Текст книги "Журнал «Компьютерра» N 29 от 15 августа 2006 года"
Автор книги: Компьютерра Журнал
сообщить о нарушении
Текущая страница: 6 (всего у книги 10 страниц)
ОПЫТЫ: Save to Disc
Автор: Егор Рябков
Давным-давно, когда винчестеры были большими, а их емкость маленькой, среди студентов нашего политеха (прогрессивных пользователей) гуляла пословица: «Информация бывает двух видов – сохраненная на дискетке либо потерянная». Дискеты, конечно, тоже не отличались долголетием, но их было много и стоили они относительно немного, посему все, чем дорожил владелец компьютера – отчеты, рабочие программы, курсовые работы и, конечно, игры, – хранилось аккуратными коробочками на полках, в шкафах и даже в холодильнике!
Те светлые времена минули безвозвратно, объемы сегодняшних жестких дисков стали во многие тысячи раз больше, потакая аппетитам современного программного обеспечения, а дискета востребована лишь неповоротливой государственной машиной в лице различного рода фискальных органов, желающих приобщиться к прогрессу и требующих дублировать отчетность на «машиночитаемом носителе». Пословица же актуальности вовсе не потеряла, надежность современного винчестера хоть и высока, но все равно не гарантирует стопроцентной сохранности важных документов. Конечно, системные администраторы крупных предприятий лишь довольно улыбнутся, читая эти строки, – к их услугам множество средств сбережения ценных гигабайтов – от RAID-массивов до специализированных дисковых и ленточных библиотек. Замечу, что это отдельная и очень большая тема, которую мы рассматривать не будем, да и RAID-массивы тоже смертны (и, как сказал известный персонаж, хуже всего, что они внезапно смертны) [В частности, таким образом погиб PDF-архив нашего журнала до 2002 года: с интервалом в пару дней вышли из строя два диска в массиве RAID 5.– С.Л.], а уж цена подобных решений однозначно вычеркивает их из списка покупок большинства пользователей.
Подойдем к вопросу с иной стороны. Какая информация является ценной для владельца обычного домашнего компьютера? Попробую угадать. Это различная документация (для тех, кто берет работу на дом или попросту трудится удаленно, не выходя из дома), учебные работы (для студентов и школьников), музыка, семейное видео, фотографии, электронные книги, контакты электронной почты, копии записной книжки мобильного телефона. Многое из этого перечня восстановить в случае утраты будет трудно, а что-то и вовсе исчезнет навсегда. У цифровых снимков, как правило, не остается «негатива», с которого можно напечатать новые копии, и первые шаги вашего малыша, бракосочетание ваших друзей или веселый пикник постепенно сотрутся из памяти. Вообще, это одна из особенностей «цифрового века» – не оставлять артефактов.
Но отвлечемся от лирики. Сегодня в качестве носителя цифрового материала выступают цифровые же диски – CD-ROM и DVD, в чем можно убедиться на любом компьютерном рынке, в музыкальном магазине или у столика торговца в переходе метро. Дешево, доступно, удобно. Мало того, даже крупные библиотеки, театры и картинные галереи, если верить рекламе, выбрали эти носители в качестве основы для сбережения своих бесценных коллекций для будущих поколений. Производители обещали сохранность данных в течение ста лет, скромно набирая мелким шрифтом в уголке: «по результатам ускоренных тестов на старение», – оно и понятно, сто лет назад про компакт-диск не говорили даже фантасты; самому старому CD-R, сохранись он до наших дней, исполнилось бы всего восемнадцать лет. Ускоренные тесты, как правило, заключаются в выдерживании дисков при повышенной температуре и изучении химических и физических изменений его компонентов. Вероятно, при хранении в идеальных условиях (необходимая влажность, температура, отсутствие прямого солнечного или искусственного света) заявленные сто лет носитель вполне бы продержался, но кто так хранит диски дома?
Первый компакт-диск мною записан в 1999 году, это была однократной скорости болванка производства Hewlett-Packard с золотым отражающим слоем, успешно читающаяся и поныне, однако недавно я обнаружил нечитаемыми диски, записанные гораздо позже, буквально в прошлом году. Виною ли здесь качество самих носителей, имя производителя, скорость записи или менее бережное отношение – сказать трудно, но факт остается фактом: на века сохранить информацию не получается. Фотографии, сканы с которых были на дисках, поныне живы и не собираются даже желтеть, а их «резервные копии» уже канули в Лету – непорядок! А каков вообще запас прочности у современных носителей – скажем, DVD? Пусть не на годы, пусть на считанные месяцы или даже дни, но они должны сохранить информацию в неблагоприятных условиях городской жизни. Давайте проанализируем, какие опасности могут подстерегать DVD-ROM в стенах квартиры или офиса. Итак, сохранности информации угрожают: время (старение полимеров и деформация рабочего слоя), температура, солнечный свет (сразу два неблагоприятных фактора, если хранить диск на подоконнике), влажность, механические повреждения. Диски забывают в карманах пиджаков, рубашек – и потом вместе с вещью стирают в стиральной машине, отпаривают утюгом. Их кладут на стол и проливают сверху горячий кофе; роняют на пол, и в поисках, отодвигаясь от стола, переезжают колесиком офисного кресла; сгибают пальцами в задумчивости при разговоре с шефом по телефону…
Чтобы разнообразить серые будни, я решил провести маленький тест на устойчивость DVD-болванок к внешним воздействиям. На полке в магазине оказались: Fujifilm DVD-R, Fujifilm DVD+R, Philips DVD+R, Verbatim DVD+R, TDK DVD+R и Tuff Disc DVD-R ценой от 12 до 13 рублей. Каждого вида было приобретено по две болванки, на все записан первый попавшийся каталог – в частности, с домашним архивом размером 2,6 Гбайт.
Забивать весь объем мне показалось излишним, результаты испытаний можно оценить и по меньшему количеству информации. Набор тестов составим, опираясь на размышления, приведенные выше:
1. Глажение утюгом в кармане джинсов.
2. Недельная экспозиция прямым солнечным светом на подоконнике.
3. Машинная стирка при температуре 90 °С.
4. Орошение свежесваренным кофе.
5. Изгиб (прямо как на картинке из раздела «так нельзя» с обложки диска).
6. Наступание ногой в уличной обуви.
Дисков у нас двенадцать, тестов – шесть. Жеребьевкой разделим диски на пары, каждую из которых подвергнем своему испытанию. Выжившие в первоначальном «забеге», возможно, будут подвергнуты дополнительному испытанию помимо списка.
Fuji-R и Tuff Disc занимают свое место на подоконнике, вспомним о них через неделю, а сейчас сварим кофе для Fuji+R и TDK (рис. 1).
В момент проведения экзекуции болванка TDK выгибалась дугой, Fuji вела себя более спокойно, однако в результате обе оказались вполне работоспособны и даже позволяли копировать с себя данные с весьма приличной скоростью.
Переходим к глажению. Пришлось пожертвовать старыми джинсами. Подопытные – Tuff Disc и Verbatim. Терморегулятор утюга выставлен на максимум, использованы режимы с отпариванием и без (рис. 2). В процессе глажения ощущался специфический запах «жареных дисков», однако поверхности болванок к ткани не прилипли (чего я ожидал) и видимых повреждений не имели. Когда диски остыли – а поначалу их и в руки-то не возьмешь, – вставляем в привод.
Результат, честно говоря, удивляет – диски читаются. Правда, скоростью и стабильностью похвастаться не могут. Tuff Disc начал было за здравие, порядка восьми мегабайт в секунду, – но после первой трети посыпались разгоны/торможения шпинделя, скорость упала до трех мегабайт в секунду, однако считалось все без ошибок. Verbatim местами считывался под восемь-девять мегабайт в секунду, кое-где – всего триста килобайт, а пару раз привод задумывался на минуту-другую, однако и в этом случае сравнение не выявило отличий – все считалось правильно. Честно говоря, я ожидал полного поражения Tuff Disc, вплоть до отказа опознаваться приводом (это самая дешевая болванка среди всех), и проблемы со считыванием у Verbatim.
После таких испытаний тест на изгиб покажется детским лепетом, однако пробовать надо. Fuji+R и Philips придется размять спинку (рис. 3).
После гимнастических упражнений обе болванки показывают в среднем семь мегабайт в секунду, максимально до двенадцати – вполне нормальный результат для свежезаписанного диска. Изгиб совершенно не сказался на сохранности данных – зря пугают нас производители.
Стирка DVD – процесс нетривиальный. Пиджак, например, мне для этого жалко, из кармана джинсов диски во время стирки выпадут и поцарапаются о барабан, поэтому я решил использовать обычные носки. Ну точь-в-точь как подарок под рождественской елкой! Учитывая результаты термообработки утюгом, решил не жалеть болванки и помимо порошка добавил в приемный лоток машины Calgon. Заодно проверю эффективность этого широко рекламируемого средства (рис. 4).
После двухчасового ожидания «бельишко» отправляется в дисковод и показывает чтение в среднем семь-восемь мегабайт в секунду, максимально – до двенадцати. Это уже не удивляет, зато порадовал «Калгон» – из машины при сливе воды потекли кусочки накипи.
Остался еще один стресс-тест, который не требует больших затрат времени, – наступание ногой. Пол – бетонный, нога – женская, действие – наступить и повернуться, как обычно бывает, если уронить диск и, пытаясь его найти и поднять, шагнуть в сторону на самый диск да еще оглянуться, прокрутившись на нем (рис. 5).
Каждый уважающий себя производитель болванок снабжает их описанием удивительных характеристик, присущих только данной уникальной продукции! Среди чудес – защита от царапин, которая нашим подопытным помочь не смогла, смотрите сами (рис. 6).
Та же ситуация и с тыльной, нерабочей стороны дисков (рис. 7).
Ни один DVD не опознался, и можно с уверенностью сказать – механические повреждения губительны для болванок. Они же, к несчастью, и наиболее вероятны: наступить на диск все же проще, чем забыть в штанах и прогладить утюгом. Именно поразительная термическая стойкость носителей подвигла меня на пару дополнительных издевательств: кипячение в ковшике и непрерывный нагрев утюгом (в кармане тех же джинсов) в течение двух минут. Как наименее пострадавшие, отправляются принимать термические процедуры диски, ранее прошедшие тест на изгиб (рис. 8).
Результат на сей раз оказался разным для двух болванок. Philips перенес кипячение без вреда для здоровья – очевидно, сто градусов по Цельсию не та температура, при которой умирают DVD. А вот прогрев утюгом вышел боком (рис. 9).
Несчастная Fuji потеряла форму, и помещать ее в привод – преступление, однако чего не сделаешь ради эксперимента? Помещаем. Дисковод пытается раскрутить носитель, однако тот цепляется загнутыми краями, двигатель некоторое время натужно воет и затихает. Температура в двести градусов при двухминутной экспозиции – и с данными можно попрощаться.
Теперь давайте пристальнее рассмотрим выживших в суровых условиях теста. Тот факт, что данные с дисков копируются, не отменяет возможности деградации рабочего слоя или пластика болванок.
При простом копировании это незаметно, хотя со временем приведет к порче диска. Что может свидетельствовать об этом? Например, плохо читающиеся участки, требующие многократного сканирования лучом, и заметить их можно в виде провалов на графике чтения, снятого любой подходящей программой – например, Nero CD-DVD Speed. Я использовал бесплатную утилитку HD_Speed от компании SteelBytes.
Взглянем на результаты, показанные болванками TDK. Верхний график – после стирки, нижний – после кофе. Масштаб по горизонтали увеличен, чтобы легче просматривались пики.
В целом все отлично, есть несколько пиков, свидетельствующих о замедлении считывания, но это характерно для любого компакт-диска или DVD. Можно сказать, что болванки не пострадали в обоих случаях.
Теперь обратимся к Philips, поскольку из купленной пары в живых остались оба диска. Один из них перенес даже два теста. Верхний график – результат стирки, нижний – результат изгиба и варки в кипятке.
Да, именно так. Несмотря на то что во втором случае диск подвергся двум испытаниям – график чтения даже более ровный, чем у пережившего одно. Опять же замечу, что пики видны, хотя в целом рисунок для записанного диска типичен.
Теперь самое время вспомнить второго участника утреннего «кофепития» – болванку Fuji DVD+R. В отличие от TDK диск считывается не совсем гладко, что дает повод для беспокойства.
Результаты тестов на глажение приведены на следующих двух графиках. Верхний – Tuff Disc, нижний – Verbatim.
Здесь я пожалел, что первый диск Verbatim участвовал в «наступательном» тесте и бесславно погиб под каблуком. В данном случае его собрат выигрывает у своего малоизвестного коллеги с заметным преимуществом – и будь жив первый, придумал бы для них обоих дополнительный тест.
Пришла пора вспомнить и о болванках, жарившихся на солнышке в течение недели. Верхний график – Tuff Disk, нижний – Fuji DVD-R. Все скопировалось благополучно, хотя первый испытуемый не мог похвастаться стабильностью. Скорость вполне приличная – на уровне семи-восьми мегабайт в секунду.
Что можно сказать по итогам массовой порчи болванок? Прежде всего отмечу, что диски весьма живучи – и хранить данные на них можно и нужно. Трудно представить, скажем, жесткий диск, который бы выдержал подобные «условия эксплуатации». В то же время самая распространенная неприятность – царапание в результате падения на твердый пол, наступание ногой – и самая губительная. При аккуратном же хранении (в боксе на полке) болванка, а с нею и ваши данные доживут до очередного аварийного восстановления. И наконец, если с данными на DVD приключилась история, подобная одному из описанных тестов, и диск выжил – сделайте с него еще одну копию и положите в коробочку на полку. На всякий случай.
Наука: Размышления о чудесных выздоровлениях
Автор: Дмитрий Шабанов
Несмотря на летнее затишье в потоке научных новостей, за последнее время пришло несколько сообщений, которые могут изрядно расширить наши представления о пластичности собственных организмов.
В 1984 году девятнадцатилетний американец Терри Уоллис (Terry Wallis) попал в автокатастрофу и получил множественные поражения головного мозга. Единственное, что удалось сделать медикам, – сохранить его живым в состоянии комы. И вдруг, в 2003 году Терри заговорил, начал вставать с постели и общаться со своей дочерью, которая незаметно для него стала взрослой! Томография показала, что разрушенные участки мозга не восстановились: вместо них образовались другие. Более того, за прошедшее с момента «воскрешения» больного время его мозг оказался еще раз перестроен: видимо, некоторые из сформировавшихся за время пребывания в коме нейронных сетей неважно справлялись со своими задачами. Они прекратили активность, а их функции взяли на себя другие, вновь образованные структуры. В результате врачи стали свидетелями появления человека с существенно иной, чем у здоровых людей, организацией центров мозговой активности.
Перестройка мозга может происходить не только в случае его травматического повреждения. Напомним зарегистрированный факт увеличения отделов мозга, отвечающих за ориентацию в пространстве, у лондонских таксистов. Еще интереснее доказанная в нескольких случаях способность к эхолокации, которая может развиваться у слепых людей. Овладевшие этим даром издают негромкие щелчки языком, а затем на основании полученного эха реконструируют расположение окружающих предметов. Прославившийся на всю страну незрячий американский подросток Бен Андервуд (Ben Underwood) благодаря эхолокации может даже кататься на скейтборде. Значит, наши с вами органы чувств пригодны и для решения столь нехарактерных для человека задач. Проблема лишь в том, чтобы развить структуры в мозгу, которые позволят управлять такими способностями.
К удивительным перестройкам оказывается способна не только мозговая ткань. После знакомства с историей Терри Уоллиса легче поверить и в случай с электриком из Калькутты Самбу Роем (Sambhu Roy). Тот получил сильный электрический ожог головы. Медики могли лишь наблюдать, как отторгалась пораженная часть черепа 25-летнего мужчины. К счастью, под ней образовались новые мозговые оболочки и новая кость. Так что сейчас удачливый электрик фотографируется для прессы, держа в руке кусок черепа, отделившийся от его головы.
Вообще, в последнее время появились основания для серьезной переоценки способности человека и его ближайших родственников к регенерации. Австрийские биологи повторили и развили эксперименты, выполненные полтора века назад немецким физиологом Эмилем Дюбуа-Реймондом. Эксперименты на мышах подтвердили старые наблюдения, что электрический ток, текущий через поверхность раны, может существенно усиливать восстановительные процессы. При правильно подобранных параметрах электрического поля, как оказалось, заметно усиливается способность клеток к миграции. Речь идет о вполне естественном механизме восстановления повреждения, но внешнее воздействие отключает какой-то механизм торможения в ходе его реализации.
Канадские ученые из университета Альберты с характерными для современной американской науки именами Цзе Чэнь (Jie Chen) и Ин Цуй (Ying Tsui) выступили с еще более необычным сообщением. Они разработали ультразвуковой генератор, который крепится на челюсти, как зубная скоба, и вызывает восстановление сломанных зубов. Важное условие – чтобы, как часто бывает при ударах, в толще челюсти остались живые корни зуба. Эти два инженера опирались на результаты Тарека эль-Биали (Tarek El-Bialy), медика из того же университета, который смог при помощи более крупного устройства вызвать восстановление утраченных зубов у кроликов.
Наконец, добавьте к вышеупомянутым фактам широкий круг феноменов, связанных с действием стволовых клеток (это настолько обширная тема, что она заслуживает отдельного обсуждения), и вы поймете, что речь идет о многочисленных возможностях для восстановления структур, потеря которых ранее казалась необратимой. Конечно, главные следствия из этих и аналогичных историй носят практический характер. Тем не менее рискнем затронуть и некоторые теоретические аспекты.
Изложенные здесь факты плохо согласуются с представлением об организме как о пошаговой реализации генотипа. Если бы наши свойства были результатом развертывания жесткой программы, не существовало бы никакого механизма для корректировки аномалий в случае серьезных отклонений от нормы.
Предположим, мы смогли разбить нормальный онтогенез на множество запрограммированных шагов: включений тех или иных генов и вызванных ими преобразований развивающейся системы. За шагом 1 следует шаг 2, за шагом 27 – шаг 28 и так до конца. В зависимости от исходной наследственной программы у нас должен получиться то ли читатель «Компьютерры», то ли ее автор, то ли редактор. Кажется, все понятно; примерно так же инсталлируется компьютерная программа. Однако жестко запрограммированными могут быть только те шаги, которые неоднократно проходились в ходе эволюции системы управления. Как быть с нештатными ситуациями – вариантами 28a, 28b, 28c, 28d и так далее, одни из которых являются достаточно вероятными отклонениями от нормальной траектории, а другие – серьезными повреждениями?
Как возникает приспособленность? Общий ответ – в результате предшествующего отбора. Например, способность заживлять раны можно рассматривать как результат соответствующего отбора – те, кто успешнее их заживляли, чаще оставляли потомков. Но отбора на способность восстановления мозга в результате двадцатилетнего пребывания в коме не было и не могло быть до конца XX века!
Инсталляторы программ или включают отдельные инструкции на случай всех предусмотренных вариантов, или игнорируют отклонения траекторий развития, или выдают сообщения об ошибках. У некоторых организмов (например, у круглых червей) управление индивидуальным развитием организовано сходным образом. Несомненно, что наша программа задана иначе. Впервые это отчетливо осознал немецкий эмбриолог Ганс Дриш, который изучал в начале XX века развитие морских ежей (без издевки: наших близких родственников, особенно с точки зрения эмбрионального развития). Из плавающей в толще воды личинки развивается морской еж. А что получится из половинки разрезанной экспериментатором личинки – пол-ежа? Нет, целый еж, только в два раза меньшего размера!
Что же управляет развитием личинки, которая из неестественного промежуточного положения «выруливает» к предусмотренному финалу? Чтобы ответить на этот вопрос, Дришу понадобилось слово «энтелехия», взятое из философии Аристотеля. По Дришу, энтелехия – это отрицание законов причинности в функционировании живой материи. Думается, Дриш был неправ – причинность действует и в этом случае, только она носит особый характер. Развитие саморегулирующейся системы может управляться заданным для нее конечным состоянием, что позволяет прийти в нужную точку из широкого диапазона возможных промежуточных состояний.
А как же программа управления развитием, которая реализуется через последовательное включение требуемых генов? Да никак. В одних случаях наш организм управляется таким образом, а в других – иным.
Рассмотрим условный пример, связанный с программированием двух роботов. Первый должен взять заготовку в одной точке, определенным образом повернуть и поместить в другую точку. Второй – автопилот, который должен привести автомобиль в нужное место. Программа первого вполне может быть жесткой последовательностью инструкций, охватывающих все пространство возможностей. Однако предусмотреть все состояния и положения автомобиля в строго детерминированной программе невозможно. Что делать? Задать автопилоту карту и обучить выстраивать по ней маршрут к нужной точке. Впрочем, некоторые фрагменты и такой программы вполне могут включать жесткие последовательности инструкций.
Распространенные сегодня банальные представления об организме как «автоматической» реализации генотипа не могут объяснить случаи «чудесных исцелений». Эту категорию фактов можно попытаться объяснить на основе эпигенетической теории эволюции и ее представлений о сущности онтогенеза.
С этой точки зрения на развитие влияет сложная совокупность факторов, в числе которых и наследственная программа, и результаты ее функционирования, и «предустановочные» особенности клеток, и воздействие среды. Эта система столь сложна, что ее поэлементное описание невозможно. Она может лишь быть охарактеризована распределением вероятностей того или иного хода развития при определенных внешних условиях. Это распределение вероятностей задает многомерное фазовое пространство (совокупность точек и траекторий развития) возможных состояний развивающейся системы. Трехмерную модель такого фазового пространства называют эпигенетическим ландшафтом. Нормальный результат развития задается, с этой точки зрения, не пошагово и жестко, а как потенциальная яма описанного фазового пространства (углубление в эпигенетическом ландшафте). На протяжении многих поколений отбор углубляет эту потенциальную яму, повышая вероятность благоприятного завершения развития.
Организм Терри Уоллиса в результате автокатастрофы попал в совершенно нетипичное для него «место» фазового пространства, которое к тому же было сильно искажено в результате «нештатных» внешних воздействий. Но потенциальная яма, соответствующая нормальной самоорганизации мозга, сохранилась, а на «пути» к ней не оказалось непреодолимых препятствий. Организм «съехал» в состояние, в чем-то напоминающее нормальный этап онтогенеза. И вот, преодолевая аномалии, мозг начинает достраивать недостающие структуры… Нужно вспомнить, что даже в нормальном развитии мозга есть этап «нейродарвинизма». Те мозговые клетки, которые успешно образуют контакты со своими соседями и входят в состав нормально работающих нейронных сетей, сохраняются, а прочие отмирают. Благодаря самоорганизации мозг «нащупывает» оптимальное для данных условий строение.
У эпигенетического объяснения есть одна важная особенность: оно не удовлетворит людей, ищущих однозначные объяснения. Вероятностный характер описываемых этой моделью процессов не позволяет указать жесткое соответствие между причиной и следствием. Казалось бы, все просто: почему данный организм таков, каким мы его видим? Потому что в нем есть гены, которые запрограммировали его именно так… Увы, этот подход терпит крах при попытке объяснить эксперименты Дриша или историю Терри Уоллиса: такое не запрограммируешь.
Каждое время дает свои метафоры для описания действительности. Например, средневековый человек был так восхищен часовым механизмом, что весь мир казался ему часами, а Бог – часовщиком. Сегодня мир – компьютер, а Бог (или эволюция) – программист. Но кто сказал, что развитие наших объяснений должно остановиться на нынешнем этапе?
