Хотя математики знают, что им никогда не удастся до конца решить задачу, история которой насчитывает уже несколько столетий, попытка получить ответ на небольшую ее часть привела к интригующим открытиям. Одна из самых старых неразрешимых задач в математике и физике называется задачей трех тел — это вопрос о том, как будут двигаться три тела, притягиваемые силами взаимной гравитации, если известны их текущие положения и скорости. Исаак Ньютон первым поставил эту задачу вместе с более простой задачей двух тел. Позднее в случае трех тел было найдено, что задача практически «неразрешима» — принципиально невозможно найти формулу, точно предсказывающую их орбиты. Математики тем не менее продолжили откалывать от нее небольшие куски, находя интересные решения для специальных случаев. Изучая задачу трех тел, ученые открыли новые захватывающие принципы математики.

Химические ракеты, а также ионные двигатели никогда не разгонят космический корабль до скорости, достаточной для того, чтобы достигнуть других солнечных систем в разумные сроки. NASA финансирует экзотическую технику силовых установок, которая, возможно, окажется бредом сумасшедшего, а возможно — откроет золотую жилу. Один из проектов — исследование так называемого эффекта Маха: идея использовать принцип инерции для получения тяги.

Эволюция и естественный отбор открывают пути к разработке принципиально нового подхода к предотвращению рака и к борьбе с ним. В попытках одержать победу над раком медики обычно сосредоточивают основное внимание на онкогенных мутациях и применяют для лечения высокие дозы токсичных химиопрепаратов. Согласно одной из новых концепций, рост опухоли стимулирует изменения в прилежащих к ней тканях, приводящие к эволюции признаков раковых клеток. Используя эволюционный подход, протестированный на животных и в клинических испытаниях на больных, страдающих раком предстательной железы, можно существенно ограничить положительный естественный отбор раковых клеток, снизив в разумных пределах применение химиотерапии.

Биологи близки к созданию организма , способному противостоять любому существующему на Земле вирусу. На очереди могут быть неуязвимые клетки человека. Атаки вирусов на клетки приносят фармакоиндустрии, которая получает лекарственные вещества с помощью бактерий, и другим отраслям промышленности миллиардные убытки. Кроме того, они представляют угрозу здоровью человека. Перекодирование ДНК бактерий делает их нечувствительными к вирусам. Модифицированные бактериальные клетки должны нормально функционировать, что откроет путь к созданию нечувствительных к вирусам клеток человека.

Благодаря новому подходу к изучению биологических нейросетей можно увидеть, как при определенном взаимодействии разных частей мозга возникает психическая деятельность. Как мозг порождает личность? Благодаря этому вопросу возник новый подход к изучению биологических нейронных сетей. Математическую теорию графов используют для моделирования таких соединений нейронов в мозге, которые позволяют нам читать, считать или просто сидеть и постукивать пальцами. Теория графов, часто используемая химиками, квантовыми физиками и лингвистами, моделирует те физические процессы, которые приводят к появлению функциональных нейронных сетей, отвечающих за возникновение наших когнитивных способностей, например зрения, внимания или самоконтроля. Разбираясь в устройстве таких сетей на все более высоком уровне абстракции, специалисты начали устранять разрыв между материальной работой мозга и психикой. Это может иметь и практическую пользу — способствовать улучшению диагностики и лечения таких за болеваний, как, например, депрессия.

Откуда протоны и нейтроны берут свои массу и спин? Удивительно, но мы не знаем. Новая установка обещает заглянуть внутрь этих частиц, чтобы найти ответы. Какимто образом компоненты этих частиц — кварки и глюоны — объединяются в сложных взаимодействиях, которые формируют свойства протонов и нейтронов. Чтобы понять как, физики хотят построить Электронионный коллайдер, который будет сталкивать протоны и атом ные ядра с электронами, чтобы получить трехмерную картину внутренней структуры ядра.

Как можно использовать молекулу ДНК для хранения и генерирования гигантских объемов информации. ДНК обладает множеством свойств, благодаря которым она идеально подходит для хранения не только генетического кода, но и любой другой информации. В настоящее время ДНК пока неспособна заменить обычные электронные накопители, например жесткие диски. Однако по мере совершенствования методов секвенирования специалисты в таких областях, как химическая инженерия, начинают использовать ДНК в качестве молекулярного записывающего устройства, которое позволяет генерировать данные с невиданной ранее скоростью. Таким образом, ДНК используется не только для «чтения», но и для «записи» информации. Это поразительное научное достижение способно в значительной степени ускорить разработку лекарств и создание новых методов терапии.

Можно ли наделить компьютер чисто человеческими качествами, например способностью к творчеству и здравым смыслом? Появилось несколько новых методов, позволяющих наделять системы ИИ, такие как нейросети, способностями, которыми изначально обладал только человек. Метаобучение дает возможность нейронной сети быстро настроиться на выполнение новой задачи и не требовать при этом огромного количества входных данных. Генеративно-состязательные сети (сети GAN, или сети «художник — критик») пробуждают в компьютере качество, напоминающее творческую фантазию человека, благодаря чему он способен воспроизводить существенные признаки входных данных. Так называемое распутывание позволяет нейронным сетям тщательнее анализировать структуру исходных данных. Это дает нам возможность лучше понять внутренние механизмы работы нейросети.

Благодаря особому строению зрительной системы многие животные не только отлично видят в темноте, но и в почти полном мраке способны различать цвета. Некоторые животные отлично видят в почти полной темноте. Прежде ученые считали, что для поиска корма и партнеров в таких условиях они полагаются не на зрение, а на другие чувства. Ночные бабочки, лягушки и гекконы в темноте даже могут различать цвета. Эта способность позволяет им отлично ориентироваться в пространстве при недостатке света. Ночное зрение обеспечивают животным особые нервные клетки (нейроны) зрительной системы, которые усиливают возникающие в глазах скудные и слабые зрительные сигналы.

Новейшие виды топлива способны повысить безопасность и экономические показатели атомных электростанций. На протяжении многих десятков лет топливные элементы для атомных реакторов по всему миру остаются практически неизменными. Четыре новые конструкции могут сделать активную зону реактора безопаснее и эффективнее. Компании испытывают новые материалы, а надзорные органы разрабатывают новые правила их применения.