Жидкие кристаллы в нематической фазе

В школе вы, наверное, проходили, что вещество может находиться в трёх термодинамических фазах: твёрдой, жидкой и газообразной. (Термин «фаза» используется совместно с термином «состояние», и ни у одного из них нет чёткого общепринятого определения). Для молодых учеников это полезное упрощение, но на самом деле фаз гораздо больше. В последние сто лет мы открыли существование сотен различных твёрдых фаз – некоторые из них используются для создания кремниевых чипов в вашем компьютере. Кроме того, существуют десятки фаз жидких кристаллов – некоторые из них создают изображения на вашем экране. И мы ещё даже не коснулись по-настоящему экзотических штучек: квантовые фазы, сверхтекучие жидкости, кварк-глюонная плазма, конденсаты Бозе-Эйнштейна и т.н. «топологические фазы».

Но сперва вернёмся к началу и обсудим, что же такое «фаза». Как многие фундаментальные концепции, её лучше объяснить на примере. Рассмотрим стакан с водой, в которой плавает немного кубиков льда. В стакане есть только одно вещество: вода. Очень много молекул H₂O.

Valve объявляет о закрытии Greenlight.

За четыре с лишним года, что прошли с момента запуска Greenlight, количество публикуемых игр многократно возросло. Более трети всех игр было опубликовано в 2016 году.

Недавно тут была статья о параметрических зданиях Захи Хадид, но из текста не слишком понятно, что же такое параметрическая архитектура в принципе. Параметры — это что-то, имеющее отношение к уравнениям, описывающим “модные, стильные, молодёжные” линии современных зданий? Нет, всё интереснее. На самом деле параметрическое проектирование — не столько красиво изогнутые трёхмерные объекты, сколько генетические алгоритмы, полиморфизм, мобильность, анализ комплексных систем и прочий матан. Если вам интересно, что сейчас происходит на стыке архитектуры и информационных технологий, читайте дальше.

Как при помощи генных сетей превратить яйцо сначала в личинку, а затем во взрослую муху? Муха, как и другие насекомые, состоит из сегментов. Сегменты объединяются в три группы — голова, грудь и брюшко. На сегменте может быть пара конечностей. В груди три сегмента, на каждом по паре ножек. Второй грудной сегмент имеет еще крылья, а третий — жужжальца (маленькие рулевые крылышки, практически незаметные без лупы). Брюшко состоит из восьми сегментов, конечностей на них нет. В голове исходно было шесть сегментов, но в ходе эволюции насекомых границы между ними совершенно стерлись. Их конечности — это усики, которыми муха нюхает и щупает, и три пары ротовых конечностей. У жука или таракана это были бы жвалы, максиллы и нижняя губа, а у мухи они все сливаются в хоботок.

Чтобы все органы были на своем месте, каждая клетка должна знать, в каком месте зародыша она находится. Поэтому на ранних стадиях развития зародыша, когда в нем еще нет никаких органов и все клетки выглядят одинаково, в нем появляется биохимическая «координатная сетка» с передне-задней, спинно-брюшной и лево-правой осями. Мутации генов, образующих координатную сетку, могут легко и быстро изменить облик животного — передвинуть органы на другое место, изменить их количество и так далее. Поэтому такие гены важны для эволюции животных и очень активно изучается. Генная сеть разметки зародыша у мухи дрозофилы — любимой игрушки генетиков — пожалуй, самая изученная среди генных сетей животных.

В свое время на рынке появился замечательный гаджет с внешним датчиком, который отслеживал степень готовности стейков на гриле и отправлял сообщения на смартфон. В Tefal пошли аналогичным путем. Стейки получаются как по учебнику: зажаренная корочка, которая не дает вытечь ни одной капле сока, и сочная середина нужной степени прожарки. Мы пробовали жарить котлеты, кусок тунца и много-много стейков. Ах, да, и кабачки тоже!

Автор материала — дизайнер мобильных приложений. В своем посте она подробно описывает собственный путь в освоении математики, а также рассказывает о влиянии, которое точные науки оказали на ее основную работу.

Я терпеть не могла математику

Математика меня раздражала. В юности мне казалось совершенно бессмысленным тратить столько времени на решение математических задач, когда вокруг было так много других интересных занятий!

На самом деле, если подучить математику, можно создавать прекрасные концепты!

Во время учебы в университете я записалась на курс интерактивных искусств. Там мне показали, как творить с помощью кода в Processing. Вот один из примеров — восхитительная работа Мариуса Уотца (с тех пор я его поклонница).

Когда я читал книгу «Паттерны разработки игр», написанную замечательным человеком по имени Bob Nystrom (я не пишу его имя по-русски, поскольку не имею ни малейшего понятия, как это произносится), в одной из глав мне на глаза попалась небольшая ода языку Smalltalk как праотцу всех современных объектно-ориентированных языков, намного опередившему своё время. Поскольку я по жизни испытываю необоримую приязнь ко всяким винтажным языкам, естественно, я полез про него гуглить. И разумеется, вместо того, чтобы вынести из этого опыта что-то полезное, я научился плохому.

Феномен квантовой запутанности (entanglement), когда разделенные в пространстве частицы мистическим образом взаимодействуют друг с другом, нахально нарушая запрет на передачу взаимодействий со сверхсветовой скоростью, давно считается частью науки и у научного сообщества не вызывает никаких сомнений. Вполне серьезно изучаются перспективы создания на этой основе квантовых компьютеров. Считается, что их элементы данных — кубиты будут изменять и передавать свое информационное состояние посредством механизма квантовой запутанности. Такая прагматичная организация, как DARPA щедро финансирует эту чудесную науку. А между тем имеет серьезные основания точка зрения, согласно которой квантовая запутанность в смысле парадокса ЭПР — это миф, который прижился в поверхностном слое понимания квантовой механики.

Свою работу «Комбинаторная теория музыки» инженер-программист и музыкант Эндрю Дункан начинает со слов о том, что нет профессий более далеких, чем музыкант и математик — однако, как это ни парадоксально для самих музыкантов и математиков, музыка и ее создание может служить отличным примером работы ряда математических концепций.

В материалах из этой серии мы вспомним некоторые интересные примеры и явления, связывающие музыку, математику (в данном случае — комбинаторику) и даже историю.

John Swain, сотрудник бостонского университета вывел серию уравнений для гравитационного поля из общей теории относительности (ОТО), которая приписывает гравитационному полю свойства электромагнитного.

В частности — согласно данным уравнениям возможно построение «гравитационной динамо машины». По аналогии с электромагнитным полем, прогоняя массивные частицы по замкнутому контуру вокруг сердечника из определённого материала (к слову — ученым ещё предстоит определить этот материал), можно получить новое поле порождающее гравитацию. В случае удачи эксперимента, который возможно проверить на Большом Адронном Коллайдере, человечество научится буквально получать массу из «ничего». На данный момент теории гравитации не предусматривают существования «парного» гравитационному поля, как это происходит в электромагнетизме.

Начало игры — критически важный этап. Оно не только знакомит с персонажами и сюжетом, погружая в атмосферу, но и может научить тому, как работает игра — управление, базовая механика, поощряемые и неодобряемые типы взаимодействий, природа конфликта, и так далее.

Поэтому немного удивительно, что многие игры испытывают проблемы в реализации вводных сцен. Одни утомляют подробными инструкциями по любому поводу. Другие впадают в другую крайность, полагая, что игроки интуитивно освоятся с управлением и системами (их максимум — заставка с раскладкой управления на экране загрузки). Многие начинают слишком медленно — они хорошо объясняют все системы игры, но забывают показать причину, по которой игрок должен их изучать.

Первые уровни сложны. Поэтому мы попросили нескольких разработчиков привести примеры игр, в которых они сделаны правильно. Семь выбранных ими игр сохраняют равновесие между помощью игрокам в обучении игре и задании атмосферы для нескольких часов сюжета.

Пытливость ума и желание знать как все работает изнутри выделяет технаря из массы пользователей. В этом небольшом посте я бы хотел поделиться с любознательным сообществом небольшими роликами и кратким рецептом использования профилирующего софта для 3D приложений.

Сетки из шестиугольников (гексагональные сетки) используются в некоторых играх, но они не так просты и распространены, как сетки прямоугольников. Я коллекционирую ресурсы о сетках шестиугольников уже почти 20 лет, и написал это руководство по самым элегантным подходам, реализуемым в простейшем коде. В статье часто используются руководства Чарльза Фу (Charles Fu) и Кларка Вербрюгге (Clark Verbrugge). Я опишу различные способы создания сеток шестиугольников, их взаимосвязь, а также самые общие алгоритмы. Многие части этой статьи интерактивны: выбор типа сетки изменяет соответствующие схемы, код и тексты. (Прим. пер.: это относится только к оригиналу, советую его изучить. В переводе вся информация оригинала сохранена, но без интерактивности.).

Привет, меня зовут Тони Элбрект (Tony Albrecht), я один из разработчиков новой команды Render Strike Team под управлением Sustainability Initiative в League of Legends. Моей команде поручили внести усовершенствования в движок рендеринга LoL, и мы с радостью принялись за работу. В этой статье я расскажу, как движок работает сейчас. Надеюсь, она заложит хороший фундамент, на основании которого я позже смогу рассказывать об вносимых нами изменениях. Эта статья станет для меня хорошим предлогом самому поэтапно изучить процесс рендеринга, чтобы мы, как команда, полностью понимали, что же происходит внутри.

Я подробно объясню, как LoL выстраивает и отображает каждый отдельный кадр игры (не забывайте, что на самых мощных машинах это происходит более 100 в секунду). Рассказ в основном будет техническим, но я надеюсь, что его легко будет усвоить даже тем, кто не имеет опыта в рендеринге. Для ясности я пропущу некоторые сложные моменты, но если вы захотите узнать подробности, то напишите об этом в комментариях [к оригиналу статьи].

Если вы когда-нибудь стояли рядом с пролетающим сверхзвуковым самолётом, то наверняка запомнили оглушающий звук ударной волны, которым сопровождается движение тела на скорости более 1 Маха, то есть больше скорости звука в данной среде. Область распространения ударной волны от сверхзвукового самолёта ограничена конусом Маха. Группе учёных из Иллинойсского университета в Урбане-Шампейне (США) и научно-исследовательского Университета Цинхуа (Китай) удалось впервые запечатлеть на видеокамеру «ударную волну» из фотонов. Как и звук, фотоны света имеют волновую природу, поэтому образуют такой же конус Маха, если тело движется быстрее, чем скорость света в окружающей среде.

Хочу рассказать сообществу о проведённом мной эксперименте.

Мне всегда нравились игры, в которых есть физика. То есть, некоторые процессы не управляются скриптами, а эволюционируют во времени, следуя физическим законам. Из этого проистекают сложность и непредсказуемость игрового процесса.

Примеров много, физические элементы тонко пронизывают многообразие компьютерных игр. Взять хоть любой платформер: совсем другие ощущения от игры, когда есть инерция персонажа, скольжение, гравитация, урон от падения с большой высоты и отдача от оружия.

Или те же гоночки: до чего приятней на полной скорости сшибать людей, рекламные щиты и помойки, чтобы разлетались во все стороны, вместо того, чтобы мгновенно останавливаться, врезаясь в мёртво врощенный в землю столб.

Или ещё замечательный пример — Kerbal Space Program. Там физика уже является непосредственым источником геймплея.

Или, например, жанр 2д артиллерии. Часть его очарования базируется на уничтожаемой, динамичной земле. Но до чего он был бы лучше, если б земля не просто линейно осыпалась, а вела себя реалистично, разлетаясь от взрывов кусками.

Я давно мечтал сделать именно такой, до предела физически реалистичный римейк Scorched Earth. Но все мои эксперименты с моделированием физических систем упирались в неумолимо медленные процессоры. Тысяча-две частиц были пределом для real-time симуляции.

Но недавнее моё «открытие» изменило ситуацию.

Одним словом Айзека Азимова можно описать так: плодовитый. Чтобы сравняться по количеству повестей, писем, эссе и других текстов, которые Азимов выдал за всю свою жизнь, вам необходимо будет писать полноразмерную повесть каждые две недели в течение 25 лет.

Как Азимов умудрялся выдавать столько хороших идей, в то время как у всех остальных их наберётся 1-2 штуки за всю жизнь? Чтобы ответить на этот вопрос, я изучил его автобиографию, "Это была хорошая жизнь".

Азимов не с рождения писал тексты 8 часов в день 7 дней в неделю. Он разрывал страницы, отчаивался, и периодически у него случались неудачи. В автобиографии Азимов делится тактикой и стратегией, выработанной им для того, чтобы идеи больше не заканчивались.

Давайте украдём у него всё, что можно.

Давным-давно на задворках Вселенной столкнулись два галактических скопления. Их столкновение разорвало галактики и оставило после себя две изменённых кучи звёзд и газ, разлетающиеся друг от друга, судьба которых была неизвестна.



Четыре миллиарда лет спустя любопытная группа гуманоидных форм жизни на водной основе пытается разобраться в столкновении галактик. Они направляют свои телескопы на остатки кластеров и удивляются их странной форме. Называют они их «скопление Пуля».

На изображении скопления можно увидеть три наложенных друг на друга типа данных. Во-первых, звёзды и галактики в оптическом режиме. Во-вторых, выделенные красным регионы, показывающие распространение горячего газа, полученные от рентгеновских измерений. В-третьих, голубые регионы, показывающие искривление пространства-времени, полученные из гравитационного линзирования, искривляющего форму галактик, находящихся за скоплением.

Давайте поговорим о физике транспортных средств

Физика транспортных средств в видеоиграх не очень сильно обсуждается. Статьи в Интернете о физике транспорта в видеоиграх немногочисленны и поверхностны; обычно они посвящены самым основам. Программист транспорта для видеоигр ощущает себя сегодня в относительном вакууме. Возможно, такая ситуация возникла, потому что эту тему довольно сложно объяснить, а может быть, мы просто стыдимся признаваться в использовании хаков, упрощений и хитростей, которые мы вносим по сравнению с «правильной», реалистичной симуляцией физики. Как бы ни обстояло дело, видеоигры имеют уникальные проблемы в симуляции транспорта, а значит, об этом стоит писать. Это захватывающая тема, относящаяся к физике, работе с камерой, звуку, спецэффектам, а также к восприятию и психологии человека.

Я решил сначала поговорить о судах, потому что недавно работал с ними; ещё я обнаружил, что их динамика не совсем понимается даже на уровне исследований (хотя многое и понятно). Модели и теории формулируются таким образом, что их становится сложно применить непосредственно в видеоиграх. Или же они требуют очень ресурсоёмких методов симуляции, которые практически невозможно контролировать и адаптировать под причудливые потребности разработчиков и игроков. Но можно написать упрощённую модель, которая учитывает важные параметры судна. В этом определённо есть доля искусства, «прыжка веры» и небольшая доля «творческой» физики, которая заставит Кельвина и Стокса перевернуться в могилах.

Цифровая обработка изображений — весьма интересная область, но она таит в себе множество подводных камней, на которые постоянно натыкаются новички. Мы активно привлекаем студентов к участию в грантах и проектах, но когда мы пытались давать студентам реальные задания, которые требуют реализации новых алгоритмов обработки изображений, мы были в ужасе от совершаемых ими детских ошибок.

Поэтому перед постановкой полноценных задач мы стали давать студентам ряд практических заданий по реализации стандартных алгоритмов обработки изображений: базовые операции над изображениями (поворот, размытие), свёртка, интерполяция с помощью простых фильтров (билинейная, бикубическая), направленная интерполяция, выделение границ с помощью алгоритма Канни, детектирование ключевых точек и т.д. Язык программирования мог быть любым, однако при выполнении заданий не допускается использование сторонних библиотек, за исключением чтения и записи изображений. Это связано с тем, что задания носят обучающий характер, самостоятельная реализация алгоритмов является хорошей практикой в программировании и позволяет понять, как работают методы изнутри.

Данная статья описывает наиболее частые ошибки, совершаемые студентами при выполнении практических заданий по обработке изображений. Изображения обычные, никакой экзотики типа 16-битной глубины цвета, панхроматичности и 3D-изображений нет.