• Трехмерный движок в коде… ДНК

    • Tutorial
    В предыдущих выпусках:
    1. Трехмерный движок на формулах Excel для чайников
    2. Трехмерный движок внутри запроса SQL





    Эта статья началась с шуточного ответа коллеги на мой вопрос о том, на какой популярный язык разметки портировать трехмерный движок в очередной раз.

    Вообще, меня всегда интересовало, на что может быть похоже программирование внутриклеточных процессов. Как выглядят переменные, условия и циклы? Как вообще можно управлять молекулами, которые просто свободно перемещаются в цитоплазме?

    Ответ довольно неожиданный — lingua franca для моделирования сложных процессов в клетках является реакции вида
    Эти реакции моделируются при помощи закона действующих масс, который одинаково работает и в химии, и в молекулярной биологии.

    — Неужели при помощи этих примитивных реакций можно что-то программировать?
    — Да, а то, что написано выше, вычисляет $B = \sqrt{A}$.

    В этом пошаговом туториале мы вместе взорвем себе мозг, чтобы получить 10 таких реакций, которые производят рендер трехмерного куба.

    Потом я расскажу, как полученные реакции скомпилировать в код ДНК, который можно синтезировать в лаборатории и (если очень повезет) получить трехмерный куб из двумерного массива пробирок.

    Как обычно, я сделал веб-приложение с эмулятором таких реакций, в котором можно поупражняться в «реактивном» программировании. Вы сможете удивлять химиков способностью вычисления конечных концентраций в сложных системах реакций методом пристального взгляда.

    Для понимания статьи никаких предварительных знаний не требуется, необходимые сведения из школьной программы по биологии мы повторим в начале статьи. Также мы разберем типичные паттерны, которые использует эволюция для достижения сложного поведения в живых клетках.
    Читать дальше →
  • Стивен Вольфрам: кажется, мы близки к пониманию фундаментальной теории физики, и она прекрасна

    • Translation
    В продолжение моего поста про вычислимую Вселенную я хочу представить вам свой перевод статьи Стивена Вольфрама, созданной в рамках его проекта The Wolfram Physics Project.


    Неожиданное открытие


    За прошедшие несколько веков произошел настоящий прорыв в наших знаниях о принципах работы окружающего нас мира. Но несмотря на это, у нас все еще нет фундаментальной теории физики, и мы все так же не имеем ответа на вопрос о том, как именно работает наша Вселенная. Я занимаюсь этой темой уже порядка 50-и лет, но только в последние несколько месяцев все кусочки пазла наконец-то начали складываться вместе. И получающаяся картина оказалась гораздо прекрасней, чем все, что я только мог себе представить.
    Читать дальше →
  • Сложение двух чисел с плавающей запятой без потери точности

      Здравствуйте, друзья, как вы думаете, если мы напишем такой код:

      s = a+b;
      z = s-a;
      t = b-z;
      

      то не кажется ли вам, что в результате его выполнения получится, что t=0? С точки зрения привычной математики действительных чисел это и правда так, а вот с точки зрения двоичной арифметики с плавающей запятой в переменной t будет кое-что другое. Там будет то, что спасает нас от потери точности при сложении чисел $a$ и $b$. Кого интересует данная тема, прошу под кат.

      Читать дальше →
    • ICFP Contest 2020 от идеи до воплощения. Как организовать контест и выжить


        В этом году мы стали первой командой из России, которая организовала международное соревнование по программированию ICFPC. В статье рассказываем, как перешли из участников в организаторы, какие грабли и вызовы встретили по пути и каким в итоге получился контест.

        Читать дальше →
      • Как математический «фокус» спас физику частиц

        • Translation

        Перенормировка, возможно, оказалась самым важным прорывом в теоретической физике за последние 50 лет



        Не нужно анализировать поведение отдельных молекул воды, чтобы понять поведение капель, или анализировать капли, чтобы понять волны. Возможность переключать фокус между разными масштабами – это и есть суть перенормировки

        В 1940-х годах физики-первопроходцы наткнулись на новый слой реальности. Место частиц заняли поля – всеобъемлющие и волнующиеся сущности, заполнявшие всё пространство на манер океана. Одна небольшая рябь в таком поле могла обозначать электрон, другая – фотон, а их взаимодействия, судя по всему, могли объяснить все электромагнитные явления.

        Была только одна проблема – вся эта теория держалась на надеждах и молитвах. Только при помощи такой техники, как "перенормировка", позволявшей тщательно скрывать бесконечные величины, исследователи могли обойти бессмысленные предсказания этой теории. Схема работала, но даже те, кто разрабатывал эту теорию, подозревали, что она может оказаться карточным домиком, держащимся за счёт извращённого математического трюка.
        Читать дальше →
      • Простое и строгое доказательство 26/10 измерений в теории струн

        • Translation


        … вы нигде не найдете.


        По крайней мере, у меня не получилось сделать его таковым. Требование определенного и большого числа пространственно-временных измерений (26 для более простой бозонной теории струн и 10 для более сложных суперструн) это один из наиболее неправильно понимаемых аспектов, который, собственно, является основным источником негативных чувств к данной теории. Придется очень постараться, чтобы объяснить происхождение этих странных чисел неспециалистам.

        Читать дальше →
        • +25
        • 13.5k
        • 8
      • Löb и möb: странные петли в Хаскеле

        • Translation
        Это достаточно вольный перевод статьи. Дело в том, что несмотря на конструкции в одну строчку, материал сложен для понимания.
        Беря во внимание то, что в комментариях Прелюдия или как полюбить Haskell просили, чтобы код был понятный, я внёс достаточно ремарок, и, надеюсь, код будет понятен и тем, кто далёк от Хаскеля.


        Давайте начнём с самого трудного — с самого заголовка: многим непонятны все его слова.
        Хаскель — это чистый и ленивый функциональный язык.
        Лёб — это немецкий математик, о котором мы поговорим чуть позже.
        Ну, и наконец, самое интересное — странные петли.

        Странные петли — это запутанные категории, когда двигаясь вверх или вниз в иерархической системе, находишь то же самое, откуда начал движение.
        Зачастую такие петли содержат само-референтные ссылки.
        Например, подобной странной петлёй обладает рекурсивные акронимы: «PHP — PHP: Hypertext Preprocessor».
        Ну, и на сегодняшний день наиболее загадочным словом, содержащим странные петли, является понятие «я».

        Странные петли будоражат людей своей красотой. И очень приятно, когда находишь их в самых неожиданных местах. Очень интересные функции со странными петлями можно написать на Хаскеле.

        Немецкий математик Лёб мигрировал в 39-м году ХХ-го столетия в Великобританию. Лёб, в частности, развивал математическую логику и миру прежде всего известен Теоремой Лёба. Это теорема развивала труды Гёделя о неполноте математики. Теорема Лёба о взаимосвязи между доказуемостью утверждения и самим утверждением, она гласит, что

        во всякой теории, включающей аксиоматику Пеано (аксиоматика о натуральных числах), для любого высказывания P доказуемость высказывания «если доказуемо P, тогда P истинно» возможна только в случае доказуемости самого высказывания P.

        Всю эту сложность высказывания можно записать символически:


        Можно ли такую функцию написать на Хаскеле?! Можно! И всего в одну строчку!
        Loeb и moeb: странные петли в Хаскеле
      • Катастрофические последствия программных ошибок



          Практика не устает доказывать, что в любом ПО самая главная уязвимость — человеческий фактор. И неважно, появился ли баг из-за нехватки квалифицированности специалиста, выжил после долгих часов дебага в поисках ошибки, или считался хитро замаскировавшейся фичей. Среди некоторых разработчиков даже укрепилось мнение, что баги в принципе существуют всегда и везде. Но если ошибки абстрактны и сложно воспроизводимы в реальных условиях, то проблема не является критичной.

          В идеальной ситуации баги исправляют все и сразу. Но в жизни всегда есть куча задач, отодвигающих полный и бесповоротный багфикс (новый функционал, срочные хотфиксы, расставленные приоритеты при исправлении багов). Это значит, что в первую очередь находятся и исправляются очевидные и явные проблемы. Остальные тихо ждут своего часа, превращаясь в бомбы замедленного действия. Иногда ошибки приводят не только к неприятностям в жизни рядового разработчика, но и вызывают настоящие катастрофы. Сегодня у нас подборка и объяснение самых кошмарных багов в истории разработки ПО.
          Читать дальше →
        • Любовь, смерть, роботы и Пелевин

            image

            В прошлом году, вернувшись с тренировки, я засел перед компьютером, чтоб посмотреть пару забавных мемов про котиков. И, обнаружив новость о выходе нового сериала Любовь, смерть и роботы– «Love, Death & Robots», я лениво потрогал её мышкой — глянуть одним глазком.

            Пришел в себя я под утро. С красными глазами, затекшим, от сидения в кресле телом — но совершенно счастливым.

            18 коротких фантастических историй — разноплановых, разных жанров и стилей, были невообразимо хороши. С многими я уже был знаком — часть эпизодов была снята по рассказам известных писателей, но увиденные вживую, они смотрелись как в первый раз. Впрочем, это вы, наверняка, знаете и без меня.

            При пересмотре сериала, мои впечатления, впрочем, были уже не столь радужны — во мне проснулась писательская зависть. «Почему такое не снимают в России — возмущенно бормотал я, — я бы подобрал рассказы для сериала ничуть не хуже!»

            «Я сниму свой сериал! — сказал я, чтоб справиться с завистью, — точнее, соберу 18 рассказов, ничуть не уступающих подборке сериала».
            Читать дальше →
          • SARS нерукотворный? Генеалогия уханьского коронавируса


              Не, ну какая рукотворность? Что за бред? Думал я, когда впервые услышал гипотезу о том, что Ковид-19 вызван то ли лабораторной утечкой, то ли вообще целенаправленной биоатакой. И каждый раз просто отмахивался от этих домыслов, когда они в очередной раз доплывали до меня в бурном потоке коронавирусного инфошума. Ну подумаешь, есть в Ухане институт вирусологии, мало ли.

              В какой-то момент отмахиваться уже пришлось аргументированно, потому что сторонники рукотворности начали обосновывать свои тезисы о возможной искусственной природе вируса доводами из молекулярной биологии, и тут уже хотелось в пух и прах разбить их конспирологию холодными научными фактами. Уж если не как авторы статьи в Nature (казалось мне), то хотя бы как уважаемый мной Панчин.

              И вот тут, в погоне за доводами против рукотворности вируса, меня и заразил вирус сомнений. В чём, собственно, причина сомнений? В том, что чем глубже погружаешься в деятельность коронавирусологов за последние 15–20 лет, тем лучше понимаешь, что создание ровно таких химер как CoV2 у них было обыденным делом. А CoV2 — это очевидная химера, основанная на летучемышином штамме RaTG13, у которого в шиповидном белке место связывания с рецептором (RBM) заменено с летучемышиного на панголиний, и вдобавок врезан особый участок из 4-х аминокислот, создавший furin cleavage site, который, как ранее выяснили вирусологи, значительно расширяет «репертуар» вируса в плане того, в чьи клетки он может проникать. Скорее всего, именно благодаря этому новому фуриновому сайту, новый мутант и сумел перескочить с исходных носителей на людей.

              С учётом тех высот, которых сегодня достигла генная инженерия, синтетически собрать CoV2 по вышеописанной методике не составило бы труда даже начинающему специалисту. Ведь вирусологи, включая руководителя коронавирусного направления в Уханьском институте вирусологии Ши Чжэнли, такими вещами уже неоднократно занимались — как заменой RBM у одного вида вируса на RBM из другого
              Читать дальше →
            • Фракталы в песках, или Больше трёх не собираться

                Мы поговорим о модели песчаной кучи. Песок (не настоящий, модельный), пересыпаясь, создаёт вот такие картинки:



                Песчаные кучи можно складывать (это легко, если вы привыкли складывать всякие штуки) и вычитать (а вот это уже нетривиально).

                А ещё можно использовать эту штуку в качестве Hello world вместо игры «Жизнь».
                Читать дальше →
                • +70
                • 6.6k
                • 7
              • Жизнь внутри черной дыры

                  Знаю, что здесь это якобы не приветствуется, но делаю кросс-пост отсюда по прямой просьбе автора — Горькавого Николая Николаевича. Есть некоторый шанс, что их идея перевернёт современную науку. И лучше прочитать о ней в оригинале, чем в пересказе рен-тв или ленты.ру.

                  image

                  Для тех, кто не следил за темой. Рассмотрим две вращающихся друг вокруг друга чёрных дыры, допустим, массами 15 и 20 единиц (масс Солнца). Рано или поздно они сольются в одну черную дыру, но её масса будет не 35 единиц, а, скажем, всего 30. Остальные 5 улетят в виде гравитационных волн. Именно эту энергию улавливает гравитационный телескоп LIGO.

                  Суть идеи Горькавого и Василькова в следующем. Допустим, вы наблюдатель, сидите в своём кресле и чувствуете притяжение 35 единиц массы делить на квадрат расстояния. И тут бац — буквально за секунду их масса уменьшается до 30 единиц. Для вас, в силу принципа относительности, это будет неотличимо от ситуации, когда вас отбросило в обратном направлении с силой в 5 единиц, делить на квадрат расстояния. То есть, неотличимо от антигравитации.

                  Читать дальше →
                • Зависимые типы в Haskell: почему это будущее разработки программного обеспечения

                  • Translation


                  В Serokell мы занимаемся не только коммерческими проектами, но стараемся изменить мир к лучшему. Например, работаем над улучшением главного инструмента всех хаскелистов – Glasgow Haskell Compiler (GHC). Мы сосредоточились на расширении системы типов под впечатлением от работы Ричарда Айзенберга "Зависимые типы в Haskell: теория и практика".


                  В нашем блоге Владислав уже рассказывал о том, почему в Haskell не хватает зависимых типов и как мы планируем их добавить. Мы решили перевести этот пост на русский, чтобы как можно больше разработчиков могло использовать зависимые типы и сделать дальнейший вклад в развитие Haskell как языка.

                  Читать дальше →
                • Фантастика и фентези за два с половиной года, почти сто хороших книг

                  На этот пост меня подтолкнула публикация «Почему я ворую книги, бедные авторы, и как это исправить», а именно — скепсис и возражения на мой комментарий о том, что я не читаю плохие книги. Мне предложили рассказать, как я выбираю книги для чтения и что именно читаю. Ну я и повелся.
                  Оформить список было сравнительно просто, FBReader любезно хранил на GoogleDrive все скачанные книги с того момента, как там появилась эта услуга. Предлагаю вашему вниманию список прочитанного мной за 2,5 года из жанров фентези и фантастики.
                  Читать дальше →
                • Демистификация принципов квантовых вычислений

                  • Translation

                  «Думаю, я смело могу сказать, что квантовую механику никто не понимает», — Ричард Фейнман


                  Тема квантовых вычислений всегда привлекала технических писателей и журналистов. Ее потенциал в области вычислений и сложность придали ей некий мистический ореол. Слишком уж часто тематические статьи и инфографика подробно описывают всевозможные перспективы этой отрасли, при этом едва затрагивая вопросы ее практического применения: это может ввести в заблуждение не слишком внимательного читателя.
                  Читать дальше →
                • Кишечная палочка на диете из СО2: новый инструмент в борьбе с глобальным потеплением?



                    Любая система, какой бы сложной и многослойной она ни была, имеет свой фундамент — основу, без которой она бы не работала так, как работает. В биосфере нашей планеты также имеются базисные кирпичики, на которых все и держится. Ими являются автотрофы — организмы, способные преобразовывать неорганические соединения в органические. Сегодня мы с вами познакомимся с исследованием, в котором ученые из Израиля создали в лаборатории новый вид бактерий, которые питаются углекислым газом. Какие методы были применены в процессе разработки, как вела себя бактерия, и что данный труд может значить для человечества? Об этом мы узнаем из доклада исследовательской группы. Поехали.
                    Читать дальше →
                  • Я пережила выгорание, или Как остановить хомячка в колесе

                    Привет, Хабр. Не так давно я с большим интересом прочла здесь несколько статей со здравыми рекомендациями заботиться о сотрудниках до того, как они «сгорят», перестанут выдавать ожидаемый результат и в конечном итоге приносить пользу компании. И ни одной — с «другой стороны баррикад», то есть от тех, кто действительно выгорел и главное, справился с этим. Я — справилась, получила рекомендации от бывшего работодателя и нашла работу ещё лучше.

                    Собственно, что делать руководителю и команде, достаточно хорошо написано в «Сгоревшие сотрудники: есть ли выход» (uyga) и «Гори, гори ясно, пока не погасло» (Lisichkina). Краткий спойлер от меня: достаточно быть внимательным руководителем и заботиться о сотрудниках, остальное — разные по степени эффективности инструменты.

                    Но я убеждена, что ≈80% причин выгорания лежат в личностных особенностях сотрудника. Вывод основан на моём опыте, но думаю, это справедливо и для других выгоревших. Более того, мне кажется, что более ответственные, переживающие за своё дело и внешне перспективные, покладистые работники выгорают чаще, чем остальные.

                    image

                    Аллегория с хомячком может показаться кому-то обидной, но она наиболее точно отражает всё произошедшее. Сначала хомячок радостно прыгает в колесо, потом от скорости и адреналина кружится голова, а потом в его жизни остаётся только колесо… Собственно, как я слезла с этой карусели, а также честная рефлексия и непрошеные советы, как пережить выгорание — под катом.
                    Читать дальше →
                  • Человеческое сознание. Перенести нельзя скопировать?


                      Предыдущая статья на эту тему вызвала к жизни бурное обсуждение в количестве более четырехсот комментариев, среди которых, как водится, не было ни одного умного (шутка). В принципе, это и неудивительно. Такая же ситуация обстоит, например, с лингвистикой. Как говаривал гениальный и увы, уже покойный академик Андрей Зализняк, поскольку каждый человек свой язык знает, а лингвистика она про язык, то почему бы ему и не разбираться в ней, так сказать, априори. И как мы знаем, также уже почивший сатирик Михаил Задорнов со своими изысканиями в области русского языка не даст соврать:

                      «А слово «Богатырь» образовано из двух слов – «бог» и «тырить».

                      С самосознанием, сознанием, самоосознанием, самостью, внутренним «я», личностью — дело обстоит примерно также. Поскольку это всё есть внутри головы почти у каждого из нас, то почему бы нам не родить ещё парочку-тройку умных мыслей и предположений по этому поводу, коль скоро философы спорят на эту тему уже две тысячи лет, а учёные и психологи лет двести и всё никак не могут докопаться до истины. Ещё правда, есть нейробиологи-томограферы, которые всё делают через томограф, но это каста относительно молодая и в основном они смотрят «где» и «что» в голове происходит, не объясняя «как». У них на это, правда, есть свои резоны, к которым мы ещё вернемся.
                      Читать дальше →
                    • Квантовый дарвинизм: идея, объясняющая объективную реальность, прошла первые испытания

                      • Translation

                      Три эксперимента подтвердили квантовый дарвинизм — теорию, объясняющую, как квантовые вероятности могут порождать объективную классическую реальность




                      Неудивительно, что у квантовой физики есть репутация странной и контринтуитивной науки. Мир, в котором мы живём, не кажется нам квантово-механическим. И до XX века все предполагали, что классические законы физики, выведенные Исааком Ньютоном и другими учёными – согласно которым у объектов всегда имеются точно определённые позиции и свойства – работают на всех масштабах. Но Макс Планк, Альберт Эйнштейн, Нильс Бор, и другие их современники обнаружили, что в самом «низу», среди атомов и субатомных частиц эта конкретика исчезает, превращаясь в кашу из возможностей. Атому, к примеру, обычно нельзя приписать определённое местоположение – мы можем лишь рассчитать вероятность найти его в том или ином месте. Возникает неприятный вопрос: и как же квантовые вероятности объединяются в чёткую картину классического мира?
                      Читать дальше →
                    • Что такое пространство-время на самом деле?

                      • Translation
                      • Tutorial

                      Перевод поста Стивена Вольфрама "What Is Spacetime, Really?".
                      Выражаю огромную благодарность Кириллу Гузенко KirillGuzenko за помощь в переводе и подготовке публикации.


                      Примечание: данный пост Стивена Вольфрама неразрывно связан с теорией клеточных автоматов и других смежных понятий, а также с его книгой A New Kind of Science (Новый вид науки), на которую из этой статьи идёт большое количество ссылок. Пост хорошо иллюстрирует применение программирования в научной сфере, в частности, Стивен показывает (код приводится в книге) множество примеров программирования на языке Wolfram Language в области физики, математики, теории вычислимости, дискретных систем и др.

                      Содержание


                      Простая теория всего?
                      Структура данных Вселенной
                      Пространство как граф
                      Может быть, нет ничего, кроме пространства
                      Что есть время?
                      Формирование сети
                      Вывод СТО
                      Вывод ОТО (Общей теории относительности)
                      Частицы, квантовая механика и прочее
                      В поисках вселенной
                      Ок, покажите мне Вселенную
                      Заниматься физикой или нет — вот в чем вопрос
                      Что требуется?
                      Но пришло ли время?
                      Сто лет назад Альберт Эйнштейн опубликовал общую теорию относительности — блестящую, элегантную теорию, которая пережила целый век и открыла единственный успешный путь к описанию пространства-времени (пространственно-временного континуума).

                      Есть много различных моментов в теории, указывающих, что общая теория относительности — не последняя точка в истории о пространстве-времени. И в самом деле, пускай мне нравится ОТО как абстрактная теория, однако я пришел к мысли, что она, возможно, на целый век увела нас от пути познания истинной природы пространства и времени.

                      Я размышлял об устройстве пространства и времени немногим более сорока лет. В начале, будучи молодым физиком-теоретиком, я просто принимал эйнштейновскую математическую постановку задачи специальной и общей теории относительности, а так же занимался некоторой работой в квантовой теории поля, космологии и других областях, основываясь на ней.

                      Но около 35 лет назад, отчасти вдохновленный своим опытом в технических областях, я начал более детально исследовать фундаментальные вопросы теоретической науки, с чего и начался мой длинный путь выхода за рамки традиционных математических уравнений и использования вместо них вычислений и программ как основных моделей в науке. Вскоре после этого мне довелось выяснить, что даже очень простые программы могут демонстрировать очень сложное поведение, а затем, спустя годы, я обнаружил, что системы любого вида могут быть представлены в терминах этих программ.

                      Воодушевившись этим успехом, я стал размышлять, может ли это иметь отношение к важнейшему из научных вопросов — физической теории всего.

                      Во-первых, такой подход казался не слишком перспективным — хотя бы потому, что модели, которые я изучал (клеточные автоматы), казалось, работали так, что это полностью противоречило всему тому, что я знал из физики. Но где-то в 88-м году — в то время, когда вышла первая версия Mathematica, я начал понимать, что если бы я изменил свои представления о пространстве и времени, возможно, это к чему то бы меня привело.
                      Подробнее о пространственно-временном континууме...