Помоги проекту - поделись книгой:
Объединяя наши возможности точной послойной печати, синтеза адаптивных материалов и компьютерного моделирования поведения полученных структур, мы рассчитываем заложить фундамент для новой области — 4D-печати.
Лежащие в основе этого подхода «умные полимеры» сегодня применяются преимущественно в узкоспециализированных областях. Они используются для производства гидрогелей, биоразлагаемых упаковок и в экспериментах из области биомедицинской инженерии. Однако интерес к ним возрастает с каждым годом, а недавно значимые практические результаты были достигнуты и в микроэлектронике.
Инженерам из Университета штата Северная Каролина удалось сконструировать тензометрический датчик, самостоятельно восстанавливающийся после механического повреждения.
Аналогичными свойствами обладают защитная плёнка для экранов мобильных устройств компании Toray Advanced Film и чехол для iPhone. Они сами устраняют мелкие царапины в течение нескольких секунд.
Из-за иерархической структуры полимерных материалов малые конформационные изменения каждого мономера приводят к выраженному изменению общих свойств. Поэтому даже малого внешнего воздействия может быть достаточно для запуска различных процессов адаптации.
Например, способность «умных полимеров» к быстрому и обратимому фазовому переходу из гидрофильной микроструктуры в гидрофобную при изменении pH и температуры используется при создании новых средств избирательной доставки лекарств к поражённым клеткам. Из-за специфических условий в очаге воспаления изменения в структуре носителя и высвобождение из него лекарственного препарата происходят только в нужном месте, за счёт чего снижается выраженность побочных эффектов.
В технике одним из самых востребованных материалов с активной микроструктурой считается частично стабилизированный диоксид циркония. Он был разработан в Государственном объединении научных и прикладных исследований Австралии (CSIRO). Созданные из него детали не только обладают высочайшей механической прочностью, но и способны заполнять образовавшиеся в них трещины благодаря фазовому переходу из неравновесного в равновесное состояние. Как материал с исключительной износостойкостью в настоящее время он широко используется в установках измельчения и дробления химической, фармацевтической и пищевой промышленности.
Использование «умных полимеров» — закономерный этап в развитии технологии 3D-печати. Сами по себе такие материалы не позволяют создавать достаточно сложные вещи, в отличие от их определённого сочетания с запрограммированными свойствами.
Как АНБ строило свою соцсеть и почему Сноуден из 1975 года не верит в Сноудена 2013-го
За три месяца копания в файлах, унесённых Эдвардом Сноуденом из АНБ, прояснилось многое о том, как американские спецслужбы и их коллеги за рубежом
Последние три года (начиная с ноября 2010-го) с разрешения руководства АНБ анализирует собранные самостоятельно метаинформационные базы данных (в первую очередь телефонных звонков и электронной почты) с целью составления личных социальных графов граждан США и иностранцев. Вообще-то нет прямых доказательств, что граф строится для каждого индивида, метаданные о контактах которого осели в базах АНБ (PRISM и пр.). Но и доказательств обратного тоже пока не представлено — если не считать приевшихся уже уверений самого Агентства, что его интересуют только «некоторые» личности: вспоминая «три прыжка АНБ», можно представить истинные масштабы проблемы...
Соцсеть, построенная АНБ, в первом приближении напоминает обычные «фейсбуки»: её цель — систематизировать социально значимую информацию об индивиде и облегчить таким образом выявление его связей с интересными разведке людьми (поначалу в качестве последних выступали иностранные граждане — потенциальные шпионы или террористы). Однако АНБ не было бы АНБ, если б не воспользовалось всеми имеющимися в его распоряжении средствами для максимального уточнения картинки. Так что грубый соцграф, построенный на основе метаданных, «обогащали» (и продолжают по сей день) за счёт привлечения информации из внешних источников — публичных, коммерческих и всех прочих, до каких Агентство только смогло дотянуться. Это базы данных банков, страховых компаний, списки пассажиров и избирателей, записи налогового управления, сведения о месте жительства, и прочее, и прочее, включая и профили Facebook.
Ограничений на сбор не было практически никаких, и приличия соблюдались весьма условно. Так, вопреки всем предыдущим уверениям, изучение конкретного индивида могло проводиться без предварительной проверки, является ли индивид американским гражданином (то есть нужно ли для наблюдения за ним особое разрешение). Точно так же, без всяких запросов и разрешений, сосали информацию из «Фейсбука»: ведь это
Кстати, стоит сделать забавное дополнение для тех, кто ещё верит, что чей-то
Однако вернёмся к соцсети АНБ. В ответ на просьбу о комментарии журналисты получили от Агентства лишь повторение хорошо знакомого: «Мы работаем против терроризма и только по иностранным целям». Но, принимая во внимание масштаб вскрывшихся злоупотреблений (американцам в целом плевать на бесконтрольную слежку за иностранцами, но они не любят, когда государство следит за ними), пресса предполагает, что в этот раз АНБ легко не отделается. Страсти кипят ещё с июля, но если ранняя идея перекрыть финансирование Агентства совсем у законотворцев понимания не нашла, то вынашиваемый сейчас законопроект о запрете «оптовой слежки» (билль Вайдена — Юдалла — Пауля) имеет ненулевые шансы быть воплощённым в жизнь. Суть: АНБ по-прежнему сможет вторгаться в святая святых и применять свою аналитическую мощь на благо государства, но — только против конкретных лиц, подозреваемых в терроризме, шпионаже и прочем подобном.
Кто-то назовёт надежду на ограничение свободы рук АНБ неумеренным оптимизмом: Штаты не станут рубить сук, на котором сидят, да и список любопытных спецслужб не сводится к одним только американским. Но если позволите личное мнение, то надежда всё-таки есть, хоть и не там, где её видит обыватель или законодатели. На волне сноуденовской истерии в США вышла книга Кристофера Бойса «Сокол и Снеговик: сыны Америки». Бойс — это Сноуден образца середины 70-х годов: работая на правительство, он случайно (в результате технической ошибки) получил доступ к сверхсекретному коммуникационному каналу ЦРУ, но не поделился материалами с общественностью, а предпочёл продать их советской разведке. Пойман, осужден, бежал, жил грабежом банков и вынашивал планы бегства в СССР, снова пойман, отсидел в общей сложности почти четверть века и сейчас тихо живёт где-то в Штатах, не стесняясь признавать, что после всего пережитого даже думать о сопротивлении государству ему страшно.
По его биографии снят хороший фильм «Сокол и Снеговик» (1985), а журнал Wired на днях по случаю выхода книги (продолжение той истории) взял у него интервью. И вот там Бойс озвучил бесценную мысль: задачи осведомителя 70-х и сегодня разнятся принципиально. Почему он не обнародовал секретные телеграммы ЦРУ сорок лет назад? Да не было технической возможности сделать это с гарантированной безопасностью для себя! Ну как, в самом деле? Встретиться с журналистом? А что если это переодетый агент? Сегодня же достаточно выложить материалы в Сеть — и это даёт надежду, что Сноуден не будет «последним из могикан». Другие ребята с обострённым чувством справедливости не дадут расслабиться завравшимся службистам. Будет свой Сноуден и в России.
Печально, что сам Бойс не верит в эффективность такого рода активности. Как известно, большое видится на расстоянии, и Кристофера, отсидевшего за правдолюбие (он надеялся, что, сдавая информацию КГБ, понизит градус напряжённости в отношениях между двумя супердержавами) больше, чем многие из нас прожили, стоит послушать. А он считает, что среднего американца больше интересует, сколько сахара и сливок в его утреннем кофе, чем гражданские права. И как ничего не изменила WikiLeaks, ничего не изменят и Сноуден, и его последователи.
В статье использованы графика Василия Ложкина и кадр из личного архива Кристофера Бойса
.
На пути к химическому компьютеру: создана среда разработки на основе синтетической ДНК
Развитие современной науки часто идёт по пути биомимикрии — имитации в технике наиболее удачных и закрепившихся в ходе эволюции природных механизмов реализации какого-либо свойства или функции. По принципу действия цифровые камеры похожи на глаз, мембранные фильтры — на почку, миниатюрные роботы действуют как рой насекомых, etc.
Постепенно биомимикрия переходит от макро- к микроуровню. Исследователи пытаются копировать принципы работы клеток и даже отдельных молекулярных систем. Среди последних наибольший интерес представляют непосредственно основанные на ДНК.
Дезоксирибонуклеиновую кислоту по праву считают совершенным носителем информации с многоуровневой системой защиты критически важных данных. Она кодирует сложные алгоритмы синтеза белка. Через неё реализуются главные свойства живых организмов — наследственность и изменчивость.
В то же время для химиков и представителей разных технических специальностей это просто полимерная молекула, которую можно синтезировать искусственно и закодировать с её помощью практически что угодно. Например, год назад в медицинской школе Гарварда в ДНК-чипе записали книгу «Регенезис: как синтетическая биология приведёт к переосмыслению природы и нас самих».
Подобные эксперименты пока единичны, а их авторы каждый раз используют свои уникальные методы. Исследователи из Вашингтонского университета пошли дальше и решили унифицировать процесс, для чего создали целую среду разработки:
Живые организмы используют многочисленные химические реакции для исследования окружающего мира и регулирования постоянства внутренней среды. Разработка синтетических систем с аналогичными свойствами представляет интерес для медицины и промышленных методов, использующих эффект самоорганизации. Для их создания требуется проектирование контроллера с молекулярными цепями управления, на основе которого могли бы выполняться необходимые вычисления и действия на химическом уровне. Мы реализовали вычислительное ядро таких контроллеров, использовав формализм сетей химической реакции и создав соответствующий язык программирования.
Из-за свойства комплементарности при помощи синтетической ДНК можно запрограммировать выполнение произвольного набора команд и сформировать молекулярную систему с определёнными свойствами.
Такой подход можно использовать для создания искусственных органов, в которых молекулярная система на основе синтетических молекул ДНК будет способна реализовать разные биологические программы в зависимости от текущих потребностей.
В клинической практике такие молекулярные системы могут служить способом для тестирования лекарственных препаратов и их избирательной доставки к клеткам поражённого органа. Один из авторов работы, доцент лаборатории экспериментальной вычислительной техники ExCEL Георг Силиг (Georg Seelig), так описывает роль исследования:
Если вы хотите, чтобы компьютер делал что-то иное, вы просто запускаете на нём другую программу. Теперь очень похожий метод управления мы можем реализовать на уровне (био)химии.
Параллельно исследователи из Вашингтонского университета приблизились к решению давней проблемы эффективной обработки аналоговых сигналов в цифровых системах:
Наша архитектура использует синтетическую ДНК и может осуществлять любые математические действия. В отличие от привычных логических схем, она позволяет естественным образом обрабатывать аналоговые сигналы, как это делают биологические системы. Для уменьшения ошибок, связанных со сборкой синтетической ДНК, компоненты контроллера могут быть получены биологическим путём из ДНК плазмид. Мы создали несколько строительных блоков для разных типов реакций, а затем объединили их в сеть, которая реализует на молекулярном уровне алгоритм, использующийся в распределённых системах управления.
Если каждый компонент цифровой системы имеет строго одно из двух состояний, кодируя логическую единицу или ноль, то группа нейронов или молекул, как правило, находится в более сложном состоянии, описание которого нельзя свести к простой битовой последовательности без огрубления.
Ограниченность возможностей имитации живых систем с помощью привычных логических схем тормозит развитие таких проектов, как искусственный мозг или моделирование биологических процессов, и множества других. С появлением среды разработки на основе синтетической ДНК существующие барьеры будет значительно легче преодолеть.
Sharp и Qualcomm показали дисплей нового поколения
На ежегодной японской выставке CEATEC компания Sharp продемонстрировала прототип дисплея, разработанный совместно с Qualcomm. В нём отсутствуют привычные RGB-светофильтры. Подсветка такого экрана индивидуальна для каждого пикселя. Она сама мерцает красным, синим и зелёным с высокой частотой. В качестве затвора пикселей используются микроэлектромеханические системы (MEMS), работу которых контроллер синхронизирует с подсветкой. По его команде затворы открываются на долю секунды, пропуская заданную порцию света с известной длиной волны. Визуально такое мерцание заметить практически невозможно. Для глаза человека отдельные разноцветные микровспышки сливаются в общую цветную картину.
http://www.youtube.com/watch?v=8Je6dlUZhAI
Новинка получила рабочее название MEMS-дисплей. Представлен прототип с диагональю семь дюймов и разрешением 1280×800. От других ЖК-панелей он отличался более яркими цветами. Это стало возможным за счёт отказа от светофильтров, вызывающих потери света. По этой же причине разработчики отмечают сниженное энергопотребление и прогнозируют увеличение времени работы от батарей мобильных устройств с такими дисплеями.
Отдельные посетители «Объединённой выставки передовых технологий» отмечали, что если при обычном взгляде на экран изображение выглядит чётким и насыщенным, то периферийным зрением они иногда фиксируют красно-синие всполохи. На вопрос журналиста издания PC World об этом явлении ответил заместитель генерального директора нового центра развития компании Sharp Акира Имаи:
Мы знаем об этом недостатке и считаем его простительным для прототипа. Разработчики постараются полностью устранить его в серийно выпускаемых дисплеях.
Вероятно, для этого будет достаточно просто повысить частоту подсветки и скорость работы затворов.
Сотрудничество с Qualcomm началось летом этого года. Американская компания дважды инвестировала в развитие MEMS-дисплеев Sharp по $60 млн.
Фирма Sharp известна в том числе как один из пионеров в использовании жидкокристаллических дисплеев на потребительском рынке. В 1973 году она выпустила первый микрокалькулятор с ЖК-экраном. Сегодня в стратегии развития компании MEMS-дисплеи указываются как промежуточный этап на пути к созданию более совершенных экранов по технологии IGZO.
Название IGZO указывает на использование оксидов индия, галлия и цинка в качестве полупроводникового материала для изготовления прозрачных тонкоплёночных транзисторов. Они считаются совершеннее существующих из-за более высокой подвижности электронов. Это свойство позволит добиться создания пикселей с уменьшенными размерами и временем отклика.
Технология IGZO-TFT была разработана десять лет назад группой профессора Хидео Хосоно в Токийском технологическом институте при поддержке Агентства по науке и технике Японии. Первоначально предложенная кристаллическая модификация была заменена в 2004 году аморфной. С ней подвижность электронов активного слоя жидкокристаллических дисплеев повысилась в 40–50 раз по сравнению с аморфным кремнием.
Развитием концепции IGZO-TFT долгое время занималось подразделение Hitachi displays. Три года назад его сотрудники представили на CEATEC 2010 свой прототип такого дисплея с разрешением 730×920. Затем технология была лицензирована для использования компанией Sharp в 2011 году. В настоящее время она оценивается как одна из самых перспективных для развития производства дисплеев любого назначения, включая классические TFT-матрицы и OLED-модули.
Крадите, оплачено! Почему мы получаем данные с марсохода Curiosity последними?
В мире науки едва ли найдётся другой эксперимент, сравнимый по величине с экспедицией марсохода Curiosity. Эта «лаборатория на колёсах» работает в интереснейшем районе Красной планеты уже год — и равных ей по функционалу, важности и потенциалу поставленных задач, интересу общественности попросту нет. Но больше того: Curiosity лично мне представлялся и уникальным примером научного интернационала: к его постройке приложили руку учёные из разных стран — и результаты, которые сейчас получает NASA, эксплуатирующее ровер, по праву принадлежат всем нам (да-да, в том числе и нам, россиянам; мы тоже внесли свой вклад, но об этом позже). Однако случившееся в последние дни бросило тень на этот чистый образ. В проекте оказались замешаны деньги, личные и национальные интересы, и сейчас вокруг него разрастается скандал, сопоставимый с тем, что гремел минувшей зимой вокруг недоброй памяти Аарона Шварца.
В скандале этом, не считая самого вездехода, три действующих лица. Первое — Национальное управление по воздухоплаванию и исследованию космического пространства, NASA. Оно посадило Curiosity (так именуют вездеход; полное официальное название проекта — Mars Science Laboratory, MSL) на Красную планету и теперь руками сотрудников MSL Science Team принимает поток информации от ровера (если забыли, как это было, вот эмоциональный отчёт о посадке: «какие-нибудькогда-токогда-тоЗачем Америке Марс? И нужен ли он нам?»). Среди последних результатов — неожиданно высокое содержание воды (2% от массы) в марсианском песке: если я правильно перевёл из имперских единиц в метрические, нагрев кубометр грунта, можно получить почти 27 литров воды. Находка эта, конечно, не так впечатляет, как окаменелости, бывшие живыми, но практически она даже более значима, ведь теперь одной серьёзной проблемой для марсианских поселенцев будет меньше. Да и для терраформирования Марса, если до него дойдёт, это столь же важно.
Второе действующее лицо — уважаемый журнал Science, в котором на прошлой неделе было опубликовано полдюжины статей, посвящённых всестороннему анализу марсианского грунта инструментами Curiosity. Статьи за подписями пёстрого коллектива авторов, среди которых заметное место занимают сотрудники различных подразделений NASA, а остальные поделены между опять-таки американскими вузами. В частности, именно в этих научных работах — фактически первых, основанных на данных Curiosity и прошедших рецензирование независимыми исследователями, — констатируется наличие в марсианском песке практически полезных концентраций химически связанной воды. Плюс масса нюансов, ранее не публиковавшихся. Вероятно, человека с улицы эти статьи не заинтересуют, но астрономам-любителям, а тем более — представителям профессионального научного сообщества они к прочтению обязательны. Да вот незадача: прочесть их мы с вами не можем, точнее — не можем сделать этого бесплатно. Материалы выложены в платной секции Science, по двадцать долларов США за штуку.
И вот здесь в игру вступает третий участник — Майкл Эйзен, американский биолог, известный в том числе как сторонник «открытой науки», то есть науки без платных барьеров вроде того, за которым Science спрятал отчёты Curiosity. Эйзен, наткнувшись на ценник, пришёл в ярость и, заплатив за статьи, вопреки всем запретам и предупреждениям перепечатал их на собственном сайте. Он сделал это, отчётливо понимая, что нарывается на неприятности с поборниками «копирайта»: в памяти ещё свеж зимний пример Аарона Шварца, фактически сделавшего то же самое, попавшего за это под суд и убившего себя, возможно, из-за перспективы чрезмерно жестокого приговора (см. «Вор в законе Аарон Шварц»). Аргументация Эйзена проста: Curiosity «скушал» два с лишком миллиарда долларов только американских налогоплательщиков, стал для NASA одним из самых ярких успехов, подарив ему беспрецедентное внимание публики — и как NASA отблагодарило простых американцев за это? Опубликовав (ну или позволив опубликовать) ценнейшие материалы в платном разделе и на весьма суровых условиях — вроде использования только в личных и научных целях, с запретом на перепечатку без письменного разрешения AAAS (некоммерческая Американская ассоциация содействия развитию науки, издающая Science), и тому подобных.
Эйзен считает это совершенно неприемлемым по двум причинам. Во-первых, нравственной: NASA прекрасно известно, что публика следит за каждым манёвром Curiosity — и наживаться на этом стыдно. Эйзен не проводит аналогий, но, думается, это всё равно как если бы трансляцию первых шагов Нила Армстронга по Луне пустили только по платному каналу. Во-вторых, такая публикация противоречит законам США: поскольку собранные Curiosity данные и проделанная сотрудниками NASA работа оплачены государством, они «не могут быть объектом копирайта» (по выражению Эйзена; иначе говоря, не могут быть объявлены чьей-то собственностью, ибо уже являются общественным достоянием).
Эйзен уверен в своей правоте настолько, что даже поддался соблазну поёрничать: мол, публикую это, чтобы помочь NASA и журналу Science исполнить требование закона! И по крайней мере по состоянию на текущее утро репрессий не последовало. Лучше того, JPL сама разместила копии статей на своём сайте, правда, как и Science, с заметными ограничениями: для перепечатки требуется разрешение, копии предоставляются только для «персонального, некоммерческого» использования и т. п. Но всё это ещё не означает, что «антикопирайтная» выходка сойдёт Эйзену с рук и он не попадёт на скамью подсудимых по обвинению в воровстве, за что в числе прочего настрадался и приснопамятный Шварц (а ведь в числе украденных им работ наверняка тоже было множество выполненных на государственные гранты).
Дело в том, что дело очень, очень тёмное. В разгоревшейся с подачи Майкла дискуссии приняли участие и журналисты, и юристы, и учёные. И даже эта весьма подкованная публика не смогла прийти к общему мнению по ключевым вопросам: например, так и осталось невыясненным, кто должен или сможет преследовать Эйзена за перепечатку без спроса — журнал Science, авторы статей или Министерство юстиции.
Впрочем, пусть себе спорят, пусть сажают, если захотят, для нас происходящее ценно по-своему. Ведь, вообще говоря, у нас должен был бы отыскаться свой Майкл Эйзен, который вступился бы за честь российской науки и российских налогоплательщиков! В Mars Science Laboratory вложена заметная доля нашего с вами труда, наших денег. Во-первых, за атмосферу MSL вывела ракета-носитель Atlas-5 с двигателями НПО «Энергомаш». Допустим, это был чистый бизнес. Однако есть и аргумент номер два: один из ключевых инструментов для зондирующей разведки Марса — прибор под названием «Динамическое альбедо нейтронов» — был разработан, сконструирован и предоставлен NASA государственной корпорацией «Росатом», Институтом космических исследований РАН и Объединённым институтом ядерных исследований (международная организация, квартирующая в подмосковной Дубне). К слову, именно с помощью ДАН были получены первые свидетельства наличия воды в приповерхностном слое марсианского грунта (до метра глубиной) в концентрациях, сравнимых с теми, о которых речь шла выше.
Таким образом, мы с вами имеем на результаты работы Curiosity не меньше прав, чем граждане Соединённых Штатов Америки (которые в своей обычной манере зациклены на своих интересах — и даже Эйзен не вспоминает ни Россию, ни Евросоюз). И если, к примеру, лично для меня «место в заднем ряду» на презентации подробных минералогических отчётов о кратере Гейла — просто досадный факт, то для исследователей, занятых космосом профессионально, это может стать и является серьёзной помехой, а с ними мешает и российской науке (которая и так-то страдает от недофинансирования). По крайней мере в частной редакционной беседе это подтвердил известный вам Михаил Ваннах: некоторые его прихожане, (пока ещё) двигающие науку в России, называют отсутствие доступа к платным научным ресурсам одним из побудительных мотивов к эмиграции.
Поделиться книгой: