Текст книги "Журнал «Компьютерра» № 15 от 17 апреля 2007 года"

Автор книги: Компьютерра Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 2 (всего у книги 10 страниц)

Пирамиды без гастарбайтеров

Одно из семи чудес света – пирамида Хеопса – и по сей день привлекает многочисленных исследователей, ведь секрет своего строительства монументальное сооружение хранит до сих пор. Французский архитектор Жан-Пьер Уден (Jean-Pierre Houdin) уверен, что сумел вплотную приблизиться к разгадке техники возведения величественной пирамиды.

Его теория, к которой исследователь шел восемь лет, отметает бытующее мнение об использовании внешних пандусов для доставки многотонных каменных блоков. Архитектор считает, что таким образом было построено лишь основание 146 метровой пирамиды (сегодня под действием времени и сил природы этот мавзолей осел на добрый десяток метров), а начиная с высоты 43 метра стали применяться внутренние пандусы, которые позволяли с меньшими затратами поднимать ввысь каменные глыбы. Вспомогательные конструкции должны были оставить пустоты в толще стен, что будет проверено в ходе дополнительных исследований. В подтверждение своей гипотезы Уден, при участии специалистов компании Dassault Systemes, создал компьютерную анимацию, демонстрирующую этапы работы над сооружением (khufu.3ds.com/introduction).

Недостатки традиционных теорий становятся очевидны, стоит лишь прикинуть на фантастическое число рабочих, требовавшихся для возведения пирамиды (не говоря уж о чудовищных накладных расходах). По некоторым оценкам, число людей, задействованных на стройке, могло достигать сотни тысяч: не иначе как Египет стал первой страной, привлекавшей гастарбайтеров. Версия Удена предполагает участие лишь около четырех тысяч работников – куда более реалистичная цифра. Впрочем, пока ученые не получат неопровержимых доказательств, догадка француза останется лишь красивой гипотезой. АЗ

«Самолет» на рельсах

3 апреля французский поезд V150, двигаясь из Парижа в Страсбург, установил новый «рельсовый» рекорд скорости – 574,8 км/час. Это зрелище могли наблюдать многие телезрители по всему миру, так как французы хорошо разрекламировали событие, обеспечив прямую трансляцию из поезда и с камер, заранее расставленных вдоль железной дороги. О тех же, кто не успел или не знал о надвигающемся рекорде, позаботились любители YouTube, выложившие многочисленные ролики на популярном видеопортале.

V150 относится к поездам класса TGV (train a grande vitesse, скоростной поезд). Специально для них во Франции были построены скоростные линии LGV с увеличенными до четырех километров радиусами поворотов (сейчас уже проектируют железные дороги с семикилометровым радиусом). Максимальная разрешенная скорость поездов на линиях LGV составляет 320 км/час, в течение пяти лет ее планируют повысить до 360 км/час. В отличие от других подобных проектов (например, Маглева – японского поезда на магнитной подушке, которому, кстати, пока принадлежит абсолютный рекорд скорости для поездов – 581 км/час), TGV способны использовать и стандартные железные дороги, правда, на меньших скоростях, но это обстоятельство дает им огромное преимущество, так как не надо перестраивать существующую инфраструктуру. Сейчас в эксплуатации находятся четыре сотни поездов TGV, которые обслуживают более двухсот направлений во Франции и за ее пределами.

Установивший рекорд V150 представляет собой исследовательский прототип, он оснащен более мощными двигателями (два по 25 тысяч л. с.) и увеличенными колесами. Присутствовавшие на борту журналисты отметили, что с приближением к скорости в 500 км/час многие пассажиры почувствовали головокружение, при дальнейшем разгоне было трудно удержаться на ногах. Французские инженеры надеялись побить японский рекорд Маглева 2003 года, однако дотянуть до него так и не удалось.

Кстати, при движении поездов TGV даже со «штатной» скоростью появляется много нюансов, которые на обычных линиях никак себя не проявляют. Например, состав может ехать только с задним поднятым пантографом (токоприемником), так как передний усиливает колебания проводов и провоцирует возникновение стоячих волн, которые могут вызвать обрыв линий электроснабжения. Машинист не может увидеть знаки и сигналы, расставленные вдоль дороги, поэтому придумана специальная система TVM (связь путь-поезд). Железнодорожные линии делятся на участки по полтора километра, на которых стоят передатчики. Так как один участок слишком мал для полной остановки поезда в случае экстренного торможения, то в системе используется сложный алгоритм вычисления тормозного пути в зависимости от расстояния до находящихся впереди составов, максимальной разрешенной скорости, положения стрелок и т. д. Информация о рекомендуемой скорости появляется на экране у машиниста при пересечении границы между участками. В нынешней системе TVM 430 нормальным тормозным путем считается пять-шесть участков, то есть восемь-девять километров. Сама система состоит из двух частей: наземной и подвижной. И там и там используются процессоры Motorola 68020, которые когда-то работали в компьютерах Apple. Программируются микроконтроллеры старым добрым языком Ada, часто применяемым в критичных по отношению к безопасности системах. Поезд считывает информацию с помощью специальных индуктивных антенн, расположенных парами в начале и в конце состава, прямо над рельсами.

Это, конечно, не все технологии, задействованные на современных скоростных железнодорожных линиях TGV. Сами технологии разрабатывает целый научный штаб управляющих компаний Alstom и национального французского железнодорожного оператора SNCF, завершением очередных исследований которых и стал новый рекорд. АН

Open Source на молекулярном уровне

Ученые лаборатории структурной геномики из шведского медицинского университета Karolinska Institutet опубликовали трехмерную пространственную структуру одного из жизненно важных белков человека, которая может помочь в разработке новых противоопухолевых препаратов. Это будет уже четырехсотый белок, пространственная структура которого установлена упомянутой лабораторией, организованной как совместный проект нескольких научных учреждений.

Возникновение многих болезней вызвано неправильным функционированием белков организма, участвующих в важных биохимических реакциях. Сбои в работе белковых молекул обусловлены нарушениями их пространственной структуры, неверной укладкой полипептидных цепей. Такое нарушение может быть вызвано либо генетическими дефектами, либо внешними воздействиями. Чтобы разработать эффективный препарат для лечения ряда болезней, необходимо перевести белок в естественную форму или заставить его функционировать так, будто он «не сломался». Для этого (и не только) нужно знать пространственную структуру белковых молекул.

Изучением взаимосвязи структуры белков с их функциями занимались давно в рамках молекулярной биологии и биохимии. Но сегодня исследование всей совокупности белков организма (протеома) выделено в новое направление – протеомику. Молекулы белков, как правило, состоят из сотен и тысяч атомов, поэтому экспериментальное исследование структуры белка сопряжено с рядом технических трудностей. Кроме того, изучать структуру белка лучше в его естественной «среде обитания» – живом организме. Здесь все большее влияние приобретает новейшая область – вычислительная протеомика, возникновение которой напрямую связано с ростом производительности вычислительной техники и развитием методов параллельных вычислений. Последние особенно эффективны при моделировании поведения молекул в динамике, в среде растворителя. Вычислительная протеомика позволяет предсказать пространственную структуру белка исходя из его первичной структуры, то есть на основании последовательности аминокислот, и прогнозировать химические свойства протеинов на базе экспериментальных структурных данных.

Как экспериментальные, так и теоретические структурные исследования белков – очень наукоемкая и затратная область исследований. Примечательно, что шведы готовы свободно предоставить структурные данные по белкам человека всем заинтересованным ученым. Является ли благом этот акт душевной широты – вопрос спорный. Зная молекулярную структуру жизненно важных белков человека, с помощью тех же методов компьютерной химии можно разработать как лекарство, так и эффективнейшее химическое оружие. Шведские исследователи освобождают других ученых от самого длительного и сложного начального этапа на пути таких разработок – определения структуры «целевого» белка. Остается надеяться, что новые виды «атомной бомбы для бедных» на основе белковых структурных данных появятся не раньше, чем эффективные противоядия на основе этих же данных. ЕГ

Капля никотина

Научная группа под руководством Хьюберта Мансвелдера (Huibert Mansvelder) из Университета Амстердама установила, что никотин благотворно влияет на передачу сигналов между нейронами головного мозга. Ученые сделали это открытие, проведя серию экспериментов с образцами мозга мышей. При этом была использована лобная область коры, которая содержит области, ответственные за обучение и память. Исследователи раскрыли важные детали воздействия никотина на распространение нервного импульса, которые помогут понять причины улучшения памяти с помощью этого вещества.

Одним из ключевых свойств межнейронного взаимодействия является интенсивность сигнала, с которой происходит передача импульса от одного нейрона к другому. Электрический сигнал между нейронами передается не напрямую, а с участием химических посредников – нейромедиаторов. При передаче сигнала от одной нервной клетки к другой первая клетка выделяет молекулы нейромедиатора в синаптическую щель – место контакта нейронных отростков. Нейромедиатор диффундирует через щель и проникает в отросток второго нейрона, который принимает сигнал и передает его дальше по цепи. Для передачи различных сигналов существуют различные нейромедиаторы: ацетилхолин, норадреналин, дофамин и ряд других. Ученые установили, что никотин усиливает активность рецепторов ацетилхолина в нейронах и тем самым улучшает память и способность к обучению. Кроме того, никотин действует на некоторые типы нейронов, которые ответственны за когнитивные способности.

Несмотря на все изыскания нидерландских ученых, не стоит думать, что курение помогает развить интеллект. Во-первых, вред от смол и продуктов их термического разложения в сигаретном дыму остается главной «скрытой угрозой», во-вторых, для эффективного задействования никотина в тканях мозга его, возможно, придется применять в сочетании с другими веществами-"доставщиками". Поэтому надпись «курение опасно для вашего здоровья» по-прежнему актуальна.

В целом работа группы Мансвелдера показала, что никотин способствует более «качественной» передаче сигнала в нервной системе и препятствует его рассеянию. Это может открыть путь к новым препаратам для лечения болезней Альцгеймера и Паркинсона. ЕГ

Первая строчка снизу… Вижу!

Ученые из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA) создали флуоресцентные наночастицы с формой, точно соответствующей всем 26 буквам латинского алфавита.

Проблемой микрописьма ученые развлекаются уже давно. Общеизвестны успешные попытки выкладывания различных надписей из отдельных атомов. Однако «атомная письменность» пока слишком дорога, а полученные письмена очень чувствительны к внешним воздействиям.

Полученные в UCLA нанобуквы сделаны из полимерного материала и находятся в жидком растворе. Перемещение частиц и выкладывание из них слов осуществлялось с помощью так называемых лазерных пинцетов, а разглядеть буквы можно в простой оптический микроскоп.

«Мы можем даже изменять шрифт букв. Если нужен, например, Times New Roman, мы сделаем это. Нами продемонстрирован эффективный метод создания микрочастиц точной формы и одинаковых размеров», – говорит один из авторов работы Томас Мэйсон (Thomas Mason). Этот метод может пригодиться не только для создания букв, но и более сложных блоков для узлов наномеханизмов. Именно в этом направлении двигается сейчас исследовательская группа «нанопервопечатников».

Так как буквы по размеру меньше многих живых клеток, то при проведении медицинских или биотехнологических исследований Мэйсон предлагает помечать разные клетки буквами, прикрепляя литеры на клеточную мембрану. Способ, конечно, оригинальный, вот только оправданный ли? В планах исследователей – создание крошечных насосов, простых двигателей и контейнеров, которые могут найти применение в медицине и сфере безопасности.

В последнее время многие визионеры хайтека высказывают озабоченность проблемой жесткой привязки информации к форматам современных носителей. Поэтому ученые ищут простой и надежный способ записи данных «прямым текстом» в компактной форме. Вполне вероятно, что буквы UCLA найдут применение и в этом непростом деле. ЕГ

Астрогеометрия

Природа настолько сложна, что порой ученых удивляет не сложность, а простота какого-либо явления. Никого не смутит роскошная крона дерева неправильной формы, не поддающейся никаким закономерностям. Однако если где-то заметят дерево с незамысловатой кроной в виде куба, то наверняка ее фотография облетит все газеты.

Вот и в астрономии не без этого. Стоило зонду «Кассини» обнаружить в районе северного полюса Сатурна шестиугольник, как тут же поднялся шум. Правильная фигура представляет собой необъяснимое образование в атмосфере планеты, структура которого простирается по крайней мере на сто километров вглубь облаков. Занятно, что это явление нельзя считать игрой случая, на короткое мгновенье придавшего стройность хаотическому движению газов в атмосфере. «Вояджеры», довольно давно посетившие Сатурн, тоже зафиксировали часть этого шестиугольника, который, похоже, представляет собой долгоживущий объект. Никаких мыслей, объясняющих такую стройность форм, у астрономов нет, – особенно интересно, что на южном полюсе планеты ничего подобного не наблюдается. Шестиугольник шестой (!) планеты имеет поперечник в 25 тысяч километров, то есть в нем могли бы «утонуть» четыре таких шара, как земной. Удивительный объект расположен симметрично относительно северного полюса планеты, который является его центром.

Ученые давно отошли от идей Пифагора, который все в Космосе хотел объяснить стройной геометрией, но тяга к гармонии и простым числам нет-нет да и возьмет свое. Даже Кеплер, впервые проливший свет на истинные законы движения планет, был последователем пифагорейцев и пытался объяснить расстояния в нашей планетной системе с помощью описанных вокруг друг друга сфер, кубов, додекаэдров, икосаэдров и т. д. Но сам же Кеплер был вынужден признать, что его структура Солнечной системы, основанная на многогранниках, не отвечает наблюдениям. Правильные фигуры на поверхности планет и спутников – тоже редкость, за исключением круговых вихрей и кратеров. Может, оно и к лучшему. Трудно вообразить, что начнут писать газеты, если на Марсе обнаружится рельефное образование в виде квадрата. АБ

Вода чужого мира

Американский астроном Трэвис Барман (Travis Barman) из обсерватории имени Лоуэлла впервые обнаружил следы водяного пара в атмосфере внесолнечной планеты. Барман пришел к этому выводу, проанализировав спектры поглощения света материнской звезды, который периодически проходит через воздушный бассейн планеты и достигает Земли.

Планета, о которой идет речь, была открыта в 1999 году. Ее диаметр в 1,3 раза больше, чем у Юпитера, а масса равна семидесяти процентам юпитерианской. Объект обращается вокруг звезды солнечного типа HD 209458, расположенной в 150 световых годах от Солнца в созвездии Пегаса, делая один оборот за 3,5 земных суток. От звезды планету отделяют всего 7 млн. километров, благодаря чему температура на поверхности составляет 1100 градусов Цельсия.

Название этого небесного тела, HD 209458b, за последние годы не раз упоминалось в научных новостях. Оно вошло в историю астрономии как первая планета, открытая во время прохождения между Землей и своей звездой. Позднее к списку «заслуг» добавилось звание первой внесолнечной планеты с идентифицированной атмосферой и первой планеты, в газовой оболочке которой были обнаружены водород, кислород и углерод. Теперь HD 209458b поставила новый рекорд, открыв список планет, содержащих молекулы воды в атмосфере. АЛ

Новости подготовили

Галактион Андреев

Александр Бумагин

Евгений Гордеев

Артем Захаров

Денис Зенкин

Сергей Кириенко

Денис Коновальчик

Игорь Куксов

Алексей Левин

Алексей Носов

Иван Прохоров

Дмитрий Пустовалов

Дмитрий Шабанов

Виктор Шепелев

Микрофишки

Любители карманных компьютеров с грустью приняли подтверждение давно ходивших слухов о том, что компания Dell прекращает производство своего КПК Axim. Впервые анонсированный в ноябре 2002 года, во времена расцвета рынка PDA, Axim пережил несколько инкарнаций. Последняя модель X51v появилась в 2005-м и вот теперь снимается с производства, а наследника ей не планируется. Увы, убийцей КПК выступают смартфоны, постепенно захватывающие экологическую нишу конкурента. ИП

***

Рынок цифровых зеркалок бурно растет: по данным IDC, за последний год число проданных DSLR-камер выросло на 39%, с 3,8 до 5,3 млн. штук. При этом показатели «в среднем по больнице» куда скромнее – в целом продажи цифровых фотоаппаратов приросли лишь на 15% (до 105,7 млн.). Вторгшейся в новый для себя сегмент Sony удалось взобраться сразу на третью строчку рейтинга DSLR-производителей, а лидирует по-прежнему Canon (компания делает почти половину всех цифровых зеркалок). НЯ

***

Hewlett-Packard, присматривающаяся в последнее время к лакомому рынку электронных игр, провела демонстрацию своих перспективных разработок в этой области. Среди показанного – игровая станция с эффектом погружения, получаемого за счет изогнутого монитора; портативная консоль с GPS-модулем и камерой, переносящей реальные объекты в виртуальную вселенную, а также система из произвольного числа согласованно работающих видеопроекторов, позволяющая получить экран нужного размера и яркости (между ним и проекторами, кстати, можно разгуливать, не опасаясь затенить картинку). Впрочем, все это пока лишь прототипы, и не факт, что они будут реализованы в коммерческих продуктах. АЗ

***

На прошедшей в Сан-Диего конференции ETech (под патронатом вездесущих O’Reilly Media) был продемонстрирован «новый прорыв в области социализации» – программа AttenTV (увы, Mac-only). Она предназначена для записи и публикации так называемых clickstreams (потоки кликов) – говоря по-человечески, это список посещенных веб-страниц. Предполагается, что пользователи сервиса, установившие программу, могут записывать свои «пути через Интернет», а другие юзеры – эти «пути» просматривать. Название программы (Atten[tion]TV) происходит от популярного термина «экономика внимания» (Attention Economy, см. «КТ» #678) – наблюдая за чьим-либо потоком кликов, ты как бы смотришь телеканал, управляемый вниманием этого человека. ВШ

***

В скором времени разработка сетей хранения данных и соответствующей инфраструктуры должна значительно упроститься. За предложением создать спецификацию нового протокола стоят ведущие вендоры ИТ-индустрии: Cisco, Intel, IBM, Sun и др. Вся соль заключается в том, что на данный момент для сетей хранения данных (SAN) нет единого способа передачи информации. Поэтому ИТ-сообщество предложило Национальному институту стандартизации США (ANSI) принять новый протокол Fibre Channel over Ethernet (FCoE), который позволит объединить устройства SAN напрямую через обычный Ethernet, не меняя существующих сложных иерархий самих SAN. Это обстоятельство в совокупности с будущими дешевыми 10-гигабитными Ethernet-сетями, естественно, сулит огромный прорыв. Производители уже работают над совместимостью протоколов, но до вывода технологий на рынок пройдет еще минимум три-четыре года. НА

***

Физики из США и ФРГ добились очередного рекорда в применении технологии глубокого лазерного охлаждения. Достигнутый температурный показатель сам по себе не представляет собой ничего особенного – всего 0,8 градуса Кельвина (абсолютный рекорд сейчас составляет одну миллиардную долю градуса). Однако до этой температуры удалось довести не облачко атомов, а вполне макроскопический объект, круглое зеркало размером с десятицентовую монету и массой в 1 г. Правда, ученые смогли погасить тепловые колебания его атомов лишь вдоль одной координатной оси, по которой были направлены лучи двух лазеров (так что если температуру «зафиксированного» объекта измерить обычным термометром, то она окажется намного выше, чем 0,8 градуса Кельвина). Тем не менее этот результат является серьезным экспериментальным достижением. АЛ