Текст книги "Журнал «Компьютерра» N7 от 20 февраля 2007 года"

Автор книги: Компьютерра Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 2 (всего у книги 9 страниц)

Дом представляет собой куб с ребром 2,66 м, который легко перевозится и устанавливается (нужно лишь подключить его к электросети, водопроводу и канализации). Естественно, жилище напичкано техникой и продумано до мелочей. При таком маленьком объеме в нем есть стол, две (!) складные кровати, плоский телевизор на стене, душевая кабинка, кондиционер, обогреватель, кухня с холодильником и микроволновкой и даже пожарная сигнализация. Цена на домик варьируется от 25 до 34 тысяч евро.

Разработчики считают, что действительно мобильным людям, не мыслящим свою жизнь без автомашины, сотового телефона и портативного компьютера, не хватало только «карманного» дома. Теперь и он есть в продаже. Предполагается, что такой кубик будет интересен бизнесменам, людям, едущим отдыхать или занимающимся спортом. В Мюнхене уже полтора года существует экспериментальная студенческая деревня из таких домов, спонсируемая мобильным оператором O2.

На сайте компании много говорится о концепции жилища будущего, smart living и экологии. Благодаря компактным размерам, дом потребляет очень мало энергии на отопление и кондиционирование. Можно оснастить его солнечной батареей и ветряным генератором, и тогда он вообще не будет зависеть от внешних источников энергии. Во многих случаях для установки домика не требуется даже получать разрешение. Металлический корпус, прочные стекла, замок и сигнализация обеспечивают определенную защиту. Вот только как быть с теми, кто захочет позаимствовать домик целиком в ваше отсутствие? СК

Вот эта улица, вот этот дом

Если, прогуливаясь по улицам какого-нибудь американского городка, вам доведется увидеть людей с фотоаппаратами, день-деньской снимающих на цифровую камеру все попадающиеся им дома, будьте уверены: это не флэш-моб и не вылазка злобных террористов, составляющих планы будущих атак. Перед вами – сотрудники квартирующей в Калгари компании Zaio, мечтающей о том, чтобы создать «общий портрет» недвижимости, имеющейся в Соединенных Штатах.

Основной сферой занятий канадских «фотографов» являются базы данных о стоимости недвижимости – не зря название компании Zone Appraisal and Imaging Operations переводится как «оценка и визуализация жилых массивов». Как видно, бойкие канадцы всецело разделяют поговорку «лучше один раз увидеть»: возможность мгновенно продемонстрировать «товар лицом», по их мнению, сделает процесс купли-продажи жилья куда удобней и быстрее. Завсегдатаями будущей онлайновой «фотовыставки» должны стать страховые агенты и риэлторы, которым возможность увидеть интересующее строение и все его окрестности позволит провести предварительную оценку жилья за считанные мгновения, не отлучаясь от компьютера. Как иронически замечает управляющий компании Томас Инсерра (Thomas Inserra), ныне в Америке на оценку жилья тратится от семи дней до семи недель. «Наша же цель – провести ее еще до того, как она потребуется», – с гордостью отмечает он. На текущий момент в портфель Zaio поместились полные фотогалереи лишь двух населенных пунктов – Спокана и Месы, расположенных в штате Вашингтон. Впрочем, лиха беда начало: ныне представители компании щелкают затвором в 170 американских городах.

Следует признать, что проблем у «фотопейзажистов» хватает. Например, многие специалисты по недвижимости скептически относятся к идее оценивать здания по фасаду – мол, это все равно что покупать машину, ни разу не сев за руль. Несмотря на уверения канадцев в том, что их деятельность вписывается в рамки закона, неизменно находятся домовладельцы, убежденные, что таким образом нарушается их священное право на частную собственность. Например, в крошечной Месе, насчитывающей с полтысячи жителей, на посланцев Zaio обрушилась дюжина официальных жалоб. Разумеется, этому немало способствовали и сами незадачливые фотографы, на первых порах представлявшиеся сотрудниками муниципалитета. «Ложь во спасение» обошлась дорого: узнав правду, жители некоторых домов вставали на защиту своих «крепостей», вступая в нешуточные стычки с «папарацци». Как резюмировал один из «народных ополченцев»: «Знаю, что это легально, но я против того, чтобы они помещали на веб-сайт изображение моего дома и стригли с него купоны. Разве мало мне и без того приходит почтового спама?»

Впрочем, упорные канадцы вовсе не собираются сворачивать свои наполеоновские планы. По мнению Инсерры, все беды – в необразованности населения. «Как только эти упрямцы начинают понимать, что космические спутники фотографируют их дома уже несколько десятилетий и эти снимки свободно доступны в Интернете, у них сразу опускаются руки», – замечает он. ДК

Электронные гонки

Интернациональный коллектив специалистов по физике высоких энергий, возглавляемый профессором Калифорнийского технологического института Барри Баришем (Barry Barish), обнародовал проект строительства крупнейшего в мире линейного ускорительного комплекса на встречных пучках -International Linear Collider (ILC). 8 февраля эти планы были объявлены на конференции в Пекине, организованной Институтом физики высоких энергий Академии наук КНР.

Планируемая машина будет сталкивать электроны и позитроны, разогнанные до 250 ГэВ в двух 12-километровых линейных ускорителях со сверхпроводящими электромагнитами, размещенных в подземных туннелях. Эффективная энергия лобовых соударений этих частиц сможет в максимуме достигать 500 ГэВ. Для сравнения, длина крупнейшего в мире Стэнфордского линейного ускорителя составляет 3,2 км, а максимальная энергия разогнанных в нем частиц не превышает 50 ГэВ.

Масштабы проекта поистине впечатляют. Общая протяженность ускорительного комплекса составит 35 км, а его предполагаемая стоимость оценивается в 6,6 млрд. долларов. Если выбор местоположения будет осуществлен без больших задержек, строительство можно будет начать в 2010 году и завершить в течение шести-семи лет.

Новый комплекс планируется как естественный партнер Большого адронного коллайдера (Large Hadron Collider, LHC), который в этом году начнет действовать в Европейском центре ядерных исследований CERN в окрестностях Женевы. Этот кольцевой ускоритель, который обошелся почти в 5 млрд. долларов, будет сталкивать пучки протонов, разогнанных до 7000 ГэВ. Поскольку протоны состоят из прочно сцепленных друг с другом кварков, фактически на этом ускорителе будут изучаться межкварковые столкновения. Физики рассчитывают, что LHC впервые позволит зарегистрировать хиггсовские бозоны, кванты давно предсказанного теоретиками, но еще не открытого в эксперименте физического поля, благодаря которому материя имеет массу. Ученые также рассчитывают с его помощью проверить суперсимметричные модели микромира (которые требуют, чтобы у каждого фермиона имелся партнер-бозон, а у каждого бозона – фермион), прояснить природу темной энергии и темной материи, а также найти следы скрытых дополнительных измерений пространства, существование которых вытекает из теории струн.

Электронно-позитронный суперколлайдер в принципе позволит задавать Природе те же вопросы, что и женевский ускоритель. Только ответы на них будут искать посредством изучения столкновений не кварков, а электронов и позитронов, входящих в группу легких частиц, лептонов. Если кварки участвуют во всех четырех фундаментальных физических взаимодействиях, сильном, электромагнитном, слабом и гравитационном, то лептоны – только в трех последних. Поэтому анализ высокоэнергетичных электронно-позитронных столкновений позволит получить много новой информации, которая дополнит сведения, приходящие с Большого адронного коллайдера.

Проект строительства ILC обсуждается с 2004 года. Он задуман как гигантское международное научное предприятие, которое будет финансироваться и осуществляться странами Северной Америки, Европы и Азии, в том числе Китаем и Японией. АЛ

Хроника одного испытания

11 января Китай провел свое первое испытание противоспутникового оружия. Был успешно поражен старый китайский же метеоспутник, который, видимо, ни на что другое уже не годился. Как часто бывает с секретными испытаниями, информация тщательно скрывалась, тем не менее через неделю правда всплыла на страницах журнала Aviation Week amp; Space Technology. По миру пошла волна перепечаток, породившая, в свою очередь, массу комментариев в самых разных странах.

Первыми обеспокоились соседи Китая с востока: 19 января японцы заявили, что теперь чувствуют себя не так безопасно, как раньше. Ну и дипломатично намекнули Китаю (и только Китаю), что оружие в космосе не есть хорошо.

В этот же день министр обороны России заявил, что сообщение о китайском испытании – слух, и не более того. Видимо, воодушевившись словами Иванова, Китай официально заверил, что он никому не угрожает, но подтверждать факт испытания не стал. При этом один из российских генералов заочно опроверг главу военного ведомства, сказав, что в России знают про испытание, но не одобряют такие эксперименты.

«Обеспокоенные ученые», Союз которых не мог не оставить в стороне столь важное событие, 21 января сообщили, что из-за разрушения спутника на орбите появилось больше двух миллионов осколков, половина которых будет еще лет десять угрожать другим космическим аппаратам. В отличие от японцев, Союз был последователен в своих заявлениях и призвал США не отвечать на испытание испытанием и наконец согласиться с предложением нескольких космических держав о выработке «правил эксплуатации» космического пространства и о запрете размещения в нем любого вооружения. В тот же день Штаты направили Пекину официальный протест.

23 января глава Космических войск России генерал-полковник Поповкин дал на орехи всем, пожурив Китай за испытания, а США – за то, что игнорировали инициативу России и Китая, предложивших заключить упомянутый выше международный договор. Также Владимир Поповкин рассказал о военно-космических планах России, а заодно упомянул, что подначальные ему войска полностью укомплектованы. Неожиданно следом генерал посетовал на малый резерв космических аппаратов России. Вряд ли из жалости, но в тот же день Китай признал факт испытания.

24 января послышались мощные аккорды из-за Атлантики. Администрация Буша одобрила идею о военно-космическом превосходстве США. Президент подписал документ «Операции в космосе», согласно которому Соединенные Штаты будут делать все, что сочтут нужным, ради гарантий собственной космической безопасности.

Еще день спустя Китай заверил планету, что повторных испытаний не последует, а уже проведенное не было направлено против какой-то конкретной страны. Отчего-то не слишком доверяя соседу с севера, через четыре дня о создании собственных войск аэрокосмической обороны объявила Индия.

5 февраля США приостановили все совместные работы с Китаем в области космоса. А через два дня Буш попросил Конгресс увеличить бюджет военно-космических программ в 2008 году аж на 25%.

7 февраля появилась информация, что несколько обломков китайского спутника могут повредить японский аппарат «Даити», а восьмого числа в каталог космических объектов были занесены уже 710 осколков, что стало рекордной цифрой для частиц космического мусора одного и того же происхождения.

11 февраля в ответ на демарш США Россия еще раз высказалась против размещения любого оружия в космосе, и хотя на сей раз нас никто не поддержал, 13-го Китай пообещал, что больше не будет проводить испытания баллистических ракет за пределами атмосферы.

Наконец, 14 февраля главком ВВС России Михайлов заявил о необходимости введения в военную доктрину страны программы военно-космической обороны. Таким образом, вот уже несколько стран, включая Россию и США, всерьез рассматривают космос через призму возможных военных действий. Остается подождать какое-то время, чтобы понять, последуют ли за словами реальные действия, и действительно ли мир откатился назад, к холодной войне. АБ

Каток имени Энцелада

Со спутника Сатурна Энцелада в окружающее пространство уносятся крошечные льдинки, часть которых оседает на расположенные неподалеку луны этой планеты, заставляя их отражать больше солнечного света. К такому выводу пришли американские планетологи из Университета Вирджинии в Шарлоттсвилле, проанализировав информацию, полученную с космического телескопа имени Хаббла.

Ученые и раньше знали, что Энцелад рассеивает в космосе ледяные частицы микронного размера, накапливающиеся в чрезвычайно разреженном внешнем кольце Е Сатурна (его в 1979 году обнаружил американский космический зонд Pioneer 11). Их источником служат мощные струи водяного пара высотой в сотни километров, бьющие из района южного полюса Энцелада. Новые наблюдения четырех сатурновых лун, обращающихся в пределах кольца Е, – Мимаса, Дионы, Реи и Тетиса, – показали, что их видимая яркость заметно больше, нежели у «аутсайдеров кольца» Эпиметея и Януса. Ученые полагают, что необычно высокое альбедо этой четверки спутников объясняется тем, что их поверхность покрыта льдом, родившимся на Энцеладе. У Сатурна сейчас известно больше тридцати спутников, среди которых Энцелад занимает шестое место по размеру. Этот ледяной шар диаметром 513 километров имеет почти идеально белую поверхность и считается абсолютным рекордсменом по величине альбедо среди всех тел Солнечной системы. Астрономы полагают, что льдинки с Энцелада попадают не только на Мимас, Диону, Рею и Тетис, но и как минимум еще на шесть спутников Сатурна. АЛ

Гантели для демона

Химики из Эдинбургского университета в Великобритании впервые синтезировали «молекулярный информационный храповик», который, как утверждается, реализует принцип работы знаменитого демона Максвелла. Это устройство претендует на реализацию существенно нового механизма работы искусственных молекулярных машин. Оно функционирует, стремясь увести систему от состояния термодинамического равновесия, подобно эффективным молекулярным машинам живых организмов.

В декабре 1867 года Джеймс Клерк Максвелл в письме к коллеге впервые описал мысленный эксперимент со своим демоном – миниатюрным созданием, способным нарушить фундаментальный закон природы – Второе начало термодинамики. Демон управлял маленькой дверкой между двумя сосудами с газом. Он ее открывал, если справа к дверце подлетала быстрая молекула, и закрывал, если подлетала медленная. С молекулами, летящими из левого сосуда, демон поступал наоборот. В результате слева скапливались быстрые молекулы – газ нагревался, а справа – холодные, и газ остывал. Благодаря перепаду температур (а в равновесии температура газа в обоих сосудах должна быть одинаковой), можно запустить тепловую машину и получить вечный двигатель, разумеется, при условии, что демон потребляет достаточно мало энергии. Спустя восемь лет к демону температуры был добавлен более тупой младший брат – демон давления. Он просто пропускал все молекулы справа налево, но не пускал слева направо. Давление слева росло, и на его перепаде тоже можно запустить двигатель.

За сто сорок лет со дня рождения первого демона о нем и его брате были написаны горы ученых трудов, приведена уйма всевозможных проектов вечных двигателей и доказательств их неосуществимости. Интеллектуальные демоны стимулировали поиск связи между термодинамикой, законом возрастания энтропии, информацией и компьютерными вычислениями. Много об этой связи спорят и ныне.

А пока продолжаются споры, современные коллеги Максвелла по университету в подарок к демоническому юбилею практически реализовали молекулярный аналог демона давления. Сразу отметим, что этот демон питается светом и никак не нарушает второго начала. Авторы назвали его молекулярным информационным храповиком на том основании, что в нем «используется информация о положении частицы для управления ее перемещением от положения равновесия».

Демон изготовлен в виде сложной молекулы со структурой ротаксана. Молекула имеет форму гантели с кольцом вокруг ручки, которое может крутиться и перемещаться вдоль нее взад и вперед. Утолщения по краям не дают кольцу соскочить, а на ручке есть две крайние позиции, в которых положения кольца сравнительно устойчивы. Для реализации демона была синтезирована специальная молекула. Ее кольцо может поглощать свет с длиной волны 350 нм, а ручка посередине может изгибаться, запирая кольцо с одной из сторон. Кроме того, две половины ручки гантели по-разному реагируют на передачу энергии от поглощенного кольцом фотона. Если кольцо слева, энергии фотона хватает на то, чтобы «открыть» ручку гантели; если справа – нет. Это неравенство и создает «храповой механизм».

Большие молекулы-демоны плавают в сложном растворе и постоянно бомбардируются окружающими молекулами вследствие теплового броуновского движения. От постоянных ударов ручка молекулы время от времени открывается и запирается, а кольцо вращается и скользит по ручке, если она открыта, взад и вперед. В результате образуется некое равновесное распределение молекул по состояниям, с некоторой вероятностью нахождения кольца справа и слева и с определенной пропорцией открытых и закрытых ручек гантели.

Если теперь осветить раствор, то состояние молекул отклонится от равновесия – вырастет вероятность нахождения кольца справа. Дело в том, что если кольцо находилось слева и было заперто, то поглощенный фотон «откроет» ручку, дав возможность кольцу перепрыгнуть направо при подходящем ударе. А если кольцо было справа и тоже заперто, энергии фотона уже не хватит, и ничего не изменится.

Неравновесные молекулы уже можно использовать для выполнения какой-нибудь полезной работы. При этом фактически будет использована тепловая энергия броуновского движения. А поглощенные в устройстве фотоны пойдут на несимметричное открытие ручек гантелей – пищу для демона (конечно, может быть, проще было использовать фотоны и напрямую, но тут уж важна демонстрация принципа).

Авторы надеются, что подобные сложные молекулярные конструкции и замысловатые механизмы их работы могут быть эффективны при выполнении некоторых задач. Удается же это делать природе и без всяких демонов – например, в белковых двигателях бактерий, которые эффективно преобразуют химическую энергию в механическую работу. ГА

Квантовая механика и никакого мошенства

Удивительный квантовый трюк проделала группа физиков из Гарвардского университета. Ученым впервые удалось «записать» импульс света в облаке атомов, переместить «запись» в соседнее облако и через некоторое время вновь восстановить лазерный импульс. Такая трансформация состояния светового импульса в состояние вещества и обратно демонстрирует принципиально новые возможности в квантовых коммуникациях и вычислениях.

В эксперименте два облачка атомов натрия диаметром около полусотни микрон были приготовлены в магнитной ловушке. Для этого ловушку «разрезали» пополам зеленым лазером так, чтобы раздвинуть облака примерно на пятнадцать сотых миллиметра. В каждом облачке было примерно по два миллиона охлажденных почти до абсолютного нуля атомов. Они находились в одном квантовом состоянии с наименьшей энергией, образуя так называемые конденсаты Бозе-Эйнштейна. В таком квантовом конденсате несколько лет назад этой научной группе одной из первых удалось «затормозить» свет до скорости несколько десятков километров в час. Но теперь удалось продвинуться еще дальше.

С помощью дополнительного лазера исследователи научились «записывать» лазерный импульс в долгоживущие возбужденные спиновые состояния части атомов конденсата. Если потом, спустя несколько миллисекунд, вновь включить дополнительный лазер, то «замороженный» лазерный импульс можно «разморозить» или «считать», сохранив при этом около двух процентов его первоначальной энергии. Сначала это проделывали в одном облачке атомов. Однако лазерный импульс не только возбуждает, но и толкает возбужденные атомы вперед. Поэтому время хранения информации в облачке ограниченно. Возбужденные атомы просто вылетают за его пределы и не могут вновь излучить когерентный свет без атомов в основном состоянии. Но если на пути возбужденных атомов находится второе облачко, то, влетев в него, они опять могут «освободить» лазерный импульс, разумеется, при помощи дополнительного лазера.

Достижение гарвардцев произвело сильное впечатление на специалистов. Некоторые даже считают, что это первая прямая экспериментальная демонстрация справедливости фундаментального квантового принципа неразличимости тождественных частиц. Дело в том, что в квантовом мире, в отличие от классического, любые два идентичных объекта принципиально неразличимы. То есть их можно поменять местами и ничего не изменится. А это значит, что, строго говоря, мы не можем обсуждать, например, электрон, не учитывая состояний всех остальных электронов во Вселенной. Просто потому, что не очень понятно, о каком, собственно, электроне идет речь. Они ведь неразличимы…

Но при увеличении размеров объектов квантовый мир где-то кончается и переходит в классический. И никто толком не знает, где именно. И это одно из самых темных мест теории. «Отцы-основатели» чрезвычайно хитро устроили квантовую науку, так что границу между квантовым миром и классическим можно провести в разных местах и показания классических приборов от этого не изменятся. А тот факт, что точные квантовые расчеты даже с небольшим количеством частиц легко затыкают любой классический суперкомпьютер и будут по зубам лишь квантовым вычислителям, гарантирует, что эта парадоксальная ситуация разрешится еще не скоро. Сравнить-то не с чем.

Пока приходится обходиться приближенными моделями. К счастью, далекие электроны Вселенной слабо влияют на практически интересные результаты, и приближенных расчетов пока вполне хватает. Но как же тогда быть с принципами? Остается эксперимент.

В данном эксперименте квантовое состояние лазерного импульса кодируется в суперпозиции состояний возбужденных и невозбужденных атомов облака. Поэтому восстановить импульс при замене невозбужденных атомов атомами из другого облака удалось только благодаря их принципиальной неразличимости. А эти облачка имеют просто гигантские по атомным меркам размеры и разнесены в пространстве на расстояние, видимое невооруженным глазом. То есть принцип неразличимости тождественных частиц, косвенно подтверждавшийся ранее выводами квантовой статистики, тут впервые продемонстрирован на объектах почти классических размеров.

Впрочем, такая интерпретация экспериментов может показаться спорной. Можно ли считать два облака в основном квантовом состоянии неразличимыми, ведь в них наверняка разное количество атомов и уже по этому признаку они разные? Тогда о какой неразличимости речь? Просто отдельных атомов, их ансамблей в основном состоянии, участвовавших в запоминании и излучении импульса, или произвольных частей облаков с одинаковым количеством атомов?

Интерпретация этих экспериментов, по-видимому, будет еще обсуждаться. Но, во всяком случае, принципиальную возможность нового способа манипулирования с квантовой информацией они демонстрируют вполне убедительно. Пока трудно сказать, найдет ли предложенный способ практическое применение в информационных технологиях, но использование этой техники в сверхчувствительных сенсорах вращения и сил гравитации авторы уже обещают. ГА

Пузырьковый компьютер

Неординарная идея пришла в голову специалистам из Массачусетского технологического института. Там разработаны все основные компоненты гидрокомпьютера, вычисления в котором могут выполняться с помощью пузырьков, путешествующих в кремниевых микроканалах с жидкостью.

На первый взгляд идея пузырьковых вычислений кажется если и не бредом, то околонаучным развлечением праздных университетских профессоров. Чего же можно ожидать от пузырькового компьютера, который, несмотря на каналы микронных размеров, будет заведомо крупнее и гораздо медленней современных электронных чипов? Но не станем торопиться с выводами, тем более что за это дело взялись прагматичные американцы.

Ученые обнаружили, что направлением движения газового пузырька в канале легко управлять с помощью других пузырьков. Дело в том, что когда пузырек достигает развилки, он всегда поворачивает туда, где меньше сопротивление потоку жидкости. Присутствие пузырька в канале значительно увеличивает сопротивление, и, если есть возможность повернуть, следующий пузырек за ним не пойдет. Пользуясь этими свойствами, из каналов нетрудно изготовить различные логические вентили. Проще всего выглядит вентиль «И-ИЛИ», который напоминает букву Х. Причем толщина каналов может быть разной, и маленькие пузырьки могут управлять движением больших, «усиливая сигнал» подобно транзистору. Вентиль «И с отрицанием» более сложен, но этой пары вентилей уже достаточно, чтобы, в принципе, собрать пузырьковую логическую схему любой сложности. С помощью каналов можно изготовить ячейку памяти и другие элементы компьютера. Для примера ученые уже сделали пузырьковые аналоги триггера, счетчика, кольцевого осциллятора и ряд других устройств. Готовы и устройства для преобразования сигнала из электрической формы в пузырьковую и обратно. Но зачем все это нужно?

Технология микроструйных химических «лабораторий в чипе» уже не новинка. Эти системы хороши, если приходится работать с микроскопическими количествами очень дорогих или опасных веществ и выполнять с ними тысячи реакций для анализа их состава или синтеза различных вариантов полезного продукта. Микронные каналы «лабораторий» изготавливают по отработанной кремниевой технологии, а потоками химикатов в них распоряжаются с помощью электромагнитных заслонок и помп, управляемых обычным компьютером. Но заслонки и помпы сравнительно громоздки и не очень надежны, твердые продукты реакций быстро засоряют каналы, так что большинство работ в химических лабораториях, как и много веков тому назад, выполняют с помощью стеклянных колб, реторт и пробирок. Но теперь, возможно, ситуация изменится. По крайней мере часть логических операций в химическом чипе можно будет выполнить с помощью мигрирующих по каналам пузырьков, что поможет сократить количество помп и заслонок, а то и вовсе отказаться от них.

По оптимистичным прогнозам, первые чипы с пузырьковой логикой для некоторых приложений можно будет увидеть на рынке через два-три года. ГА