Как биоинформатика и палеогенетика помогают в археологии

Долгое время антропологи и археологи для датировки находок анализировали надписи, глиняные отложения, химический состав или остаточную радиоактивность. Теперь методы молекулярной биологии позволяют проводить генетический анализ древней ДНК и уже по нему воссоздавать историю наших предков. Андрей Макашов, преподаватель специалитета в Высшей школе биомедицинских систем и технологий петербургского Политеха @polytech_petra, рассказывает, как благодаря палеогенетикам и биоинформатикам мы узнаем, как смешивались предки современного человека и неандертальцы, куда мигрировали древние люди и откуда распространялись эпидемии.

Кратко: о чем статья?

Палеогенетика изучает древнюю ДНК, содержащуюся в биологических останках. Основоположник палеогенетики — обладатель нобелевской премии Сванте Паабо, а первое исследование ДНК из останков существ провели в 1984 году. Оно было посвящено вымершей в 1883 году квагге.

Палеогенетики выделяют генетический материал из зубов, костей и волосяных фолликул. ДНК лучше всего сохраняется при низкой влажности и минимальных температурах, поэтому в России благодаря климату обнаруживают большое количество палеоматериала, пригодного для генетических исследований. Полученные фрагменты ДНК секвенируют, то есть определяют первичную последовательность цепочек ДНК. На этом этапе вступают биоинформатики, использующие специальные программы для обработки расшифрованного палеоматериала.

С помощью древней ДНК можно изучать эволюционные связи организмов, происхождение инфекционных болезней, анализировать миграции населения и генетические адаптации к культурным населениям. Например, один из главных результатов работы палеогенетиков — история родства неандертальцев, денисовцев и современного человека. А еще они помогают установить, откуда в Европу средних веков пришла чума и что за загадочная инфекция выкосила ацтеков после приезда европейских колонизаторов.

Более подробно о совместной работе археологов, палеогенетиков и биоинформатиков, а также о том, как древняя ДНК помогла исследовать генофонд Европы и методы лечения проказы, читайте в полной версии статьи.

Время чтения: 15,5 минут.

🤖 «Системный Блокъ» @sysblok

Перфокарта: от механических баз данных к цифровым

«Системный Блокъ» рассказывает, как перфокарты привели к созданию компьютера. В первой части материала о перфокартах мы уже проследили их историю от ткацкого станка до аналитической машины.

Кратко: о чем статья?

Совершенно новый способ использования перфокарт — для «сравнения идей» — предложил С. Н. Корсаков. Начавший карьеру в 1805 году, он занимался статистикой в самых разных учреждениях Российской Империи. Главное изобретение своей жизни Корсаков придумал, увлекшись гомеопатией. Его прибор состоял из таблицы с отверстиями на пересечении симптомов (строк) и болезней (столбцов), бруска и воткнутых в него игл. С помощью прибора Корсаков хотел производить поиск по массивам данных, используя разные логические операторы. Хотя идея была прорывной для своего времени, воплотить ее в жизнь не получилось, а Корсаков к проекту больше не возвращался.

Далее история переносится в Соединенные Штаты. В обработке результатов переписи населения США в 1880-м году участвовал выпускник Колумбийского горного училища Герман Холлерит. Именно он придумал табулятор (автоматическую счетную машину), механизирующий и ускоряющий работу клерков, а также основал компанию, позже названную IBM (International Business Machines). Уникальной новацией Холлерита было применение одной перфокарты для записи одной единицы информации. Это позволяло сортировать перфокарты по признакам и находить закономерности в данных.

К концу 30-х годов XX-го века машины-табуляторы усовершенствовались: они научились производить арифметические операции, подсчитывать промежуточные и итоговые результаты, печатать буквы. В это время ученые начинают разрабатывать вычислительную машину, которая могла бы работать по заранее заданной программе. Для ввода и вывода информации инженеры использовали уже ставший стандартным метод записи информации в машиночитаемом виде — перфокарты. Они оставались главным средством ввода информации в компьютер до 1970-х годов, когда распространились терминалы с дисплеями.

Почему изобретение Корсаково так и не было реализовано? Как именно работало устройство Холлерита? Каково наследие перфокарт в современном компьютере? Обо всем этом читайте в полной версии статьи.

Время чтения: 14 минут.

🤖 «Системный Блокъ» @sysblok

Цифровые издания: как подстроиться под читателя

У электронного издания в отличие от бумажного есть возможность предложить читателю не единый для всех порядок и состав текстов, а персонализированный набор произведений. Борис Орехов рассказывает подробнее о том, как подстроить сборники стихотворений под людей с разными предпочтениями.

Зачем нужно кастомизированное издание?

Можно любить только последнюю лирику Лермонтова или только сложную поэзию Вознесенского, но классические издания не всегда позволяют купить и читать только любимые стихи. В магистратуре Цифровые методы в гуманитарных науках в НИУ ВШЭ организовали учебный проект, где попытались выработать принципы составления такого издания, которое предлагает читателю то, к чему тот расположен. 

Например, в творчестве Вознесенского есть множество текстов с правильным метром и точной рифмой, типичными лирическими сюжетами. Но есть и другие стихи, в которых встретятся и акцентный стих, и каламбурная рифма. Настроения в текстах середины и конца XX века тоже могут очень сильно различаться. Что хотел бы видеть читатель? Может быть, и то и другое. А может быть, что-то одно.

Как подстроить сборник под читателя?

Способ, которым произведения отбираются для читателя в рамках проекта магистрантов, называется «сценарий». Чтобы реализовать сценарий, нужно разбить все тексты на классы по какому-то параметру, а потом показывать читателю тексты только из одного такого класса. Для начала можно установить, классический (регулярный) стих перед нами или неклассический. Так можно отделить стихи с менее очевидной формой (вроде лесенки Маяковского) от классический силлаботоники, как в «Ты меня на рассвете разбудишь…»

Ещё один полезный цифровой инструмент — тематическое моделирование. С его помощью можно собрать вместе стихи поэта, например, на «женскую» тему. Наконец, можно даже посчитать, насколько сложно текст воспринимается, его «удобочитаемость».

О плюсах и минусах такого отбора, о том, как работают описанные методы, и о том, почему в качестве примера Борис Орехов выбрал именно Вознесенского, узнаете из полной версии текста.

🤖 «Системный Блокъ» @sysblok

Кибербуллинг в школе

Первая неделя учебы подходит к концу, но школа и университет – это не только радость новых знакомств и знаний. Для многих обучение сопряжено с трудностями и сложностями в коллективе. Например, с буллингом, который в современном мире выходит за пределы классов и аудиторий в онлайн.

С проблемой кибербуллинга сталкиваются школьники по всему миру. Однако оценить её масштаб бывает сложно из-за отсутствия статистики. Сегодня мы хотим рассказать вам о том, как эту тему изучают в Японии, и узнать о вашем опыте столкновения с травлей в интернете. 

🇯🇵 В Японии

Министерство культуры Японии ежегодно публикует отчёты о случаях издевательств над учениками. В них фиксируется количество случаев буллинга во всех школах. Согласно отчётам, в 2016 году было зафиксировано 10 779 случаев кибертравли среди школьников, а к 2022 году их количество выросло до 23 920. 

Главным следствием издевательств в школах является отказ ребенка посещать уроки, но в самых тяжелых случаях последствием травли может стать самоубийство. В Японии резкий скачок суицидов из-за школьного буллинга пришёлся на 2018 год и с тех пор их уровень оставался высоким. В 2020 году отметка перешагнула порог в 400 самоубийств.

🇷🇺 В России

В России такой же показательной статистики нет, но согласно исследованию Microsoft уже в 2012 году с кибербуллингом сталкивались 49% детей, а к 2019 году этот процент мог вырасти до 70%. От общего числа людей, сталкивающихся с кибербуллингом, подростки составляют 56%. Больше об этой статистике мы рассказывали в посте, а из полной версии статьи можно узнать о том, как можно защититься от кибербуллинга.

В опросе ниже мы предлагаем вам поделиться своим опытом столкновения с жертвами и агрессорами онлайн-буллинга. Подробнее о нём можно рассказать в комментариях.

🤖 «Системный Блокъ» @sysblok

С Днем рождения, Лев Толстой!

Сегодня день рождения Льва Николаевича Толстого — важнейшего русского писателя, мыслителя и пацифиста. А в последние годы Толстой стал ещё и одним из главных лиц «цифровой трансформации» русской культуры. Вспоминаем, где искать наследие Толстого онлайн.

Электронный ресурс «Слово Толстого»

«Слово Толстого» открывает читателю доступ к 90-томному собранию сочинений Льва Толстого — самому полному изданию текстов писателя, которое создавалось в течение трех десятилетий с 1928 по 1958 годы. Более 15000 файлов с текстами писателя были размечены в TEI формате. Этот специализированный язык разметки позволяет хранить не только сам текст, но и множество метаданных о нем. Поэтому «Слово Толстого» — не просто поисковая система, но особенное концептуальное пространство. 

Портал tolstoy.ru

Портал tolstoy.ru — самый крупный ресурс о творчестве и деятельности писателя. Сайт состоит из описания работ и биографии Толстого и его окружения. Там же можно найти фотографии писателя с близкими, рубрику «День в истории» и информацию о тематических музеях и событиях. 

Проект «Весь Толстой в один клик»

«Весь Толстой в один клик» были первопроходцами в переводе писателя в электронный формат. В 2013 году проект запустила компания ABBYY совместно с Государственным музеем Л. Н. Толстого и тремя тысячами волонтеров.  Задача заключалась в оцифровке и распознавании текста в полном собрании сочинений Толстого. Теперь произведения Толстого можно найти в формате PDF с текстовым слоем, а также в .fb2, .mobi и html и ePub. 

Поисковик «Толстой Digital»

«Толстой Digital» — это семантическое издание, в котором тексты писателя дополняются метаданными. Для писем это дата, время написания и адресат. Благодаря поисковику можно, например, найти все письма Толстого Фету за определенный период времени.

Подробнее об этих и других проектах о Толстом узнаете из нашей статьи.

😎 «Системный Блокъ» @sysblok

Миллиардные инвестиции в стартап Ильи Суцкевера, генерация белков в AlphaProteo, и самый мощный кластер для компаний Илона Маска

Рассказываем, что произошло в мире ИИ за последнее время.

AlphaProteo — новая модель для генерации белков

Лаборатория Google DeepMind разработала нейросеть AlphaProteo, способную генерировать белки, взаимодействующие с заданными белковыми мишенями.

Связывание белков играет большую роль в биологии, фармакологии, медицине и пищевой промышленности. Например, этот процесс лежит в основе многих противовирусных препаратов: специально разработанный белок связывается с вирусными белками и тем самым нейтрализует их, не давая вирусу реплицироваться.

AlphaProteo, получая информацию о целевом белке и желаемых участках взаимодействия, предсказывает структуру белка, который будет связываться с заданной мишенью в указанных позициях. Модель обучена на обширном наборе белковых структур, включая 100 млн структур, предсказанных AlphaFold (о ней мы рассказывали здесь).

Исследователи протестировали нейросеть на различных белках, связанных с раком и другими заболеваниями, в том числе c COVID-19. В семи случаях AlphaProteo создала белки, которые при экспериментальном тестировании прочно связывались с их мишенями. В среднем белки, полученные моделью, в 10 раз плотнее связываются с целевыми белками по сравнению с белками, полученными лучшими существующими методами. Однако AlphaProteo не смог сгенерировать связывающего агента для белка, ассоциированного с ревматоидным артритом.

Традиционные методы дизайна таких белков требуют много времени и ресурсов. AlphaProteo имеет шанс ускорить и удешевить этот процесс.

Стартап сооснователя OpenAI привлёк 1 млрд долларов

Стартап Safe Super Intelligence Inc (SSI), основанный Ильёй Суцкевером, экс-ведущим исследователем и сооснователем OpenAI, привлёк инвестиции в 1 млрд долларов при оценке компании в 5 млрд.

Среди инвесторов — фонды Andreessen Horowitz (ранее вложившийся в Skype, Facebook и Twitter) и Sequoia Capital (инвестировавший в Apple, Google, YouTube и Instagram), а также ряд других известных венчурных фирм.

Сейчас в SSI работают 10 человек. Инвестиции пойдут на покупку вычислительных ресурсов и найм сотрудников. Цель компании — создание безопасного сверхинтеллекта. С момента основания прошло три месяца, но SSI пока не выпустила ни одного продукта.

Новый суперкомпьютер Илона Маска

Илон Маск, владелец соцсети X и основатель Tesla, объявил о запуске суперкомпьютера Colossus, со 100 тысячами передовых видеокарт Nvidia H100. На сегодняшний день Colossus — мощнейший из известных вычислительных кластеров для обучения нейронных сетей.

Суперкомпьютер будет использоваться стартапом xAI, принадлежащим миллиардеру, для обучения LLM, а также для разработки автопилота Tesla. Маск уже сообщил о планах удвоить количество видеокарт в течение нескольких месяцев.

Всё больше компаний наращивают вычислительные мощности для обучения новых нейросетей. По информации нескольких источников, Microsoft совместно с OpenAI разрабатывают два суперкомпьютера с рекордным энергопотреблением. Их запуск планируется в 2026 и 2028 годах.

🤖 «Системный Блокъ» @sysblok

Геймификация образования: мотивирует ли учиться виртуальная валюта?

Замотивировать детей или взрослых учиться – насущная проблема учителей и создателей курсов. Один из новых способов — использование игровых денег. «Системный Блокъ» рассказывает, об эффективности этого метода.

Кратко: о чем статья?

Геймификация — использование игровых механик в неигровой сфере. Ощущение прогресса и награды стимулируют учащихся, а также обеспечивают интерактивность и возможность полного погружения в курс. Для геймификации можно составить лидерскую таблицу, использовать аватары и виртуальную валюту. Последний метод работает так: сотрудники получают возможность зарабатывать токены или коины, а после обменивать их на мерч или другие подарки. Например, во ВКонтакте можно конвертировать школьные оценки в умникоины и тратить их на внутреннем маркетплейсе.

Исследователи НИУ ВШЭ совместно с платформой Skyeng провели эксперимент, чтобы оценить влияние виртуальной валюты на успехи учеников. В ходе исследования выяснилось, что внедрение игровых денег увеличило долю выполненных домашних заданий и в некоторых случаях повысило средний балл учащихся. Важный вывод, к которому пришли исследователи, — эффект от использования игровой валюты зависит от того, на что её можно потратить. Например, новые онлайн-курсы за виртуальные деньги ученики покупали очень активно, а вот трехмесячные подписки на сторонние сервисы и стикеры в телеграме их почти не интересовали.

Более подробно о рисках такого подхода и других исследованиях об игровых деньгах в образовании читайте в полной версии статьи.

Время чтения: 11,5 минут.

🤖 «Системный Блокъ» @sysblok

Толстой или Достоевский? Викторина по векторной литературе

Сможете ли вы отличить «Мастера и Маргариту» от «12 стульев»? Скорее всего, не ошибетесь. А если заменить некоторые слова из оригинальных произведений на близкие по значению?

Векторная модель word2vec умеет работать со значениями слов — находить для них ближайшие синонимы, складывать и вычитать вектора значений (бык - самец + самка = корова). Технология распознает смысл слова исходя из контекста. На основе анализа больших массивов текстов модель учится понимать, например, что слова «лампа» и «светильник» похожи (так как часто употребляются в схожих контекстах), а «лампа» и «лама» — нет. С помощью таких векторных моделей можно сравнить два одинаковых текста на разных языках, проанализировать смысловую связь значений слов или даже создать «альтернативные» версии великих произведений русской литературы.

Подробнее о word2vec можно узнать из нашего поста или каталога нейросетей «Системного Блока». А пока предлагаем вам отгадать, цитату из какого произведения преобразовала модель.

P. S. Ещё больше альтернативных цитат от модели найдете в тесте!

🤖 «Системный Блокъ» @sysblok

Зачем нужны гуманитарии?

Какова цель науки? С физиками и химиками понятно: они создают фундамент для разработки технологий. А зачем нужны гуманитарии? Не пора ли их отменить за ненадобностью? Филолог Борис Орехов предлагает ответ в своем блоге.

Две функции

Иногда (в особенно тяжелые периоды для общества) гуманитарии исчезают с карты социальных явлений и существований, но почему-то всегда возвращаются. Вероятно, потому, что обеспечивают две важные для человеческого сообщества функции: память и диалог.

Причем диалог не только друг с другом, но и с Платоном, а также с Эпикуром, Вергилием и Горацием. Зачем нужен такой диалог, точно неясно, но что он нужен людям и в 2024 году, был нужен и в 1024 году, и в 24-м, и будет нужен в 3024 году, несомненный эмпирически осязаемый факт. 

Память и диалог

Диалог — это то, что филолог и культуролог Аверинцев назвал службой понимания. Понимание в бытовом смысле часто требуется ближнему, современнику, а для гуманитариев понимание тесно сплетено с памятью, которая всегда направлена в прошлое. Понимание предков, их текстов, их культуры и духовной жизни. Память была ключевым понятием для Ю. М. Лотмана: «Культура есть память. Поэтому она всегда связана с историей, всегда подразумевает непрерывность нравственной, интеллектуальной, духовной жизни человека, общества и человечества».

Движение к человеку

В последнее время историки двинулись от изучения масштабных событий и личностей в сторону обычного человека, носителя памяти. Возникла oral history, взлетела семейная история, стали так ценны частные воспоминания незнаменитых людей. В своем тексте о нужности гуманитариев Борис Орехов тоже привлек в качестве опоры собственную семейную историю. 

Об оцифрованных для «Пишу тебе» открытках дедушки Бориса Орехова с фронта и связи книги о скотоводстве с Digital Humanities читайте в полной версии поста.

🤖 «Системный Блокъ» @sysblok

«Предсказание революций и землетрясений мало чем отличаются»: интервью с Андреем Коротаевым о смертности в 90-е, клиодинамике и прогнозировании социальных взрывов 

Можно ли моделировать исторические процессы при помощи баз данных и математических инструментов? Почему после распада СССР смертность в России и Эстонии была гораздо выше, чем в Грузии, Армении или Узбекистане? Какие факторы позволяют предсказать социальный взрыв и почему повышение качества жизни может привести к революции? Об этом в интервью «Системному Блоку» рассказал доктор исторических наук Андрей Коротаев.

Количественные методы до компьютеров

Андрей Коротаев стал интересоваться ​​использованием количественных методов уже давно. Таблицы, карточки и калькулятор позволили ему убедиться, что главный экономический фактор появления государства и стратифицированного общества — это не производительность труда, а производительность земли. А ещё с их помощью удалось изучить и выявить закономерности в древнейеменских надписях.

Клиодинамика

Клиодинамика — это междисциплинарная область исследований, стремящаяся применить естественнонаучные методы к анализу исторических событий и преобразовывать существующие гипотезы исторического процесса в математические модели. 

Хотя исторические процессы моделируются очень сложно, выяснилась общая закономерность: чем глобальнее процесс, чем больше народу и чем крупнее временной отрезок он охватывает, тем легче он моделируется. 

Алкогольная смертность и 90-e

Резкий рост смертности в 90-е многие объясняли экономическим спадом на фоне развала страны, обнищанием населения. С помощью клиодинамических моделей Коротаеву и его коллеге Дарье Халтуриной удалось привести убедительные аргументы в пользу другой гипотезы – алкогольной. 

Они показали, что в России и Эстонии в этот период демографический спад был, а в Грузии, Армении и Узбекистане — не было. При этом в Грузии прошла гражданская война, и экономика обвалилась больше, чем вполовину. Ереван был зимой занесён снегом, который никто не убирал, не было электричества. Однако на смертности это сказалось не так сильно, как в РФ.

По версии историков, причина в том, что Россия и Эстония — страны «водочной», а не «винной» культуры.  В 90-е в них хлынул доступный алкоголь, произошел колоссальный рост его потребления и такой же колоссальный рост смертности. 

Подробнее об этом исследовании, а также о предсказании революций с помощью метрик и эффекте мальтузианской ловушки читайте в полной версии интервью.

🤖 «Системный Блокъ» @sysblok

Перфолента: от телеграфа до компьютера

Переходим от перфокарт к перфолентам. Историк и сотрудник Центра непрерывного образования НИУ ВШЭ Антон Басов рассказывает о всемирной истории перфорированных лент: они улучшили телеграф и компьютерные интерфейсы.

Кратко: о чем статья?

Перфолента — носитель информации в виде ленты из гибкого материала (часто бумаги), на котором данные записаны при помощи отверстий, пробитых в определенных местах. Как и перфокарты, она была представлена в 1851 году на Всемирной выставке в Лондоне, а появилась даже раньше них — в 1725 году. Просто нашла применение лишь спустя сто лет. В 1846 году Александр Бейн создал телеграф, использующий перфорированную ленту и работающий с большой для того времени скоростью: он мог передавать 20 000 слов в час. Передатчик Бейна работал так: в бумажной ленте пробивались отверстия, соответствующие по длине точкам и тире телеграфной азбуки. В передатчике лента проходила между двух электродов, замыкая цепь на более или менее короткие промежутки времени. В приемнике эти сигналы разной длительности записывались как точки и тире.

В 1905 году новозеландец Дональд Мюррей создал телеграф, использующий пятибитный код. Эта система, кстати, больше всего применялась в России. Начиная с 1905 года, его аппараты работали на линиях, соединявших Санкт-Петербург с Омском, Москвой и даже Берлином.

Следующим крупным событием в истории автоматических передатчиков стало создание телетайпа — телеграфного аппарата, действующего по принципу пишущей машинки и не требующего от оператора специальных знаний. Долгое время именно телетайп с перфолентой предлагал наиболее практичный интерфейс, обогнав перфокарты.

Какое наследие оставила после себя перфолента? Сегодня, когда вы читаете или пишете текст с применением Unicode, то есть любой текст на цифровом носителе, вы используете технологию кодирования, восходящую к автоматическому телеграфу Александра Бэйна 1846 года.

Более подробную историю перфолент найдете в полной версии материала.

Время чтения: 12,5 минут.

🤖 «Системный Блокъ» @sysblok