В общем, трудности перевода с японского отнюдь не ограничиваются сферой заковыристых иероглифов. Хочется верить, что для предотвращения международных конфликтов психологи с Хоккайдо как можно скорее выпустят в свет англо-японский «смайлословарь». ДК
Какие компьютерные игры предпочитают бизнесмены? Раскладывают пасьянс в свободное время? У IBM есть свой ответ на этот вопрос. Компания готовится к выпуску финальной версии Innov8 – трехмерной деловой игры, предназначенной для обучения управлению деловыми процессами. Идею создания такой игры компания позаимствовала в бизнес-школе, где студентов спрашивали о новых способах обучения менеджеров и IT-специалистов.
В принципе, учиться интерактивно, используя имитацию реального мира, конечно, интереснее, чем сидеть над книгой, вникая в теорию и представляя в уме примеры. А по части соответствия игры реальному миру компания действительно постаралась. Персонаж, управляемый при помощи джойстика, может свободно перемещаться по зданию и общаться с «коллегами» в стиле Second Life. Игроку поступают задания от главы компании, сначала довольно простые, достаточные для понимания отдельно взятого бизнес-процесса. Постепенно сложность увеличивается, и «геймер» должен сам работать над оптимизацией работы и докладывать о выполнении «начальству». По завершении игры обучаемый может посмотреть набранное количество очков.
Индивидуальная версия Innov8, вероятно, появится к сентябрю. Позже должен выйти и онлайновый вариант, где пользователи смогут не только сравнивать успешность выполнения заданий, но и взаимодействовать друг с другом. ДП
Новый подход за контролем потребления наркотиков разработала группа ирландских ученых под руководством Брэтта Полла (Brett Paull). Исследователи оценили уровень потребления кокаина и морфина в Дублине на основании анализа концентрации этих веществ и продуктов их распада в сточных водах города. В сущности, это метод экологического мониторинга, примененный в масштабах крупного города для отслеживания динамики потребления наркотиков без привлечения полицейских мер. По словам Полла, обычные данные по этому непростому вопросу из полицейских и близких к ним источников полны искажений, случайных или намеренных, тогда как их метод вполне объективен.
Группе Полла уже приходилось изобретать «нетрадиционные» методы контроля за потреблением наркотиков. В частности, ученые проводили хроматографический и масс-спектрометрический анализы веществ, абсорбированных денежными банкнотами. Оказалось, что все без исключения банкноты номиналом от 5 до 50 евро несут следы кокаина, а примерно 7% купюр – следы героина. Тотальное «загрязнение» банкнот кокаином понятно: общеизвестна практика употребления этого наркотика путем вдыхания через скрученную в трубочку купюру. Однако большая доля купюр несет следы кокаина не по этой причине, а вследствие контакта с «грязными» банкнотами. Отчасти из-за этого пришлось отказаться от нашумевшего метода: количество банкнот со следами наркотиков не всегда коррелирует с потреблением этих веществ. Кроме того, далеко не все банкноты удается проверить. Анализ сточных вод в этом смысле точнее и удобнее. На очистных сооружениях всегда фиксируется объем пропущенной воды и известно число подключенных к водоочистной системе домов и квартир.
Уже есть первый опыт оценки потребления кокаина в Дублине, где проживает (вместе с пригородами) 1,7 млн. человек. Исследователи подсчитали, что в день через очистной завод Дублина проходит 220 грамм кокаина. Учитывая, что организм человека «усваивает» только десятую часть этого наркотика, получаем ежедневное потребление кокаина в столице Ирландии свыше двух килограмм, то есть примерно 1,3 г на тысячу человек. В небольших провинциальных городах Ирландии «расход» кокаина получается в пять раз меньше, чем в столице.
Ирландские ученые надеются, что их метод будет использоваться для постоянного мониторинга динамики потребления наркотиков и позволит реально взглянуть на эту серьезную проблему. ЕГ
Ученые из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA) переложили аминокислотные структуры белков на музыку, получив на выходе довольно приятные мелодии.
Молекула любого белка представляет собой последовательность аминокислотных остатков, соединенных пептидной связью. Практически все белки построены из двадцати аминокислот. Сложные белки кроме аминокислотных цепей могут содержать атомы металлов, липиды, углеводы и др. Белковая молекула состоит из одной или нескольких полипептидных цепей, каждая из которых содержит от нескольких десятков до нескольких сотен (в некоторых случаях свыше тысячи) аминокислотных остатков. Специфичность функций белков проистекает из уникальной аминокислотной последовательности каждого из них, причем последняя определяет и характерную только для данного белка пространственную конформацию.
Каждому аминокислотному остатку американские исследователи назначили соответствующий музыкальный аккорд. Как говорит Риэ Такахаси (Rie Takahashi), молекулярный биолог из UCLA и по совместительству пианист: «Мы хотим услышать белковую последовательность, а не просто увидеть ее в виде графического образа». Первые опыты Такахаси по биохимическому музицированию были исполнены на фортепьяно. Сейчас ученый использует компьютерную программу, которая в соответствии с назначенными аминокислотным остаткам звуками трансформирует структурные данные в звуковой файл.
Вообще-то исследователи из UCLA не первые, кому пришла в голову подобная идея: в Интернете можно найти примеры «музыкальных композиций», построенных на структуре различных белков. На музыку это, правда, похоже отдаленно, если, конечно, не понимать под музыкой некоторые экстремальные направления, вроде крайних ответвлений Ambient. Прослушав подобные композиции для разных белков или их фрагментов, становится понятно, что обычному человеку отличить один белок от другого на слух крайне трудно (возможно, с этой задачей и справится натренированное ухо).
«Молекулярная музыка» группы из UCLA более мелодична по сравнению с предыдущими попытками. Это достигнуто как за счет выбора удачных аккордов, так и за счет варьирования времени их звучания – здесь важную роль сыграли композиторские навыки Такахаси. Соответственно, разработанный метод, как полагают исследователи, уже может найти практическое применение. Например, в учебных целях для ознакомления детей, людей с нарушенным зрением и всех, кто интересуется молекулярной биологией, с основами строения белков.
Остается пожелать группе Такахаси решить и обратную задачу: синтезировать новые белки на основании известных музыкальных композиций и проверить биологическую активность полученных соединений. ЕГ
Необычным учебным пособием обзавелся недавно медицинский колледж при университете японской префектуры Гифу. Конструкторская группа во главе с 58-летним профессором Юдзо Такахаси (Yuzo Takahashi) создала гуманоидного робота, которому по плечу выступать в качестве наглядного пособия на занятиях по заболеваниям опорно-двигательного аппарата.
Гордостью гуманоида, внешне напоминающего молодую брюнетку, являются начиненные шарнирами суставы и торс, способные двигаться вполне по-человечески. Стоит заметить, что это уже не первый электронный пациент, созданный усилиями «роботомедтехников» из Гифу. Год тому назад они уже явили миру электронного больного, выполненного в «форм-факторе» лежащей на спине женщины. Тогда детище инженерной мысли «страдало» заболеваниями брюшной полости, и ему был прописан строгий постельный режим. В отличие от своей «младшей сестры», предыдущая «пациентка» была почти полностью парализована: и в ответ на пальпацию эластичной кожи могла лишь жаловаться, что у нее «болит вот тут».
Как утверждают робоконструкторы, за минувший год сделан огромный шаг вперед – ведь для опытного терапевта осанка и моторика движения пациента зачастую значат не меньше, чем его сбивчивый рассказ о недомоганиях. Польза от знакомства с «робобольным» особенно велика в случае диагностики редких заболеваний, редко встречающихся у пациентов из плоти и крови. Помимо визуальных и тактильных ощущений, к услугам эскулапов и речевая информация. Так, «страдая» от тяжелой формы миастении, приводящей к атрофии мышц, робот «жалуется» собеседнику на тяжесть век, соответственно меняя мимику, расслабляя плечи и подаваясь вперед. Однако «раз на раз не приходится»: наблюдаемые на синтетической «шкуре» симптомы могут подвергаться тонкой программной настройке, имитируя своеобразные реакции на течение одного и того же заболевания у различных людей.
С легкой руки консилиума преподавателей японского вуза новому «пациенту» был поставлен благоприятный диагноз: уже в следующем учебном году он будет «зачислен» в университетский штат. За время, оставшееся до первого звонка, Такахаси и его подчиненные клятвенно обещают «привить» своему чаду как можно больше новых недугов. ДК
Сотрудники Университета Пэдью в штате Индиана продемонстрировали новый метод получения водорода из воды с помощью алюминия. Они полагают, что этот процесс даст возможность разработать экономически конкурентоспособные технологии массового производства водорода для топливных элементов и двигателей внутреннего сгорания. Университет уже подал заявку на патентование этой технологии, а ее коммерциализацией займется недавно основанная фирма AlGalCO LLC.
Как известно, алюминий химически весьма активен и, подобно щелочным и щелочноземельным металлам, может вытеснять водород из воды. Алюминиевые ложки не превращаются в труху только потому, что этот металл мгновенно реагирует с кислородом воздуха и покрывается окисной пленкой. Она не дает воде и кислороду проникнуть вглубь и защищает металл.
То, что некоторые алюминиевые сплавы могут эффективно разлагать воду, известно давно. Это происходит потому, что добавочные компоненты таких сплавов препятствуют образованию окисной «брони». В течение последних десятилетий было сделано немало попыток создать на основе таких сплавов генераторы водорода. Однако эти сплавы, как правило, содержат добавки в виде редких и очень дорогих металлов, что сильно повышает себестоимость конечного продукта. Кроме того, такие добавки могут препятствовать контакту атомов алюминия и кислорода и тем самым снижать скорость диссоциации воды.
Разработчики нового метода утверждают, что им удалось преодолеть эти трудности. Их технология основана на реакции, которую еще сорок лет назад открыл руководитель коллектива Джерри Вудолл (Jerry Woodall), ныне заслуженный профессор Школы электрических и компьютерных технологий Университета Пэдью. В 1967 году он случайно заметил, что горячий жидкий сплав алюминия и галлия при контакте с водой вызывает бурное образование водорода. Тогда этот результат его не слишком заинтересовал, поскольку для нагрева сплава требовалось слишком много энергии. Однако в ходе последующих исследований Вудолл обнаружил, что вода хорошо разлагается, если ее пропускать через слой мелких твердых гранул, изготовленных из этого сплава. При этом галлий выполняет двойную роль. С одной стороны, он усиливает реакционную способность алюминия, а с другой – препятствует возникновению оксидных пленок. Возникающая окись алюминия просто смывается с поверхности гранул и накапливается в отстойнике. Очень важно, что при этом не образуется токсичных веществ.
Можно предположить, что сплав Вудолла при контакте с водой не создает на поверхности прочную окисную пленку из-за того, что галлий инертнее алюминия и практически не реагирует с кислородом при нормальной температуре. Поэтому вода проникает к атомам алюминия беспрепятственно. Такое возможно лишь при правильном подборе композиции сплава. Все дело в том, что атомы алюминия не должны быть настолько связаны с атомами галлия в решетке, чтобы потерять свою способность к реакции с водой.
Профессор Вудолл полагает, что со временем автомобили можно будет заправлять обычной водопроводной водой и подавать ее в газогенератор. По его расчетам, общий вес алюминиево-галлиевых гранул, обеспечивающих горючее для 500-километрового пробега среднего легкового автомобиля, не превысит полутора сотен килограммов. Правда, в настоящее время полученный таким образом горючий газ еще не может конкурировать с бензином. Хотя галлий очень дорог, этот металл практически не реагирует с водой и может вновь и вновь извлекаться из отходов (кроме того, массовое применение новой технологии скорее всего приведет к появлению более дешевых способов получения галлия). Однако нынешняя стоимость алюминия такова, что полученное с его помощью водородное горючее себя не окупает. Тем не менее Вудолл полагает, что алюминий удастся значительно удешевить посредством усовершенствования технологий его электролитического восстановления из окиси с использованием электричества, произведенного ветровыми турбинами или ядерными станциями.
Предложенная методика, конечно, не решит энергетические проблемы человечества, но если надежды исследователей оправдаются – поможет уменьшить объем вредных выхлопов, по крайней мере в местах сосредоточения автомобилей (не следует забывать, что большую часть электроэнергии мы по-прежнему получаем из ископаемого топлива). АЛ
Спинтронное устройство на основе кремния впервые удалось изготовить физикам из Университета штата Делавэр в Ньюарке и Кембриджской фирмы NanoTech. Ученые «впрыснули» электроны с одинаково ориентированным спином в слой кремния и управляли ими в полупроводнике. Эта демонстрация возможностей кремния делает появление спинтронных компьютеров еще на один важный шаг ближе.
По сути дела, одно спинтронное устройство уже давно стоит в каждом ПК – это обыкновенный винчестер. В нем информация хранится в виде определенной намагниченности участков рабочего слоя, которая в свою очередь формируется за счет преимущественной ориентации спинов электронов, входящих в магнитный слой ферромагнетиков, таких как железо и кобальт. Эта ориентация хорошо сохраняется, что и позволяет надежно хранить информацию. Однако многообещающая идея использовать спин вместо или вместе с зарядом электрона для обработки информации пока еще далека от современных компьютеров.
Основные компоненты спинтронной логики уже созданы и активно исследуются, но они, как правило, используют дорогой арсенид галлия. Кремний почти идеально подходит для спинтроники, поскольку в нем спин электрона сохраняет свою ориентацию особенно долго. Кроме того, хорошо отработанная технология массового производства кремниевых чипов гораздо дешевле. Но беда в том, что электроны с определенной ориентацией спина очень трудно «впрыснуть» в кремний. Их легко получить, пропуская ток сквозь тонкий слой намагниченного проводника. В этом слое электроны с ориентированным в противоположном направлении спином тормозятся и рассеиваются, а со спином «правильной» ориентации, напротив, легко проходят. Такой же слой можно использовать на выходе из кремния для измерений. Но на границе между кремнием и ферромагнетиком электроны теряют свою поляризацию.
Эту трудность удалось преодолеть, применив быстрые баллистические электроны, разогнанные в туннельном контакте перед магнитным сплавом из железа и кобальта толщиной 5 нанометров. Этот поляризующий слой располагался на кремниевой пластине толщиной 10 микрон, в которую быстрые электроны пролетали, как пули, без потери ориентации спина. В кремнии спин электронов можно было крутить с помощью внешнего магнитного поля, а на выходе еще один тонкий намагниченный слой из железа и никеля пропускал электроны только с совпадающей ориентацией спина. Измеряя ток сквозь такой бутерброд можно было надежно судить, что же в нем происходит.
К сожалению, пока эксперименты проводились лишь при низких температурах (-188 градусов Цельсия) для снижения тока утечек. Первоочередной задачей ученых теперь будет демонстрация кремниевых спинтронных устройств, работающих при нормальной температуре. ГА
Новый способ лазерного охлаждения полупроводников предложил теоретик из Университета Джонса Хопкинса в Балтиморе Джейкоб Хургин (Jacob Khurgin).
На первый взгляд очень странная идея задействовать лазерный свет для охлаждения чего бы то ни было, на самом деле не является ни странной, ни новой. В основном лазер используют в научных лабораториях для охлаждения отдельных атомов до сверхнизких температур. Вариаций тут много, но механизм охлаждения обычно везде одинаков. Частоту света лазера выбирают так, чтобы энергия его фотонов была чуть меньше характерной энергии спонтанного испускания атомов. Тогда, поглотив фотон, возбужденный атом затем излучает фотон с чуть большей энергией и за счет этой разницы в энергиях постепенно охлаждается.
В твердом теле похожий механизм удалось реализовать для охлаждения стекол с примесями иттербия и других редкоземельных элементов. Но все попытки сделать что-то похожее в полупроводниках до сих пор терпели фиаско. В полупроводнике поглощенный фотон, как правило, создает пару из электрона и дырки, которая редко рекомбинирует с испусканием фотона с большей энергией. Наоборот, чаще излучаются фотоны с меньшей энергией, а разница нагревает кристаллическую решетку материала. Кроме того, излученный фотон часто вновь поглощается материалом, что ведет к дополнительному нагреву.
В новом способе охлаждения слой полупроводника нужно расположить вблизи поверхности металла с вакуумным зазором около десяти нанометров. В такой слоистой конструкции могут существовать так называемые поверхностные плазмоны-поляритоны – кванты коллективных колебаний электромагнитного поля и свободных электронов в металле. Как подсчитал теоретик, пары из электрона и дырки в полупроводнике тогда смогут рекомбинировать, испуская вместо фотона такой экзотический плазмон-поляритон, который с вероятностью 99,9% поглотится именно в металле. Таким образом, энергию из слоя полупроводника можно будет перекачивать в металл, который уже придется охлаждать обычным кулером.
Расчеты показывают, что если в качестве полупроводника взять нитрид галлия, а металлический слой сделать из серебра, то общая эффективность такого холодильника составит около трех процентов. А этого уже достаточно для практических приложений. Причем полупроводник будет охлаждаться непосредственно и сразу во всем своем объеме, что значительно снизит в нем вредные перепады температур.
Дело вроде бы за малым – проверить новую теорию в эксперименте. Но автор в ней вполне уверен и считает, что эффективность холодильника можно значительно увеличить, если сделать поверхность металла рифленой. В случае успеха новый способ в первую очередь будет использоваться для охлаждения чувствительных инфракрасных детекторов на спутниках и в приборах ночного видения. А там, быть может, и до процессоров дело дойдет. ГА
Традиционной для многих последних месяцев неудачей закончились два мероприятия, посвященные внедрению новых космических технологий. Человек со своим прогрессом был бит как на Земле, так и за пределами атмосферы. Посыпать голову пеплом, впрочем, рано, ведь легкая дорожка техническим новинкам выпадает далеко не всегда, и, наверное, нет ничего страшного в том, что при решении поставленных задач в ответе порой получаются пресловутые полтора землекопа. Если быть точнее, то количество копающих в конкурсе NASA Regolith Excavation Challenge правильнее было бы обозначить как 0,5.
Американское аэрокосмическое агентство продолжает серию «челленджей», посвященных будущему освоению Луны. На сей раз автономным роботам предстояло копать имитирующую лунный грунт субстанцию, собранную в емкости, напоминающей песочницу. Задача, поставленная организаторами конкурса, выглядела весьма «школьно»: «на объекте работают четыре экскаватора, за полчаса работы каждый должен выкопать не меньше 150 кг грунта, сколько грунта выкопано всего». Дополнительным и весьма важным условием послужила обязательная миниатюрность «строительной» техники: каждый «робокоп» должен весить не более сорока килограммов и потреблять не более 30 Вт энергии. Участники состязания без всяких неожиданностей выбрали дифференциальный метод решения, то есть, все работали только за себя, пытаясь добыть виртуально зарытые в лунной песочнице 250 тысяч долларов премиальных. Трое из четверых конкурсантов сошли с дистанции в самом начале, и, разумеется, по техническим причинам. Четвертый претендент на лунный клад (Technology Ranch, Калифорния) к истечению срока немного не дотянул до половины положенного норматива, и все четыре команды разработчиков были отправлены на пересдачу. NASA решило ободрить «двоечников»: понимая, что создание аппарата, удовлетворяющего столь жестким требованиям, дело хлопотное и дорогостоящее, учредитель пообещал в следующем году на той же глубине разместить на полмиллиона долларов больше.
А несколько раньше, в рамках эксперимента Multi-Application Survivable Tether (MAST) на околоземную орбиту был запущен небольшой спутник, которому предстояло провести испытания довольно модной технологии: космической нити (троса, каната). В последние годы много говорится и пишется об этой чудесной возможности в некоторых случаях отказаться от дорогих в использовании ракетных двигателей. Речь, как правило, идет об идее космического лифта, который позволил бы доставлять на орбиту грузы, а также о коррекции орбит спутников. С лифтами пока совсем плохо, а вот взаимодействие аппаратов посредством нити на орбите уже удалось довести до испытаний.
На самом деле, в MAST было задействовано целых три аппарата. Один должен был отделиться от двух других для того, чтобы размотать километровую нить толщиною в полмиллиметра. На втором, номинально главном спутнике разместилась бобина с нитью, навигационное устройство и антенна. Третьему аппарату, тому, что изначально был размещен посередине, предстояло позднее проследовать по всей длине нити, изучая ее целостность посредством фотографирования и сообщая о повреждениях, полученных в ходе эксперимента. Увы, до этого не дошло: из-за сбоя в работе ограничителя первые два аппарата разошлись лишь на несколько метров.
Эта неудачная попытка обошлась меньше чем в миллион долларов. NASA сделало только первый практический шаг к цели. Кроме использования космического троса в коррекции орбит и удержания на нужном расстоянии разрозненных частей орбитального комплекса есть идея и так называемой космической пращи, которая с помощью все той же нити позволит поймать аппарат на низкой орбите и перевести его на иную, даже межпланетную траекторию. Кто знает, может быть, именно так к Луне запустят первый экскаватор. АБ
Верховный суд Калифорнии отказался рассматривать иск, инициаторы которого требуют запретить программу изучения человеческих стволовых клеток. Это решение окончательно лишает противников программы шансов на успех и открывает путь к ее практической реализации.
Программа научных исследований, нацеленных на поиск методов лечения различных заболеваний с помощью стволовых клеток, была утверждена на общекалифорнийском референдуме, который состоялся в 2004 году. Ее инициаторами стали состоятельные жители штата, чьи родственники страдают сахарным диабетом и другими заболеваниями, которые предполагается лечить с помощью стволовых клеток. Эта инициатива нашла сильную поддержку в университетах и биотехнологических компаниях, а также в Голливуде. За две недели до голосования в ее пользу высказался даже губернатор штата Арнольд Шварценеггер. Сторонники проекта собрали на пропаганду 20 млн. долларов и использовали эти деньги весьма эффективно. Их противникам, которых возглавил знаменитый актер Мел Гибсон, не удалось накопить и миллиона. В результате проект одобрили почти 60% калифорнийцев, пришедших на избирательные участки.
Эта инициатива очень интересна в юридическом плане. Она не просто санкционировала работы с человеческими стволовыми клетками любых типов, в том числе и эмбриональных, но и придала таким исследованиям статус конституционного права. Разумеется, речь идет не о федеральной конституции США, а о конституции Калифорнии. Для обеспечения практической реализации проекта, власти штата выпустят облигации займа на общую сумму три миллиарда долларов. Эти средства будут в течение десяти лет приблизительно равными долями направляться на финансирование биомедицинских проектов, связанных с применением стволовых клеток. Получателям таких грантов не возбраняется клонировать человеческие эмбрионы с целью использования их клеток в лечебных целях (так называемое терапевтическое клонирование), однако строго запрещается выращивать из этих эмбрионов даже двух-трехнедельных зародышей, не говоря уже о младенцах. Для осуществления этой программы создана специальная организация – Калифорнийский Институт регенеративной медицины. Его работу контролирует независимый комитет, куда вошли представители научных центров, врачебных кругов и общественных групп.