SS#16 - Duch w pancerzu

“Świat jest dziwny. Cały wszechświat jest dziwny, ale gdy spojrzeć na detale, zasady gry są bardzo proste (...) w nieskomplikowanej sytuacji można dokładnie przewidzieć co się stanie. To jak szachy. Jeśli jesteś w narożniku i jest tylko kilka figur, możesz przewidzieć dokładny przebieg wydarzeń. Ale w prawdziwej grze, jest ich tak wiele, że tego nie przewidzisz (...). Trudno w to uwierzyć, to niesamowite, większość ludzi nie wierzy, że na przykład moje zachowania, to wypadkowa wielu, wielu atomów przestrzegających bardzo prostych zasad”

- Richard Feynman, “Take the world from another point of view”

Od lat intuicja naukowców podpowiada, że w mózgu nie ma niczego magicznego ani nadnaturalnego. Nasze zachowania, charakter, gusta, upodobania, nawyki, wszystko to jest wynikiem bardzo dużej liczby neuronów splątanych w konkretny sposób. Nie ma nic co by wskazywało, że jest inaczej. A z dnia na dzień przybywa dowodów, że to “konektom”, czyli mapa sieci połączeń neuronowych determinuje kim jesteśmy.

Trudno ogarnąć wyobraźnią stopień złożoności 85 miliardów neuronów połączonych ponad stu bilionami połączeń. Dlatego rozsądni naukowcy zaczynają od czegoś prostszego. Nicień caenorhabditis elegans liczy sobie zaledwie tysiąc komórek. W tym 302 neurony i siedem tysięcy połączeń.

Od dość dawna planowałem pisać o projekcie OpenWorm. To otwarty projekt naukowy, którego celem jest wierna, wirtualna symulacja tego prostego zwierzęcia na poziomie komórkowym. Choć naukowców czeka jeszcze długa droga, zaczynają pojawiać sie pierwsze imponujące efekty. Miesiąc temu konektom nicienia tchnął życie w programowalnego robota LEGO...

Wystąpienie Paula Roota Wolpe z 2010 wciąż pozostaje jednym z moich ulubionych TED talków. Wspomina w nim o robocie sterowanym przez mózg minoga połączony z maszyną elektrodami. Robot w kształcie wózka z dwoma kółkami zamiast procesora i programu miał zwierzęcy mózg, który otrzymywał dane o źródłach światła oraz wysyłał impulsy które kierowały ruchem kół. Można powiedzieć, że mieliśmy do czynienia z bardzo prymitywną protezą całego ciała.

W przypadku dokonania badaczy z OpenWorm sytuacja jest inna. Nie użyto prawdziwego, w pełni działającego mózgu. Zastosowano model, który zapewne każdy szanujący się neurolog nazwałby prymitywnym. Wirtualne neurony mają swoje adresy IP a impulsy nerwowe symulują pakiety UDP. Mimo to robot “wykazał zachowania podobne do obserwowanych u C. elegans”. Zanim skomentuję dlaczego to tak niesamowite, zapraszam do obejrzenia nagrania, które może niektórych rozczarować:

OK. To robot obijający się o ścianę. Ale czego się spodziewaliście po pierwszych krokach w tworzeniu wirtualnego umysłu!? Pewnie nie zaskoczyłby Was nicień obijający się o ścianę i szukający innej drogi. Do tego mówimy tu o umyśle śliskiego robaka uwięzionym w pudle na kółkach, które można kupić w sklepie z zabawkami.

Na wypadek gdyby ktoś nie był pod wrażeniem wyjaśniam… Ostatnie lata pokazały, że pojedynczy neuron jest bardziej złożony i wyrafinowany niż sądzono. W 2013 badania pokazały, że dendryty pojedynczego neuronu wykonują “obliczenia”. Niektóre plany symulacji mózgu zakładają wykorzystanie osobnych, prostych i niewielkich procesorów dla każdego neuronu. Tymczasem tak prosta symulacja zaimplementowana w robocie wystarczyła by działał.

Oczywiście teraz należy czekać na dokładniejsze eksperymenty, robota który lepiej oddaje ciało nicienia umieszczonego w otoczeniu przypominającym jego naturalne środowisko. Wywołuje to jednak we mnie mieszankę trzech emocji. Ekscytacji, że to pierwszy kroczek na bardzo długiej drodze. Dreszczyku na myśl o tym co czeka nas na jej końcu. Oraz rozbawienia, że takie wyniki dostarcza otwarty projekt naukowy a nie amerykański BRAIN Initiative (planowany budżet 3 miliardy dolarów) czy europejski Human Brain Project (planowany budżet 1,91 miliarda euro).


Źródła:
A Worm’s Mind In A Lego Body
Wriggling worm is a breakthrough for artificial life
Strona projektu OpenWorm
TED: It’s time to question bio-engineering
Pojedyncze neurony mogą dokonywać obliczeń

Wędrowcy

Wanderers to połączenie olśniewających efektów wizualnych z narracją Carla Sagana. To powinna być wystarczająca rekomendacja. Myślę, że tych kilka minut pobudzi każdą wyobraźnię. Najlepsze jest to, że nie ma tu zbyt wiele fikcji. Erik Wernquist wyczarował coś pięknego i inspirującego. Oglądajcie, a potem zapraszam do kilku słów komentarza.

Wanderers - a short film by Erik Wernquist from Erik Wernquist on Vimeo.

Około pierwszej minuty widzimy Enceladusa, wyrzucającego w przestrzeń wodę z oceanów, które kryje pod powierzchnią. Te gejzery mogą dać nam wgląd w to, co dzieje się kilometry pod lodem. Następnie widzimy astronautę wśród pierścieni Saturna. Choć rozciągają się one na dziesiątki tysięcy kilometrów i można je obserwować z Ziemi, to zbiorowisko okruchów lodu ma grubość zaledwie kilku metrów (Saturn pozuje). Następnie widzimy Marsjańską windę orbitalną. Tak się składa, że o kłopotliwości tego rozwiązania pisałem niedawno (Kłopoty z windą do nieba).

Sterowce na Marsie? Niestety wydają mi się mało prawdopodobne. Choć ciążenie na Czerwonej Planecie jest mniejsze, to atmosfera jest tak rozpaczliwie rzadka, że mogłoby to być niemożliwe. Następnie obserwujemy stuprocentowo realistyczny obrazek - błękitny zachód na Marsie. Tym bardziej realistyczny, że może za naszego życia ktoś tam poleci i będzie mógł się nacieszyć tym na żywo (Niebo nad Marsem).

Około drugiej minuty uraczeni jesteśmy widokiem skolonizowanego Iapetusa. To dość ciekawy satelita Saturna. Na jego równiku znajduje się grzbiet górski nieznanego pochodzenia (mamy tylko domysły). Autor umieścił na nim szereg ślicznych kopuł. Pół minuty później, po przelocie przez kolonię węwnątrz wirującego cylindra, widzimy grupkę ludzi na powierzchni Europy. Obiektyw o dużej ogniskowej sprawia, że wydaje się, że Jowisz wypełnia całe niebo.

Jeśli tylko poradzilibyśmy sobie z ekstremalnie niskimi temperaturami i “metanową” wilgocią powietrza na Tytanie, moglibyśmy latać jak ptaki. Osoba ważąca 80kg na Ziemi, tam czułaby ciężar zaledwie 11kg. Na Mirandzie, księżycu Urana, byłoby to jeszcze mniej - półtora kilograma, dlatego skok z kilkukilometrowego klifu mógłby trwać kilkanaście minut. Spadochron byłby bezużyteczny, ale zwykły dezodorant mógłby zapewnić gładkie lądowanie.

Finałowe ujęcie jest śliczne i ku mojemu zaskoczeniu również dość realistyczne. Mimo ogromnej masy Saturna, na wysokości gdzie panuje ciśnienie porównywalne z ziemskim, ciążenie jest jedynie o kilka procent większe. Więc sterowce jak najbardziej wchodzą w grę, choć temperatura i niezwykle silne wiatry byłby kłopotliwe.


Inspirujące. Szczególnie jeśli uświadomimy sobie, że praktycznie wszystko to jest w zasięgu naszych możliwości.

Strona filmu: www.erikwernquist.com/wanderers

Gangi pustelników

Kraby pustelniki są trochę jak świnki morskie. Nie są krabami (Brachyura), tylko ich krewnymi (Paguroidea). Nie są też samotnikami, tylko zwierzątkami społecznymi. W sumie ma to sens - jeśli twoje życie zależy od tego czy znajdziesz nowe miejsce na swój miękki, delikatny tyłek, to warto jakoś się zorganizować…

Pustelniki to niezwykły przykład tego, jak działa ewolucja. Dobór naturalny bezlitośnie ocenia bilans zysków i strat. Najwyraźniej przez miliony lat wody obfitowały w muszle martwych mięczaków na tyle, by niektórym skorupiakom opłacało się nie marnować zasobów na opancerzenie odwłoku, tylko polować na darmochę i ryzykować przy przesiadkach do większych muszelek. Brak muszli jest dla pustelnika wyrokiem śmierci. To nie jest po prostu słaby punkt, bez osłony nawet słońce jest zabójcze dla tego zwierzęcia. A jednak ewolucja wykazała, że to działa. Razem z tym przyszły inne mechanizmy adaptacji.

Kraby pustelniki dbają o swoje domki, montują na nich systemy obronne - osobniki żyjące pod wodą znane są z tego, że czasem delikatnie przenoszą ukwiały z kamieni i przyczepiają je do swoich muszli (a później przenoszą je na nowe). Ukwiały stają się w ten sposób mobilne i dostają resztki z krabiego stołu, skorupiaki natomiast dostają ochronę w postaci parzydełkowych parasoli nad głową.

Choć nie tyczy się to wszystkich pustelników, czasem formują one gangi. Jako że w kupie siła, wspólnie spuszczają łomot większemu krewniakowi, by zdobyć jego muszelkę. Następnie instynktownie rozpoczynają rytuał ustawiania się w rządku według wielkości. Po czym hyc, hyc, przesiadają się... Niczym ciuchy przekazywane w rodzinie, muszle trafiają od większych do mniejszych pustelników. Czasem nie obywa się bez przepychanek:

Myślę, że od tej pory możemy uznać, że ustawiamy się krabiego a nie gęsiego.


Źródła:
BBC “Life Story”
The Violent Lives of Hermit Crabs

A jednak się miesza!

Dzisiaj będzie trochę inaczej - anegdota i polecanki...

W zeszłym tygodniu uczestniczyłem w konferencji ”Polska w kosmosie”, gdzie trafiłem na dość zaskakujący poster. Pomiędzy materiałami astronomicznymi trafiło się coś o klimacie. Samo to nie byłoby niczym dziwnym - obserwacje klimatu i pogody z orbity są absolutną podstawą. Zdumiał mnie natomiast tytuł Czy skutki czelabińskiego bolidu wystarczą do falsyfikacji hipotezy o antropogeniczności Globalnego Ocieplenia?. Jak wynikło później z rozmowy z autorem, znak zapytania wymusił organizator konferencji…

Jak się okazało praca dowodzi, że atmosfera jakoby nie miesza się między północną a południową półkulą, bo pył z czelabińskiego meteorytu rozszedł się tylko na północy, a tropikalne cyklony nie przekraczają równika. Z tego autor wywodzi, że CO2 produkowane na północy powinno tam zostawać i w związku ze zróżnicowaniem jego emisji (większa na północy) nie należy brać pod uwagę ludzkiego wkładu przy obserwacjach poziomu atmosferycznego CO2 i globalnego ocieplenia (które według autora w ogóle wygląda jakby się miało kończyć).

Nie jestem klimatologiem, więc nie byłem w pełni gotowy do dyskusji, ale podjąłem próbę. Moje podejrzenie, że cyklony i pył z jednego bolidu to trochę mało, bo chociażby ruchy atmosferyczne mogą być różne na różnych wysokościach pan Kobyliński zbył stwierdzeniem, że “piłka jest po stronie klimatologów” i że to oni powinni to udowodnić. Zasugerowałem, że za rozproszeniem CO2 na obu półkulach może stać ocean, który absorbuje i oddaje 10 razy więcej tego gazu niż my emitujemy. Tym razem usłyszałem, że prądy oceaniczne też się nie mieszają. Machnąłem ręką, bo mieliśmy słowo przeciw słowu, później starczyło 10 sekund z googlem. Na koniec spytałem jeszcze jak to jest, że z roku na rok proporcje izotopów wegla w atmosferze zmieniają się w tempie jednoznacznie pokrywającym się ze spalaniem przez ludzi około 30 gigaton węgla kopalnego*, że temperatury idą w górę, że stężenie CO2 rośnie zgodnie z przwidywaniami na podstawie naszego przemysłu. Usłyszałem, że autor nie zna takich badań.

Podskórne przeczucie, że mam do czynienia z kompletną bzdurą to trochę mało. Wolałbym mieć konkretne argumenty gdyby nastepnym razem na prelekcji ktoś powołał się na taką teorię. Dlatego zwróciłem się do dwóch źródeł i oba mnie nie zawiodły.

Doskonale Szare, blog o zmianach klimatu przygotował wyczerpującą notkę:
Ostatni brzeg

Jednocześnie otrzymałem ciekawe i szerokie wyjaśnienia od dr Aleksandry Kardaś z serwisu Nauka o klimacie (http://naukaoklimacie.pl/). Wyjaśniła ona jak bardzo rozmija się z faktami autor plakatu. Wskazała między innymi transport pozostałości po testach nuklearnych (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/5768362) i rozprzestrzenianie się związków niszczących ozon. Podobnie jest w przypadku oceanu, gdzie nawet na powierzchni prądy jak najbardziej przekraczają granice półkul - dr Kardaś przytoczyła bardzo ciekawy “przypadkowy eksperyment” z gumowymi zabawkami.

Morał jest prosty - kto pyta nie błądzi. Polecam obydwie strony. Jak widać, autorzy są gotowi odpowiadać na zadawane im pytania. Jeśli ktoś Was zagnie jakimś niuansem klimatycznym, nie przyjmujcie tego bezkrytycznie, ale sprawdźcie czy aby nie jest to jakiś “obalony standard”:
http://naukaoklimacie.pl/fakty-i-mity


* - węgiel “naturalny”, krążący w atmosferze ma inny stosunek izotopów niż ten, który przeleżał miliony lat pod ziemią i teraz jest uwalniany przez ludzi w wyniku spalania paliw kopalnych. Przez to dotychczasowy stosunek zbliża się do tego “kopalnego”. Więcej: http://weglowy.blogspot.com/2014/09/kaprysy-atomow-stabilnosc-i.html

Jestem depresyjnym realistą - wywiad z Peterem Wattsem

Petera Wattsa z polskimi czytelnikami wiąże szczególna relacja. Wydawcy z Niemiec i Rosji odrzucili Rozgwiazdę jako "zbyt mroczną", Polacy ją pokochali podobnie jak nagradzane Ślepowidzenie (napisane później a wydane wcześniej). Od tej pory Watts z pomocą Google-translate podgląda co o nim piszemy, a my wciąż wyglądamy kolejnych jego książek. Z niemałą pomocą udało mi się dotrzeć do Petera i zadać mu kilka pytań.


Czy nazwałbyś siebie pesymistą? A moze tytuł “Odtrutka na optymizm” to żart?

“Odtrutka na optymizm” to replika na zbiór Raya Bradbury’ego, “Lekarstwo na melancholię”. Myślę, że termin “pesymista” jest niesłusznie obciążony pewnymi skojarzeniami. Jako gatunek jesteśmy uwarunkowani do złudnego optymizmu wobec naszych szans - i to ma sens w Darwinowskim świecie, gdzie poprawna ocena naszych szans sprawiłaby, że większość z nas siadłaby na drodze w oczekiwaniu na ciężarówkę. Tylko ci z przypadkami klinicznej depresji zbliżają się do obiektywnej oceny rzeczywistości (aczkolwiek wydaje mi się, że obecnie politycznie poprawne to “realizm depresyjny”).

Osobiście, wydaje mi się, że jestem równie radośnie omamiony w kwestii moich możliwości jak każdy. Globalnie jednakże, jestem zdecydowanie realistą. A nie możesz być realistą w stosunku do współczesnego świata i nie być jednocześnie przygnębionym.


Może to zbyt wcześnie na takie pytanie, tuż po premierze Echopraksji, ale czy możesz nam powiedzieć, czego możemy się spodziewać? Wspominałeś [w posłowiu ostatniej książki] o techno-trillerze o biologu morskim. Czy to aktualne i zastanawiam się, czy planujesz jakiś temat przewodni jak świadomość w Ślepowidzeniu czy umysły-ule, działanie mózgu w Echopraksji?

Na ten moment planuję napisać Intelligent Design [Intelignenty Projekt] który, owszem, jest umieszczonym w bliskiej przyszłości technothrillerem o biologu morskim. W zasadzie to moja książka na szerszy rynek, zawieszam pisanie dla mądrych odbiorców staram się uderzyć do tych liczniejszych. Tematyka jest związana z tytułem. Myślę też nad współczesnym thrillerem obracającym się wokół motywu ukrywających się nieśmiertelnych.

Książkę lub dwie później, zamierzam napisać konkluzję do serii “Świadomości” [Consciousnundrum] rozpoczętej Ślepowidzeniem i Echopraksją. Od jakiejś godziny myślę, że zatytuuję ją Omniscience [Wszechwiedza]. (Jeśli ma to jakieś znaczenie, to jesteś drugą osobą po mnie, która poznała ten tytuł.)

Nie…

Jak ważna jest dla Ciebie wiarygodność naukowa? Twoje książki kończą się coraz to większymi bibliografiami, opisałeś z detalami βehemota, wampiry, wężydła i rzeczy z Echopraksji, których nie chciałbym zdradzać (Portia! Portia!). To nawyk, usprawiedliwienie “dziwnych elementów” twojej twórczości, sposób na wzbudzanie ciekawości?

Gdybym zabiegał o względy nowojorskiego wydawcy, powiedziałbym, że wiarygodność jest bardzo ważna i że te wszystkie dodatki to mój sposób na podzielenie się moją ciekawością i ekscytacją wobec fantastycznego świata w którym żyjemy. Powiedziałbym, że pochlebia mi, że tak wiele osób powiedziało mi, że prześledzili te odnośniki a w kilku przypadkach nawet napisali prace oparte o pomysły zawarte w moich książkach.

Gdybym był szczery, powiedziałbym, że naukowy rygor jest przeceniany. Niektóre z najbardziej wizjonerskich dzieł science fiction napisali ludzie, z niewielkim lub żadnym zapleczem naukowym (żeby wymienić dwóch: Delany i Gibson). Niewolnicza czołobitność wobec nauki XXI wieku, to negowanie, że czeka nas nauka XXII wieku. Wszystkie te moje odnośniki naukowe pod koniec książek, są też mechanizmem obronnym, który wykształciłem jeszcze w czasach uczelnianych, gdy ludzie pojawiali się na twoich środowych seminariach, tylko po to, by żeby czepiać się twoich badań. Innymi słowy to coś gdzie można odesłać krytyków, którzy powiedzą Daj spokój, to bzdura. (“Ah, tak? Powiedz to ekipie, która opublikowała to w Nature, dupku!”)

Przyznam też, że czasem cała ta wiarygodność naukowa kompletnie blokuje fabułę. Prawdopodobnie za bardzo się nad tym skupiam.


W Rozgwieździe nie wahałeś się przed używaniem określenia “potwór” przy opisach głębokomorskiego życia. Czy to pisarski trik, czy takie słowo pojawia się w głowie biologa morskiego, gdy bada niektóre z tych stworzeń?

To tylko trik. Dla biologa, “potwór” to coś zdeformowanego, coś co nie wygląda tak jak powinno. Ryby mezopelagiczne [żyjące 200-1000 metrów pod wodą] mogą wyglądać dziwnie, ale nie są potworami, wyglądają dokładnie tak jak powinny. Te w pobliżu Stacji Beebe, są jedynie większe niż powinny być.


Co najbardziej zaskoczyło Cię w badaniach nad morskim życiem? Czy jest coś, co wciąż Cię zdumiewa?

Życie mnie zdumiewa. Morskie życie jest tylko trochę bardziej obce od tego na co trafiamy na codzień. Aczkolwiek zdolność zmiany kształtu i umaszczenia przeciętnej ośmiornicy wciąż mnie zdumiewa.


Mówi się, że 90% oceanów nie zostało przebadane. Dla mnie brzmi to jak liczba wyciągnięta z dupy. Czy to jakaś dziwna, przesadzona statystyka, czy jest to usprawiedliwione?


Myślę, że to zależy od tego co rozumiesz przez “zbadane”. Po raz pierwszy usłyszałem to stwierdzenie w latach sześćdziesiątych i rozumiałem to tak, że “10%” to szelf kontynentalny. Innymi słowy mówili, że otchłań była całkowicie niezbadana. Ale to nie znaczy, że włóczyliśmy się po całym szelfie. Nawet dziś ludzka obecność tam to ułamek, ułamka procenta. Więc myślę, że ktokolwiek wpadł na pomysł z tymi 10% miał luźną definicję “badania”. Jeśli wykonałbyś mapy głębokości, opuścił kilka sond zasolenia, pobrał próbki, mógłbyś powiedzieć, że “zbadałeś” obszar.

Nawet w takim ujęciu, nie sądzę, że “zbadaliśmy” znaczną część oceanu. Ale co do skartografowania…. Sądzę, że marynarki większych państw mają mapy całego dna z dokładnością do co większych kamieni. Może ich nie odwiedzimy, ale wiemy gdzie są. A przynajmniej ktoś wie.


Więc… Czy powiedziałbyś, że powinniśmy badać oceany Ziemi a nie oceany Europy?

Nie powiedziałbym tego. Powiedziałbym, że powinniśmy badać oba - ale jeśli musimy wybrać jedno na kolejny okres rozliczeniowy, postawiłbym na ziemskie oceany. Rozsądnie byłoby wiedzieć jak najwięcej o czymś, czego używamy jako zlewu/sedesu od kilku ostatnich stuleci.

Zwróć uwagę, że niezbyt prawdopodobne, żebyśmy jakoś sensownie spożytkowali tę wiedzę.


Chciałbym przeczytać więcej podmorskiej prozy w wykonaniu Petera Wattsa. Jakie są na to szanse?

W Intelligent Design [Intelignentym Projekcie] będzie trochę podwodnej akcji z udziałem kałamarnicy kolosalnej. Oraz myślę, że książka prawdopodobnie rozpocznie się pojedynkiem między nurkiem a homarem.


Zawsze fascynowały mnie głowonogi. Czy mogę dostać super-inteligentne, zmienno-kształtne, głowonogi z umysłem-ulem w Twojej kolejnej książce?

Głowonogi, jasne. To już obiecałem. Nawet super-inteligentne. Ale nie przeginaj już ze zmiennokształtnym umysłem-ulem.


Czy uważasz, że Science Fiction ma jakąś konkretną misję? Edukować, spekulować, komentować? A może przede wszystkim chodzi o rozrywkę?

Zależy od pisarza. Osobiście lubię używać SF do eksperymentów myślowych, nie żeby “edukować” czytelnika, raczej by zaprosić ich do odkrycia jakiejś piaskownicy razem ze mną. Zatem pewnie zaliczam się do obozu spekulacyjnego. Ale znam ludzi, którzy zdecydowanie starają się edukować za pomocą fikcji i takich, którzy nie chcą nic więcej niż jedynie snuć ekscytujące opowieści. Obecnie, wydaje się, że powraca SF w roli politycznego komentarza, co jest świetne, jeśli potrafisz to zrobić bez tonu moralizatorskiego (Alice Sheldon/James Tiptree, Jr. była w tym naprawdę dobra).

To spory namiot, jest masa miejsca dla nas wszystkich.


Wkurza cię idea szczurzych neuronów na czipach?

Nie. Wydaje mi się, że są całkiem spoko.


Czy uważasz, że niektóre technologie są z natury złe?

Sądzę, że wszystko co nie jest stabilne na długą metę, a mimo tego jest wdrażane długoterminowo jest z natury złe. Ekonomiczne modele opierające się o nieustannym wzroście w systemie z ograniczonymi surowcami są złe. Ekonomia oparta o surowce kopalne, użyta inaczej niż tylko krótkie wsparcie na drodze do stabilnych źródeł energii jest zła. I tak dalej.

Cała reszta jest moralnie neutralna, z tego co widzę. Dobro/zło młotka, zależy od tego czy użyjesz go do budowania domu czy do rozbicia czyjejś czaszki. Broń nuklearna może zarówno zniszczyć świat jak i go uratować (zależy czy wycelujemy ją w siebie nawzajem czy w asteroidę na kursie kolizyjnym).


Czy ekscytują Cię jakieś nowe technologie?

Nieustannie rosnąca inwazyjność amerykańskiego państwa inwigilacyjnego. Coraz szersze wpychanie się amerykańskiego państwa inwigilacyjnego do naszych sypialni i w nasze odbyty. Dywanowe nagrywanie wszystkich naszych rozmów, transakcji, ruchów - ogromne serwerownie, miliony linii kodu, który obrobi wszystkie te informacje, tak by Obama mógł w dowolnej chwili sprawdzić kiedy wchodziłem na sexyvacuumcleaners.com. Uzbrojone drony, które mogą zabijać ludzi bez czołgania się przez ten cały szajs z nakazem/aresztowaniem/procesem.

Jak mógłbym się tym nie ekscytować?


Pokazałeś nam obcych, którzy są bardzo różni od nas. Co sądzisz o konwergencji w ewolucji? Życie ma tendencję do niezależnego znajdowania podobnych rozwiązań na tej planecie, więc jeśli jest życie na podobnej… Może jest tam ktoś, kogo moglibyśmy zrozumieć albo się z nim utożsamić.

To zdecydowanie możliwe. Spodziewałbym się, że zasady selekcji naturalnej działają w całym wszechświecie - trudno sobie wyobrazić, by mogło być inaczej - więc podobne warunki, mogłyby wykształcić co najmniej podobną biochemię i podobne sieci troficzne. Byłoby wiele dużych różnic: kończyny, organy czucia, wszystkie te rzeczy, które mogłyby sprawić, że obce życie wyglądałoby kompletnie szalenie dla ziemskich oczu - ale wciąż pozostałby ten imperatyw przetrwania, czy to przez replikację, czy samo-naprawę nieśmiertelnej ramy. Zawsze istniałaby potrzeba pozyskiwania materii i energii ze środowiska na potrzeby metabolizmu. Niektóre modele sugerują, że dowolny ekosystem wykształci pasożyty, więc pewne ekologiczne nisze mogą być nieuniknione. Te podobieństwa, mogłyby być wystarczające by jakoś zmniejszyć przepaść.

Ale nie wiązałbym z tym wielkich nadziei. My ludzie, nie jesteśmy nawet różnymi gatunkami, a spójrzmy jak ze sobą żyjemy…


Dzięki za rozmowę.

Interstellar - nie taki naukowy jak obiecywali

9 listopada to dzień Carla Sagana. Nie byłem pewien co zrobić zamiast zwyczajowego wklejenia Pale Blue Dot, kiedy okazało się, że w ten weekend do kin wchodzi Interstellar. Od pierwszego zwiastuna promowany na bardzo naukowy SF i laurkę dla eksploracji kosmosu. Wydawało się, że to idealny film na taką okazję. Niestety…

Od razu zaznaczam, że mój odbiór filmu w dużej mierze wynika z moich oczekiwań. Te z kolei podyktowane były kampanią promocyjną (na mój gust bardzo skromną w Polsce). Interstellar jest pięknie wykonany i świetnie zagrany; niestety gubi go scenariusz. Choć promowany był jako bardzo realistyczny i przy każdej okazji wspominano o współpracy z astrofizykiem Kipem Thorne, wszystko sprowadza się głównie do ślicznego wyglądu czarnej dziury. Powiedziałbym wręcz, że bracia Nolanowie wytarli sobie gęby nauką. Troszkę w stylu Star Teka - prawdziwe koncepcje naukowe potraktowane kompletnie powierzchownie stanowią wymówkę dla jakiejś bzdury.

Ogólnie nie widziałbym w tym niczego złego. Świetnie bawię się na filmach, które ignorują realizm, gdzie nonsensownie ukazuje się czarne dziury, fizykę i wszelkiej maści technikę. Strażnicy Galaktyki to dla mnie film roku. Zachwalałem też Na skraju jutra, gdzie mamy podróże w czasie. Jednak Interstellar irytowało mnie koszmarkami pod płaszczykiem naukowości.

Filmowa dylatacja czasu działa bardzo niekonsekwentnie. Czas płynie normalnie, chyba, że przekroczymy jakąś scenariuszową granicę bezsensu, gdzie upływ czasu ulega zmianie. Żadnej liniowości. Dysk akrecyjny wokół czarnej dziury wygląda pięknie na IMAXowym ekranie, kiedy jednak się do niego zbliżymy okazuje się tylko ładnym obrazkiem. W rzeczywistości materiał spadający na czarne dziury krąży po bardzo ciasnych, niemal kołowych orbitach. Niewyobrażalnie silne pole grawitacyjne rozszarpuje materię w spłaszczony pierścień plazmy, rozgrzanej przez tarcie do temperatury milionów stopni. Poza światłem widzialnym, pierścienie wokół czarnych dziur emitują również promieniowanie rentgenowskie. W takich warunkach trudno byłoby nacieszyć się widokiem.

Interstellar bardzo nierówno serwuje widowni wyjaśnienia w pewnych sytuacjach. Bardzo łopatologicznie tłumaczy (ołówkiem i kartką papieru, w ilu filmach już to widzieliśmy...) jak działa tunel czasoprzestrzenny czy kilka innych koncepcji, nie wyjaśnia natomiast niekoniecznie oczywistych konsekwencji dekompresji bez uszczelnienia śluzy. Nie pojmuję też czemu humorystyczne “prawo Murphy’ego” w filmie zostało kompletnie przekręcone i zamienione na kompletny nonsens (szczególnie biorąc pod uwagę, że nie jest to szczególnie istotne dla fabuły).

Jeśli jednak komuś nie przeszkadza powyższe, może odczuć irytację, kiedy rzekomy naukowiec zaczyna opowiadać frazesy o tym, jak miłość przezwycięża czas i przestrzeń i w ogóle do diabła z naukową kalkulacją, kierujmy się emocjami. Zachowania bohaterów też nie raz rozmijają się z logiką, a obce planety są dziwne dla dziwności. A nawet nie wspomniałem (i nie wspomnę) od czego mocniej posiwiałem w trzecim akcie filmu.

W Interstellar nie ma podniosłości, nie ma atmosfery odkrycia. Jest desperacja, szantaż emocjonalny, egoistyczne pobudki niby-to-naukowców, oraz nieporadność i głupota. Znów podkreślę - narzekam na to, bo po zwiastunach prezentujących historyczne dokonania prawdziwego programu kosmicznego liczyłem na coś zupełnie innego. Widać w tym celu lepiej sięgnąć po niezależne kino SF takie jak Europa Report, gdzie bohaterom naprawdę zależy na powodzeniu misji.

Świetne aktorstwo, prześliczne efekty i zdjęcia, udana ścieżka dźwiękowa… trochę szkoda, że zużyto je na film z tak licznymi wadami. Interstellar poza wspomnianymi ma też kilka innych mocnych elementów. Robot TARS, który raził mnie w zwiastunach, jest mocnym elementem filmu. Podoba mi się też wizja ponurej przyszłości - ludzkość przymierająca głodem i nękana przez zniszczony klimat. Może zadziałało tu to, że twórcy nie wchodzili głęboko w dorabianie teorii. Po prostu pokazali taką przyszłość, nie brnąc w pułapkę która tak zraziła mnie do reszty filmu.

Podsumowując, mimo bezsprzecznych zalet nowy obraz Nolana nie spełnił oczekiwań, scenariusz razi na wielu poziomach, od zachowań bohaterów, przez ich teksty, po pozorny tylko realizm.

Kłopoty z windą do nieba

Winda kosmiczna to bardzo prosta koncepcja na tani sposób by dostać się w przestrzeń kosmiczną. Gdzieś na równiku, najlepiej na oceanie, konstruujemy platformę do której przyczepiamy kabel tak długi, że dzięki rotacji Ziemi siła odśrodkowa utrzymuje go “w pionie”. Większość propozycji windy kosmicznej zakłada, że ponad orbitą geostacjonarną umieszcza się przeciwwagę, na przykład asteroidę, do której przyczepiony zostaje drugi koniec kabla. Następnie po tym niedorzecznie długim cięgnie wspinają się specjalne pojazdy, windy, które niewielkim kosztem mogą umieszczać na orbicie dowolne ładunki - satelity, części statków kosmicznych, komponenty stacji orbitalnych itd.

Choć ta hipotetyczna konstrukcja znana jest z fantastyki naukowej, jej ideę pisarzom zaszczepili naukowcy. Konkretnie pionier astronautyki, ojciec rakiety kosmicznej, Konstanty Ciołkowski, który wyobrażał sobie wieżę sięgającą orbity geostacjonarnej. Z jej wierzchołka można by zeskoczyć i nigdy nie spaść na Ziemię. Lata później inny Rosjanin, Artsutanov, zaproponował opuszczenie kabla z geostacjonarnego satelity… Pomysł jednocześnie rozpala wyobraźnię i brzmi kompletnie absurdalnie. Na drodze do jego realizacji stoi cała masa wyzwań, ja postanowiłem całkowicie subiektywnie wybrać tylko pięć z nich.

(kliknij, by zobaczyć cały obrazek)

Tydzień w windzie

Tak jest - wyprawa w windzie na orbitę geostacjonarną (czyli na wysokość ponad 35 tysięcy kilometrów) według obecnych szacunków trwałaby około siedmiu dni. Dla porównania tranzyt na orbitę rakietą to niecałe dziesięć minut. Pojazdy byłyby prawdopodobnie zasilane z zewnątrz, na przykład wiązkami lasera lub mikrofal. Jeśli podróżowaliby nimi ludzie, trzeba by uwzględniać dodatkowe zapasy na drogę. Dlatego niektórzy sądzą, że nawet gdyby winda powstała, ludzie i tak dostawaliby się na orbitę rakietami. Tygodniowy tranzyt łączy się też z innymi kłopotami…


Pasy Van Allena

Pole magnetyczne Ziemi łapie wysokoenergetyczne cząstki w obszarach podobnych do dwóch pierścieni wokół naszej planety. Tak zwane Pasy Van Allena są groźne zarówno dla elektroniki jak i dla żywych organizmów. Krótki przelot nie jest wielkim kłopotem; spędzenie sporej części tygodnia w tych regionach wręcz przeciwnie. W związku z tym konieczne byłyby prawdopodobnie osłony, by podróż nie zabiła ludzi i nie usmażyła sprzętu. Istnieją też pomysły na to by “rozładować” pasy Van Allena i co ciekawe nie są one związane z windą kosmiczną - usunięcie tych pasów udostępniłoby orbity obecnie wykluczone dla satelitów. Według fizyków stukilometrowe kable mogłyby skutecznie rozwiązać problem. To bagatelka biorąc pod uwagę, czego wymagałaby konstrukcja windy kosmicznej...


Materiały

… Czyli cięgno, które miałoby około dziewięćdziesiąt sześć tysięcy kilometrów i było ponad pięćdziesiąt razy wytrzymalsze od stali i dziesięć razy wytrzymalsze od diamentu. Lata temu oznaczało to, że konstrukcja windy kosmicznej jest po prostu fizycznie niemożliwa. Pojawiły się jednak węglowe nanorurki a wraz z nimi nadzieja. W tym roku odkryto też diamentowe nanowłókna, które mogą być jeszcze bardziej wytrzymałe. Jednak nie ma co do tego pewności - te które uzyskano są za małe by eksperymentalnie potwierdzić ich wytrzymałość obliczoną teoretycznie. Trzymajmy się zatem nanorurek, bo w ich przypadku wiemy, że spełniają wymogi. Sęk w tym, że najdłuższe mają obecnie maksymalnie trzy centymetry długości. Kiedy będziemy mogli skonstruować cięgno trzy miliardy razy dłuższe? Jaki będzie koszt, skoro nanorurki to materiał znacznie droższy od czystego złota?


Przeciwwaga

Środek ciężkości windy ma znaleźć się na orbicie geostacjonarnej. Można to osiągnąć na dwa sposoby. Pierwsza propozycja to wydłużenie kabla do 144 tysięcy kilometrów. Wtedy ciężar samej liny załatwi sprawę, ponadto na tej wysokości jeszcze łatwiej byłoby wystrzeliwać misje w głęboki kosmos. Druga opcja to umieszczenie na końcu cięgna przeciwwagi. Na przykład niewielkiej asteroidy przeciągniętej z orbity okołosłonecznej. Kamyczek, o masie rzędu dziesięciu milionów kilogramów. Nad naszymi głowami. Pamiętacie jak niektórzy panikowali przed uruchomieniem Wielkiego Zderzacza Hadronów? Obawiano się stworzenia czarnej dziury i końca świata. Jak opinia publiczna zareagowałaby na to? A to przecież tylko wierzchołek góry lodowej...


Scenariusze w przypadku katastrofy

… Co jeśli coś pójdzie nie tak? Winda kosmiczna to materiał na nie jeden, ale kilka filmów Michaela Baya. Kilkadziesiąt tysięcy kilometrów absurdalnie wytrzymałego kabla powinno się spalić przy wejściu do atmosfery. A jeśli nie? Co będzie gdy najdłuższa lina na świecie okręci się dwa razy wokół planety - gilotynując satelity i strącając samoloty - i położy się na powierzchni? Czy można wyobrazić sobie lepszy cel dla terrorystów? A co z meteorytami, których nie obowiązują zakazy lotów w określonych obszarach?


Epilog

Jak wspominałem - to tylko kilka przykładowych problemów. Jest ich więcej. Niektóre z powyższych na pewno da się przezwyciężyć. Wątpliwości podobne do paniki wokół zderzacza hadronów, można zignorować lub rozwiać. Bardziej wytrzymałe materiały można opracować. Zagrożenia polityczno-terrorystyczne wyeliminować. Jeśli jednak ktoś mnie pyta czy taka winda powstanie w najbliższym czasie, zaryzykowałbym odpowiedź przeczącą. To cholernie trudne wyzwanie, a jednocześnie pod naszymi nosami SpaceX zbliża się do konstrukcji rakiet wielokrotnego użytku, które zmniejszą koszt lotów w kosmos co najmniej dziesięciokrotnie (według Elona Muska nawet stukrotnie). W takiej sytuacji winda kosmiczna stanie się rozwiązaniem nieopłacalnym i zbyt kłopotliwym.


Źrodła:
http://www.space.com/27225-space-elevator-technology.html?cmpid=514630_20140922_32066186
http://www.engadget.com/2014/09/22/obayashi-space-elevator-2050/
http://en.wikipedia.org/wiki/Space_elevator
http://en.wikipedia.org/wiki/Space_elevator_safety
http://en.wikipedia.org/wiki/Van_Allen_radiation_belt
http://www.star-tech-inc.com/papers/lse_iaf/LSE_IAF_04_Paper_Final.pdf
http://cosmoquest.org/forum/showthread.php?142286-Straightening-out-misconceptions-about-space-elevators

Gość na Planecie Robotów

Dziś po 20 koło Marsa przemknie kometa. Będzie się poruszać z prędkością 200 000 kilometrów na godzinę, więc spotkanie nie potrwa długo. Mimo to większość astronomicznych oczu będzie zwróconych w tamtym kierunku. Choć odkryta 3 stycznia 2013 kometa nie ma bardzo okazałego ogona, to jest to niezwykła okazja do astronomicznych obserwacji, bo Czerwona Planeta ma niemałą populację ciekawskich robotów.

W kluczowym momencie C/2013 A1 “Siding Spring” zbliży się do planety robotów na 139 500 kilometrów, w skali Układu Słonecznego to mniej niż włos. Dla porównania umieściłem kometę w analogicznej odległości między Ziemią a Księżycem (oddalonymi o 384 400 kilometrów). Maksymalne zbliżenie jest raptem dwa razy większe od wysokości orbity geostacjonarnej.

Choć ogon nie jest tak okazały jak na obrazku, to nie znaczy, że go nie ma. Za jądrem ciągnie się welon odłamków, które mogłyby zagrozić marsjańskim orbiterom, dlatego większość została przekierowana tak, by w najgroźniejszym momencie skryć się po drugiej stronie planety. Mimo to naukowcy liczą, że Mars Reconnaissance Orbiter, Mars Odyssey i MAVEN dostarczą ciekawych danych.

Łaziki Curiosity i Opportunity również mają oderwać wzrok od rdzawej powierzchni planety i spojrzeć w niebo. Mierzący około kilometra kawał skały i lodu, dla osoby stojącej na Marsie, byłby znacznie jaśniejszy od Wenus widzianej z Ziemi w najlepszych warunkach.


Relacja na żywo, w czasie której można liczyć na ciekawe wywiady i komentarze powinna być dostępna poniżej (póki co jest odliczanie):
http://live.slooh.com/
Oraz tutaj:
http://www.virtualtelescope.eu/webtv/

Kryształ Aquamana

Zakochałem się we wzorze chemicznym “krystalicznych soli serii kationicznych multimetalicznych kompleksów kobaltu”. Wygląda on tak:

[{(bpbp)Co₂^II(NO₃)}₂(NH₂bdc)](NO₃)₂·2H₂O

Zapewniam, że nie mam pojęcia co się dzieje w powyższej linijce. Istotne jest natomiast to, że media okrzyknęły go już “kryształem Aquamana”, gdyż działa na tlen jak gąbka i potencjalnie mógłby zastąpić ciężkie butle tlenowe nurków i osób z chorobami płuc.

Media już zdążyły trochę wykrzywić informacje, pisząc, że łyżeczka tego niezwykłego materiału może wyssać cały tlen z pokoju. Jeśli sięgniemy do publikacji w Chemical Science, przekonamy się, że potrzeba wiaderka (10 litrów, rozmiaru pokoju w metrach sześciennych nie podano). To wciąż imponujące, bo według Christine McKenzie z University of Southern Denmark, substancja przechowuje tlen trzy razy lepiej niż butla z czystym sprężonym tlenem (nie sprecyzowano rozmiarów i masy, ale można się domyślać, że chodzi o porównywalny rozmiar kryształu Aquamana, który pewnie byłby znacznie lżejszy).

Największą zaletą jest jednak to, że kryształ może absorbować duże ilości tlenu i je oddawać wielokrotnie bez ulegania uszkodzeniom. Stąd porównanie do gąbki, która może być wielokrotnie zanurzana w wodzie i wyciskana. W większości przypadków tlen nieodwracalnie niszczy materiały - stal rdzewieje, jedzenie jełczeje itd… Kryształ działa zarówno w powietrzu jak i w wodzie.

Za wiązanie tlenu odpowiedzialne są atomy kobaltu umieszczone w organicznej cząsteczce. O ile absorbowanie tlenu jest spontaniczne, tak jego uwolnienie wymaga dostarczenia ciepła lub podciśnienia. Naukowcy badają teraz możliwość uwalniania go światłem. Proces wytwarzania kryształu Aquamana jest bardzo trudny i produkowanie go w dużych ilościach będzie kłopotliwe (przynajmniej na początku), więc jeszcze nie badano go w większej skali. Według publikacji kilka ziaren może utrzymać dość tlenu na jeden oddech.

Innymi słowy, całkiem prawdopodobne, że chorzy skazani na noszenie ciężkich butli z tlenem i nurkowie mogliby zamienić je na znacznie lżejsze urządzenia, ograniczone jedynie żywotnością baterii.


Dziękuję Mikołajowi Dunikowskiemu za cynk o tym materiale!


Zródła:
New material steals oxygen from air
Scientists Have Found A Crystal That Can Let You Breathe Underwater
New Crystal Could Let Divers Breathe Underwater
Oxygen chemisorption/desorption in a reversible single-crystal-to-single-crystal transformation

Ambition - nowy projekt Tomka Bagińskiego i Platige Image

Ambition to krótkometrażowy film Tomka Bagińskiego i Platige Image, którego premiera będzie mieć miejsce 24 października w ramach Sci-Fi Film Season, organizowanego przez Brytyjski Instytut Filmowy. Oto co można przeczytać w komunikacie prasowym (moje wrażenia pod trailerem):

Projektowi towarzyszy międzynarodowa kampania, której odbiorcy zachęcani są do dzielenia się swoimi ambicjami na portalach społecznościach używając hashtagu #MyAmbition. Najlepsze treści opublikowane zostaną na Twitterze, profilu Instagram projektu oraz zaprezentowane podczas londyńskiej premiery.

„Ten projekt opowiada o wielkiej ambicji – sile, dzięki której ludzkość przekracza kolejne granice. Poszukiwania przez bohaterów odpowiedzi na pytanie o źródło życia, ma znacznie szerszy kontekst, który przedstawiamy widzowi: przyszłość ludzkości, niepewność jutra, ale i determinacja, która czyni nasz gatunek wielkim.” - mówi Tomek Bagiński, reżyser.

Rhidian Davis z Brytyjskiego Instytutu Filmowego dodaje – „Film Tomka idealnie wpasowuje się w cykl Things to Come prezentowany podczas Sci-Fi Season. Stawiamy w nim właśnie na ambitnych twórców, a „Ambition” jest projektem, który na pewno warto śledzić.”

Zdjęcia były realizowane w księżycowym krajobrazie Islandii. Za produkcję oraz postprodukcję odpowiada studio Platige Image studio Platige Image.

Jak dla mnie świetne. Dobę po nowym zwiastunie Interstellar trudno nie mieć skojarzenia, że mamy tu podobny, podniosły klimat. Cieszy też, że Bagiński wciąż istnieje i tworzy świetne rzeczy. Zacieram rączki i będę dawał znać jeśli pojawi się coś nowego i ciekawego w temacie Ambition.


Garść linków:
www.AmbitionFilm.com
www.Twitter.com/AmbitionTheFilm
www.Instagram.com/AmbitionTheFilm
www.YouTube.com/AmbitionTheFilm

Memy i kolory tęczy

Staram się trzymać z daleka od politycznych czy religijnych kwestii. Na przykład: nie komentuję polityki klimatycznej, bo metody walki z globalnym ociepleniem nie są tak jednoznaczne i zweryfikowane naukowo jak diagnoza, że globalne ocieplenie ma miejsce i jest powodowane przez ludzi.

Czasem jednak polityka czy religia ochoczo włazi na poletko naukowe. Na oślep i bezmyślnie. I wtedy bywa tak, że mnie poniesie. Jak na przykład teraz, kiedy absurdalność przepychanki o tęczę osiągnęła nowy poziom - licytację na kolory. Ale żeby mnie nie poniosło na marne, tylko jakoś pożytecznie, postanowiłem przybliżyć temat i napisać o tęczy. Wiecie - tak popularyzatorsko.

Jak wiecie pewne środowiska przyjęły sobie za symbol tęczę. Niektórzy mówią nawet że “przywłaszczyły”. Cokolwiek to znaczy. Japończycy mają słońce na fladze. Czy każdy wschód słońca jest nachalną promocją mangi i sushi? Tak czy inaczej przepychanka o tęczę trwa, bo Kościół oburzony, a środowiska LGBT odbijają piłeczkę, że przecież w Biblii też była tęcza, więc czemu ją palić jak wiedźmę za inkwizycji.

Aż wreszcie pojawia się taki obrazek i rozpływa się po facebooku. Więc spieszę z wyjaśnieniami. W dobie internetu każdy może sobie wyszukać rozdział dziewiąty Księgi Rodzaju i przeczytać ile kolorów miała boska tęcza. Zbyt leniwym by kliknąć mówię - nie jest to sprecyzowane.

Newton, ojciec współczesnej optyki początkowo wyróżnił pięć kolorów: czerwony, żółty, zielony, niebieski, fioletowy. Tak więc szach-mat geje, księża, lesbijki i zakonnice!...

OK, a ile kolorów ma tęcza tak naprawdę? Wszystkie. Krople wody w atmosferze rozszczepiają widzialne przez ludzkie zwierzę światło na całe spektrum od 380 nanometrów po 780 nanometrów.

Niektórzy naukowcy twierdzą, że ludzkie oko rozróżnia 100 kolorów. Polska wikipedia oferuje ich 166 a angielska 1157, od “acid green” (zielony) po “zomp” (też zielony). Tak więc kłótnie o to ile kolorów ma tęcza są bez sensu. Cieszmy się widząc tęczę - miejmy świadomość, że oprócz naszych ulubionych kolorów jest tam też kwaśna zieleń, gumiguta, perydot, fuksja, łososiowy i zomp.

Prawoskrętne DNA - przypadek? Nie sądzę!

DNA wszystkich istot żywych na Ziemi jest prawoskrętną podwójną spiralą. W teorii jednakże mogłoby być odwrotnie. Gdyby poukładać atomy w symetryczny, “lustrzany” sposób, wszystko powinno działać dokładnie tak samo. Kod genetyczny zawierałby te same informacje o bakteriach, myszach, ludziach, kukurydzy i słoniach, groziłyby nam te same choroby itd. A jednak z jakiegoś powodu życie na tej planecie postawiło na prawoskrętną helisę. Naukowcy przez lata zastanawiali się czemu tak jest.

Przyznam, że to zagadnienie nie spędzało mi nigdy snu z powiek. Jako ignorant tłumaczyłem sobie, że gdyby DNA było skręcone w drugą stronę, moglibyśmy prowadzić takie same rozważania. Ot, przypadek sprawił, że pierwotne prawoskrętne życie powstało ciut wcześniej i zdominowało biosferę, lub ewolucyjny zbieg okoliczności dał mu drobną przewagę. To mogło wystarczyć by alternatywa ekspresowo wyginęła lub by nigdy nie miała szansy się narodzić. Byłem w błędzie.

Podobnie traktowałem kwestię dominacji materii nad antymaterią we wszcheświecie. Skoro różnią się jedynie ładunkiem elektrycznym, to może naukowcy marnują czas łamiąc sobie głowy nad czymś całkowicie losowym. Może z tą przewagą jest jak z orzełkiem wypadającym na podrzuconej monecie. Szanse były 50/50 i po prostu tak wypadło, żyjąc w świecie pełnym antymaterii moglibyśmy zadawać dokładnie takie same pytania. Jednak mądrzejsi ode mnie, analizując pozostałości po Wielkim Wybuchu i wygląd Wszechświata wywnioskowali, że dysproporcji między materią a antymaterią nie da się wyjaśnić prostym zrządzeniem przypadku. Dziś już odkryto pewne różnice między materią i jej “lustrzanym odbiciem”, które przemawiają na korzyść tej pierwszej; poszukiwania jednak są dalekie od końca, bo zjawiska te nie wystarczą by wyjaśnić tak wielką przewagę zwykłej materii.

Tak samo skrętność DNA może nie być kwestią przypadku. Nowy eksperyment Centrum Biotechnologii Uniwersytetu Nebraska potwierdza hipotezę postawioną jeszcze w latach 60, że za kierunkiem skrętu helisy mogą stać fundamentalne prawa wszechświata. Promieniowanie kosmiczne, elektrony o dużej energii, mają to do siebie, że w większości są “lewoskrętne”. Pod tym pojęciem w fizyce kryje się związek między spinem cząstki a jej pędem. Bez wchodzenia w zawiłości fizyczne - lewoskrętnym elektronom znacznie łatwiej jest niszczyć lewoskrętne cząsteczki, prawoskrętne skuteczniej niszczą cząsteczki prawoskrętne. Tak jak łatwiej wkręcić śrubę w otwór z gwintem o odpowiednim kierunku. I tak się składa, że w promieniowaniu kosmicznym dominują elektrony lewoskrętne.

Dlaczego kosmiczne promieniowanie preferuje jeden kierunek? To zaskakująca właściwość oddziaływania słabego. Jedna z czterech (obok oddziaływań silnych, elektromagnetyzmu i grawitacji) fundamentalnych sił wszechświata zaskoczyła naukowców. Przyzwyczajeni do tego, że wyniki eksperymentu oglądanego w lustrze są identyczne z wynikami jakie uzyskują na lustrzanej kopii aparatury. Sprawdza się to w przypadku pozostałych sił, ale nie dla oddziaływania słabego. Dlatego też rozpad beta o którym pisałem trochę poruszając temat radioaktywności produkuje elektrony szczególnie groźne dla lewoskrętnych cząsteczek.

To fascynujące, że coś pozornie przypadkowego nie tylko takie nie jest, ale wręcz wynika z najbardziej podstawowych praw Wszechświata. Co jeszcze zdoła nas zadziwić swoją jedynie pozorną losowością?


Źródło:
Why is DNA right-handed? UNL finding supports hypothesis
Ilustracja wykonana przez fizyka Timothy'ego J. Gaya

Świt nad karłowatą planetą

Sonda Dawn (Świt) została wystrzelona w 2007 roku i na przełomie 2011 i 2012 odwiedziła protoplanetę Vesta, drugie co do wielkości ciało w pasie asteroid. Teraz zmierza w kierunku Ceres - karłowatej planety, która stanowi jedną trzecią całej masy pasa asteroid. Choć trudno w to uwierzyć, od czasu jej odkrycia w 1801 roku, nie udało się nam wykonać lepszego zdjęcia niż, które widzicie po lewej, wykonane przez teleskop Hubble’a.

Początkowo uznaną za planetę, później zdegradowaną do rangi asteroidy, w 2006 roku Ceres zaliczono do planet karłowatych razem z Plutonem oraz kilkoma innymi dużymi ciałami w Układzie Słonecznym. Już w 2015 roku, po raz pierwszy w historii, ujrzymy ją we pełnej krasie.

Christopher T. Russell jest kierownikiem misji, więc gdy NASA chce kogoś zganić lub pochwalić za Dawn, dzwonią właśnie do niego. Zanim przewodził tej misji, kierował eksperymentem, który umożliwił zmapowanie ziemskiej magnetosfery. Jest też szefem Space Physics Center na Uniwersytecie Kalifornijskim, jego imieniem nazwano asteroidę 21459 Chrisrussell,

...i był tak uprzejmy, że znalazł czas by odpowiedzieć na kilka moich pytań.


W czym podejście do Ceres będzie się różniło od spotkania z Vestą?

Z technicznego punktu widzenia, misja nie będzie się zbytnio różnić. Trajektoria pojazdu, instrumenty, podejście do pomiarów będą bardzo podobne. Gdy dotrzemy do Ceres, wejdziemy na “wysoką orbitę obserwacyjną” (“high altitude survey orbit”), zmapujemy całą powierzchnię w niskiej rozdzielczości i pozyskamy dane grawitacyjne i nawigacyjne dla kolejnych etapów misji. Skład powierzchni Ceres przeanalizujemy dzięki spektrometrowi działającemu w świetle widzialnym i podczerwieni. Następnie zbliżymy się do planety, choć wciąż pozostaniemy dość wysoko (“high altitude mapping orbit”) [nie tłumaczę bo wszystko brzmi dość paskudnie - przyp. Węglowy]. Z tej pozycji wykonamy dokładniejsze mapowanie i zbierzemy dane stereoskopowe i wysokościowe. Ostatecznie wejdziemy na niską orbitę (“low altitude mapping orbit”) gdzie dokonamy pomiarów siły grawitacyjnej w wysokiej rozdzielczości oraz przeanalizujemy skład chemiczny Ceres z użyciem detektora promieni gamma i neutronów.

Ale, choć podejście jest jednakowe, spodziewamy się, że Ceres będzie zupełnie inna niż Vesta. Nie ma jej rodziny planetoid ani meteorytów, które moglibyśmy zbadać, więc o Ceres nie wiemy niemal nic.

[Komentarz Węglowego: Rodzina planetoid, to grupa planetoid, które mają podobne parametry orbit i wspólne pochodzenie, czyli mogą być częściami większego ciała, które rozpadło się w czasie zderzenia. Niektóre z nich spadają na Ziemię i dają nam szansę, by dowiedzieć się czegoś o całej rodzinie. Na przykład meteoryty HED pozwoliły nam dowiedzieć się sporo o Veście zanim Dawn weszła na jej orbitę.]


Czy dowiedzieliśmy się czegoś nieoczekiwanego o Veście albo Ceres po tym jak Dawn została wystrzelona? Odkryliśmy nowe księżyce wokół Plutona, gdy New Horizons już mknęła w jego kierunku. Czy coś podobnego miało miejsce w przypadku Vesty lub Ceres?

Nie odkryliśmy księżyców wokół Vesty ani Ceres. Z meteorytów dowiadywaliśmy się o Veście przez cały czas podróży sondy, ale nowe dane były ewolucyjne, nie rewolucyjne. W przypadku Ceres, Kosmiczne Obserwatorium Hershela dostrzegło wodę w jej atmosferze. Aczkolwiek biorąc pod uwagę wcześniejsze obserwacje i gęstość Ceres, spodziewaliśmy się, że jest tam woda.


Co czeka Dawn, gdy zrealizuje cele misji?

Dawn ma pozostać na orbicie wokół Ceres.


Dziękuję za poświęcony czas.


Dawn znajduje się obecnie niecałe 0,03 astronomicznej jednostki od Ceres. Możecie śledzić jej pozycję na tej stronie. Dotrze do Ceres na przełomie marca i kwietnia 2015.


Garść linków:
http://www-ssc.igpp.ucla.edu/personnel/russell.html
http://spotlight.ucla.edu/faculty/christopher-russell_dawn-mission/
http://dawn.jpl.nasa.gov/team/interviews/interview_c_russell.asp
http://en.wikipedia.org/wiki/Dawn_%28spacecraft%29
http://en.wikipedia.org/wiki/Christopher_T._Russell

Kawałek Polski na komecie

Aktualizacja: Notkę popełniłem w ostatniej chwili, gdyż właśnie wybrano miejsce. Philae siądzie na komecie w punkcie J.

Kto śledzi mój facebookowy profil, ten wie, że mocno emocjonuję się misją Rosetta. Po dziesięciu latach pojazd obudził się ze snu, spotkał z kometą 67P/Churyumov-Gerasimenko i obecnie orbituje wokół niej w odległości kilkudziesięciu kilometrów. Poza aparaturą pomiarową w swoją podróż Rosetta zabrała pasażera. Lądownik Philae będzie pierwszym pojazdem, który dokona miękkiego lądowania na komecie.

Historyczny moment będzie mieć miejsce w listopadzie, europejscy naukowcy mają więc jeszcze trochę ponad miesiąc by ustalić, gdzie konkretnie posadzić stukilogramowy lądownik. Wstępna lista dziesięciu miejsc skurczyła się już do pięciu. Z bliska 67P nie przypomina już kaczuszki tak bardzo jak w lipcu, ale skojarzenie pozostało. Dlatego potocznie mówi się o „ciele” (body) i „głowie” (head) komety.

Z pięciu punktów trzy wypadają na głowie, dwa na ciele. Na celowniku znalazły się miejsca dające największe szanse na udane lądowanie. Choć przypisane literki oficjalnie nie mają znaczenia, lokacja „A” wydaje się szczególnie kusząca. Znajduje się ona na ciele, ale daje widok na głowę, co z pewnością pomogłoby w analizie historii i struktury komety. Miejsce powinno doświadczać cyklu dnia/nocy, tak by Słońce dostarczało energię, ale nie upiekło lądownika; powinno też zapewnić komunikację z Rosettą.

A skoro poruszamy temat komunikacji, to należy pamiętać, że w odległości 400 milionów kilometrów od Ziemi nie ma mowy o wsparciu w nagłych wypadkach. Całe lądowanie będzie musiało odbyć się automatycznie, jedynie z pomocą wcześniej przesłanych instrukcji. 67P to nie Mars. Waży zaledwie dziesięć miliardów ton, więc opadanie Philae to nie będzie „sześć minut terroru”.

Może potrwać nawet kilka godzin. Nie zazdroszczę stresu ludziom, którzy budowali ten pojazd ponad dziesięć lat temu i będą biernie obserwować jego poczynania.

Rosetta to misja Europejskiej Agencji Kosmicznej i nie zabrakło w niej polskiego akcentu. Instrument MUPUS – MUlti PUrpose Sensors for Surface and sub-surface science jest dziełem Centrum Badań Kosmicznych Polskiej Akademii Nauk. Jego zadaniem jest pomiar właściwości fizycznych powierzchni komety – jej temperatury i wytrzymałości, jak również utrzymanie Philae na miejscu za pomocą dwóch harpunów. Trzymajmy kciuki za sukces.


Źródła:
https://www.youtube.com/watch?v=PBXvUK8EsUM
http://www.bbc.com/news/science-environment-28923010
http://blogs.nature.com/news/2014/09/where-to-land-on-a-comet.html
http://weglowy.blogspot.com/2014/07/kosmos-jest-ciemny-i-peen-niespodzianek.html
http://www.esa.int/pol/ESA_in_your_country/Poland/Polacy_uczestnicza_w_przelomowej_misji_sondy_Rosetta

Kaprysy atomów – stabilność i radioaktywność

Radioaktywność, czas połowicznego rozpadu, datowanie węglem… Wszystkie te rzeczy wynikają ze starcia dwóch sił zmagających się w jądrze atomów – elektromagnetyzmu i silnych oddziaływań jądrowych. To zapewne oczywiste, ale wypada mi podkreślić, że ta notka naładowana jest uproszczeniami i jeśli kogoś zainteresuje, to zachęcam do sięgnięcia głębiej w temat. Przekonacie się, że wszystko jest bardziej skomplikowane, gdy tylko wejdziemy w szczegóły. Póki co jednak spróbujmy przejść przez to tak prosto jak to możliwe.

Dla przypomnienia – pierwiastki różnią się ilością protonów. Atom z jednym protonem to zawsze wodór, z dwoma protonami to hel, z trzema to lit, z sześcioma to węgiel. Izotopy to odmiany pierwiastków o różnej ilości neutronów. Atom litu ma zawsze trzy protony w jądrze. Z reguły są tam też trzy neutrony, ma jednak też stabilny izotop z czterema neutronami i niestabilne z dwoma, jednym, albo z pięcioma, sześcioma i tak dalej...


Stabilność jądra – fanaberie pierwiastków

Ładunki dodatnie się odpychają. Dlaczego więc wszystkie atomy poza wodorem, którego jądro zawiera jeden proton, nie rozpadają się gwałtownie jak magnesy przyciśnięte do siebie tymi samymi biegunami? Okazuje się, że na bardzo, bardzo, bardzo krótkich dystansach (około kilku biliardowych metra) do głosu dochodzi jeszcze jedno z podstawowych oddziaływań – silne oddziaływanie jądrowe. Przyciąga do siebie protony i neutrony (oraz ich składowe – kwarki) i gdy znajdują się one w odpowiedniej odległości może ono być silniejsze niż elektromagnetyczne odpychanie pozytywnie naładowanych protonów.

Moją ulubioną analogią silnego oddziaływania jest rzep owinięty wokół magnesów. Jeśli zbliżamy je do siebie w odpowiedni sposób, będą się odpychać. Kiedy jednak siłą zbliżymy je dość blisko i sczepimy rzep, to magnesy mimo odpychania będą „zlepione”. Można tu dodać jeszcze założenie, że rzep jest odpowiednio gruby i gdyby magnesy docisnąć mocniej to znów odpychanie by zwyciężyło.

Utrzymanie odpowiedniej odległości między protonami jest możliwe dzięki neutronom. Najpowszechniejszy izotop helu ma jądro składające się z dwóch protonów i dwóch neutronów. To idealna mieszanka. Gdyby zabrakło tych dwóch neutronów rozpychających odpowiednio protony, elektromagnetyczna siła znów by przeważyła. Pamiętajmy, że maleje ona z kwadratem odległości, więc dwa razy bliższe protony odpychają się cztery razy mocniej. Gdyby jednak w jądrze helu umieścić więcej niż dwa neutrony, odległość byłaby wystarczająco duża by oddziaływanie silne między protonami zanikło i znów do głosu doszedł elektromagnetyzm.

Odkryliśmy 254 stabilne jądra liczące od jednego (wodór) do 82 protonów (ołów). Sporo ma po kilka stabilnych izotopów. Na przykład jądro atomu cyny liczy 50 protonów i jest równie stabilne gdy towarzyszy im od 62 do 72 neutronów, czyli ma aż dziesięć nie-radioaktywnych izotopów. Ze względu na pewne regularności w tych liczbach istnieje hipoteza o „wyspie stabilności” utrzymująca, że można stworzyć wyjątkowo ciężkie pierwiastki liczące po około 120 protonów i ponad 180 neutronów, które byłyby stabilne. Przypominam, że wszystkie odkryte do tej pory pierwiastki cięższe od ołowiu są niestabilne.


Rodzaje rozpadów

Co się dzieje z tymi wszystkimi niestabilnymi atomami? Na różne sposoby dążą do stabilnych konfiguracji protonów i neutronów. Powyżej widzicie zbliżenie fragmentu grafiki z samej góry tej notki z dodaniem strzałek pokazujących jak poszczególne typy rozkładu „przesuwają” atom w kierunku stabilnych (czarnych) konfiguracji. Lista ta nie wyczerpuje wszystkich rodzajów rozpadu, jedynie te najbardziej typowe. Najciekawszy wydaje się rozpad alfa. W jego wyniku z jądra wystrzeliwują dwa protony i dwa neutrony, czyli jądro helu. Na ilustracji widzimy ciekawy przypadek – beryl o czterech neutronach wyrzuca z siebie jądro helu a sam spada na pozycję helu, innymi słowy można powiedzieć, że rozpada się na dwa atomy helu.

Rozpady beta polegają na przemianie neutronu w proton i vice versa. W rozpadzie β⁺ proton w jądrze zmienia się w neutron emitując energię w postaci anty-elektronu (pozytonu). W rozpadzie β^- to neutron przemienia się w proton i emituje elektron. Rozpady te zawsze wiążą się z wydzieleniem energii i zostawiają atom w niższym, bardziej stabilnym stanie energetycznym. Może się to wydać dziwne, przecież skoro jedna z tych przemian emituje energię, to przemiana „w drugą stronę” powinna wymagać dostarczenia energii. Pamiętajmy jednak, że chodzi tu o całość jądra atomowego a nie tylko pojedynczy proton lub neutron.

Emisję protonu i emisję neutronu wyjaśnia sama nazwa. Mogę tu dodać jedynie pewną ciekawostkę. Dobrze widzicie – na obrazku swobodny neutron (0 protonów, 1 neutron) jest radioaktywny. A przecież neutrony to około połowy naszej masy. Clou tkwi w wymienialności energii i masy, w słynnym równaniu Einsteina. Swobodny neutron jest radioaktywny, gdy jednak wcisnąć go w jądro atomu traci trochę masy na rzecz energii wiązań i staje się stabilny. Zielona barwa, nieobecna na tym zbliżeniu, którą jednak mogliście dojrzeć na górze, oznacza rozszczepienie jądra, czyli rozpad na dwa lżejsze pierwiastki.


Czas połowicznego rozpadu

Słysząc „radioaktywny” większość myśli o śmiertelnym zagrożeniu, natychmiastowej chorobie popromiennej i temu podobnych makabrach. Od kilkudziesięciu lat media straszą opinię publiczną energią jądrową, kreując nieprawdziwy obraz najlepszego obecnie źródła energii. Owszem, istnieją pierwiastki radioaktywne, do których najlepiej się nie zbliżać. Ale w tym tekście wspomniałem, że ołów jest ostatnim stabilnym pierwiastkiem. Czyli wszystkie cięższe są radioaktywne? Tak. Ale to nie znaczy, że są niebezpieczne.

Dodajmy jeden proton do ołowiu, a otrzymamy bizmut. Bizmut jest radioaktywny, ale jego czas połowicznego rozpadu jest miliard razy dłuższy niż wiek Wszechświata. Trzeba mniej więcej trzydziestu bilionów lat by rozpadowi uległ jeden na milion atomów bizmutu. Dlatego, choć naukowcy przewidzieli niestabilność tego pierwiastka wiele lat temu, dopiero w 2003 udało się to potwierdzić eksperymentalnie.

Dla porównania czas połowicznego rozpadu ¹⁴C (o którym więcej za chwilę) wynosi 5730 lat, więc po 400 latach mniej więcej 5% zmieni się w ¹⁴N. Wystarczą niecałe dwie godziny, by połowa silnie radioaktywnego fluoru ¹⁸F uległa rozpadowi. Po 24 godzinach z kilograma tego niestabilnego izotopu zostało by nam zaledwie 0,24 grama.

To co fascynujące w rozpadzie niestabilnych pierwiastków to prawdziwa losowość procesu. Proces jest bardzo dobrze zbadany: jeśli mam tonę ¹⁴C mogę z ogromną pewnością stwierdzić, że po 5730 latach jego połowa ulegnie rozpadowi. Jeśli jednak rozważamy pojedynczy atom tego izotopu, to mogę mówić jedynie o 50% prawdopodobieństwie, że po takim okresie nie znajdę tam już węgla ale azot. Nie ma znaczenia czy dany atom ¹⁴C powstał minutę temu czy miliard lat temu. Jeśli wciąż istnieje, to jest szansa pół na pół, że w ciągu najbliższych 5730 lat zmieni się w ¹⁴N.


Datowanie węglem

W największym skrócie - datowanie węglem polega na określeniu daty śmierci organizmu na podstawie stosunku stabilnego izotopu węgla ¹²C do niestabilnego ¹⁴C. Pytanie, które powinno się nasunąć brzmi - skąd w ogóle bierze się niestabilny izotop? Dlatego najlepiej będzie prześledzić żywot takiego atomu.

Promieniowanie kosmiczne zderzając się z naszą atmosferą tworzy rozpędzone neutrony. Te z kolei czasem uderzają w jądro atomów azotu, który dominuje w ziemskim powietrzu. Niczym w wahadełku Newtona neutron zajmuje miejsce protonu, który zostaje wystrzelony z jądra. ¹⁴N z siedmioma protonami i siedmioma neutronami staje się ¹⁴C z sześcioma protonami i aż ośmioma neutronami. Od tej pory będzie miał ochotę przejść rozpad beta minus i ponownie stać się atomem azotu. Ale zanim to nastąpi będzie krążył w atmosferze i prawdopodobnie wejdzie w skład cząsteczki CO₂. Następnie nasz węgielek trafi do roślinek. Wbrew temu co może się nam wydawać, rośliny, jako składające się w sporej mierze z węgla, wyrastają z powietrza, nie z ziemi. Korzystając z energii słonecznej roślina buduje swoje ciało m.in. z naszego nietypowego atomu węgla.

Słońce nieustannie oświetla Ziemię, więc stosunek izotopów węgla w atmosferze jest stały. Rośliny ich nie rozróżniają, więc i w nich stosunek ten jest stały. Z rośliny węgiel trafi do zwierzątka, na przykład do krowy, która zmieni go w hamburgera, by następnie trafić do mnie i zmienić się… powiedzmy w moją tężyznę fizyczną, sześciopak czy bicki.

Atomy ciągle krążą w ekosystemie. Dlatego we wszystkich organizmach żywych powstaje pewien stały stosunek ¹⁴C do ¹²C. Węgiel staje się nawozem, tasiemcem, wilkiem, bakterią czy złuszczonym naskórkiem. Gdy organizm umiera ustaje jego metabolizm i węgiel w ciele już nie cyrkuluje z atmosferycznym. Atomy węgla ¹²C w martwym ciele trwają, jednocześnie ¹⁴C powoli przemieniają się w azot.

Badając stosunek izotopów węgla w martwym ciele możemy go porównać z żywymi. Jeśli ¹⁴C jest o połowę mniej, to możemy stwierdzić, że minęło około 5730 lat od śmierci organizmu. Jeśli jest go cztery razy mniej, to szczątki mają jakieś 11460 lat. Co ciekawe - równowaga ¹⁴C w atmosferze to już przeszłość. Ponad dwa tysiące eksperymentalnych wybuchów nuklearnych (85% w wykonaniu USA i ZSRR) między 1945 a 1998 rokiem zmieniły naturalne do tej pory proporcje izotopów w atmosferze.


PS. Mówiłem o uproszczeniach, ale zanim ktoś wypomni mi to w komentarzach dodam, że w pełni świadomie przemilczałem emitowanie neutrin przy rozpadzie beta, nie wspomniałem też, że te rozpady zachodzą pod wpływem oddziaływania słabego. Nie uważam by było to wprowadzanie czytelników w błąd, jedynie uproszczenie by ich nie odstraszyć nadmiarem pojęć i zawiłości.


Źródło ostatniego wykresu:
http://www.iup.uni-heidelberg.de/institut/forschung/groups/kk/en/14CO2_html

Wywiad z prof. Ryszardem Tadeusiewiczem

Wybitny automatyk, informatyk i biocybernetyk, autor niemal tysiąca prac naukowych, trzykrotny rektor AGH, członek PAN i PAU, profesor Ryszard Tadeusiewicz poza pracą naukową i dydaktyczną znajduje również czas na popularyzację nauki. Odznaczony Krzyżem Oficerskim i Komandorskim Orderem Odrodzenia Polski, a także dwunastoma doktoratami honoris causa, zdobywca nagrody Mistrza Mowy Polskiej zaszczycił mnie rozmową. Zapraszam do lektury.

Panie Profesorze, nauka zaszła tak daleko, że obserwujemy bardzo silną specjalizację i podział na wąskie dziedziny. Co Pan sądzi o współpracy między naukowcami z “różnych bajek”, np. jak wygląda relacja na linii neurolodzy-cybernetycy?

Postępująca i pogłębiająca się specjalizacja jest rzeczywiście strukturalnym problemem współczesnej nauki. Ilość poznawanych faktów i naukowych odkryć w każdej dziedzinie wiedzy rośnie lawinowo. Nie ma człowieka, który by to ogarnął w całości swoim umysłem, więc dzielimy i kawałkujemy wiedzę, tak żeby każdy specjalista mógł zgłębić swoim umysłem przypadający jemu kawałek. I w jedną stronę to działa – w każdej specjalności dzięki koncentracji na wycinku, a nie na całości, dochodzi do szybkiego wzbogacania wiedzy szczegółowej. Znamy coraz więcej faktów, gromadzimy coraz więcej wiadomości – tylko coraz bardziej dramatyczne staje się pytanie: No dobrze, ale kto i jak to wszystko z powrotem połączy w CAŁOŚĆ? Wiedza składa się z wiadomości, tak jak dom składa się z cegieł. Ale nie każda sterta cegieł jest domem i nie każda kolekcja wiadomości tworzy wiedzę. Żeby zmierzać do budowy całościowej wiedzy trzeba przekraczać granice między specjalnościami. I to właśnie robimy (między innymi) w biocybernetyce, którą ja się zajmuję.

A co do Pana pytania szczegółowego, to akurat z neurologami cybernetycy (a dokładniej – biocybernetycy) dogadują się stosunkowo najłatwiej. Z lekarzami innych specjalności bywa różnie, ale neurolodzy w istocie myślą w kategoriach podobnych jak biocybernetycy – mają do czynienia z sygnałami, z ich przesyłaniem i przetwarzaniem, z magazynowaniem wiedzy i z jej odzyskiwaniem, ze sprzężeniami zwrotnymi i ich dynamiką... Często wprawdzie bywa tak, że odpowiednie obiekty, zjawiska lub procesy mają „po stronie” medycznej inne nazwy niż po stronie technicznej, ale dość szybko można uzgodnić, co i jak będziemy nazywali. To, jak się coś nazywa, to jest sprawa drugorzędna. Ważne jest, jak jest zbudowane i jak funkcjonuje. Dlatego właśnie z neurologami rozumiemy się, gdy mówimy o złożonych procesach leżących u podstaw percepcji (ludzkiej i maszynowej), uczenia się, rozumowania i podejmowania decyzji. Bo chociaż mówimy różnymi językami, to jednak mówimy o tym samym!


Do dziś nie ma zgody co do tego jak definiować inteligencję lub świadomość, czy dopuszcza pan myśl, że stworzymy Sztuczną Inteligencję zanim uczeni ustalą jej definicję?

Sztuczna Inteligencja, rozumiana jako praktyczne wykorzystywanie maszyn do wykonywania zadań wymagających działania inteligentnego – po prostu istnieje. Są metody naukowe, są programy komputerowe (między innymi dostępne za darmo na mojej stronie internetowej, pod adresem www.Tadeusiewicz.pl) oraz są bardzo liczne przykłady zakończonych sukcesem zastosowań praktycznych. Toczy się dyskusja filozofów, którzy zastanawiają się, czy to, co robią maszyny rozwiązując wspomniane problemy, jest inteligencją jako taką, czy też jest to imitacja, naśladownictwo, namiastka, atrapa. Ja się dystansuję od tych dyskusji. Gdy w 2002 roku nadawano mi godność doktora honoris causa Politechniki Częstochowskiej wybrałem jako temat tak zwanego „wykładu mistrzowskiego” następujące sformułowanie: Sztuczna inteligencja, czyli coś, czego być może nie ma – a jednak może się przydać. I to jest sedno mojego stosunku do tej sprawy. Niech inni się spierają, czy maszyna może myśleć, czy też tylko naśladuje myślenie. Ja po prostu chcę takich mądrych maszyn używać...

Gorsza jest sprawa ze świadomością. Tu rzeczywiście psychologowie nie mają jeszcze całkowicie spójnej koncepcji tego, czym ona właściwie jest, jeszcze gorzej jest z neuroanatomami, którzy nie są w stanie wskazać jej lokalizacji w mózgu, oraz z neurofizjologami, którzy nie zgłębili jeszcze natury procesów bioelektrycznych i biochemicznych odpowiedzialnych za to wszystko, co zawieramy w pojęciu świadomości. Dlatego perspektywy zbudowania sztucznej świadomości, w odróżnieniu od sztucznej inteligencji, uważam za odległe i wysoce niejasne. Zresztą pojawia się pytanie, po co budować sztuczną świadomość? Sztuczna inteligencja spowoduje, że maszyny będą bardziej przydatne i będą mogły więcej dla nas zrobić. Natomiast sztuczna świadomość może być źródłem kłopotów. Dlatego jako inżynier ja bym jej nie budował, nawet gdybym umiał. Można sobie wyobrazić ambitnych badaczy, którzy by byli skłonni to zrobić, ale na szczęście oni także nie umieją ...


Jak Jeśli uda nam się stworzyć sztuczną inteligencję, to jak Pan przewiduje - czy będzie to dzięki wzorowaniu się na ludzkim mózgu, czy zbudujemy ją od podstaw?

Obecnie zarysowują się dwa kierunki rozwoju sztucznej inteligencji. Jeden z nich, rozwijany już od lat 60. XX wieku, zakłada budowę inteligencji sztucznej w oparciu o metody czysto informatyczne. Nie wchodząc w szczegóły można powiedzieć, że polega to na symbolicznym odwzorowaniu w komputerze określonej wiedzy i na różnych manipulacjach wykonywanych automatycznie na tych symbolach, których celem miało być automatyczne rozwiązanie określonego problemu. Pewną liczbę problemów udało się w ten sposób rozwiązać, na przykład stworzono programy rozwiązujące różne łamigłówki lub grających w różne gry (na przykład w szachy), programy dowodzące twierdzenia matematyczne, odpowiadające na pytania z określonej dziedziny itp. Ludzie wierzyli, że tą metodą da się rozwiązywać wszystkie problemy, jakie tylko napotka nauka lub praktyka. Opierając się na tej wierze grupa najlepszych ówczesnych informatyków, kierowana przez Newella i Simona (późniejszego laureata Nagrody Nobla) usiłowała zbudować program, który będzie rozwiązywał wszelkie problemy (tak zwany General Problem Solver). To się nie udało, więc podjęto próbę naśladowania w systemach sztucznej inteligencji budowy i funkcjonowania ludzkiego mózgu. Ten kierunek badacze rozwijają do dziś pod nazwą „sieci neuronowych”, nie rezygnując oczywiście także – tam, gdzie to jest uzasadnione - z podejścia symbolicznego. I tym właśnie ja się zajmuję na co dzień.


Czy wypatruje pan tego [sukcesów w dziedzinie budowy SI] z nadzieją? Niecierpliwością? Czy może z obawą?

Sukcesów sztucznej inteligencji wypatruję z nadzieją, ponieważ wierzę, że coraz bardziej inteligentne maszyny będą nam po prostu jeszcze lepiej służyły. Natomiast nie niecierpliwię się, bo wiem, że postęp w tej dziedzinie jest powolny, jako że problemy, które trzeba rozwiązywać, są bardzo trudne. Wszelkie próby przyspieszania czy dążenia do celu „na skróty” nie przynoszą dobrych rezultatów! Jestem także wolny od obaw – wyposażone w sztuczną inteligencję maszyny zagrażające ludziom to zdecydowanie wyłącznie wytwór wyobraźni pisarzy science fiction.


Coraz więcej, coraz bardziej zaawansowanej technologii otacza nas z każdej strony, jednocześnie wydaje się, że słabnie entuzjazm ludzi wobec nauki. Można powiedzieć, że wręcz narasta wrogość. Neguje się skuteczność szczepionek, istnienie globalnego ocieplenia, a nawet ewolucję. Implanty DBS leczące z epilepsji i choroby Parkinsona przyjmuje się jako zapowiedź “chipowania ludzi”. Co Pan sądzi o nastawieniu do nauki i techniki w dzisiejszym społeczeństwie?

Współczesna nauka jest obiektywnie trudna i skomplikowana. To powoduje, że typowy „człowiek z ulicy” jej nie zna i nie rozumie. A to, czego się nie zna, zwykle budzi obawy, zaś to, czego się nie rozumie – budzi agresję. Dlatego tak ważna jest dziś rola popularyzatorów nauki. To oni mogą przekonać ludzi, że współczesna nauka, chociaż nie dostarcza szybkich i łatwych odpowiedzi na wiele ważnych pytań, jednak jest jedyną drogą dążenia do tych odpowiedzi. Zaś od uzyskania tych odpowiedzi zależeć będzie w przyszłości nasze zdrowie,pomyślność materialna, wygoda codziennego życia i zabezpieczenie przed wciąż groźnymi naturalnymi zagrożeniami ze strony szeroko rozumianego otoczenia.

Wspomniał Pan o implantach DBS. To jeden z przykładów zastosowania nowoczesnej inżynierii biomedycznej do rozwiązywania problemów zdrowotnych w stosunku do których medycyna wyczerpała asortyment swoich tradycyjnych działań (farmakologicznych i chirurgicznych). Choroba Parkinsona oraz epilepsja, które kontroluje się (bo niestety nie leczy...) przy zastosowaniu implantów DBS są nieszczęściem dla cierpiących ludzi. Jeśli aparat wysyłający sygnały elektryczne do mózgu może tu pomóc, to byłoby niewybaczalne, gdybyśmy tej techniki nie zastosowali. Dwa lata temu na zaproszenie uczonych brytyjskich napisałem rozdział do książki o implantach („Human ICT Implants: Technical, Legal and Ethical Considerations”) wydanej w Hadze przez wydawnictwo Asser Press. Dyskutowaliśmy w tej książce o problemach technicznych i medycznych związanych z takimi implantami, ale także o aspektach prawnych i etycznych. Sprawy nie są proste, bo w tej delikatnej dziedzinie bardzo cienka jest granica między użyciem i nadużyciem. Co więcej, takie – jak Pan to nazwał – chipowanie ludzi może mieć zupełnie nieoczekiwane skutki uboczne. Współautor mojego rozdziału we wspomnianej książce, Mark Gasson, który w celach eksperymentalnych wszczepił sobie implant, stał się pierwszym człowiekiem zarażonym ... wirusem komputerowym! Opisałem to w felietonie zatytułowanym „Wirus komputera u człowieka?” [Gazeta Krakowska, 02.05.2012, Str. 8] – dostępnym tutaj. Warto przeczytać, bo być może stoimy oto u wrót nowej ery?


A skoro już o tym mowa, to amerykańska agencja DARPA właśnie przyznała $40 milionów na prace nad implantem, który ma przywrócić funkcjonowanie pamięci ludziom z urazami mózgu. Czy będzie to uczta dla zwolenników teorii spiskowych, czy może raczej otworzy to oczy na dobroczynne możliwości współczesnych technologii?

Jestem przekonany, że będzie to ważny krok w dobrą stronę. Pomoc ludziom cierpiącym, także tym, którzy z takich czy innych przyczyn utracili pamięć, to cel godny wysiłku. Procesy w mózgu mają dwoistą naturę: biochemiczną i elektryczną. Biochemię już dawno nauczyliśmy się wspomagać – te wszystkie tabletki, kropelki, proszki, zastrzyki... Na tej drodze w wielu przypadkach doszliśmy do kresu tego, co współczesna farmakologia może oferować. Jeśli więc chcemy osiągnąć coś więcej, to musimy spróbować ingerencji w procesy elektryczne leżące u podstawy miedzy innymi procesów zapamiętywania i zapominania. Ta droga jest pod wieloma względami trudniejsza, niż stosowanie środków farmakologicznych, ale efekty lecznicze, teoretycznie osiągalne tą drogą, skłaniają do tego, żeby podjąć odpowiednie badania i dążyć do celu. I to właśnie robi DARPA – otwiera kolejne drzwi. Być może za tymi drzwiami są fascynujące przestrzenie nowych możliwości – a może ślepy mur. W badaniach naukowych tego nigdy do końca z góry nie wiadomo. Ale próbować trzeba!


Sekwencjonowanie DNA tanieje w niezwykłym tempie. Big data i komputery takie jak Watson mogą przynieść nam wielkie korzyści w medycynie. Jednak już spotkałem się z zarzutami, że to wszystko pozwoli firmom ubezpieczeniowym na regulowanie stawek na podstawie DNA i historii medycznej swoich klientów. Co sądzi Pan o tych wyłaniających się możliwościach i wątpliwościach ludzi?

Od czasu odkrycia roli DNA w procesach dziedziczenia i w determinacji cech każdego żywego organizmu, ciągle wierzymy w to, że jeszcze chwila, a poznając strukturę tej mega-cząsteczki chemicznej ujawnimy wszystkie tajemnice życia i śmierci. I ciągle okazuje się, że kolejne odkrycia w tym obszarze dostarczają nielicznych i niejasnych odpowiedzi, rodząc równocześnie niezliczone dalsze pytania. W obszarze badań DNA ciągle jesteśmy w roli wędrowca, który chciałby dojść do linii horyzontu i przebiwszy głową sklepienie niebieskie pragnąłby zobaczyć mechanizm napędzający ruch gwiazd, słońca i księżyca. A tymczasem horyzont wciąż się oddala, a maszyneria Kosmosu nie daje się zbadać w tak prosty sposób.

W badaniach struktury DNA (bo temu przecież służy sekwencjonowanie) też im dalej się posuwamy, tym bardziej odległy wydaje się końcowy cel. Przełomem miało być odczytanie całego genomu człowieka. Stało się to nominalnie 14 kwietnia 2003 roku. I co? I nic!

Dostaliśmy do ręki tekst programu, według którego funkcjonują wszystkie komórki naszego ciała, ale nie znamy wystarczająco dobrze procesora, który ten program realizuje, więc odkrycie to nie przyniosło żadnych sukcesów istotnych dla praktyki. Owszem, potrafimy wykrywać wady genetyczne, czynniki determinujące różne choroby, ale wciąż więcej nie wiemy, niż wiemy.

Co z tego wynika?

Jesteśmy tu dopiero na początku długiej drogi. Co ona przyniesie? Możemy tylko zgadywać. Już teraz dzięki badaniom DNA pojawiły się nowe możliwości w zakresie ustalania tożsamości albo w zakresie śledzenia pokrewieństwa. Możliwe jest wczesne wykrywanie wad genetycznych płodu. Możliwe jest lepsze zrozumienie natury i mechanizmu wielu chorób. Niewątpliwie każdy z tych obszarów będzie miał swoją kontynuację w przyszłości.

To wszystko można już teraz wykorzystać dla dobra człowieka albo można mu próbować zaszkodzić. Wspomniany w pytaniu przykład firm ubezpieczeniowych jest jedną z wielu form NADUŻYCIA informacji, które można pozyskać za pomocą badania DNA. Jednak w tym zakresie istnieje dosyć skuteczne zabezpieczenie w postaci regulacji prawnych określających dane medyczne (wszelkie) jako dane „wrażliwe”. Dlatego ja osobiście oceniam jednoznacznie pozytywnie perspektywy rozwoju różnych metod pozyskiwania informacji za pomocą sekwencjonowania DNA – i liczę, że ich rozwój będzie się wiązał z prawdziwym postępem.

Sporo słyszymy obecnie o komputerach kwantowych. Temat jest tak niebanalny, że przez pewien czas specjaliści sprzeczali się na temat tego, czy komputer D-Wave jest naprawdę komputerem kwantowym. Jak pan sądzi, czy te maszyny będą “drugą rodziną” o innych zastosowaniach, czy następcami klasycznych komputerów, które otaczają nas na każdym kroku?

Komputery kwantowe są wciąż jeszcze raczej futurystycznym postulatem, a nie realną propozycją dla użytkowników techniki obliczeniowej. Opracowane laboratoryjne modele są bardzo odległe od tego, co byśmy byli skłonni rozumieć jako komputer do zastosowań domowych, biurowych czy nawet naukowych. Obserwuję rozwój tej koncepcji i związane z nią badania od wielu lat, ale wydaje mi się, że jest to boczna gałąź informatyki, która uschnie zanim wyda owoce.


Czy lubi się pan otaczać nowinkami technologicznymi?

Zdecydowanie nie!

Telefon staram się mieć jak najprostszy, bo wszystkie te dodatki i ozdobniki, którymi fascynują się entuzjaści nowinek – w gruncie rzeczy przeszkadzają w normalnym użytkowaniu telefonu jako narzędzia komunikacji. Podobnie kolejne generacje programów użytkowych, z którymi pracuję, też zwykle obrastają głównie w mało przydatne ozdobniki, podczas gdy wady ich funkcjonowania w normalnych zastosowaniach pozostają nieusunięte.

Generalnie wolę więc to, co solidne i pewne, od tego, co „nowoczesne” głównie w formie i bardzo płytkie w treści.


Co pana zaskoczyło lub szczególnie zafascynowało w cybernetyce? Czy jest coś w tej dziedzinie, co nieprzerwanie wywołuje w panu silne emocje?

Cybernetyka daje możliwość patrzenia na różne obiekty (techniczne, biologiczne, ekonomiczne, społeczne, polityczne) w sposób ujednolicony i oparty na solidnych fundamentach teoretycznych, w znacznej części matematycznych. Ta jednolitość podejścia metodologicznego i bogactwo praktycznych aplikacji stanowi dla mnie główny atut cybernetyki. I mimo wielu lat zajmowania się nią – wciąż ma ona dla mnie urok nowości!


Rozmawialiśmy o obawach innych, a co z Panem? Czy żywi Pan jakieś obawy związane z istniejącymi lub zbliżającymi się technologiami?

Niepokoi mnie rozwój technologii robotów służących do zabijania ludzi. Poprzez budowę i użycie dronów, które latają w Afganistanie, przełamane zostało ważne „tabu”. Zbudowano samodzielną i inteligentną maszynę, która zamiast traktować bezpieczeństwo człowieka jako nadrzędny imperatyw swojego działania (vide „prawa robotyki” Asimova) - ma wbudowany nakaz samodzielnego zabijania ludzi. Dzisiaj jeszcze te roboty są zdalnie kontrolowane przez ludzi, ale łatwo się domyślić, że dla uzyskania przewagi militarnej tę kontrolę będzie się systematycznie zdejmować. No i na placu boju pozostaną maszyny wyposażone w narzędzia do zabijania i mające tylko ogólne wskazówki, kogo i gdzie zabijać, ale same podejmujące decyzję jak i kiedy strzelać. Zgroza!


Do niedawna fizycy na całym świecie czekali na rozstrzygnięcie w kwestii bozonu Higgsa. Czy jest jakiś przełom lub pytanie, którego rozwikłania Pan wypatruje z nadzieją lub ciekawością?

Na temat bozonu Higgsa i znaczenia tego odkrycia pisałem obszernie na moim blogu w felietonie „Potwierdzenie porządku świata”. Empiryczne odkrycie tej cząstki po pół wieku poszukiwań od momentu teoretycznego przewidzenia, że musi ona istnieć, bo bez niej świat byłby nieprzewidywalny - to było naprawdę bardzo ważne potwierdzenie tego, że nasze rozumienie Kosmosu i jego praw jest dobrze osadzone w rzeczywistości.

Natomiast to, czego oczekuję, to odpowiedzi na najważniejsze pytanie, na które musi odpowiedzieć astrofizyka. Dotyczy ono tego, czy nasz Wszechświat będzie się rozszerzał w nieskończoność, czy też po jakimś czasie ekspansja Kosmosu wywołana Wielkim Wybuchem zatrzyma się, a potem zacznie się proces zapadania Wszechświata do końcowej osobliwości. Rzecz dotyczy odległej przyszłości, czyli tego, co się wydarzy za miliardy lat, gdy Ziemi jako zamieszkałej planety już nie będzie, bo wypali się cała energia Słońca i zapanuje ciemność oraz kosmiczny mróz, ale chciałbym jednak wiedzieć, jaki będzie wtedy los Wszechświata. Jak wiadomo zależy to od całkowitej masy Wszechświata – a tej wciąż nie znamy...


Choć mit o tym, że wykorzystujemy jedynie kilka procent mózgu został obalony wielokrotnie, w tym roku pojawi się kolejny film bazujący na tej nieprawdzie. Czy w powszechnej świadomości istnieje jakiś faktoid czy mit związany z Pańską dziedziną, którego szczególnie chciałby się pan pozbyć?

Oszacowanie tego, w jaki stopniu wykorzystujemy potencjał naszego mózgu, to naprawdę otwarty problem naukowy. Nie nazwałbym tego faktoidem, tylko problemem wymagającym rozwiązania. Ale to już temat na osobne opowiadanie!


Dziękuję bardzo za rozmowę.


Zachęcam do śledzenia bloga Profesora tutaj: http://ryszardtadeusiewicz.natemat.pl/, oraz cyklu opowieści ze świata nauki “Technika dla laika” w Śniadaniu Mistrzów w RMF Classic.


Zdjęcia:
Wikimedia Commons, oficjalna strona prof. Tadeusiewicza, D-Wave Systems