Наилучшим из них будет реальное разрешение жидкокристаллической ли, плазменной ли панели, или LCD-, DLP– или LCOS-чипа проектора или проекционного телевизора (ЭЛТ мы по определению выносим за рамки подлинного HD) – 1920х1080 пикселов, при понимании прогрессивной развертки (p) – в отличие от (i) – развертки чересстрочной. В силу того что на телевизор могут быть поданы самые разные по формату сигналы Высокой Четкости, рассчитывать имеет смысл на высший, – тогда правильно и полноценно будут отображаться они все. То есть, если вы имеете телевизор, понимающий максимально стандарт 720p (1280x720p), сама по себе картинка на нем будет выглядеть не особо хуже, чем на стандарте 1080i [720 реальных строк вроде бы должны содержать в себе больше информации, чем 540 половинных, но, в силу слияния в мозгу человека полукадров в один кадр, школьная арифметика здесь не применима, а применим так называемый Kell-фактор, согласно которому для сравнения надо брать не 50, а 70 процентов от разрешения, – то есть из 1080i получается около 750p], но если подать на такой телевизор картинку 1080p (и даже – 1080i), – она будет пересчитана и по горизонтали, и по вертикали, то есть – по определению ухудшена, особенно если иметь в виду дискретность цифровых дисплеев. Кстати о дискретности, – как я уже писал, чем больше на панели физических пикселов, тем менее она заметна при любых пересчетах и несовпадениях логического разрешения картинки с физическим – телевизора. То есть на телевизоре с большим разрешением лучше будет выглядеть даже стандартная телевизионная картинка (STV – PAL или NTSC). Ограничить же себя просмотром видеоматериалов стандарта 720p и неразумно, да, пожалуй, и не удастся: все (во всяком случае, подавляющее большинство) уже выпущенные на дисках Blu-ray и HD DVD фильмы записаны в формате 1080i. Так что я не думаю, что на разрешении приобретаемого телевизора стоит экономить: лучше уж подождать какое-то время, чтобы подкопились деньги и подешевели телевизоры.
Следующее замечание, касающееся Видео Высокой Четкости: разница между ним и Стандартным Видео заметна тем сильнее, чем больше диагональ экрана. На 19-дюймовом мониторе, чтобы эту разницу заметить, приходится долго и внимательно, чуть ли не с лупой, приглядываться, – при распахе же диагонали за 45 дюймов разница видна всем и порой попросту разительна. С другой стороны, если на телевизор с достаточно большой диагональю подавать STV-картинку (например, с эфира, с аналогового TV-тюнера), она выглядит просто неприлично по качеству, особенно после просмотра HDTV-картинки.
В завершающей статью таблице приведены основные стандарты Видео Высокой Четкости (на самом деле, существует еще целый ряд SMPTE [SMPTE – The Society of Motion Picture and Television Engineers (Общество Инженеров Кино и Телевидения) – организация, основанная в 1916 году, занимается разработкой и согласованием стандартов для кино/телеиндустрии]-стандартов по HD, а разновидностей HD-форматов придумано довольно много, – однако приводить их все нет смысла).
Свободный софт в научной области
Автор: Шутов, Илья
Государство, разбуженное делом Поносова, заинтересовалось тем, какой софт используется в учебных и научных учреждениях, что немедленно привело к спуску вниз приказов и инструкций «удалить нелицензионное ПО со всех компьютеров». Автор статьи предлагает свой вариант решения проблемы, когда старых программ на компьютере уже нет, а денег на новые еще не дали. И неизвестно, дадут ли.
Компьютеры научных сотрудников в настоящий момент представляют собой софтверную пустыню с редкими оазисами. Официальная политика сформулирована достаточно просто – заменить коммерческие продукты их open source/freeware-аналогами. То есть Windows Linux, MS Office Open Office, Origin QtiPlot и т. д. При этом предлагается взять на вооружение ранее выстроенную парадигму использования софтверных продуктов. Возможно, это болезненный шаг, но, с другой стороны, именно сейчас предоставляется прекрасная возможность осмотреться и попробовать выстроить новую концепцию использования ПО с чистого листа. Тем более что за последние десять лет появилось множество замечательных открытых продуктов, практикующих иные подходы к работе с текстом и обработке данных и пр., а продукты, существовавшие ранее, но выглядевшие очень слабыми, получили сильное развитие. Оставив в стороне вопросы офисного ПО (почтовые клиенты, утилиты для записи дисков, редакторы графики), обратим внимание на программы, которы енужны для решения научных задач. Что можно включить в эту категорию?
Прежде всего систему для набора и верстки текста, содержащего огромное количество формул, иллюстраций, библиографических ссылок. Далее можно указать систему для создания презентационного материала, опять же содержащего формулы, специфические картинки (например, химические формулы или диаграммы Фейнмана) и библиографию.
Следующий блок – ПО для рисования графиков. И в качестве ежедневного инструмента – пакет, позво-ляющий проводить сложные математические расчеты, а для экспериментаторов еще и язык разработки/модификации софта по управлению экспериментальными установками, сбору и обработки данных. Далее вкратце рассмотрим, что можно противопоставить парадигмам работы, предлагаемым Word/Origin/C++. Для этого проследуем стандартным путем – сформулируем требования к ПО и попытаемся подобрать максимально отвечающий им продукт.
ТЕКСТ
Какие требования обычно предъявляются к системам работы с текстом?
• стабильность работы;
• малый объем файла;
• совместимость форматов файлов как вниз, так и вверх;
• возможность работы с многостраничными документами, содержащими сотни, а то и тысячи формул;
• стабильная и простая работа со ссылками (номера формул, страницы, номера пунктов, библиография, ссылки на рисунки и таблицы);
• возможность внедрения графических объектов по ссылкам;
• разделение содержания и внешнего представления.
Мой опыт работы с различными текстовыми редакторами и с издательскими системами показывает, что лучше LaTeX в этой области нет ничего. Самый популярный дистрибутив LaTeX для Windows (а менять ОС вряд ли кто решится – купить все же проще) – MikTeX.
Отсутствие WYSIWYG, совершенно иной подход к созданию документов и большой набор команд на первый взгляд существенно усложняют работу с системой. Но это впечатление обманчиво. Достаточно сделать над собой небольшое усилие и немного поработать с объемистым документом физико-математической направленности, как преимущества подхода разделения содержания и представления становятся очевидны. Имея на руках чистый ASCII-файл страниц на сто, можно безболезненно проводить над ним жуткие с точки зрения систем а-ля Word операции: переставлять формулы, удалять абзацы, вставлять/удалятькартинки, перенумеровывать библиографию и пр. А в интеграции с системой контроля версий (рекомендую обратить внимание на Subversion, subversion tigris org, и его Windows-клиента TortoiseSVN, tortoisesvn net) можно сохранить всю историю создания документа, совместную работу над большой статьей или книгой, возвращаться к написанному ранее и выбирать наиболее удачные формулировки.
Немаловажно и то, что работа с библиографией встроена в LaTeX практически бесшовным образом. Поскольку число ссылок в библиографической БД редко превышает несколько тысяч, а скорость доступа к записям особой роли не играет, то хранение БД в виде текстового файла (bibtex) полностью подпадает под правила работы с основным материалом, набранным в TeX. Более того, существует ряд продуктов, которые позволяют работать с библиографической БД с помощью удобных интерфейсов. В частности, заслуживает внимания замечательный пакет JabRef (jabref sourceforge net).
ПРЕЗЕНТАЦИИ
Теперь очередь продукта для создания презентационного материала. В голове у большинства пользователей сразу возникает монумент с огромной надписью «PowerPoint». Несомненно, презентации в PPT уже стали стандартом де-факто. Однако четкого разделения содержания и представления в PowerPoint нет. Трудность изменения оформления презентации, сделанной с отступлениями от базовых стилей и макета (99% случаев), формулы, неприспособленная система макетов требуют колоссальной ручной работы при незначительных изменениях оформления презентации. Неудобные средства анимации не позволяют сделать что-либо кра-сивое с документами, содержащими массу формул. Что же можно предложить в качестве альтернативы? Ответ может выглядеть парадоксальным – это все тот же LaTeX, но с тремя дополнительными пакетами: beamer (latex-beamer sourceforge net), pscyr и pgf+TikZ (последние версии pscyr, pgf и xcolor необходимо брать либо из дистрибутива MiKTeX, либо с домашних страниц – на sourceforge в связке с beamer лежат старые версии). Исходник презентации в ASCII-формате, жесткое разделение содержательной части от оформления, возможность многократного использования своих собственных команд по выводу блоков текста, формул или графического материала, поддержка послайдовой анимации путем текстовой раскадровки, использование возможностей pdf для интеграции с внешними источниками (exe, avi и пр.) позволяют подготовить материал с огромным количеством формул и иллюстраций буквально в считанные часы. При этом за счет сбалансированных стилевых файлов документ будет выглядеть профессионально. При необходимости изменение дизайна презентации проводится в течение одной-двух минут – достаточно выбрать новый стилевой файл и перекомпилировать исходный документ. Также можно получить содержимое презентации в печатном виде: скриншоты экранов с комментариями к каждому кадру.
А язык TikZ для рисования иллюстраций, являющийся, по сути, пакетом LaTeX, позволяет включать графический материал непосредственно в исходный документ презентации (in place или же в виде команд – зависит от частоты использования). На этом языке можно создавать и иллюстрации, оперируя концепциями предметной области, будь то ядро и электрон, или граф и ребра, или фотон и другой фотон… Более того, графика TikZ, скооперированная с возможностями покадровой анимации beamer, позволяет делать красивые и элегантные вещи путем незначительных затрат.
МАТЕМАТИКА
И, наконец, последний составной элемент базового рабочего места научного работника – пакеты для математических расчетов, графическое отображение результатов и системы для управления экспериментальными комплексами. В этом сегменте предлагается обратить внимание на популярный язык программирования, принадлежащий семейству динамических языков, Python (www python org, www activestate com). Интересен язык не сам по себе (обсуждение его возможностей – тема для отдельной большой беседы), а именно в контексте поставленных задач. Достоинством Python является то, что он, поддерживая ООП-парадигму, может с одинаковой легкостью быть использован и в качестве калькулятора, и в качестве скриптового языка склейки/пакетной обработки, и в качестве языка для управления программно-аппаратными комплексами. Благодаря огромному количеству пакетов, решение очень многих задач существенно упрощается.
Для математических расчетов есть масса специализированных программ (например, wiki python org/moin/NumericAndScientific, www enthought com), существуют сборки, содержащие огромное количество специализированных пакетов (например, code enthought com/enthon). Есть отдельные пакеты для рисования графиков, например MatPlotLib (matplotlib sourceforge net). Это очень удобный вариант, особенно если рассматривать связку «экспериментальная установка + документ». Данные, полученные с экспериментальной установки (или численного эксперимента) под управлением ПО, созданного на Python, проходят предварительную обработку (опять Python), информация выдается в файлы в виде графиков (2D, 3D, прочие форматы), а после этого при помощи python-скриптов частично формируется и запускается на компиляцию latex-документ, использующий эти графики. [Автоматизация на Питоне – штука довольно распространенная. Так, например, в студии ILM на Питон завязан весь процесс производства визуальных эффектов. – В.Г.] В результате в полностью автоматическом режиме можно получить на выходе профессионально созданный pdf-файл с отчетами о проведенном эксперименте. Также с использованием Python достаточно легко можно писать GUI к различным программам (например, пакеты TkInter, wxPython, TraitsUI). И многое-многое другое.
Полагаю разумным сделать паузу и предоставить читателям возможность сходить по незнакомым ссылкам и подробнее ознакомиться с упомянутыми материалами. Разумеется, все упомянутые продукты непросты в освоении, но усилия, потраченные на овладение ими, того стоят. Воспользовавшись возникшим вакуумом, можно не пытаться воссоздавать ранее бывшее окружение путем поиска эрзацев, а попытаться сменить видение. Решать эту задачу в одиночку сложни тяжело, но, с другой стороны, существует огромное количество технологий и продуктов, позволяющих объединять усилия различных людей в одном направлении. И эти технологии очень хорошо вписываются в структуру научного сообщества, дополняя и расширяя существующие связи между научными группами. Наличие инициативной группы, являющейся неформальным ядром такого сообщества, позволит сменить парадигму достаточно безболезненным образом. Болеетого, такая система является системой с положительной обратной связью, и, будучи запущена, может поддерживать себя сама. В качестве результатов работы такой группы можно продемонстрировать ресурс «TeX в Институте математики и механики УрО РАН». Ему уже около четырнадцати лет (восемь из них посвящены работе с MiKTeX), и история его развития может служить показательным примером того, как можно успешно внедрять новые технологии в научных учреждениях.
Наверняка многие читатели скажут, что существует множество замечательных пакетов и продуктов, которые позволяют решать указанные задачи. Это действительно так. К сожалению, если начинать описывать все возможные комбинации продуктов с уче– том версий и особенностями интеграции, то получится многотомный труд с малоупотребимыми результата– ми, вследствие их быстрого устаревания. Поэтому в статье предложен только подход к решению задач и указаны пакеты и продукты, которые были выбраны на основе личного опыта и прошли экспериментальную апробацию в различных областях деятельности, а не только в научной.
1. Почему начато с LaTeX?
Потому, что текстовый редактор – самый частый инструмент в обиходе научного работника. Это раньше можно было получать зар– плату и заниматься измерениями. А теперь – непрерывные заявки на гранты/отчеты/статьи/презентации и прочие оргвещи, позволяющие другим членам группы проводить научные изыскания. LaTeX выбран как единое средство для написания статей, подготовки презентаций. Более того, поскольку входные файлы имеют понятный ASCII-формат, автоматизированные системы наполнения документов пишутся очень легко. И делается это при помощи скриптовых языков.
2. Почему речь идет о Python, а не о С++. Все просто. Имея опыт промышленной разработки C++, я хорошо представляю, каковы накладные расходы, связанные с его использованием.
Какие же требования следует предъявить к языку программирования для научных работников?
Опыт показывает, что следующий список близок к оптимальному:
• однозначность конструкций языка, прозрачный синтаксис;
• легкость понимания, приемлемая кривая обучения;
• кроссплатформность;
• гибкость;
• компактность программ;
• поддержка в научном
• сообществе;
• широкий набор библиотек;
• сокрытие технологических сложностей (COM, работа с XML, списки, хеши, таблицы, работа со строками, итераторы);
• возможность с равной легкостью разрабатывать как CLI-склейки, так и GUI;
• удобство отладки;
• поддержка ООП-концепций;
• быстрота выдачи готового кода (желательно с автотестами);
• возможность интроспекции.
• Имея опыт работы с C++, Java, Perl, Python, я остановился на последнем. И на нем много чего было сделано. Изумительно просто можно организовать генерацию Excel-отчетов (с раскраской и форматированием), не зная глубинно о OM. С XML очень удобно работать… и масса дру-гих вещей.
3. На Matplotlib свет клином не сошелся. Пакетов много, но я говорю о конкретном решении, которое я собрал (оценивая по многим параметрам). Перечислять все пакеты в популярной статье, наверное, ни к чему. Я хотел рассказать об общем подходе в создании АРМ научного работника.
Смысл не в том, чтобы метаться от пакета к пакету, а в том, что можно собрать под себя инструмент и далее оттачивать свое мастерство в решении конкретных задач. Я вовсе не настаиваю на конкретном пакете, я говорю о концепции. Люди, которые решат использовать open source, так или иначе должны будут включиться в community и оглядеться вокруг повнимательнее.
АНАЛИЗЫ: Homo modificans. Часть вторая: Серпом по крыльям
Автор: Александр Чубенко
Предложение разобрать по косточкам мечты о летающих, дышащих жабрами или фотосинтезирующих людях, которым заканчивалась статья "Клыки и когти из стволовых клеток", некоторые читатели явно поняли буквально. И прислали абсолютно фантастические предложения, не дав себе труда подумать, зачем это вообще надо, каких усилий потребует от будущих генных инженеров и главное – что получится, если их идеи, несмотря на невообразимые трудности, все же удастся реализовать.
Первый приз за необузданно необдуманную задумку я бы отдал читателю, предложившему"…возможность обретения человеком способности к эхолокации, подобно летучим мышам… Понятно, что на этом пути много проблем – надо изменить строение голосовых связок, чтобы научиться издавать высокочастотные звуки, а также усовершенствовать слуховой аппарат". Пищать и слышать ультразвук – это даже не четверть проблемы. Представляете, какие симпатичные личико и ушки понадобятся таким бэтменам?
На втором месте – не дающий покоя прожектерам вопрос: "Почему бы не встроить в человека фотосинтез? Полностью о хлебе забыть, конечно, не удастся, но если хотя бы на 10% снизятся расходы на питание – это уже большое достижение".
Не помешали бы и крылья, как у летучей мыши, – для увеличения фотосинтезирующей поверхности. Представляете себе этот серо-зеленый ужас, летящий на работу с портфелем в лапках? А смелой мечте придется отказать по двум причинам: полной неосуществимости и, даже в случае осуществления, – полнейшей нерентабельности.
Наверное, можно вставить в клетку животного ген, кодирующий хлорофилл. Возможно, несчастные жертвы горе-экспериментаторов – мышки (или мушки и червячки-нематоды: с ними проще работать) сумеют избавляться от этого чужеродного вещества, выживут и даже чуть-чуть позеленеют. Но пользы им от этого точно не будет.
Фотосинтез – это не только хлорофилл. Превращение воды, углекислого газа и солнечного света в углеводы обеспечивают многие сотни белков и кодирующих их генов. Это столь сложный процесс, что я не буду и пытаться его описывать и разбирать по пунктам, какие хлоропласты, тилакоиды и прочие субклеточные структуры нужно понавстраивать в клетки человеческой кожи и какие совершенно чуждые для животного биохимические и анатомические пути придется проложить по всему организму. Да еще так, чтобы не повредить старые. На обеспечение собственно фотосинтеза работает, пожалуй, половина генома растения, а размер его – примерно как у нас с вами. И все эти гены, а главное – закодированные в них белки, процессы и структуры придется разместить в и без того плотно заполненных человеческих хромосомах, клетках и органах.
И хлоропласты, и митохондрии миллиарды лет назад были бактериями, которые приспособились жить в клетках других организмов, но не как паразиты, а как полноправные участники симбиоза. Хлоропласты используют солнечную энергию для синтеза АТФ – аденозинтрифосфорной кислоты, универсального клеточного топлива. Энергия, образующаяся при обратном отщеплении от нее фосфорного остатка (с образованием АДФ – аденозиндифосфорной кислоты), идет на синтез глюкозы. Из нее в хлоропласте (тоже за счет энергии, запасенной в АТФ) днем образуется глюкоза, а из нее – крахмал (он нужен только для того, чтобы хлоропласт и клетка в целом не лопнули из-за осмотического давления, вызванного растворимыми моно– и дисахарами). Ночью крахмал снова разлагается до глюкозы, из которой образуется сахароза (димер глюкозы и фруктозы – а ее тоже надо синтезировать, потратив энергию). Сахароза за счет осмотического градиента удаляется из клетки и по сосудам попадает в запасающие органы (их-то мы с вами и едим). Освободившись от накопленного, клетка способна снова приступить к утреннему фотосинтезу. Использовать АТФ напрямую для собственных нужд растительная клетка не может: хлоропласты выпускают в цитоплазму не АТФ, а сахарозу. Специальные ферменты разлагают ее обратно в глюкозу, которая поступает в митохондрии. В них глюкоза окисляется до CO2 и H2O, из которых образовалась, а высвобождающаяся энергия снова тратится на синтез АТФ, которую клетка использует ночью, в жару и в другие периоды прекращения или замедления фотосинтеза. А на рост в высоту и толщину, образование запасов крахмала, белков и жиров в клубнях и семенах и прочие "налоги", то есть нужды организма в целом, остается только то, что не потратят внутриклеточные посредники, перечисляя друг другу энергию в разных материальных валютах (да еще и с учетом НДС – затрат энергии на каждом из этапов). Чтобы шелестеть листьями на ветру, энергии фотосинтеза хватит, а вот в футбол играть и тем более думать…
Например, для обеспечения синтеза хлорофилла нужно много азота и магния. Будем принимать таблетки минеральных удобрений? Для начала вам обеспечен непрерывный понос (соли магния, в том числе всем известная английская, или горькая, соль, – прекрасное слабительное). Нитраты и нитриты в крови разрушают гемоглобин, а в кишечнике под действием желчных кислот превращаются в канцерогенные нитрозамины. Значит, в пищеварительном тракте нужно обеспечить быстрое связывание минеральных солей в нейтральные соединения, их направленный транспорт к коже и высвобождение в хлоропластах (и на все это понадобится дополнительный расход энергии). А кишечник придется радикально перестроить – может быть, вырастить в нем небольшие корешки?
И остальную анатомию придется менять. В частности, на коже придется понаделать устьиц. Это такие сложно устроенные дырочки, через которые растения ночью дышат (совсем как мы – поглощают кислород и выделяют углекислый газ), а днем – и дышат (так же, как ночью), и поглощают необходимый для фотосинтеза углекислый газ, выводят выделяющийся при этом кислород и испаряют воду, чтобы отвести избыток тепла. Солнце не только освещает, но и перегревает растения, плюс при возбуждении молекулы хлорофилла квантом света происходит локальное повышение температуры на несколько десятков градусов. Воду этот гуманоид будет пить ведрами и на яркое солнце не высовываться – иначе сработают те же механизмы, которые у растений прекращают фотосинтез при нехватке влаги, перегреве и избыточном освещении. Кстати, придется перестроить и весь водно-солевой обмен, включая строение почек. Потовые железы – убрать: пот зальет устьица, да еще и сработает как линзы, сжигающие клетки (на солнцепеке растения, как известно, не поливают). А для компенсации в жару мы будем часто-часто дышать, высунув язык – как собаки. И так далее.
Но предположим, какая-то сверхцивилизация все же создаст таких зеленых человечков. Да над ними ж вся Галактика смеяться будет! Тут не нужно ни биологии, ни даже калькулятора: посчитать результат можно на пальцах. Предположим, эти чуды-юды будут проводить весь световой день на открытом воздухе и голыми. Поверхность тела мы им увеличим за счет ушей-зонтиков или крыльев (хотя сделать гуманоида еще и летающим – отдельная и не менее сложная задача). В результате несчастный уродец нафотосинтезирует в год столько же запасов калорий, что и грядка пшеницы или кукурузы той же площади – примерно как в одном-двух батонах. И на сколько же процентов снизятся расходы на его питание? Да они еще и повысятся! Хотя бы потому, что голый организм требует повышенного расхода энергии для обогрева (а кожу при этом надо охлаждать до температуры, оптимальной для фотосинтеза, – 12–20 градусов). Приятного фотосинтеза, фантазеры!
Единственная в мире генетически модифицированная обезьяна родилась в 2001 году в Орегонском региональном центре изучения приматов. При этом «потери» были примерно такими же, как при модификации других животных:
• ген зеленого флуоресцирующего белка, который часто используют как маркер – для проверки, внедрился ли в хромосому целевой ген (или, как в этом случае, просто для отработки методики) ввели в 224 обезьяньи яйцеклетки;
• после оплодотворения "в пробирке" 126 из них начали развиваться в зародыши;
• суррогатных матерей-мартышек у исследователей оказалось только двадцать, и в их матки ввели сорок эмбрионов;