMOFs, «Властелин колец» и куча шаров из папье-маше
Checkers Marshall, nanoMOFs: Dance Your PhD 2023. YouTube
Чекерс Маршалл, абсолютная победительница 2023 года, вместе со своей командой записала почти 6-минутное видео о металл-органических каркасных структурах (MOF). Пористые материалы MOF могут быть губками для газов. Они перспективны для энергетики — в MOF можно хранить водород или метан. Маршалл исследует, как поднять КПД таких материалов — сделать их более эффективными для уже существующих сфер применения и более полезными для других вещей: от удаления свинца из питьевой воды до детоксикации нервно-паралитических веществ. По этому исследованию она защитила докторскую в декабре 2022 года.
Маршалл снимала видео в лаборатории и на заднем дворе своего друга. На кадрах показано, как можно модифицировать такие MOF-материалы: например, добавить молекулу или убрать электрон. Синие шары — это ионы, желтые веера — электроны. Гвоздь программы — «нано-MOFы». Их каркас показан через игрушечную сферу Хобермана, суставчатый шар-трансформер, который может сжиматься. «Вот как получить наночастицы триазола железа: сначала вы смешиваете ингредиенты в перчатках, затем…» — текст саундтрека к видео, объясняющий тезисы докторской, Маршалл написала сама.
Вторая по величине сфера Хобермана в мире на техобслуживании в центре Liberty Science, Джерси. Wikimedia Commons
Студенческой газете Орегонского университета Маршалл рассказала: «Я хочу, чтобы люди знали, что такое MOF. Это классные материалы, и они быстро становятся востребованными в промышленности». Сейчас она работает в одной из компаний, которая производит такие наноматериалы для изоляции углерода из атмосферы.
Танцплощадка биологов в долине Амазонки
Dance your PhD 2023: Abscisic Acid (ABA) at the Heart of Amazon rainforest Response to Warming. Israel Sampaio. YouTube
Ученая-астрофизик и популяризатор науки Катрин Коленберг, одна из жюри конкурса, подчеркнула: «Что меня радовало, [когда я смотрела работы,] так это то, что все эти разные исследователи ищут истину о том, как работает природа, и в то же время делают это соответственно своей культуре». Биолог Исраэль Сампайо, сотрудник Национального института амазонских исследований (INPA), собрал десятки человек для танца в бразильском Манаусе.
Его диссертация посвящена биосинтезу особой кислоты в листьях деревьев долины Амазонки, самого большого лесного тропического массива в мире. Эта кислота защищает растения от стрессов, например засухи, — и закрывает устьица. Активизировавшийся защитный модус замедляет процессы фотосинтеза и меняет гидравлическую проводимость. Другими словами — название диссертации Сампайо, — «Биосинтез абсцизовой кислоты в листьях: основной источник реакции тропических лесов Амазонки на потепление».
Потепление и зачастившие интенсивные засухи ведут к чрезмерной потере воды растениями. Из-за этого обширно повреждаются чувствительные компоненты растений, в том числе фотосинтетические мембраны. Однако, пишет ученый, существует механизм: вырабатывается фитогормон абсцизовой кислоты (ABA), который стимулирует закрытие устьиц. Далее замедляются транспирация, движение воды по растению, и чистый фотосинтез, то есть скорость фиксации углерода с вычетом скорости потери CO2 при дыхании. Также меняется гидравлическая проводимость и запускается экспрессия защитных генов, включая антиоксидантные системы.
Считалось, что эта кислота вырабатывается в корнях и бежит к побегам после стресса от засухи. Но новейшие данные свидетельствуют о том, что большая часть растительной ABA вырабатывается в листьях. Диссертация Исраэля Сампайо — и его танец — подчеркивает, что кислота лежит в основе реакции растений на стресс от потепления и засух и что эти механизмы жизненно важны для круговорота углерода и воды в сценарии изменения климата.
Физика: протоны танцуют танго
Eugene Glushkov, Tango Of The Protons. YouTube
Евгений Глушков, физик-экспериментатор, работающий в Швейцарском технологическом институте в Лозанне (EPFL), танцующими парами показал, как ионы рассеиваются на наноуровне. У видео есть дисклеймер в описании: чтобы понятно и наглядно объяснить тему, некоторые термины заменяются бытовым языком, поэтому автор не утверждает полную научную корректность. Например, пишет Глушков, «протоны могут существовать в форме H3O+ в воде или за наблюдаемый эффект могут быть ответственны другие ионы».
Протон — ион с положительным зарядом. Свободно существовать в жидкостях он не может, и ему нужно «пританцевать» к чему-либо. Дефекты — это нарушения правильного расположения атомов в кристаллах. К ним встают в пару протоны, активируют их, после чего появляются светящиеся точки — сигналы от множества атомарных дефектов, которые возникают в тонких слоях нитрида бора в процессе обработки. То есть — оптически-активные дефекты.
Протонные траектории. J. Comtet et al. / Nature Nanotechnology, 2020
Диссертация Евгения Глушкова — «Исследование оптически-активных дефектов в широкозонных материалах с использованием флуоресцентной микроскопии». Дефекты в твердотельных системах могут быть и вредными, ухудшающими качество материалов, и полезными, так как открывают новую функциональность. Оптически-активные точечные дефекты, которые флуоресцентно светят, — как раз пример пользы. Они по естественным причинам присутствуют в разных материалах. В основном — широкозонных материалах, которые можно использовать в качестве датчиков, однофотонных излучателей или даже квантовых битов.
Общественные науки: да, и снова искусственный интеллект
Dance your PhD 2022/2023 - The PsychGenerator || Choreography by Huy Vu. YouTube
В номинации по общественным наукам выиграл вайбовый ролик от Хая Ву (Huy Vu), докторанта Университета Стоуни-Брук. Его проект называется PsychGenerator. Хай Ву исследует взаимосвязь между человеческим языком и лежащими в его основе психологическими конструкциями. PsychGenerator — это модель искусственного интеллекта, основанная на GPT (Generative Pre-trained Transformer, уже всем известный ИИ для написания текста). Модель докторанта факультета компьютерных наук генерирует не обычный текст, но с языковыми характеристиками психологических конструкций. Например, будто вам пишет человек, и вы понимаете, что он, скорее всего, в целом экстраверт и открыт к общению, а сейчас находится в хорошем настроении.
Точность модели оценивается в 94,5%. PsychGenerator может стать основой, например, для психологически обоснованных персонализированных чат-ботов или машинных переводов, которые будут соответствовать опыту пользователей.
Хай Ву продолжает работу над ИИ, генерирующими тексты, которые станут еще более похожи на человеческие. Но главная ближайшая цель исследователя — создать чат-бот для психотерапии. Это сложная междисциплинарная работа, но уже появлялись сильные ИИ для генерации текста, а команда Хая Ву получила опыт в применении машинного обучения в областях психологии.
Победительница конкурса Чекерс Маршалл считает, что ученым стоит выходить за пределы лабораторий: «[Такие инициативы] действительно помогают начинающим исследователям увидеть другую сторону научной жизни, где мы все такие же нормальные, веселые, творческие люди». И ученые выходят, танцуя, — гремит плясовая, колеблются волны, и кристалл превращается в губку.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
