Текст книги "Журнал «Компьютерра» № 20 от 30 мая 2006 года"

Автор книги: Компьютерра Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 2 (всего у книги 11 страниц) [доступный отрывок для чтения: 5 страниц]

Чем пахнет пиратство?

С недавних пор для британских стражей порядка этот вопрос стал буквальным: если в недавнем прошлом полицейские бобики вынюхивали лишь наркотики да взрывчатку, то теперь их носы доросли и до плодов хайтека. С легкой руки местной антипиратской федерации (FACT) на тропу войны с контрафактом вышли полицейские псы. Первыми в мире «DVD-нюхачами» на казенном довольствии стали два лабрадора – Лаки и Флоу, прошедшие восьмимесячный курс обучения, в ходе которого их натаскивали на ароматы свежевыпеченных «блинов».

Боевым крещением для четвероногих друзей стала операция в аэропорту Стэнстед: среди многочисленных посылок, доставляемых службой Federal Express, они довольно споро обнаружили несколько крупных пакетов с видеодисками. Увы, принести пользу родине в ходе первого рейда собачкам не удалось: как показала проверка документов, в подозрительных тюках содержалась лишь лицензионная видеопродукция. «Что поделаешь, криминальные и законные диски пахнут одинаково», – пожимают плечами тренеры черной пары. Впрочем, несмотря на не самый удачный дебют, полисмены отнюдь не намерены отказываться от своей инициативы: по их словам, хвостатые воспитанники отлично проявили себя в условиях, приближенных к боевым, и способны на большее. Таким образом, «аттестат зверости» получен, и с начала лета песики будут официально зачислены в штат службы безопасности аэропорта.

Меж тем вести о передовом опыте англичан достигли штаб-квартиры киноассоциации MPAA, где новый метод сыска признали «эффективным и многообещающим». Оно и неудивительно: только в прошлом году ущерб, нанесенный кинодельцам пиратскими ордами Туманного Альбиона, оценен в полмиллиарда долларов. Думается, если Лаки и Флоу удастся вернуть хотя бы толику этой суммы, то благодаря лоббистским возможностям киномагнатов они вполне могут рассчитывать на звание «псов-рыцарей» Британской Империи.

Впрочем, пиратские технологии не стоят на месте, и чтобы идти в ногу с прогрессом, полисменам уже сейчас не худо бы задуматься об обучении собак премудростям распознавания дисков стандартов HD DVD и Blu-ray. – Д.К.

Колыбель Большого Брата

Поразительные способности маленьких детей к освоению правильной речи давно озадачивают ученых и пока не получили исчерпывающего объяснения. Не вызывает сомнений, что важную роль здесь играет постоянное воркование родителей над своими чадами. Однако большинство исследователей полагает, что для правильного понимания этой загадки необходим тщательный анализ всего, что окружает ребенка в первые месяцы жизни.

К сожалению, у ученых нет возможности долго и постоянно изучать младенцев в их естественном домашнем окружении. Именно поэтому привлекает внимание недавняя инициатива американского профессора Деба Роя (Deb Roy) из Массачусетского технологического института (MIT), который решил практически полностью зафиксировать «для науки» первые три года жизни своего новорожденного сына. Ради этой цели в детской комнате и прилегающих к ней помещениях повсюду установлены микрофоны и всенаправленные видеокамеры, постоянно записывающие любое агуканье и телодвижение младенца, а также действия окружающих его взрослых.

Этот научно-исследовательский проект, организованный центром MIT Media Lab, получил название Speechome. Осуществляющие наблюдение и запись четырнадцать микрофонов и одиннадцать видеокамер действуют практически весь день, включаясь в 8 утра и выключаясь в 10 вечера и генерируя около 350 гигабайт скомпрессированного материала ежесуточно. Для того чтобы система не мешала личной жизни семьи профессора, каждая комната оборудована управляющим КПК, который может выключать местные микрофоны и камеры. Кроме того, в управлении предусмотрена специальная функция Oops!, позволяющая людям стирать последние несколько минут записи, зафиксировавшие неожиданные моменты деликатного свойства.

Проект Speechome длится уже десятый месяц. Накапливаемые данные некоторое время хранятся в доме, а затем передаются в петабайтное хранилище Media Lab (дисковая система емкостью в миллион гигабайт), где осуществляется их обработка по разного рода алгоритмам выявления характерных паттернов. Одни программы анализируют специфические структуры в речи, другие – в действиях людей. По мнению директора Media Lab Фрэнка Мосса (Frank Moss), эта работа станет важным шагом в изучении человека, дав массу материала о том, как окружающая среда формирует развитие и обучение детей. Например, чтобы понять, как сын профессора Роя выучил свои первые слова, исследователи могут быстро перелопатить записи, чтобы увидеть, кто произносил эти слова подле ребенка и что делал малыш в это время. – Б.К.

Слепой водитель хуже бомбы

В американскую прессу просочилась информация об оснащении американских солдат в Ираке лазерным оружием, в основном предназначенным для ослепления водителей, которые не успели вовремя притормозить на контрольно-пропускных пунктах. По словам военных, к этому их побудили несколько сотен скандальных убийств невинных иракцев за время оккупации. Однако безопасность и законность применения такого оружия вызывает у экспертов большие сомнения.

Зеленый лазер длиной около 25 см крепится вместо подствольного гранатомета к стандартной армейской винтовке М-4. Опытный проект предусматривает использование нескольких тысяч таких устройств. Лазер производится компанией B.E. Meyers & Co., расположенной в штате Вашингтон. Эту модель переделали из более мощного лазерного прицела для тяжелых пулеметов. Лазер может работать в непрерывном и импульсном режимах. Он виден с четырех километров, а выстрел с расстояния в триста метров ослепляет противника на несколько минут. В ста метрах от лазера диаметр луча достигает сорока сантиметров, и попасть им в глаза водителю не будет проблемой для опытного солдата. Однако на расстоянии менее семидесяти метров мощность луча превышает американский стандарт безопасности 2,5 милливатта на квадратный сантиметр и может вызвать повреждение сетчатки глаза и даже слепоту.

Применение тактического лазерного оружия для ослепления противника было запрещено Женевской конвенцией 1995 года. Под давлением общественности Пентагон в последний момент отменил экспериментальное использование тактических лазеров десять лет тому назад в Сомали и приостановил за эти годы несколько программ по разработке подобного оружия. Но теперь, похоже, военные решили взять реванш, утверждая, что новый лазер достаточно слабый, а солдаты будут специально тренироваться, чтобы не стрелять из него слишком близко в нарушение Женевской конвенции. Лазер безопаснее пули, говорят генералы. А солдатам в Ираке приходится стрелять в среднем восемь раз в день, чтобы остановить слишком близко приближающихся водителей.

Однако эксперты сомневаются в эффективности и безопасности лазерного оружия. Быстро едущему автомобилю достаточно лишь нескольких секунд, чтобы преодолеть опасный рубеж. А автомобиль со слепым водителем может наделать больше бед, чем бомба. Кроме того, изготовить очки, которые надежно защитят от лазерного луча, не составит особого труда. – Г.А.

Захват по-умному

Один из главных международных аэропортов Финляндии, Вантаа под Хельсинки, к настоящему времени оборудован более чем полутысячей камер видеонаблюдения. Насколько эффективной мерой безопасности является столь большое количество электронных глаз – вопрос достаточно спорный, поскольку очевидно, что небольшое число людей не в состоянии следить за происходящим на таком множестве телеэкранов. Посадить же к каждому экрану своего охранника просто нереально.

По этой причине служба безопасности Вантаа в мае развернула новую компьютерную технологию SmartCatch американской фирмы Vidient, предназначенную для автоматического анализа видеосъемки камер наблюдения в целях распознавания потенциальных угроз безопасности или нарушения нормальной работы аэропорта. Например, система выявляет подозрительный багаж или транспортные средства, надолго оставленные в зонах охраны без присмотра людей. Аналогично отслеживается образование очередей или толп при прохождении пунктов досмотра. Каждая ситуация подобного рода помечается на экране как тревожная, одновременно подается сигнал охране на проверку или администрации на открытие дополнительного пропускного пункта.

В апреле нынешнего года эта же технология SmartCatch была развернута в «главных воротах» Кремниевой Долины – международном аэропорту Сан-Франциско. Затем, судя по всему, то же самое намерены сделать многие другие американские аэропорты, поскольку фирма Vidient разрабатывала эту систему по специальному заказу федерального правительства США. Но коль скоро главный показатель качества системы безопасности – когда на вверенном под охрану участке ничего опасного не происходит, то для оценки реальной эффективности SmartCatch должно пройти определенное время. – Б.К.

Робнадзор

Если бы герой детской книжки – соломенное пугало по имени Страшила – был нашим современником, то за исполнением своего горячего желания поумнеть он бы отправился не в сказочный Изумрудный город, а в ближайшую конструкторскую мастерскую. Ныне интеллектуальной подготовкой защитников полей и огородов вплотную заняты целые научные институты – к примеру, недавно группа воспитанников университета Южной Флориды разработала бдительного стража рыбопитомников.

Разведение рыбы является одной из важнейших статей доходов флоридских фермеров, ежегодно зарабатывающих на этом деле более 40 млн. долларов. Увы, немалая часть взращенного поголовья уходит за бесценок пернатым: несмотря на сирены, трещотки и пиротехнические устройства, смышленые птицы быстро привыкают к новым раздражителям, продолжая нагло грабить водные поля. Впрочем, считают молодые робоконструкторы, их детище скучать птицам не даст.

Внешне новый робот напоминает игрока в американский футбол, а под его массивным шлемом прячется веб-камера с 360-градусным охватом. Сделанные «железным надзирателем» с интервалом в несколько секунд снимки посылаются на сервер, где их содержимое анализирует специально написанная софтина. В случае обнаружения на картинке птичьей стаи в действие приводится «психическое оружие» – из встроенного динамика раздается сирена или MP3-файл с записью ястребиного клекота. Возможны и физические меры воздействия: по команде «пли» стреляют две водяные пушки, способные бить налетчика водяной струей на расстоянии до десяти метров. Самому фермеру при этом можно не бояться нападения: настроив систему распознавания на цвет своего рабочего жилета, он может беспрепятственно разгуливать по территории.

Увы, по мнению экспертов, до внедрения новинки пока далеко: площадь ее патрулирования явно недостаточна для среднестатистического рыбохозяйства, покрывающего несколько гектаров. Так что в ближайших планах конструкторов – снять свое чадо со столба и научить его передвигаться «на своих двоих». Зато работу флоридцев высоко оценили сотрудники Microsoft: она прошла в финал состязания новаторских разработок Win-dows Challenge Contest, проводимого под эгидой редмондской компании. Так что не удивляйтесь, если в системе защиты новой версии «Винды» скоро появятся фейс-контроль и сирены. – Д.К.

Лазер-чистильщик

Американские ученые предложили новую технику очистки поверхности кремниевых пластин, использующихся для изготовления интегральных схем.

Как известно, технология получения современных многослойных микросхем основана на фотолитографии кремниевых заготовок. Поскольку кремний довольно легко окисляется, пластины в процессе изготовления переводят в химически неактивное состояние, осаждая на их поверхность атомы водорода. Перед началом формирования очередного слоя схемы водородное покрытие нужно удалить (этот процесс называется десорбцией). Сейчас производители микросхем очищают кремниевые поверхности с помощью нагрева (примерно до 500 градусов Цельсия), который чреват возникновением в кремнии структурных дефектов.

Филип Коэн (Philip I. Cohen) и его коллеги доказали, что для этой цели можно использовать мощные лазеры на свободных электронах. Десорбция происходит при обработке кремниевой поверхности инфракрасным лазерным излучением, частота которого совпадает с резонансной частотой электронных орбиталей, ответственных за возникновение химической связи между атомами водорода и кремния. Эта технология работает при комнатных температурах, что резко снижает вероятность повреждения заготовок. К тому же она обладает высокой селективностью, позволяя очищать кремний от одного лишь водорода. – А.Л.

По трубе течет вода

Еще одну профессию углеродным нанотрубкам нашли в Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса. Ученые уверены, что изготовленные из нанотрубок пористые мембраны найдут массу разнообразных применений, их, например, можно использовать для получения пресной воды.

В лаборатории на кремниевом чипе удалось изготовить уникальные мембраны с порами из нанотрубок. Для этого промежутки между одинаково ориентированными углеродными нанотрубками заполнили керамической матрицей. Диаметр пор так мал, что в поперечнике трубки помещается лишь шесть молекул воды (а многие крупные молекулы разнообразных примесей просто не проходят в отверстие). Измерения показали, что газ или вода протекают сквозь такие мембраны в 100–10000 раз быстрее, чем предсказывает классическая теория. И данные экспериментов согласуются с компьютерными расчетами методом молекулярной динамики.

Что самое интересное, в компьютерные расчеты сначала никто не верил. Хорошо известно, что вода не смачивает внешнюю поверхность нанотрубок, откуда уж тут взяться быстрому просачиванию по внутренним полостям? Экспериментальную установку с новой мембраной даже оставили на ночь. И когда утром под ней обнаружили небольшую лужу, сначала решили – что-то сломалось. Когда же стало ясно, что мембрана цела, удивление и радость ученых не знали границ.

Моделирование предсказывает, что молекулы газа отскакивают от идеально гладких внутренних стенок нанотрубок как биллиардные шары, а молекулы воды скользят по ним, не задерживаясь. Еще одна возможная причина небывало быстрого протекания воды состоит в том, что из-за малого диаметра нанотрубок молекулы движутся по ним упорядоченным «строем», редко сталкиваясь друг с другом. Такое «организованное» движение гораздо быстрее обычного хаотического течения.

Пока механизм протекания воды и газа сквозь мембраны из нанотрубок не очень понятен, и лишь дальнейшие эксперименты и расчеты помогут в нем разобраться. Однако уже ясно, что хорошо проницаемые недорогие мембраны найдут массу применений. Малый диаметр нанотрубок идеален для обессоливания и фильтрации воды, разделения и очистки газов и многих других промышленных приложений. Даже грубые оценки показывают, что новые мембраны позволят на три четверти снизить затраты энергии на опреснение воды. А нехватка пресной воды сегодня большая проблема во многих местах земного шара. – Г.А.

Квантовая дюжина

Квантовый компьютер рекордной размерности удалось изготовить и протестировать в канадском Институте квантовых вычислений университета Ватерлоо при поддержке специалистов из американского Массачусетского технологического института.

Рекордсмен имеет целых 12 кубит – в два-три раза больше, чем типичный сегодняшний экспериментальный квантовый компьютер. Кубиты реализованы с помощью технологии ядерного магнитного резонанса в жидкости. Эта технология квантовых вычислений отработана лучше других: на ядерном магнитном резонансе уже опробовано большинство известных квантовых алгоритмов, чем пока не могут похвастаться оптические квантовые компьютеры, системы на полупроводниковых квантовых точках и ряд других.

Дюжины кубит, разумеется, недостаточно для практических вычислений. Однако ученым удалось разработать и просчитать специальные тесты, которые позволяют проверить, насколько управляема и универсальна конкретная реализация квантового компьютера. Дело в том, что не каждый квантовый компьютер способен выполнять все необходимые операции, а это значит, что часть квантовых алгоритмов может быть ему недоступна.

Ошибки, возникающие при квантовых вычислениях, можно разделить на два класса. К первому принадлежат принципиально неустранимые ошибки из-за диссипативных процессов, постепенно разрушающих нежное квантовое состояние системы. Ко второму относятся ошибки, вызванные несовершенством экспериментального оборудования и алгоритмов управления компьютером. С ними можно и нужно бороться. На это и были нацелены проведенные эксперименты, находящиеся на пределе возможностей современных технологий.

Строго говоря, новый компьютер имеет не дюжину кубит, а чуть больше. Он состоит из одиннадцати кубит и одного кутрита. Классический трит в отличие от бита может принимать не два, а три значения – 0, 1 и 2. Квантовый кутрит, соответственно, как и кубит, может находиться в состоянии суперпозиции этих трех, а не двух значений. В процессе квантовых вычислений состояния всех 11 кубит и кутрита еще и «запутываются». Тем не менее со всей этой мешаниной ученые успешно справились, продемонстрировав универсальность созданного ими квантового компьютера. – Г.А.

Атомный ерш

Большого успеха практически одновременно и независимо добились две группы экспериментаторов из Института лазерной физики в Гамбурге (на фото) и Института квантовой электроники в Цюрихе. Впервые ученым удалось приготовить и наблюдать ультрахолодный газ из смеси бозонов и фермионов.

Все частицы во Вселенной делятся на бозоны и фермионы, так же как целые числа – на четные и нечетные. Если пару бозонов поменять местами, то ничего не изменится, а если то же самое проделать с фермионами, то квантовая волновая функция системы сменит знак. Среди элементарных частиц все частицы вещества – фермионы, а все частицы – переносчики фундаментальных взаимодействий, вроде фотона, – бозоны.

В одном квантовом состоянии может быть сколько угодно бозонов и только два фермиона со спинами, направленными в разные стороны. Можно считать, что благодаря этому существует так много химических элементов. Электроны являются фермионами, не могут все «упасть» на уровень с наименьшей энергией и вынуждены вращаться вокруг ядра по разным орбитам.

Пара или любое четное число фермионов образует бозон. Поэтому наблюдаются явления сверхтекучести и сверхпроводимости. В сверхпроводниках при низких температурах электроны объединяются в пары, и эти пары занимают квантовое состояние с наименьшей энергией, образуя так называемый квантовый конденсат Бозе-Эйнштейна. Именно благодаря парам электронов конденсата ток по сверхпроводнику течет без всякого сопротивления.

Из атомов-бозонов ученым впервые удалось приготовить конденсат в 1995 году, охладив их в ловушке до температуры близкой к абсолютному нулю. С тех пор атомный конденсат Бозе-Эйнштейна активно изучают, надеясь лучше понять загадки квантового поведения вещества. Конденсат из атомов-фермионов калия-40 получили лишь два года тому назад. Их тоже охладили до нескольких сотен наноградусов в оптической ловушке и объединили в пары как электроны в сверхпроводнике.

Но реальное вещество – это, как правило, смесь из бозонов и фермионов. Ученые давно мечтали получить такую смесь, чтобы исследовать их квантовое взаимодействие. Такая система стала бы прекрасной моделью реальных твердых тел и позволила бы найти ответ на многие загадки сверхпроводимости и других физических явлений.

И лишь теперь подобную смесь удалось получить. Для этого немецкие исследователи приготовили трехмерную оптическую решетку из лазерных лучей – оптический кристалл, в потенциальные ямы которого были захвачены атомы-бозоны рубидия-87 и атомы-фермионы калия-40. Их охладили до трех сотен наноградусов, а затем лазеры выключили, предоставив атомам возможность свободно взаимодействовать друг с другом. Очень похожие эксперименты были проведены и в Швейцарии. Там атомы калия, прежде чем их захватили в оптический кристалл, охлаждались благодаря контакту с уже готовым конденсатом атомов рубидия.

Две группы изучали разные аспекты поведения смеси. Немецкие ученые сосредоточились на изучении спаривания бозонов и фермионов, рассматривая фермионы как примесь, а швейцарцы наблюдали, как изменяется поведение бозонов в присутствии фермионов. Но обе группы пока лишь в самом начале пути. Их новая экспериментальная техника позволяет моделировать поведение самых разнообразных квантовых систем. Будем надеяться, что мы вскоре услышим о новых результатах этих и других научных групп, которые вскоре присоединятся к первопроходцам. – Г.А.

Новости подготовили

Галактион Андреев [[email protected]]

Тимофей Бахвалов [[email protected]]

Сергей Борисов [[email protected]]

Артем Захаров [[email protected]]

Денис Зенкин [[email protected]]

Бёрд Киви [[email protected]]

Денис Коновальчик [[email protected]]

Дмитрий Шабанов [[email protected]]

Виктор Шепелев [[email protected]]