Bilijarde bakterij, ki naseljujejo naše črevo, opravljajo najrazličnejše naloge, brez katerih ne bi mogli preživeti. Poleg tega, da pomagajo pri razgradnji hrane, izdelujejo najrazličnejše snovi, ki pomagajo ščititi naš imunski odziv in blažijo vnetja, vplivajo pa celo na naše razpoloženje ter igrajo pomembno vlogo pri duševnih motnjah, kot je depresija. Naše črevesje pa je tudi kraj, kjer nastaja odpornost na antibiotike in kjer se geni za odpornost prenašajo med različnimi bakterijami.

Mikrobioto in njene vplive na naše zdravje raziskuje dr. Maja Rupnik s Centra za medicinsko mikrobiologijo Nacionalnega laboratorija za zdravje, okolje in hrano ter redna profesorica na Medicinski fakulteti Univerze v Mariboru.

Letošnji marec je bil že deseti najbolj vroči mesec zapored, za nami pa je leto dni, ko je prav vsak dan padel vročinski rekord temperature površinskih voda. Zdi se, da se segrevanje planeta pospešuje, izpusti toplogredni plinov pa se bodo po ocenah povečevali vsaj še nadaljnjih nekaj let. V tej luči postaja vse bolj relevanten tudi razmislek, kaj - poleg zmanjševanja izpustov - je še mogoče storiti. Dr. Blaž Gasparini je podnebni znanstvenik na Dunajski univerzi, ki preučuje oblake in njihov vpliv na podnebje pa tudi tako imenovani solarni geoinženiring. Geoinženirnig kot način umetnega poseganja v podnebni sistem sicer zbuja veliko pomislekov in nasprotovanja, vse več pa je podnebnih znanstvenikov, ki menijo, da moramo vendarle začeti razmišljati tudi o tem.

Kvantni računalniki napovedujejo novo tehnološko revolucijo. Njihov glavni adut je povsem drugačen pristop do reševanja problemov, ki temelji na zakonih kvantne fizike, zato so kos problemom, ki jim običajni računalniki niso. A takšna tehnologija ne skoči iz škatle polno realizirana. Razvija se skupaj z reševanjem povsem konkretnih problemov in lahko rečemo, da se je na tem področju zgodil izredno pomemben preboj. Matematični fizik prof. dr. Tomaž Prosen s Fakultete za matematiko in fiziko Univerze v Ljubljani, je namreč v sodelovanju s skupino za kvantno računalništvo podjetja Google (Google Quantum AI), uspešno uporabil univerzalni digitalni kvantni računalnik na 46 superprevodnih kvantnih bitih za simuliranje kvantnih pojavov in pri tem ne samo potrdil lastne teoretične napovedi, temveč je odkril tudi povsem nove, presenetljive pojave, ki kažejo na obstoj novega univerzalnega razreda neravnovesne statistične fizike, in članek o tem objavil v prestižni reviji Science.

Z načrtovanjem materialov na atomski ravni se lahko ustvari prav posebne, nove lastnosti, ki jih do zdaj nismo poznali. To je danes osnova za načrtovanje številnih tehnologij prihodnosti. Od denimo najrazličnejših t. i. zelenih tehnologij, ki so potrebne za prehod v nizkoogljično družbo, kot tudi za elektroniko prihodnosti, kot so denimo čipi naslednje generacije. O novih materialih, ki jih razvijajo, njihovih zanimivih potencialnih aplikacijah ter o širših pogojih, ki so potrebni, da lahko žanjemo koristi novih spoznanj in možnosti, ki jih odpirajo, je v Podobah znanja predstavil vodja Odseka za razvoj sodobnih materialov na Institutu "Jožef Stefan" izr. prof. dr. Matjaž Spreitzer.

V življenju se nenehno srečujemo s problemi, pri katerih bi bilo res dobrodošlo, če bi vedli, kakšna je najboljša možna rešitev. A stvari so le redkokdaj tako preproste. Večinoma moramo upoštevati cel spekter dejavnikov, katerih skupni učinki so vse prej kot predvidljivi. Iskanje optimalnih rešitev je tako lahko izredno zahtevno, včasih celo nemogoče početje. Tudi tu pa lahko danes pri iskanju rešitev veliko prispevajo metode umetne inteligence, oziroma konkretneje računske inteligence. Računska inteligenca je veja umetne inteligence, v katero sodijo nevronske mreže, sistemi mehke logike ter sistemi evolucijskega računanja. Kako se z njeno pomočjo lahko načrtuje denimo elektromotorje ali pa kar najbolj učinkovito dobavo energije iz obnovljivih virov, je pojasnil prof. dr. Bogdan Filipič, vodja skupine za računsko inteligenco na odseku za inteligente sisteme Instituta "Jožef Stefan".

Čista voda je vse bolj dragocena, a tudi vse redkejša dobrina. Poraba po svetu se hitro povečuje, marsikje se praznijo podzemni vodonosniki, zaradi intenzivnih posegov v prostor in vse bolj osiromašenih ekosistemov pa je tudi samočistilna zmožnost vodnih ekosistemov vse bolj okrnjena. Podnebne spremembe v pomembni meri prispevajo svoj negativni vpliv. Da čista pitna voda priteče iz pip, kot nam je samoumevno v Sloveniji, je tako pravzaprav zelo redek luksuz, za katerega pa je ključna prav čistilna zmožnost ekosistemov. Glede na to, da v Sloveniji večino pitne vode dobimo iz vodonosnikov, so za kvaliteto podtalnice ključni ekosistemi pravzaprav pod zemljo. Toda če je denimo živalstvo podzemnega kraškega sveta pri nas izredno dobro raziskano, je o podzemnih življenjskih združbah drugod po deželi znanega mnogo manj. V ta spregledani svet in njegovo tesno povezavo z vodo, ki jo pijemo, nas je popeljala biologinja, vodja oddelka za raziskave organizmov in ekosistemov na Nacionalnem inštitutu za biologijo dr. Nataša Mori.

Konec februarja je evropski parlament sprejel zakon o obnovi narave, ki državam članicam nalaga, da do leta 2030 obnovijo dobro stanje vsaj 30 % degradiranih habitatov ter 90% do sredine stoletja. Naglo upadanje biodiverzitete je skupaj s podnebnimi spremembami največji problem našega časa, pri tem pa oba omenjena dolgoročna procesa součinkujeta, se medsebojno krepita in seveda podkopavata sposobnost planeta, da ustvarja in ohranja za življenje ugodne razmere, kakšne smo dolgo imeli za samoumevne. Konkretni zakon je najnovejši signal, da problem poznamo in da želimo tudi povsem konkretno in resno ukrepati.

A če pogledamo dogajanje tako na področju naslavljanja podnebnih sprememb kot na področju upadanja biodiverzitete skozi širšo perspektivo zadnjih desetletij, lahko vidimo, da gre za orjaška problema, ki ju kljub konstantnemu poudarjanju o nujnosti trajnostnega, zelenega obrata, nikakor ne uspemo uspešno zgrabiti. Ne glede na določen napredek se – širše gledano – situacija vztrajno in vse hitreje slabša. Kje se torej trajnostne politike v praksi spotaknejo in kako se konec koncev v ekosistemih kaže vse močnejši pritisk različnih negativnih dejavnikov, bo v ospredju tokratne oddaje Podobe znanja, ko je naša gostja predstojnica Mediteranskega inštituta za okoljske študije pri Znanstveno-raziskovalnem središču Koper dr. Jerneja Penca.

Danes veliko pobud po regulaciji umetne inteligence prihaja prav s strani velikih tehnoloških podjetij, ki delujejo na tem področju. Prevelika mera regulacij bi koristila predvsem njim ter zavrla razvoj alternativnih rešitev in boljših orodij, je v Podobah znanja med drugim izpostavil prof. dr. Matej Kristan s Fakultete za računalništvo in informatiko Univerze v Ljubljani. Že tako v Evropi, in še bolj izrazito pri nas, resno zaostajamo po vlaganjih v razvoj umetne inteligence, ključne tehnologije 21. stoletja. A vendarle se tudi pri nas razvijajo izredno napredne in inovativne rešitve. Z umetno inteligenco danes mnogo natančneje in hitreje napovedujemo potencialne poplave na obali, v Sloveniji razvito orodje Hidra pa se že uporablja tudi drugod Evropi. Skokovit razvoj umetne inteligence se seveda pozna tudi na področju vizualnega zaznavanja; sodobni sistemi so kos vse bolj zahtevnim nalogam od prepoznave obrazov do sledenja predmetom in ljudem po prostoru v realnem času. Kaj omogoča to naglo povečevanje zmogljivosti in kje so slepe pege teh sistemov, je bilo v središču tokratnega pogovora. Vabljeni k poslušanju.

Na Institutu Jožef Stefan so kot prvi na svetu izdelali modulator za ekstremno ultravijolično in rentgensko svetlobo, ki bi med drugim utegnil poenostaviti tudi proizvodnjo najnaprednejših čipov.

Z vidno svetlobo lahko počnemo marsikaj. Relativno preprosto jo je z ustrezno tehnologijo manipulirati in usmerjati in to nam je, konec koncev, prineslo tudi vse bogastvo vizualnih, video vsebin, ki jih danes spremljamo na najrazličnejših zaslonih, in se niti ne sprašujemo, kaj je potrebno za to, da se denimo zaslon našega pametnega telefona tako hitro odziva na spremembe, da si lahko brez težav na njem ogledujemo filme v visoki ločljivosti. Stvari pa se močno zapletejo, ko se premaknemo po spektru k višjim energijam, na območje ekstremne ultravijolične in zlasti rentgenske svetlobe, in do zdaj modulacija rentgenske svetlobe ni bila možna. Skupina znanstvenikov z Odseka za kompleksne snovi na Institutu "Jožef Stefan" je ustvarila prvi svetlobni modulator za ekstremno ultravijolično in rentgensko svetlobo. Dr. Igor Vaskivskyi je prvopodpisani avtor članka, objavljenega v Nature Photonics.

Po vročinsko rekordnem letu 2023 se temperaturni rekordi vrstijo tudi letos. Vse bolj pereče postaja vprašanje, koliko se znamo in zmoremo na posledice podnebnih sprememb prilagoditi v praksi. Kajti posledice so že zdaj izrazito negativne in se kažejo na različne načine na različnih področjih. Kaj nepredvidljivo in vse toplejše vreme konkretno pomeni denimo za pridelavo hrane? Kako se posledicam prilagajajo v panogah, kot je turizem? Kako se bo potrebo drugačnim pogojem prilagoditi pri delu na prostem, kjer jo zdaj toplotne obremenitve povsem drugačne kot v preteklosti. To so nekateri raziskovalni vidiki, s katerimi se ukvarja doc. dr. Tjaša Pogačar z Biotehniške fakultete Univerze v Ljubljani.

Virusi in bakterije so skozi dolgo evolucijo razvili celo paleto orodij, s katerimi si pomagajo pri preživetju in razmnoževanju. Izredno fleksibilnost teh orodij podrobneje spoznavamo šele ob pomoči vse bolj sofisticiranih naprav, ki nam omogočajo vpogled v samo strukturo molekul in v to, kako dejansko potekajo procesi, s katerimi si denimo virusi in nekatere bakterije odprejo celično membrano in vstopijo v celico, in kako se na raznolike načine branijo in prilagajajo okolju.

Nova spoznanja seveda omogočajo tako boljše razumevanje dogajanja kot tudi odpirajo najrazličnejše možnosti uporabe. Za svoje delo na področju strukturne biologije je izr. prof. dr. Marjetka Podobnik, vodja Odseka za molekularno biologijo in nanobiotehnologijo na Kemijskem inštitutu prejela Zoisovo priznanje.