В преуведомлении к этой статье позволю себе отрекламировать одного из самых харизматичных и разносторонних интеллектуалов в России, с кем мне доводилось играть в «Что? Где? Когда?» и доверительно общаться – Дмитрия Славина из Долгопрудного. В настоящее время Дмитрий преподаёт географию, о чём не так давно дал большое интервью сайту «Правмир», а также ведёт в Москве интереснейшие авторские квизы «Ёквиз», в онлайн-тестировании которых я стараюсь участвовать. Дмитрия я по-прежнему с нетерпением жду на Хабре как потенциально топового автора, именно от него знаю слова «джипни», «Аннапурна» и «нойон», а также почерпнул множество вкуснейших идей и фактов. В одном из недавних тестовых прогонов узнал от Дмитрия о выдающемся географическом открытии конца XX века – пещерной реке Пуэрто-Принсеса на филиппинском острове Палаван. Река описана в 1999 году, её длина составляет более 8 км. Сейчас часть гротов с Пуэрто-Принсесой окультурена, туда водят экскурсии.

Этот природный феномен заставил меня задуматься о том, как вообще происходит картирование пещер и подземелий, какой софт для этой цели существует, и какую пользу может иметь такая практика для развития новых технологий. Именно об этом коротко расскажу под катом. 

В новеллизации Алана Дина Фостера по сюжету «Чужих» звездолёт «Ностромо», на котором разворачиваются события первой части фильма — это, фактически, нефтеналивной танкер. По словам автора, к моменту описываемых событий все запасы углеводородов на Земле давно исчерпаны, а энергетика на основе сжигаемого топлива морально устарела. Но высокотехнологичная цивилизация абсолютно не в состоянии обойтись без пластика и полимеров, а значит – и без нефтепродуктов. Поэтому сегодня я решил расконсервировать давно занимавшую меня тему о самом богатом резервуаре углеводородов в Солнечной системе. Это Титан, крупнейший спутник Сатурна (диаметр – 5152 км, площадь поверхности – 83 млн кв. км. Для сравнения: диаметр Земли – 12 742 км, площадь Евразии – 54,8 млн кв. км).   

Титан – единственный в нашей системе спутник с плотной атмосферой, в которой наблюдаются погодные явления, а также единственный спутник с «реками» и «озёрами» на поверхности. Атмосфера Титана, более чем на 98% состоящая из азота, содержит разнообразные углеводородные примеси, преимущественно - метан. В состав «гидрокарбоносферы» (выдумал сейчас этот термин – положим, это «углеводородный аналог гидросферы»), раскинувшейся на поверхности спутника, входят самые разные углеводороды и углеродно-азотистые соединения.

Уже очень давно я писал на Хабре статью о кипу – узелковом письме древних инков. В этой статье я упоминал, что Луи Брайлю удалось создать шрифт для слепых из-за стечения обстоятельств: Луи не был слеп от рождения, а утратил зрение, поранив себе глаз грязным шорным ножом, с которым неосторожно играл в отцовской мастерской. Вскоре из-за распространившейся инфекции Луи ослеп и на второй глаз, после чего попал в приют знаменитого педагога Валентина Гаюи, который уже не первым бился над разработкой шрифта для слепых. Но зрячий Гаюи не пошел дальше изготовления рельефных слепков латиницы, а слепой Брайль, представлявший, тем не менее, что такое «видеть», и что такое «текст», предложил принципиально иной шрифт, благодаря которому вошел в историю.

Впоследствии я задумывался, а возможны ли (и каким образом создаются) научные визуализации для слепых и слабовидящих. В своё время мне довелось перевести замечательную книгу «История науки в знаменитых изображениях» (в оригинале «Cosmic Imagery») – своеобразную энциклопедию, посвящённую иллюстративной, наглядной составляющей науки и культуры. Множество глав этой книги посвящено точным наукам, и она не оставляет сомнений, что без картинок и схем многие вещи слишком абстрактны и невообразимы для человека. Именно поэтому я собирался вернуться к данной теме и рассказать, какие «брайлевские» наработки сейчас существуют для имитации научной графики для незрячих.

В последний год в моей ленте ВК и в большом Интернете множатся новости о том, что искусственный интеллект научился рисовать картинки по текстовому описанию. Широко известна нейронная сеть DALL-E от Microsoft, предназначенная для этой цели; она вышла в мае 2021 года. Слегка шизофреническое творчество нейросеток не то чтобы сильно впечатлило меня, но навело на мысль: а какие процессы можно автоматизировать при помощи таких технологий? Наиболее интересным утилитарным направлением мне показалось рисование пользовательских интерфейсов и генерация подписей к рисункам. Сегодня расскажу как раз о таких разработках.

В 1963 году математик Рой Керр нашёл для уравнений Эйнштейна такое решение, которое в точности описывало пространство-время в окрестностях такой области пространства, которую мы сегодня называем «вращающейся чёрной дырой». Сам этот термин появился несколькими годами позже. В течение почти шестидесяти лет с тех пор удалось показать, что так называемые керровские чёрные дыры стабильны. По словам Жереми Шефтеля, математика из Сорбонны, «можно представить, что мы берём нечто, напоминающее керровскую чёрную дыру, и немного её подталкиваем – например, зарядив в неё гравитационными волнами. В таком случае можно ожидать, что в будущем возникшая рябь уляжется, и объект снова будет выглядеть точно как керровское решение»

Противоположная ситуация — математическая нестабильность — «привела бы к глубоким противоречиям в теоретической физике и означала бы, что физическая картина мира требует уточнения на самом фундаментальном уровне – то есть, в пределах эйнштейновской теории гравитации.

Подумывая о том, не возобновить ли мне переводы в основном блоге (блог с моими переводами на IT-темы – тут), я вспомнил, что одну из самых масштабных дискуссий в этом блоге вызвал перевод «Мечта о межзвёздных путешествиях умирает» (оригинал). Статья собрала 209 комментариев от 87 человек (не считая меня) – и суть её сводилась к непреодолимым техническим и моральным проблемам поколенческих кораблей. Как сама статья, так и комментарии заставили меня задуматься – а каким, в самом деле, должен быть нефотонный корабль для многолетних экспедиций даже в пределах Солнечной системы? Мне показалось, что наиболее правдоподобными моделями являются «Лексс» из одноимённого сериала и «Рама» из романа Артура Кларка «Свидание с Рамой». Вернуться к этой теме я решил именно сейчас, поскольку счёл, что наиболее подходящей «заготовкой» для такого корабля является управляемый астероид. Не так давно уважаемая @Ancotir разместила на Хабре новость о том, как удалось изменить траекторию астероида Диморф, прицельно попав в него кораблём DART. Я подумал, что это событие можно считать точкой отсчёта, после которой мы начали управлять астероидами – пока что только отклонили небольшой камень. А в этой статье будет рассказано о теоретических и перспективных разработках, связанных с использованием астероидов в качестве космического транспорта со «встроенными» запасами минералов и противорадиационной защитой.   

Думаю, большинству читателей доводилось хотя бы мельком видеть фотографию этой девушки, и многие припоминают, что модель зовут Лена. Я впервые столкнулся с этим снимком в лаборатории Антона Савельева в СПИИРАН, нынешнем СПБ ФИЦ РАН, где работал условным «техническим писателем и литературным редактором англ.-рус.», помогая ребятам готовить статьи на конференции, заявки на гранты и перемалывать прочий контент, требовавший внятной подачи по-английски или по-русски. Несколько позже, уже на Хабре, у меня завязалось виртуальное, а впоследствии и реальное знакомство с @Loriowar. Рассказывая о своём становлении в профессии, он, в частности, написал:

«В программинг пришёл просто: на лабе по цифровой обработке сигналов в очередной раз безжалостно издевался над Леной (https://en.wikipedia.org/wiki/Lenna), жал её по-всякому и прочие непотребства совершал. Естественно, не забывая в красках описывал это в отчёте, который никто не просил делать. За это и позвали биллинг пилить на руби, ибо препод был генеральным директором компании».   

Это Лена Сёдерберг, шведка (род. 1951), заглавное фото которой появилось на обложке ноябрьского номера "Playboy" за 1972 год. Также на центральном развороте этого журнала она изображена в гораздо более откровенном образе. Всемирную известность получила верхняя часть центрального снимка (512 x 512 пикселей). Считается, что именно эта картинка была первым изображением, переданным с компьютера на компьютер в сети ARPANET. Со временем лицо Лены превратилось в эталонный образец для компьютерной обработки изображений.

На высоте 100 км над уровнем моря расположена линия Кармана – условная нижняя граница космического пространства. На самом деле, линия Кармана пролегает в пределах ионосферы, и выше этой линии также наблюдаются явления, которые можно назвать «погодой». Однако технически пространство над линией Кармана считается космосом потому, что там пролегают орбиты искусственных спутников. Именно эксплуатация спутников, в особенности, спутников связи, в последнее время привлекает всё более пристальное внимание к изучению полярных сияний (авроры) как атмосферно-космического погодного явления. Многие аспекты полярных сияний до сих пор не вполне изучены, а в этой статье основное внимание будет уделено геомагнитным и навигационным проблемам, напрямую связанным с авророй. В заголовок статьи вынесена русская поморская поговорка, указывающая, что среди северных мореходов описываемые проблемы издавна были общеизвестны и актуальны. Здесь «пазори» означает «северное сияние», а «матка» - компас.

Ещё около 30 лет назад никто не мог бы с уверенностью сказать, имеются ли у других звёзд планеты. В настоящее время количество известных экзопланет превышает 5000, а с учётом планет-кандидатов, которых в 2021 насчитывалось 7913, общее количество таких внесолнечных миров приближается к 15000.

Наиболее достоверный способ обнаружения экзопланет в настоящее время — это транзитный метод (здесь приведён обзор этого и других методов поиска, применяемых в планетологии). Планета обнаруживается в период прохода по диску звезды, в это время звезда измеримо затмевается. В таком случае удаётся оценить расстояние от планеты до звезды, размер планеты, наличие атмосферы у этой планеты, а также её массу и орбитальный период (сколько времени там длится год).

Соответственно, данные об экзопланетах отчасти неполные, а отчасти косвенные, поэтому классификация экзопланет затруднена. Тем не менее, уже открытые экзопланеты гораздо разнообразнее, чем миры, имеющиеся в нашей Солнечной системе. По некоторым источникам, самый распространённый класс планет – это «суперземли».  Примерно из 4000 экзопланет, достоверно известных к концу 2021 года, к числу суперземель относится примерно 1500. Возможно, это крупные скалистые планеты с атмосферой и гидросферой, превышающие по размеру Землю в 3-10 раз. Но почему, в таком случае, подобной планеты нет в нашей системе, ведь это противоречит принципу заурядности? Ниже мы обсудим, что нам сейчас известно о суперземлях и других экзотических классах планет, как образуются суперземли, и существуют ли они вообще.      

В одной из моих публикаций я затрагивал тему распада протона. Суть проблемы: до сих пор не зафиксировано ни одного самопроизвольного распада свободного протона, хотя, искусственно «расколоть» протон не составляет труда. Более того, свободные нейтроны вне атома распадаются очень быстро (период полураспада – около 15 минут). Чрезвычайная стабильность протона – залог существования Вселенной и, в частности, залог горения звезд, состоящих в основном из водородной плазмы, то есть, из свободных протонов и свободных электронов (ни те, ни другие частицы в свободном виде не распадаются). При этом не менее интересно, что протон не является подлинно элементарной частицей, а состоит из кварков и глюонов. И здесь у физиков возникают большие вопросы о природе массы протона. С одной стороны, масса протона гораздо больше, чем суммарная масса входящих в него кварков и глюонов. С другой стороны, в 2022 году был поставлен эксперимент, указывающий, что некоторые свойства протона можно объяснить только присутствием в его составе очарованного кварка – а очарованный кварк сам по себе тяжелее протона. Наконец, я кратко остановлюсь на вкладе вещества и антивещества в массу протона, и расскажу о некоторых экзотических частицах, возникающих при этих взаимодействиях.  

В эпоху всеобщей виртуальности и общения через аватары, а также бурно развивающейся биометрической идентификации и дипфейков становится исключительно важно отличать живого человека от неживой подделки, например, от фотографии. В этом и заключается центральная задача биометрической идентификации пользователя. Частично я затрагивал эти темы в статьях о зловещей долине и о маскировке, препятствующей распознаванию лиц, а сегодня попробую рассказать о целом спектре методов, выработанных для опознания живого человека в картиночной реальности социальных сетей.

В 2022 году исполняется 50 лет со времен публикации знаменитого документа «Пределы роста», подготовленного Римским Клубом. Это был обзор технологических и общественных тенденций, характерных для конца XX века – в целом сводившийся к мысли, что гибкость рынка и бережливое отношение к природе не компенсирует ее истощения. В 2014 году на русском языке вышла книга «Пределы роста: 30 лет спустя». Значительное внимание в книге уделяется возобновляемым источникам энергии, в частности – солнечным батареям и ветрофермам. Рисунок 3.15 из этой книги демонстрирует, что к началу XXI века стоимость солнечного кВт⋅ч в целом стабилизировалась после многолетнего нисходящего тренда, а стоимость ветряного кВт⋅ч продолжала снижаться.

Вне Хабра нам довелось затронуть эту тему с уважаемым @SLY_G, и он навел меня на интересные источники и идеи, указывающие на чрезмерный оптимизм по поводу ветроэнергетики, ее краткосрочных эффектов и углеродного следа. Скептические оценки крупномасштабной ветроэнергетики впервые получили научное обоснование в 2011-2013 годах – правда, пока они основаны в основном на эмпирических догадках и компьютерном моделировании. Далее я хотел бы раскрыть эту тему подробнее.

Управляемый индивидуальный полёт – дело сложное и непредсказуемое. В конце июня я публиковал материал об орнитоптерах, оказавшийся довольно успешным (+68) – и как сама работа над этим постом, так и реакция аудитории заставили меня задуматься, почему индивидуальный летательный транспорт превратился из «мейнстримовой» идеи во времена Леонардо в спортивный и экстремальный изыск в начале XXI века. Гениальный клип группы Within Temptation, часть съёмки в котором ведётся с реального вингсьюта, снят на песню «Dangerous» (Опасный) и ярчайшим образом передаёт «прикосновение к пустоте», присущее спортивному полёту. Параллельно конструированию орнитоптеров развивается другая технологическая идея для индивидуального полёта – реактивные ранцы. Славная история этих устройств неплохо разобрана на Хабре, любителям картинок и видео рекомендую посмотреть этот пост. Ниже я вкратце охарактеризую технологию реактивного ранца и расскажу о значительно более интересном изобретении, которое от него произошло – управляемом космическом скафандре.

Древнеримский врач Гален был одним из первых, кто осознал, что именно мозг управляет моторными реакциями, когнитивными функциями и памятью. Но как именно мозг контролирует эти процессы? Со времен Галена этот вопрос был двигателем всей нейрофизиологии.

Начиная с работ Поля Брока, выполненных в 1800-х, функцию мозга описывали в терминах модульной сегментации: каждая зона мозга отвечает за уникальный набор поведений, действий и способностей. Такая позиция была сформулирована на материале наблюдений за пациентами, страдавшими от неврологических симптомов с последующим соотнесением этих симптомов с локализованными травмами мозга. Например, выяснилось, что зона Брока (область мозга, расположенная в задненижней части третьей лобной извилины левого полушария) отвечает за беглость речи. Открыли её, изучая двух субъектов; оба они проявляли ограниченную речевую способность и страдали от поражений головного мозга со схожей локализацией. Притом, что записки Брока оказались критически важны для установления связи между речью и конкретной зоной мозга, данная нейроанатомическая ассоциация между структурными и функциональными признаками не объясняет всей сложности отношений между работой мозга и поведением.

В начале этого года я с огромным интересом прочёл книгу «Задача трёх тел». Эта книга затрагивает и многие другие темы с переднего края науки, как прямо (сверхпрочные наноматериалы, передача информации, компактные ядерные реакторы и бомбы), так и очень иносказательно. Вот особенно впечатлившее меня описание бреда главной героини, которую облили ледяной водой за отказ оговорить себя и коллег: 

«Постепенно ледяной монолит, заключивший её, стал прозрачным. Вэньцзе различила перед собой высокое здание. На самом верху какая-то девочка размахивала красным знаменем. Её тонкая фигурка казалась совсем крошечной по сравнению с огромным полотнищем. Это была Вэньсюэ. С того момента, когда сестра порвала со своей семьей учёных реакционеров, она не давала о себе знать. Совсем недавно Вэньцзе сказали, что Вэньсюэ погибла два года назад в одной из стычек между фракциями хунвэйбинов.

На глазах у Е фигурка, размахивающая флагом, превратилась в Бай Мулиня. В его очках отразился охвативший здание огонь. Затем Бай превратился в представителя Чэн, потом в мать Е, Шао Линь, потом в отца. Девочка со знаменем продолжала преображаться, но флаг реял и реял, не переставая, будто вечный маятник, отсчитывающий мгновения её короткой жизни.

Вскоре флаг превратился в размытое пятно. Всё вокруг словно вылиняло. Вэньцзе вновь застыла в самой сердцевине ледяного монолита, заполнявшего Вселенную. Только на этот раз лёд был чёрным».

Вероятно, автор осознанно намекал читателю на существование чёрного сверхгорячего льда, а также других метастабильных форм воды. При высоких температурах и на больших глубинах (такие условия могут существовать в недрах Урана, Нептуна и типичных экзопланет-гигантов) ионизированная вода должна принимать самые разные экзотические формы, которые можно получить на Земле в микроскопических дозах при сверхвысоком давлении. На Хабре уже была новость об этих удивительных агрегатных состояниях, для которых есть общее наименование «суперионный лёд».

Преуведомление

Мой первый пост на Хабре (демо-версия авторского хабротекста из разряда «а может, взлетит»?) был посвящен сходству ДНК и программного кода. Такая тема казалась мне максимально «канонической» и «соответствующей тематике Хабра», но при этом непритязательной. Кроме того, я тогда действительно зачитался книгой Сергея Ястребова «От атомов к древу», а начинать со статьи о серповидноклеточной анемии и муковисцидозе, которые во времена повальной малярии и туберкулеза были скорее фичами, чем багами (немножечко увеличивая выживаемость и репродуктивные шансы больного на фоне популяции) — не решился. Тем не менее, до самого последнего времени я ощущал, что тема кода и ДНК требует гораздо более серьёзного и профессионального поста, чем мог бы написать я сам. Поэтому я обратился за помощью к уважаемой Анастасии Новосадской  @anastasiamrr , давно желавшей попробовать свои силы на Хабре, и с удовольствием и благодарностью размещаю в блоге её интереснейшую статью о вредоносном генетическом коде и методах его маскировки. Добро пожаловать под кат.

Одной из самых живучих и модных околонаучных страшилок нашего времени является гипотетическое «случайное возникновение черной дыры в ускорителе». Якобы безответственные физики-теоретики могут случайно вылепить в очередном «сверхбольшом адронном коллайдере» конгломерат частиц, вокруг которых спонтанно образуется радиус Шварцшильда – и новорожденная чёрная дыра успешно поглотит сначала ЦЕРН, потом Швейцарию, и далее сколько дотянется.

Из-за спекуляций на эту тему обходят вниманием фундаментальную и значительно более интересную работу, которой с начала 1980-х занимается ныне американский, а ранее советский физик Андрей Дмитриевич Линде, а также его единомышленники. Линде (род. 1948) мечтает создать в лаборатории миниатюрную Вселенную, что позволило бы проверить теорию Большого Взрыва – и найти ответы на ещё множество вопросов.

Источник иллюстрации: Пикабу https://pikabu.ru/story/tekstovyie_kvestyi_i_knigiigryi_6206710

20 мая 1998 года Умберто Эко (1932 - 2016) выступил в МГУ со знаменитой лекцией «От Гутенберга к Интернету: текст и гипертекст». Недавно я перечитал ее, размышляя о том, сколько лет не был в библиотеке (и не представляю, что бы меня сейчас туда могло привести), что такое клиповое мышление. Наконец, представляет ли мой сын, что такое «Web 1.0» — то есть, статические сайты, где ничего нельзя написать самому, где нет ни контролов, ни GUI, ни какого-нибудь завалящего мэшапа.

Вот какие аспекты информационной эпохи, наступавшей в 1990-е и обрисованные Эко в той лекции, кажутся мне наиболее интересными:

1)      Интернет (компьютер) важнее телевидения, поскольку позволяет самому выбирать, что и в каком порядке читать – и, следовательно, поощряет мышление, поиск и избирательность.

2)      Клод Фролло из «Собора Парижской Богоматери» в конце XV века, через 20 лет после появления типографий, сетовал, что «книга убьет здание» — и оказался неправ. Умберто Эко в 1998 году, через 9 лет после появления первого веб-сайта, утверждал, что «интернет не убьет книги». Летом 2022 года я уже сомневаюсь, прав ли был Эко в этом тезисе.

3)      Эко подчеркивает важность поиска, который мы сейчас назвали бы «полнотекстовым» - и объясняет, почему для такого поиска необходим компьютер, тогда считавшийся еще вычислительной машиной, а не контент-каналом.

4)      Эко указывает, что художественный текст обычно линеен, а справочный текст многомерен, поэтому гипертекст совершеннее текста линейного, при наличии удобного носителя для гипертекста.

На наших глазах теория глобального потепления постепенно обрастает таким количеством деталей и оговорок, что все чаще принято говорить о «глобальных изменениях климата». Более того, судя по геохронологической шкале, мы сейчас можем жить в тёплом финале очередного межледниковья. Глетчеры высотой с Урал вполне могут вернуться в умеренные широты, а последним жителям уцелевших обезлюдевших мегаполисов промозглой Индии и пасмурной Нигерии останется только вздыхать об ушедшей аридной эпохе. Желающим почитать по-настоящему исчерпывающий труд о глобальном потеплении рекомендую книгу Уоллеса-Дэвиса «Необитаемая Земля». Но в этом посте мы поговорим о протерозойских супероледенениях, которые, в отличие от кайнозойских ледниковых периодов, были не региональными, а глобальными. Эти события относятся к криогеновому и эдиакарскому периоду и включают два крупнейших оледенения: стертское (717-660 миллионов лет назад) и мариоанское (650-635) миллионов лет назад. Это не теория, а гипотеза (поскольку доказательства в пользу нее в основном косвенные) и называется она «Земля-снежок». Впервые сформулировал эту гипотезу в 1987 году Джо Киршвинк (род. 1953), специалист по палеомагнетизму из Калифорнийского технологического института (Калтеха).     

Впервые задуматься об умных материалах для военной экипировки и техники мне довелось лет в 12, как раз в период первого увлечения «Властелином колец» и эльфийскими плащами, кольчужками и клинками с подсветкой. Помню, именно тогда эта идея таких клинков показалась мне нелепой: разведгруппа тайно и по-эльфийски бесшумно в темноте подбирается к врагу и выдает себя из-за своего же оружия. Но вот мифрил и маскировочные плащи – отличная затравка, чтобы помечтать о чудо-доспехах, которые помогают носителю то ли на уровне магии, то ли на уровне той самой технологии, которая неотличима от магии. Поэтому давно хотелось поговорить об умных бронежилетах, экипировке и даже настоящих доспехах – тем более, что их разработка началась в ранние 90-е, когда я уже почитывал Толкина.