Norime pristatyti penki jaunus mokslininkus, kurių darbai yra skirtingų disciplinų lydinys. Semdamiesi patirties, technikos, svarbių pastebėjimų ir standartinių modelių iš kitų mokslo šakų, jie iš naujo apibrėžė savąsias sritis.
Tarp jų galima paminėti kompiuterių mokslininką, kuris iš naujo permąstė informacijos sąvoką, tyrinėdamas imunines sistemas; archeologą, kuris mano, kad materiali kultūra yra svarbi pažinimo evoliucijos jėga; astronomę, atradusią būdą, kaip padaryti kosmoso magnetinio rezonanso atvaizdą. Šie mokslininkai ne tik užsiima tarpdisciplininiais tyrimais. Jų veikla ardo nusistovėjusias disciplinas.
Lambrosas Malafourisas. Neuroarcheologija
Vyraujantis pažinimo supratimas teigia, kad jis vyksta mūsų prote, o materiali kultūra yra tik mūsų protinių sugebėjimų vaisius. Archeologas Lambrosas Malafourisas meta iššūkį šiai pripažintai idėjai. Jo pasiūlyta išplėstinio proto hipotezė teigia, kad materiali kultūra yra ne tik žmonių protų atspindys, bet jų dalis.
Kaip pavyzdį galima nurodyti aklo žmogaus lazdelę. „Kur baigiasi aklas žmogus ir prasideda likęs pasaulis? – klausia jis.– Lazdelė mums gali atrodyti kaip kažkas išorinio, bet ji vaidina labai svarbų vaidmenį žmogaus suvokimo sistemoje. Ji išplečia žmogaus ribas ir tampa sudėtine pažinimo architektūros dalimi.
Jeigu materiali kultūra yra mūsų pažinimo tęsinys, tai santykis su ja veikia žmogaus protinių sugebėjimų evoliuciją“. Pavyzdžiui, senovinės molinės lentelės, kuriose žmonės darė įrašus, buvo ne tik paprasti daiktai. Jos tapo neatskiriamais žmonių atminties sistemos priedais. Tokių technologijų išradimas „keičia žmogaus proto struktūrą“.
Daktaro laipsnį turintis Kembridžo universiteto stipendininkas Malafourisas mano, kad pažinimas vyksta ne tik mūsų galvose. Jo evoliuciją sąlygoja proto ir materialios kultūros sąveika. Šis neortodoksinis požiūris suteikė formą jo empiriniams archeologiniams tyrimams.
Tarp jo tyrimo objektų galima nurodyti paleolitinį meną, žalvario amžiaus lenteles ir XXI amžiaus neuroprotezus. Viena iš jo interesų sričių yra išplėstinio proto hipotezės taikymas, nagrinėjant, kaip ateities technologijos gali paveikti mūsų pažinimo procesus. Savo pastangas, jungiančias archeologiją, pažinimo teoriją, neurologiją, antropologiją ir filosofiją, Malafourisas vadina neuroarcheologija. „Daug žmonių gali priešintis išplėstinio pažinimo idėjai. Jie gali manyti, kad smegenys yra svarbiausia žmonių pažinimo sistemos dalis. Tačiau aš noriu atverti naujas galimybes žmogaus proto tyrinėjimams“.
Heejung Kim. Genetinė akultūracija
Išsiaiškinti konkuruojančias, bet viena kitą papildančias genų ir kultūros sąveikas – tai talentingiausius mokslininkus prikaustanti problema. Tyrinėtojai genus dažniausiai traktuoja kaip nepriklausančius nuo kultūrinio konteksto.
Socialinė psichologė Heejung Kim naujoviškai žvelgia į tai, kaip kultūra daro įtaką žmonių reakcijoms, jų biologiniam paveldui. Ji sukūrė sudėtingą sistemą, leidžiančią apmąstyti genetinius ir kultūrinius faktus.
„Genai nesako žmonėms, kaip jie turi elgtis, – teigia Kim, Kalifornijos universiteto Santa Barbaroje docentė. – Kaip man susitvarkyti su stresu, jeigu mano genai yra tam itin jautrūs? To genai nesako. Tai gali pasakyti tik mano kultūra. Tam tikri genotipai neleidžia mums daryti iš anksto numatomų spėjimų skirtingose kultūrose“.
Kim jau yra ištyrusi, kaip skirtingos kultūrinės Europos, Amerikos ir Azijos normos daro įtaką atsakui į stresą, mėginimams susitvarkyti su juo. Jos tyrimai parodė, kad stresą patiriantys europiečiai ir amerikiečiai kur kas dažniau nei azijiečiai ieško socialinės paramos.
Dabar Kim įveda genetiką, analizuoja geną, atsakingą už neuromediatoriaus serotonino transportavimą. Tam tikros šio geno versijos gali individus padaryti jautresnius ir versti emocingiau reaguoti į stresą.
Kim su savo bendradarbiais iš Korėjos ir JAV tiria iš Europos kilusius amerikiečius bei iš Korėjus kilusius amerikiečius ir korėjiečius, kurie turi šio geno mutacijas, siejamas su dideliu jautrumu stresui. Tyrimas vis dar tebevyksta. Tačiau preliminarūs duomenys rodo, kad tam tikri kultūriniai skirtumai yra ypatingai ryškūs tarp žmonių su genotipais, lemiančiais didesnį nei įprasta polinkį į stresą.
Trumpiau tariant, skirtumas tarp socialinės paramos ieškančiųjų Europos kilmės amerikiečių ir azijiečių, turinčių genetinį polinkį į stresą, yra didesnis net už tą, kuris pastebimas tarp amerikiečių, kilusių iš Europos, ir azijiečių, ne taip jautriai reaguojančių į stresą. „Kai kuriuose genotipuose labiau išryškėja kultūriniai skirtumai“, – sako Kim.
Tai rodo, kad kultūra gali veikti įvairindama fenotipus (arba elgesio būdus), kurie lydi tam tikras genetines mutacijas. „Naudodamiesi šiuo konkrečiu socialinės paramos atveju mes galime sukurti naują paradigmą, kuri mums leistų suprasti genų ir kultūros sąveiką. Toks ir yra didysis tikslas“.
Fernando Esponda. Imunokompiuterija
Fernando Espondai informacija sukelia prastą nuotaiką. Būtent todėl jis yra pasiruošęs apversti nusistovėjusias informatikos idėjas. Jo novatoriški tyrinėjimai prasidėjo rašant doktoranto disertaciją, kai jis susidomėjo žmogaus imunine sistema.
„Mano dėmesį patraukė tai, kad informacija, kurią naudoja imuninė sistema, yra neigiama informacija“, – sako Fernando. Imuninė sistema neturi kiekvienos įmanomos ligos, kuri gali prasidėti mūsų kūne, įrašo. Ši sistema studijuoja mūsų kūną ir žino, kada reikia pradėti puolimą, kai kas nors neatitinka jos „savęs“ apibrėžimo. „Ar mes galime tą patį padaryti su informacijos duomenimis? – pradėjo klausinėti Esponda. – Ar mes galime paimti duomenų bazę, ir užuot saugodami joje viską, kas yra joje pačioje, laikyti duomenų bazėje tai, ko joje nėra?“
Idėja skambėjo absurdiškai, ir taip pasakė kolegos. Tačiau savo disertacijoje Esponda įrodė, kad negatyvi duomenų bazė gali būti sukurta. Joje saugomą informaciją galima efektyviai ir produktyviai naudoti. Buvo paruošta dirva revoliucijai informatikos srityje.
Dabar Esponda dirba mėgindamas nustatyti, kada neigiamos duomenų bazės gali turėti reikšmingų pranašumų prieš dabar naudojamas duomenų bazes. Viena iš akivaizdžiausių sričių yra duomenų saugumas. Negatyvias duomenų bazes sunkiau „nulaužti“, ypač kai jos yra padalintos į kelias dalis ir laikomos skirtingose vietose.
Esponda dirba Meksikos technologijos institute (ITAM) ir tiria scenarijus, kai pravartu rinkti neigiamus duomenis apie žmogaus elgesį. Negatyvi informacija žmonėms yra jautri tema, ir todėl jie dažnai gali meluoti. Pavyzdžiui, tyrėjai sukuria anketą, kurioje moterų klausiama, kiek kartų jos darėsi abortus, ir joms pateikiami penki atsakymų variantai.
Tačiau užuot prašius pažymėti skaičių, kiek kartų jos darėsi abortus, moterų prašoma pažymėti joms netinkantį skaičių. Tokios atvirkščios apklausos praktiškai nieko nepasako apie individą, tačiau daug sako apie gyventojų visumą.
Mokslininkai gali nustatyti, kiek paplitęs tam tikras elgesio tipas, ir kartu niekam nereikia dėl jo prisipažinti. „Kiekvienas tavo pasirinkimas palieka neveikimo pasirinkimą – tai, ko tu nedarei, – sako Esponda. – Aš mėginu parodyti, ką mes galime sužinoti iš to neveikimo. Kaip mes galime gauti žinių iš to, ko nėra“.
Aleksandra Walczak. Stochastinė biologija
Aleksandra Walczak sugrįžo prie to, nuo ko viskas prasidėjo. Jaunoji tyrinėtoja pradžioje domėjosi biologija, bet pasijuto priblokšta „šio mokslo platybių ir detalių“. Tada nusprendė siekti fizikės karjeros. Studijuodama fiziką ji susidomėjo daug sąveikaujančių dalių turinčiomis sistemomis.
Ironiška, bet savo sistemą ji rado biologijoje. Ji nori suprasti, kaip veikia genų tinklai – sistemos, per kurias proteinai, koduojami tam tikrų genų, kontroliuoja kitų genų veiklą. Ši sudėtinga elementų sąveika valdo gyvybę. Neįprastas Walczak požiūris gali padėti mokslininkams išsiaiškinti, kaip išreiškiamas ir reguliuojamas genetinis kodas.
Genų tinklai yra „triukšmingos“ sistemos, jų elgesį sunku prognozuoti. „Kai duota mažai elementų, neaišku, ar jie sąveikaus“, – sako Walczak, Prinstono universiteto teorinės fizikos centro doktorantūros studijų absolventė. Standartiniai genų tinklų chemijos apibūdinimai viską suprastina, neatsižvelgdami į kai kuriuos atsitiktinumą lemiančius veiksnius. Walczak mano, kad dėl šios priežasties šie apibūdinimai dažnai yra netinkami. Ji nusprendė aprašyti potencialias proteinų ir genų sąveikas, naudodama modelį, pasiskolintą iš statistinės fizikos.
Jos metodas leido geriau pateikti apytikrį ląstelių triukšmą. Tapo aišku, kad genų tinklai gali egzistuoti kur kas didesniame būsenų skaičiuje, negu prognozavo kiti modeliai.
Pavyzdžiui, genetinis jungiklis gali egzistuoti tarpinėse būsenose, kaip parodė tyrimai, nes „įjungimo“ ir „išjungimo“ kinetika yra pakankamai lėta. Walczak molekulinių genų sistemų pagrindų tyrimo metodas gali padėti mokslininkams nutapyti kur kas tikslesnį sudėtingo genų tinklų funkcionavimo ir struktūrų, kurias jie sukuria, paveikslą. Be to, Walczak darbas gali padėti suprasti, kaip šios reguliacinės sistemos vystosi. Taip būtų atmesta nuostata, kad mokslininkai bijo ar nesugeba suprasti to, ką kai kurie kritikai vadina „juodąja Darwino dėže“.
Michelle Borkin. Astronominė medicina
Chirurgai naudoja programą, žinomą kaip „3D Slicer“, padedančią gauti trimatį paciento vidaus organų vaizdą. Tačiau kai Michelle Borkin naudojasi šia programa, ji žiūri ne į kūną, bet į tolimųjų žvaigždynų širdis. Borkin prieš dvejus metus baigė Harvardo universiteto astronomijos programą.
Ji pastebėjo, kad mediciną ir astronomiją sieja pastangos pamatyti tai, kas nematoma plika akimi. Borkin tapo naujos mokslo srities, turinčios keistą pavadinimą – astronominė medicina – pioniere. Naujasis mokslas naudoja medicinines vaizdo gavimo programas, kuriomis siekiama atskleisti kosmoso paslaptis. „Medicininė bendruomenė skyrė milijonus dolerių, kad sukurtų trimatę vizualizacijos programą, – sako Borkin. – Kam iš naujo išradinėti ratą?“
Tradiciniai metodai, skirti vizualizuoti astronomijos duomenis, gali būti sudėtingi ir nepatogūs. Pavyzdžiui, tyrėjai padaro seriją dviejų dimensijų ūkų atvaizdų, panašiai kaip neurologas padaro seriją dvimačių paciento smegenų atvaizdų.
Tačiau astronomai neturėjo priemonių sujungti atskirų dalių į trimatį atvaizdą. Po to, kai vienas Harvardo mokslininkas pasakė, kad astronomai galėtų naudoti medicinines programas vizualizuoti savo duomenis, Borkin pradėjo tyrinėti šią neįprastą idėją savo astronomijos bakalauro darbe. Jos nuomone, duomenys apie žvaigždžių darinius, kuriuos ji pati surenka naudodama radioteleskopus, yra panašūs į tuos, kurie gaunami naudojantis magnetiniu rezonansu.
Gautus duomenis ji suvedė į „3D Slicer“, ir iškart suprato šviesių bei dinamiškų vaizdų, kuriuos pateikė programa, vertę. „Akimirksniu galima pamatyti, kur formuojasi tankios sritys, kur yra didžiulės energijos srautai, kur yra sferiniai vėjai, ateinantys iš žvaigždžių. Šių fenomenų praktiškai neįmanoma pamatyti jokiais kitais konvenciniais metodais“.
Borkin tyrimai tapo bandomaisiais projektais Harvardo naujojoje Iniciatyvoje novatoriškai kompiuterijai (ICC). Į šį projektą įtrauki medikai, astronomai ir kompiuterių mokslininkai.
Borkin padeda programinės įrangos inžinieriams tobulinti medicinines programas, kad jos būtų naudingesnės astronomams. Šį rudenį ji pradės savo doktorantūros studijas Harvarde ir visą dėmesį skirs anatominių atvaizdų pritaikymui spręsti fizikos problemoms. Net tęsdama savo žvaigždžių struktūros tyrimus, ji toliau bendradarbiauja su medikais. „Dabar mes dirbame priešinga kryptimi, – sako ji. – Daug išmokome iš medicinos bendruomenės. Dabar grįšime ir mokysime juos, kaip daryti naujus dalykus“.