Цифровой журнал «Компьютерра» № 182

Проклятие инженера Мерфи: можно ли спастись от глупой ошибки, которая уничтожила «Протон-М» Олег Парамонов

Опубликовано 19 июля 2013

Комиссия, которая искала причины аварии ракеты-носителя «Протон-М», обнародовала результаты расследования. Как и подозревали специалисты, «Протон» и три спутника ГЛОНАСС, которые он вёз на орбиту, погубила нелепая ошибка, допущенная при сборке системы управления. Однако делать на основе этой информации далекоидущие пессимистичные выводы не стоит: всё не так просто, как кажется.

Неудачный пуск «Протона-М» произошёл 2 июля на Байконуре. На записях видно, что ракета стартовала, но через несколько секунд неуверенно покачнулась сначала в одну сторону, затем в другую, после чего развернулась и направилась к земле, разваливаясь на ходу. Полёт продолжался всего 32,5 секунды и закончился взрывом на расстоянии 2,5 километра от стартовой площадки. Согласно сообщению «Интерфакса», ущерб оценивается в 4,4 миллиарда рублей.

http://www.youtube.com/watch?v=ipNjYMJo79o

Заключение комиссии было опубликовано 18 июля на сайте Роскосмоса. Выяснилось, что пуск произошёл на полсекунды раньше, чем было запланировано, но катастрофу вызвало не это. Её причиной стала, как утверждается в заключении, потеря «стабилизации по каналу рыскания из-за нештатного функционирования датчиков угловых скоростей (ДУС) системы управления» ракеты-носителя:

Датчики угловых скоростей, используемые в системе управления «Протона-М», представляют собой небольшие цилиндры диаметром в 5–6 см и длиной примерно 9 см. Ориентацию устройства определяет пометка, нарисованная на корпусе (на фотографии её не видно).

По сути дела, эти датчики приходятся дальними родственниками тем акселерометрам и гироскопам, с помощью которых смартфоны определяют, какой стороной повёрнуто устройство. Только в данном случае результат — не изменение ориентации изображения на экране, а автоматическая коррекция курса ракеты.

Из-за того что часть датчиков была установлена задом наперёд, информация об отклонении от вертикального курса, которую получала система управления «Протона-М», полностью противоречила реальности.

Остатки взорвавшейся ракеты отправили для изучения производителю «Протона-М». Там нашли новые подробности:

Иными словами, сборщик не просто перепутал — ему ещё и усилия потребовались, чтобы забить гироскопы туда, куда не следует. Возникающая картина не способствует повышению веры в светлое будущее российского космоса. Действительно, чего ещё ждать, если дошло до того, что рабочие собирают точные приборы при помощи киянки и лома?

В рассуждениях подобного рода есть серьёзный изъян: они строятся на предположении, что настолько позорная, нелепая и дорогостоящая ошибка может быть лишь результатом развала космической промышленности страны. Это не совсем так. Проблемы, вызываемые перевёрнутыми датчиками, много десятилетий преследует конструкторов космических и летательных аппаратов, и далеко не только в России.

Охота на инопланетные баги: почему космические компьютеры не похожи на обычные

Как сделать компьютер, который способен работать десятилетиями без техобслуживания и апгрейда? Это не праздный вопрос. Разработка и поддержка вычислительных машин, которые требуют такой надёжности, — это мир, живущий по своим законам.

Когда несколько недель назад впервые всплыла версия о том, что в гибели «Протона» виноваты датчики, установленные не той стороной, я тут же вспомнил Galileo — поразительно неудачливый зонд, который НАСА отправило к Юпитеру двадцать лет назад. Сначала его запуск год за годом откладывали, затем у него не открылась главная антенна для связи с Землёй, потом единственный накопитель данных «зажевал» магнитную ленту, а когда его удалось восстановить, испортился датчик угла поворота. Подробнее об этом рассказано в заметке «Злоключения Galileo на пути к Юпитеру: как чинили зонд, сломавшийся на другом конце Солнечной системы».

Чтобы изучить состав атмосферы Юпитера, Galileo должен был сбросить на планету спускаемый аппарат. Эта часть научной программы тоже чуть не сорвалась: парашют, замедляющий падение аппарата, почему-то не открывался целую минуту. Изучение телеметрии показало, что акселерометр, который должен был активировать парашют, когда ускорение превысит определённую величину, установили задом наперёд. Хуже того, во время испытаний на Земле эту ошибку проворонили из-за того, что перевёрнутый датчик неверно подключили к измерительному оборудованию, и две ошибки компенсировали друг друга.

В 1991 году при попытке совершить вертикальный взлёт разбился один из первых экземпляров американского военного конвертоплана Bell Boeing V-22 Osprey. Оказалось, что гироскопы в его системе управления были неправильно подключены и давали неверные показания.

Десять лет спустя ещё одна ошибка сборщика едва не закончилась уничтожением результатов работы зонда Genesis, который три года собирал в космосе образцы солнечного ветра. Предполагалось, что зонд сбросит контейнер с образцами на Землю. Пара открывающихся по очереди парашютов притормозит падение контейнера, а затем вертолёт поймает его в воздухе при помощи большого крюка.

Парашют не раскрылся, и контейнер врезался в землю со скоростью 86 метров в секунду, растеряв при этом изрядную долю образцов. Причина всё та же — акселерометры, установленные не той стороной. Ошибку не заметили, потому что в компании Lockheed Martin, строившей Genesis для НАСА, решили сэкономить на тестировании.

У Boeing и Lockheed Martin не было финансовых проблем. Ни о каком развале и речи шло. Однако подобные ошибки случаются с пугающей регулярностью даже тогда, когда ресурсов хватает и жаловаться не на что. Собственно говоря, именно об этом и предупреждает закон Мерфи: «Всё, что может пойти не так, непременно пойдёт не так».

Мало кто помнит, что эта фраза впервые была сказана именно по поводу акселерометра, установленного не той стороной.

В 1949 году американские военно-воздушные силы пытались определить максимальные перегрузки, выдерживаемые человеком. Инженер Эдвард Мерфи разработал для этих экспериментов специальное снаряжение со встроенными датчиками, точно измеряющими ускорение в различных частях тела.

Доброволец, обвешанный датчиками, разогнался на специальной тележке до 320 км/ч, а затем резко затормозил. Перегрузка составила примерно 40 g, но стрелки на приборах Мерфи даже не шелохнулись. Оказалось, что все датчики без исключения были подключены не той стороной. Тут-то Мерфи и сформулировал свой бессмертный закон (очевидцы утверждают, что в оригинале он был длиннее и в нём упоминался техник, который всё перепутал, но в деталях их показания расходятся).

От таких ошибок не застрахован никто. Можно придумать защиту от дурака, но она не поможет, если у дурака есть кувалда. Можно строго контролировать качество, но это будет работать лишь до тех пор, пока контролёр сам не ошибётся. Можно попытаться увеличить запас надёжности до такой степени, чтобы ошибки не приводили к катастрофе, но риск никогда не станет нулевым.

Реалистичный выход — понять, что успех никогда не будет стопроцентным. В телекоме и ИТ-бизнесе провайдеры сервисов заранее оговаривают, сколько «девяток» надёжности они готовы обеспечить. От этого зависит, часто ли будут случаться простои. Пять «девяток» (сервис доступен 99,999% времени) обходятся намного дешевле шести (99,9999%), и прибавление каждого следующего разряда требует титанических затрат и усилий.

В этих терминах надёжность «Протона-М» — только одна «девятка». По меркам телекома это маловато, но гигантские бочки с горящим гептилом, разогнанные до нескольких километров в секунду, вообще плохо вписываются в мерки телекома. По меркам ракетной техники 89% успешных пусков — это относительно неплохо.

Провалы не становятся более частыми, несмотря на то что эту ракету-носитель используют всё активнее.

То же самое можно сказать и о других пусках. Вопреки впечатлению, которое может сложиться, если следить за новостями, явной тенденции к увеличению количества неудачных пусков не прослеживается. Максимальное число провалов приходится на 2011 год, но в тот год и пусков было больше, чем когда-либо: 35. Для сравнения, у США в 2011 году было всего 18 пусков.

Следует ли из этого, что с космосом в России всё прекрасно? Разумеется, нет. Но отдельные неудачи, о которых мы время от времени узнаём, не дают достаточной почвы для того, чтобы рассуждать о проблемах в этой области. Сами по себе провалы — это совершенно нормально. Даже такие нелепые, как тот, который случился на Байконуре 2 июля.

К оглавлению

Гиперпетля: подробности о грядущей революции наземного транспорта Андрей Васильков

Опубликовано 19 июля 2013

Прототип первой гиперпетли будет представлен 12 августа 2013 года. Однако ещё до официальной презентации стали известны новые подробности об устройстве этого фрагмента целой сети транспорта будущего, который вскоре изменит представление о путешествиях. За проектом Hyperloop стоит один из величайших предпринимателей современности Элон Маск (Elon Musk). На его счету создание электронной платежной системы PayPal, компании по выпуску электромобилей Tesla Motors и частной космической корпорации SpaceX.

С таким блестящим портфолио не трудно привлечь колоссальные инвестиции и заручиться реальной правительственной поддержкой. Сейчас уже мало кто сомневается, что коллективу под руководством Элона Маска по силам устроить революцию наземного транспорта. Проект подобной системы скоростных пассажирских перевозок демонстрировался и ранее.

http://www.youtube.com/watch?v=lrBYqVEMuxw

Как средство доставки пассажиров гиперпетля имеет целый ряд преимуществ. Её работа не зависит от погоды, капсулам не требуется жёсткий график отправления, столкновение исключено, возможность аварии сведена к минимуму (об этом ниже), а время в пути сокращается даже по сравнению с самолётом. Добавьте ещё тот факт, что отправление и прибытие совершаются в центре города, а опоздать на рейс невозможно в принципе.

Будет ли труба заполнена воздухом, чем-то ещё или же в ней создадут глубокий вакуум — пока официально не сообщается. Однако последнее куда более вероятно. «По гиперпетле вы попадете из Сан-Франциско в Лос-Анджелес меньше чем за тридцать минут», — говорил Элон Маск на июньской конференции All Things Digital. Её строительство предполагается вдоль имеющихся скоростных шоссе и железнодорожных путей.

Простой расчёт показывает, что средняя скорость перемещения составит более 268 м/с. К середине пути капсула с пассажирами сможет разгоняться почти до скорости звука в воздухе, однако из самой трубы воздух, скорее всего, будет удалён для снижения сопротивления.

Подобная идея высказывалась ещё в семидесятых годах инженером Робертом Сальтером (Robert M. Salter). В RAND Corporation рассматривался проект строительства герметичной подземной линии между Нью-Йорком и Лос-Анджелесом. При условии глубокого вакуума и достаточно мощных электромагнитов время капсулы в пути составило бы менее получаса. Обсуждались и дальнейшие перспективы, включающие создание между крупными городами единой сверхскоростной транспортной системы. Однако на тот момент приступить к реализации не удалось.

Спустя почти полвека проект возродился и сейчас имеет гораздо больше шансов на успех. Сам Элон Маск описывает его в шутливой манере: «Представьте, что самолёт «Конкорд» переспал с рельсотроном и аэрохоккеем, а потом у них родился общий ребенок».

Конкуренция с существующей системой пассажирских перевозок обостряется не только из-за скоростных, но и из-за ценовых преимуществ. «Путешествие обойдётся гораздо дешевле, чем авиаперелёт или использование любого другого вида транспорта», – отмечает Элон Маск.

Отвечая на вопрос о затратах энергии, он тоже полон оптимизма: «Мы могли бы сделать гиперпетлю самодостаточной в плане обеспечения энергией. Солнечные панели, установленные вдоль её трубы, с лихвой покрыли бы её потребности». Представленную ниже схему Элон Маск назвал самой точной догадкой об устройстве Hyperloop до официального представления проекта.

Сейчас ближайшими конкурентами проекта Hyperloop считают поезда на магнитной подушке (маглевы). В них используется тот же принцип магнитной левитации, позволяющий устранить трение колёс. В июне один из новых японских поездов серии L0 смог разогнаться свыше 500 км/ч и установить новый рекорд.

Маглевы интересны тем, что опираются на отработанные технологии. Они не первый год курсируют между станциями в Японии и Китае, перевозя тысячи пассажиров ежедневно. У них огромная грузоподъёмность и реально доказанная безопасность.

Среди недостатков маглевов обычно указывают потери энергии на преодоление сопротивления воздуха. Ради его снижения перед кабиной моторного вагона установлен стреловидный обтекатель, длина которого в последних версиях увеличилась до пятнадцати метров.

Хотя набегающий поток и создаёт необходимую подъёмную силу, сопротивление воздуха остаётся главным ограничивающим фактором для маглевов. При скорости свыше трёхсот километров в час резко нарастают вибрации и шум, а пылевые частицы действуют как абразивная обработка.

Необходимость вакуума внутри Hyperloop не вызывает сомнений и у Джорджа Мейза (George Maise), эксперта проекта Maglev 2000. За счёт удаления воздуха из канала гиперпетли можно достичь как минимум втрое больших скоростей уже на начальном этапе. Магнитная левитация в безвоздушном пространстве имеет очень мало скоростных ограничений. Они больше связаны с тем, что пассажирский транспорт должен оставаться комфортным и не подвергать людей значительным перегрузкам.

До середины пути капсула будет плавно разгоняться, а затем — так же плавно тормозить, почти всё время двигаясь с постоянным по модулю ускорением. На случай выхода из строя активных систем капсулу затормозят пассивные, установленные в конце пути. Как уверяют сейчас, они сработают даже при полном обесточивании.

В случае поддержания вакуума остаётся риск разгерметизации, но вряд ли пассажирам будет что-то реально угрожать внутри системы, разработанной инженерами компании с опытом создания космических транспортных аппаратов.

Гораздо более значимы на данном этапе обычные проблемы — такие как выбор места для строительства и создание идеально прямых участков петли протяжённостью в сотни километров.

К оглавлению

Ни единого разрыва: как устроены эластичные проводники с частицами золота Андрей Васильков

Опубликовано 18 июля 2013

В Университете штата Мичиган создали эластичные проводники с наночастицами золота. Они способны растянуться в четыре раза в продольном и поперечном направлении. Их можно многократно подвергать механическим нагрузкам без риска обрыва контакта. Применяемые при их изготовлении материалы не боятся воды и демонстрируют высокую биологическую совместимость.

Как бы ни была совершенна современная электроника, её функциональные возможности сильно ограничивают физические свойства компонентов, и в первую очередь проводников. Мобильные, носимые и частично имплантируемые устройства испытывают на себе серьёзные механические нагрузки. Даже в относительно статичных системах всегда есть вибрации и тепловое расширение/сжатие материала, нередко приводящее к нарушению целостности электрической цепи.

Проводникам давно пытались придать хотя бы часть описанных в изобретении свойств. Их составляли из множества изогнутых волокон и скручивали в спираль, чтобы увеличить эластичность хоть на несколько процентов. Исследователи экспериментировали с металлами в жидкой фазе и сетчатыми структурами, но не достигли в этом направлении сколько-нибудь заметных успехов.

Старания многих коллективов не были напрасными. Помимо исключения малоперспективных направлений исследования в области эластичных проводников, удалось создать новые типы микроэлектромеханических систем. Среди них сверхчувствительные датчики давления для электронных весов, охранных систем и искусственной кожи роботов.

Пожалуй, наиболее значимым практическим результатом до недавнего времени оставалась работа группы инженеров из Университета штата Северная Каролина. Их эластичные провода выдерживали растяжение до восьми раз.

http://www.youtube.com/watch?v=QlVuIK5wAj0

В этом исследовании оболочка проводника выполнялась из эластичного полимера с высокими диэлектрическими свойствами. Внутрь заливался сплав индия и галлия. При растяжении эвтектический расплав быстро заполнял полость удлинившегося канала и практически мгновенно перераспределялся вновь при последующем сжатии, сохраняя высокую электрическую проводимость.

Помимо высокой себестоимости, эту разработку характеризовал и другой серьёзный минус. Провода оказались малоустойчивы к повторным нагрузкам, и дорогой металл со временем вытекал через повреждения в оболочке. Попытка ограничить потери с помощью сетчатых вставок внутри канала частично решила проблему, но в результате сильно повышалось сопротивление.

Выход был найден другой группой, решившей отказаться от жидкого металла в пользу наночастиц золота. Они послойно вкраплены в полиуретановую основу методом флокуляции. Высокая электрическая проводимость при растяжении сохраняется за счёт динамической самоорганизации наночастиц.

http://www.youtube.com/watch?v=KQ7_TPSSfys

Проще говоря, при любых изгибах и растяжении они быстро выстраиваются в цепочку, сохраняя целостность. Плотный контакт между частицами при этом не требуется. При таких масштабах расстояний электроны могут туннелировать, перемещаясь от одной наночастицы к другой подобно человеку, перепрыгивающему реку по камням.

Предположения о самоорганизации наночастиц в таких условиях были подтверждены методами электронной микроскопии. Характер влияния степени растяжения на величину электропроводности близок к линейному. При максимальном растяжении сопротивление возрастает примерно в десять раз, но в реальных условиях столь сильные потери обычно будут кратковременными.

Более важный вопрос заключается в том, как меняется сам характер сопротивления по мере растяжения такого проводника. Помимо омического, связанного с удельным сопротивлением материала, в определённые моменты возрастает доля ёмкостного и индуктивного.

При необходимости из наночастиц золота в полиуретановом слое можно изготовить резистор с переменным сопротивлением. В отличие от варистора, его характеристики будут зависеть не от приложенного напряжения, а от линейных размеров.

Внешне образец такого материала выглядит как лист золотой фольги. Иллюзия исчезает, стоит только потянуть за края. Фольга моментально разорвётся, а эластичный проводник вытянется и затем вновь примет исходные размеры.

Созданный материал представляет исключительную ценность для робототехники, разработки носимых компьютеров, одежды с вплетёнными электронными компонентами и множества имплантируемых устройств, включая водители ритма, бионические протезы глаз и электроды интерфейса «мозг — компьютер».

К оглавлению

Ловля на живца: киберлолита против педофилов Евгений Золотов

Опубликовано 18 июля 2013

Признание выдающихся научных достижений имеет обыкновение затягиваться. Джон Нэш, имя которого сегодня ассоциируется с теорией игр (а сильно подслащённая биография легла в основу голливудского хита «Игры разума»), ждал Нобелевской премии сорок лет. Пришлось ждать и ребятам из Университета Деусто (Испания) использовавшим наработки Нэша для создания Negobot — революционной компьютерной программы, способной вести диалог с человеком, создавая у того ощущение общения с человеческим существом.

Ещё прошлой осенью они опубликовали свои результаты, но только на днях проект привлёк внимание общественности — после того как стало известно, что им готово воспользоваться местное управление полиции. Согласитесь, одобрение правоохранительными органами в данном случае — всё равно что знак качества. Да, чат-боты, потомки ELIZA, нынче пишутся чуть ли не школьниками — и даже получают бронзовые медали Лёбнера за обведённых вокруг пальца экспертов. Но одно дело — победа в конкурсе, и совсем другое — реальная жизнь, где Negobot должен будет помочь ловить педофилов.

Идея внешне простая: под видом несовершеннолетнего подростка, вступление с которым в половую связь преследуется по закону (в Испании возраст сексуального согласия установлен в 13 лет, но в ближайшее время его, вероятно, поднимут), Negobot внедряют в социальную сеть или чат-пространство. Сейчас это Google+, но, вообще говоря, особого значения место действия не имеет. Важно, что, инициируя диалог или отвечая на запрос извне, бот преследует цель выявить любителей поразвлечься с детьми. Не мне вам объяснять, как трудно написать бота, способного обмануть даже среднестатистического сетянина. Но представьте, насколько сложнее обмануть человека, рыщущего по Сети с криминальными намерениями! И всё-таки Negobot делает это.

Как убедить человека, что «на том конце провода» тоже человек, а не программа? Поскольку мыслящая машина до сих пор не изобретена, остаётся имитировать поведение homo sapiens. Создать иллюзию осмысленной беседы с опорой на базу данных, содержащую сотни записанных настоящих чатов человека с человеком (можно позаимствовать её из проекта Perverted Justice, о котором пойдёт речь ниже). Попробовать выделить смысл и корректно сформулировать ответы на естественном языке — скажем, с применением поисковых машин, онлайн-переводчиков, баз знаний на языках вроде AIML. Помнить, о чём шла речь ранее, и не стесняться перехватывать инициативу в разговоре. Дополнить вывод мелочами, присущими только живому существу, — типа орфографических ошибок и опечаток, сокращений, сленга, задержек между ответами, зависящими от количества слов.

Всё перечисленное в Negobot есть, но авторы считают своей главной заслугой реализацию процесса общения в виде игры: бот и человек — противостоящие игроки, вопросы и ответы — «мяч», переходящий из рук в руки, а смыслом игры для бота является извлечение максимального объёма информации о сопернике. Измеряя и изменяя «градус» беседы в сторону увеличения, Negobot лавирует между пугающими прямыми вопросами («Как тебя зовут?», «Дай свой телефон») и располагающими интимными признаниями («Обожаю порно!») — и так подвигается к цели. А попутно избегает прямолинейности и предсказуемости, свойственной ботам. Короче, ведёт себя как настоящий человек.

Алгоритмически игра в «киберлолиту» выглядит решением задачи методом последовательных приближений. Своё текущее состояние Negobot оценивает по «температурной» шкале от -3 до +3 единиц, где каждая точка соответствует новой степени искренности. Беседа начинается с точки 0, в которой Negobot ведёт нейтральный разговор на общие темы, сообщая собеседнику минимум информации о себе: только город проживания, имя и — главное! — возраст. Если человек не проявляет заинтересованности (градус беседы уходит в область отрицательных значений), бот провоцирует его, переходя на типичные подростковые темы, требующие сочувствия, но без сообщения контактной информации. Киберлолита рассказывает, что в школе над ней смеются или, напротив, не замечают, что у неё проблемы с родителями и тому подобное, вплоть до прямого предложения переспать в обмен на капельку человеческого тепла. Агрессивно? Да. Но исследователи полагают, что законопослушный гражданин найдёт в себе силы отказать ребёнку.

Если же «на том конце» оказывается педофил, градус беседы смещается в положительную сторону. И тут боту остаётся только не спугнуть удачу — и постепенно, скармливая собеседнику информацию личного, а потом и интимного свойства, вывести того на чистую воду. Отношение к алкоголю-наркотикам, любимые фильмы, одежда и тому подобное — это точка +1. Разговор на «взрослые» темы — уже +2. А в точке +3 киберлолита вовсю обсуждает с партнёром детали предстоящего сексуального контакта и выманивает телефоны, адреса, явки. Достижение точек 2 и 3 — это выигрыш: собранная здесь информация будет передана полиции, которая, возможно, инициирует расследование (и заниматься им, естественно, будут уже живые люди).

Красиво? Спору нет. Но и в таком виде решение далеко от идеального. Во-первых, даже игровой подход не избавил Negobot от всех свойственных диалоговым ботам слабостей: он не всегда выдерживает подобающую подростку линию поведения, не понимает смысловых нюансов (иронии, например), с трудом меняет тему разговора. Во-вторых, если дойдёт-таки до суда, реализованный разработчиками агрессивный подход (ведь киберлолита фактически подталкивает собеседника к противоправному деянию) может быть использован обвиняемым для своей защиты: во многих развитых странах такое подстрекательство может разрушить уголовное дело. (Впрочем, ещё хуже, если оно сломает невиновному человеку жизнь!) Однако и испанская полиция намерена использовать Negobot лишь как вспомогательный инструмент — вроде дешёвой наживки, клюнувшие на которую личности заслуживают особого внимания.

Авторы программы планируют развивать её дальше, в том числе и по игровому направлению. В будущем вместо одной киберлолиты педофилов будет ловить команда из нескольких экземпляров Negobot, действующая слаженно, с прицелом на так называемое равновесие Нэша: следуя каждый своей стратегии игры, но ориентируясь на общий результат, боты будут вынуждать собеседника «расколоться».

Ну а до тех пор наиболее эффективным инструментом в борьбе с интернет-педофилами, видимо, останутся люди. Посмотрите на Perverted Justice: это команда добровольцев, которые маскируются под подростков и интервьюируют сомнительных личностей. Совместными усилиями они отправили за решётку уже более пятисот человек.

В статье использована иллюстрация Stéfan

К оглавлению

Нейропыль как универсальный интерфейс «мозг — компьютер» и средство диагностики Андрей Васильков

Опубликовано 18 июля 2013

Мишель Махарбиз, создатель первого в мире устройства для дистанционного управления насекомыми, разработал вместе с коллегами из Калифорнийского университета в Беркли новый универсальный интерфейс «мозг — компьютер». Из-за малых размеров он получил название «нейропыль». Это одновременно способ более точного управления любой электроникой «силой мысли» и новый диагностический метод с высочайшей разрешающей способностью.

Интерфейсы «мозг — компьютер» (BCI) основаны на регистрации электрической активности отдельных групп нейронов и переводе интегрального сигнала в управляющую команду для внешнего устройства. Командовать таким образом можно чем угодно — фигуркой на экране, собственным протезом или удалённым роботом.

Как и современные методы функционального исследования головного мозга, BCI пока не отличаются высокой точностью. Их возможности ограничены габаритами устройства и количеством участков коры головного мозга, с которых технически возможно отведение отдельных потенциалов действия.

В последние годы появились установки, регистрирующие одновременно до 256 каналов. Они встречаются исключительно редко и не вписываются в бюджет большинства клиник, а ряд исследовательских и практических задач уже требует довести счёт каналов до десятков тысяч.

Отдельная проблема — длительный мониторинг состояния больного или долгие сеансы управления, выполняемые оператором. Ни пациент, ни оператор не могут сутками находиться в кресле.

Первые шаги в решении данного вопроса сделала в этом году группа исследователей из Университета Брауна. Недавно они создали первый беспроводной BCI. Это частично имплантируемый интерфейс «мозг — компьютер», снабжённый индукционной зарядкой.

В эксперименте с макаками-резусами такой прибор использовался месяцами, позволяя его обладателям относительно свободно перемещаться. Среди недостатков отмечались большие для имплантируемого устройства габариты (сантиметры), а также ограниченность числа и взаимного расположения вживляемых электродов.

Группа из Калифорнийского университета в Беркли предложила способ уменьшить размеры имплантируемых элементов до нескольких микрометров и буквально наполнить ими сосудистую оболочку головного мозга.

Разработанные ими сверхминиатюрные электронные сенсоры состоят из выполненной по технологии CMOS микросхемы, пьезокристалла, электродов и изолирующей полимерной оболочки. Принцип их действия напоминает практику использования чипов радиочастотной идентификации (RFID), не требующих встроенного источника питания.

По замыслу авторов, частицы нейропыли свободно циркулируют в кровеносном русле. Практически этого трудно достичь из-за сложного состава крови, биологических механизмов её очистки и структуры эндотелия, но представим на минуту, что названные проблемы решены. Тогда одновременное число микросенсоров в сосудах головного мозга в любой момент времени может исчисляться тысячами.

Каждая из этих «умных частиц» сможет измерять электрическую активность ближайших нейронов. Во время первой фазы пьезоэлектрический кристалл преобразует ультразвуковые волны от промежуточного модуля в электрические сигналы и питает CMOS-схему. Во время второй он действует наоборот — вибрирует под влиянием потенциалов действия ближайшей группы нейронов.

По сравнению с RFID в предложенной схеме есть минимум два важных отличия. Кроме электромагнитных волн (внешний уровень), используется ультразвук (внутренний уровень), а усиление ответного сигнала микросенсоров, его преобразование и дальнейшую передачу обеспечивает промежуточный модуль.

Последний размещается под твердой мозговой оболочкой и действует как трансивер, позволяя избежать сильного затухания ультразвука и преодолеть экранирующее действие костей черепа.

Ультразвук строго определённой частоты требуется и для повышения мощности всей системы. Расчётными методами установлено, что в данных условиях сенсор с диаметром 100 мкм под воздействием ультразвука может получить до 500 мкВт, в то время как за счёт радиочастотной передачи энергии — только до 40 пВт (примерно в 10 млн раз меньше). Кроме того, электромагнитное излучение достаточной для работы системы мощности вызывало бы слишком сильный нагрев окружающих тканей и приводило бы к их повреждению. С ультразвуком такой риск тоже остаётся, но он значительно меньше.

Условной границей между внешним и внутренним уровнями коммуникаций служит твёрдая мозговая оболочка. До неё связь осуществляется посредством ультразвука, а после неё сигнал преобразуется в радиочастотный. Он передаётся сначала на внешний компактный блок, а затем от него на отдельно стоящее принимающее устройство.

По сравнению с потенциальными возможностями нейропыли современная электроэнцефалография и другие методы неинвазивной нейровизуализации (функциональная ядерно-магнитная томография, позитронно-эмисионная томография) имеют на один–два порядка меньшее разрешение.

Применительно к интерфейсам «мозг — компьютер» в первом приближении это эквивалентно повышению точности определения мысленной команды в десятки раз.

Текущие расчётные размеры микросенсоров в пределах 10–100 мкм сравнимы с диаметром пиальных сосудов и недостаточно малы для эффективного практического применения. Однако пределы масштабирования не исчерпаны. Авторы исследования полагают возможным создание в ближайшие годы миниатюрных сенсоров с диаметром менее 10 мкм. Такие частицы смогут регистрировать электрофизиологические данные, по-прежнему удерживаясь гематоэнцефалическим барьером.

Пока речь идёт исключительно о модели, довольно точно просчитанной с учётом известных данных. Авторы «нейропыли» опираются и на экспериментальную проверку отдельных подобных элементов интерфейса «мозг — компьютер» на лабораторных животных. Многие вопросы предстоит решить ещё до этапа создания прототипа. Идея сейчас хоть и выглядит слишком смелой, но явно заслуживает самого пристального внимания.

К оглавлению

Не последний звонок: как «Айфон» убил человека и как избежать подобной участи Евгений Золотов

Опубликовано 17 июля 2013

Китаянке Ма Айлун, имя которой в последние сутки поминают все без исключения околокомпьютерные ресурсы Сети, было 23 года. Жених, хорошая работа, наверняка миллионы планов. И как же глупо всё оборвалось! В минувший четверг Ма погибла от удара током, отвечая на звонок по включенному на подзарядку iPhone 5. Ну или по крайней мере так утверждают её родные (учитывая, что Apple выразила официальные соболезнования, так оно и было). Покосились на свой мобильник? И правильно сделали. Мы как-то чересчур расслабились, привыкли считать сложнейшее электронное устройство безобидным куском пластика — на который можно садиться, который можно мочить под дождём, держать воткнутым в розетку сутки напролёт, и вообще…

Спору нет, создавать панику — последнее дело, но вопрос безопасности мобильных телефонов необычен как раз тем, что среднестатистический пользователь об исходящей от них потенциальной угрозе задумываться не привык. Не верите? Расскажите человеку, далёкому от ИТ, про ту же Ма Айлун, напомните ему любой из многочисленных случаев, когда телефоны загорались или взрывались в руках и карманах, и оцените гамму эмоций на его лице. А ведь так было не всегда! Ещё десять лет назад (без)опасностью мобильника интересовался чуть ли не каждый первый покупатель. Увы, за годы стремительной эволюции сотовые телефоны перешли из разряда «хайтек» в «бытовую электронику», а вместе с этим (великое дело привычка!) испарился и интерес.

Сегодня опасный или трагический инцидент с очередным мобильным устройством попадает на первые полосы, только если в деле замешан крупный бренд: Apple идеальна, но сгодится и Samsung; уже читали, как Galaxy SIII прожёг брюки швейцарке? А неприятная правда в том, что на каждый громкий случай приходятся буквально десятки затерявшихся в новостном шуме. Сообщения о них оседают в отчётах национальных регуляторов (вроде американской Комиссии по безопасности потребительских товаров, CPSC) и на газетных задворках, откуда могут быть извлечены правильными запросами через новостные агрегаторы. Полистайте, к примеру, выдачу Google News по запросу «cellphone battery explosion»: местами это напоминает фронтовую сводку, а мобильник представляется оружием с несколькими поражающими факторами — которые небесполезно знать.

Электромагнитное излучение — фактор первый и наиболее изученный. Именно на нём ещё десять лет назад было сконцентрировано внимание общественности. Говоря попросту, часть радиоволн, генерируемых телефоном, поглощается телом человека, и вопрос в том, влияет ли это на здоровье и какую мощность считать допустимой. Деньги на кону уже тогда стояли огромные, и нет ничего удивительного в том, что однозначного ответа так и не получено: на каждое исследование, подтверждающее вред, находилось не менее авторитетное, в котором никаких последствий не находилось. Со временем интерес публики к вопросу поослаб, и сегодня спросите молодых: мало кто вспомнит, что такое SAR и с чем его едят. А между прочим, даже у топовых смартфонов именитых вендоров этот показатель отличается порой почти на порядок! И точка так и не поставлена: надёжных, воспроизводимых доказательств вреда не предъявлено, но и безвредность не доказана тоже.

Публика переключилась на другой опасный фактор — благо там отрицательные последствия налицо. Речь об аккумуляторных батареях, которые вызывают сегодня львиную долю проблем не только в секторе мобильных телефонов, но и в мире мобильной электроники вообще. Резервы существующих, коммерчески применимых технологий электрохимической аккумуляции энергии выбраны (см. «Как отключить главный тормоз высоких технологий?»), а требования к габаритам и ёмкости продолжают ужесточаться — что ж удивительного в том, что батареи горят и взрываются? Вряд ли сильно ошибусь, сказав, что за последние несколько лет не было такой модели телефона, которая не горела бы. Горел уже даже наисвежайший Samsung Galaxy S4 — и, хуже того, умозрительная кривая опасных инцидентов забирает всё круче вверх. Увы, даже соблюдение техники безопасности (об этом ниже) не гарантирует, что ваш экземпляр не загорится однажды на зарядке или не взорвётся вам в лицо во время разговора: тут скорее чистое везение — повезёт с удачным экземпляром или наткнётесь на неудачный.

Однако трагедия в Китае заставляет обратить внимание ещё на один фактор — электричество. Здесь ситуация и проще, и сложнее одновременно. Не углубляясь в тонкости электротехники, можно сказать так: пользователю мобильного телефона можно не бояться поражения электрическим током, пока ничто не включено в розетку. Что в самом телефоне, что в разъёме USB, на котором телефон частенько висит, электрическое напряжение недостаточно для того, чтобы вызвать даже неприятные ощущения. Но, помимо собственно телефона, есть ещё зарядное устройство — и вот тут дело обстоит хуже.

В отличие от «зарядников», скажем, сорокалетней давности, в которых обязательно присутствовал (и был главным компонентом) понижающий трансформатор, все современные зарядные устройства построены по схеме так называемого импульсного преобразователя напряжения. Трансформатор там по-прежнему есть, но крохотный и работающий в другом режиме, в паре со сложной обвеской из полупроводниковых элементов. В результате современный зарядник меньше, легче, тише, проще в эксплуатации, более энергоэкономичен. Зато и компоненты его нагружены сильнее, а в случае поломки на «выходе» может оказаться полное входное напряжение, то есть 220 вольт. (Это справедливо даже для продуктов от авторитетных производителей, прошедших сертификацию, — что говорить про китайский ноунейм!) А ведь та же Ма Айлун, по некоторым сообщениям, перед гибелью принимала душ — и, вероятно, схватилась за зарядник мокрыми руками.

Впрочем, даже если выяснится, что Ма погибла по своей же глупости, это едва ли облегчит участь Apple, которая, конечно, могла и должна была предусмотреть и предотвратить такой поворот. Теперь единственный приемлемый вариант для компании — доказать, что Ма Айлун приобрела «Айфон» и (или) зарядное устройство для него не в официальном магазине компании — а значит, возможно, нарвалась на подделку. Что, кстати, не так уж маловероятно. Тех же поддельных «магазинов Apple» в Поднебесной не просто много, а очень много. Два года назад полиция закрывала такие торговые точки десятками, но с тех пор едва ли что-то изменилось в лучшую сторону. Вот для примера совсем свежий ролик из китайской глубинки, запечатлевший несколько стоящих бок о бок «Apple Store». Кто знает, какой и откуда товар они предлагают? Человек, не сведущий в цифровой технике, может и ошибиться, как, возможно, ошиблась Ма Айлун.

История, впрочем, продолжает развиваться. Сестра погибшей утверждает, что Ма купила свой iPhone 5 в официальном магазине компании минувшей зимой. Телефон изъят полицией, ведётся следствие, а параллельно своё расследование проводит и Apple. Если выяснится, что телефон и зарядное устройство оригинальные, эксперты не исключают отзыв миллионов «Айфонов» — как модели 5, так и более ранних. Отзывать продукты для «яблочников» не впервой, они несколько раз только за последние годы делали это для аккумуляторов ноутбуков (последний — совсем недавно, в июне, после нескольких инцидентов с возгоранием при зарядке), но никогда ещё отзыв не касался семейства iPhone.

Как избежать печальной участи Ма Айлун, Фанни Шлаттер, Арона Эмбри и сотен других погибших или пострадавших от мобильных телефонов? Вероятность столкнуться с опасным поведением мобильника сопоставима с вероятностью стать жертвой молнии. Но как и в грозу, лучше знать, чего не стоит делать, — чтобы этот риск не увеличить. Всё просто: не перегревать телефон, не мочить, покупать запчасти только того же производителя и в надёжных местах. Об остальном позаботится техника.

К оглавлению

Bing и Zonoff создают мирный аналог SkyNet Андрей Васильков

Опубликовано 16 июля 2013

Про «Интернет вещей» пишут уже пятнадцатый год, но, за исключением отдельных демонстрационных вариантов и единичных сервисов, он так и остаётся абстрактной концепцией. Сделать его привычным элементом виртуального окружения мешало отсутствие связующего звена между отдельными идеями и технологиями. Похоже, теперь появились перспективные кандидаты на эту роль.

Сам термин «Интернет вещей» впервые возник в конце девяностых. Тогда было предложено использовать Всемирную паутину не столько для связи людей друг с другом, сколько с целью объединения в информационной среде различных электронных устройств во всём их многообразии. Как и прежде, это предлагалось для нужд человека, но на этот раз без его непосредственного участия.

Модная инициатива по созданию «умного дома» так и не была доведена до логического конца. Вместо высокотехнологичного жилища, использующего доступные ресурсы оптимальным образом, мы получили набор отдельных продвинутых устройств. Каждое из них имеет свой набор датчиков и алгоритмов реагирования на меняющиеся условия. Все эти хитрые приборы излишне автономны и по-прежнему не умеют толком взаимодействовать друг с другом.

Конкретный пример: представьте, что в доме установлено всего два «умных» устройства. Одно из них — привод для штор Makita. Им можно управлять методами «по запросу» и «по событию».

http://www.youtube.com/watch?v=OBgm6Z-58Mk

В первом случае команда открыть/закрыть шторы отправляется человеком со смартфона, как с пульта дистанционного управления. Во втором — привод подключается к таймеру или фотоэлементу, и шторы открываются автоматически — либо в определённое время, либо при заданном уровне освещения. Сам по себе привод Makita работает адекватно, но как его заставить взаимодействовать с другими «умными» компонентами?

Возьмём для определённости в качестве второго элемента адаптер Spark. Эта кроха подключает светильники к Интернету через Wi-Fi и также позволяет выполнять умную регулировку освещения. Одна проблема: Spark понятия не имеет об интеллектуальных шторах другого производителя и не может подавать им команды, как и они ему. При недостаточном уровне освещения Spark будет включать лампы, вместо того чтобы просто раздвинуть шторы.

http://www.youtube.com/watch?v=cGfc-0p7rKI

Помимо этих двух приборов, решить отдельные вопросы автоматизации жилища могут десятки других. Однако каждое из них создавалось как самодостаточное и совместимо в лучшем случае с продуктами из линейки подобных устройств той же компании. Они не умеют общаться друг с другом, даже когда используют одинаковые интерфейсы.

Сейчас «Интернет вещей» – это огромное непаханое поле, на котором каждый участник стремиться застолбить долю побольше и оградить её патентами. Компаниям не выгодно развивать единые стандарты, открытые протоколы и создавать общую среду взаимодействия. Основные силы направлены в юридические отделы, поглощённые охраной виртуальных рубежей интеллектуальной собственности. Чтобы объединить решения двух разных производителей, требуется мощная третья сила, способная создать мирный аналог фантастической сети SkyNet.

Сотрудники Microsoft Стефан Вейц (Stefan Weitz) и Мэтт Уоллерт (Matt Wallaert) занимаются развитием поисковой системы Bing. Чтобы конкурировать с Google и Yahoo, их сервис должен предлагать что-то принципиально новое. Например, алгоритмы фильтрации и анализа данных от миллионов «умных устройств» для единого управления ими.

Теперь место «умного дома» занимают другие образы: «адаптивная среда», «интуитивный дом», «умный город». Всё это разные уровни реализации «Интернета вещей» – сети из непохожих друг на друга устройств, взаимодействующих без участия людей, но с учётом их привычек и потребностей.

Чтобы такое взаимодействие стало реальным, недостаточно наладить связь между отдельными приборами. Информация от их многочисленных датчиков должна собираться по сети и подвергаться обработке, после чего отдельный узел сгенерирует управляющие команды с учётом общей картины. Именно это и хотят создать в Microsoft.

Пример: вы ложитесь спать, и дом реагирует на это событие, избавляя вас от лишней суеты. Шторы закрывают окна, забытый в дальней комнате свет выключается сам, смартфон включает фильтр звонков и пропускает только срочные, отключается нагрев пола, посудомоечная машина запускает цикл, сплит-система и холодильник переходят в тихий режим, активируется охранная система. Считываются показания будильника, и за час до вашего пробуждения дом начинает готовиться к нему. Вновь меняются режимы работы всех бытовых приборов, а мультиварка готовит завтрак.

Главное отличие от традиционного подхода к автоматизации состоит в том, что человек в таком сценарии не даёт никаких определённых команд на описанную комплексную реакцию. Вместо этого на протяжении длительного времени выполняется фоновый анализ работы всех приборов, изучается график жильца и его привычки. Дом подстраивается под них и вскоре довольно точно угадывает желания. Если же электронная интуиция обманет — всегда остаётся возможность ручного контроля, и дом учтёт поправку в следующий раз.

Рай для лентяев? Не только. Это ещё и регулировка нагрузки на электросеть, экономия энергии и радикальное средство от забывчивости. Управление системой садового полива лучше доверить умной автоматике. Пожилых и просто невнимательных людей не раз выручат лекарства, упаковка которых отслеживает регулярность приёма. Мониторинг дорожной ситуации и регулировка движения «умными» светофорами эффективнее, чем их простая работа по таймеру. Областей применения масса.

Другим серьёзным игроком выступает компания Zonoff (Малверн, США). Она предлагает программное обеспечение для объединения «умных устройств» и уже привлекла для развития этого направления инвестиции от Valhalla Partners и Grotech Ventures в суммарном объёме 3,8 млн долларов.

Новый сегмент Интернета обещает большую и быструю прибыль тем, кто правильно определит направление и вложится в его развитие первым.

По оценке J’son and Partners Consulting, число подключённых к Интернету «умных приборов» в этом году вдвое превысило население планеты.

Общее количество таких устройств оценивается в 14 млрд, и 49 млн из них находятся в России. Объем российской доли рынка «Интернета вещей» сейчас составляет 335 млн долларов. К 2020 году ожидается его трёхкратный рост — до 980 млн.

К оглавлению

Дебаггер для человека: как и зачем энтузиасты оцифровывают свою жизнь Олег Парамонов

Опубликовано 16 июля 2013

Разве не странно, что мы ценим информацию о себе меньше, чем Google или NSA? Корпорации прилагают колоссальные усилия, чтобы побольше узнать о своих потребителях (такое знание нетрудно обратить в деньги). Спецслужбы не отстают и на всякий случай просеивают любые персональные данные, до которых удаётся дотянуться. В этой гонке, похоже, не участвуем только мы сами.

Всегда ли так будет — большой вопрос. В 2007 году редакторы американского журнала Wired Гэри Вулф и Кевин Келли обратили внимание на то, что люди всё чаще подходят к продуктивности, здоровью, занятиям спортом и другим аспектам своей жизни с бухгалтерской дотошностью: ведут подробные записи, а затем анализируют их и получают любопытнейшие результаты.

Вулф и Келли обозначили это явление термином «Quantified Self» («измерение себя»). Всплеск интереса к изучению информации о себе они связывают с появлением смартфонов, значительно упростивших сбор данных. Кроме того, сейчас многим приходится регулярно работать со статистикой; это меняет взгляд на вещи. После суток в недрах Google Analytics идея устроить A/B-тестирование собственного ужина перестаёт казаться дикостью.

«Почти всё, что мы делаем, генерирует данные», — утверждает Вулф. Не нужно даже прилагать усилия: незначительные на первый взгляд следы, которые люди оставляют в Интернете, говорят о нас куда больше, чем может показаться. Об этом предупреждает почти каждая статья о защите персональной информации, но одно дело — прочитать, и совсем другое — увидеть собственными глазами.

Посмотрите. Перед вами — два десятилетия жизни Стивена Вольфрама, основателя компании Wolfram Research, которая разрабатывает популярную систему компьютерной алгебры Mathematica и базу знаний Wolfram|Alpha. Каждая точка на графике — это электронное письмо, которое получил Вольфрам. Её вертикальная координата соответствует времени получения, горизонтальная — дате.

На рисунке, сложенном из писем, отчётливо видны различные этапы жизни Вольфрама. В девяностые он отшельничал, работая над книгой «New Kind of Science«. В этот период время сна (широкая белая полоса внизу) колеблется в районе, плохо совместимом с офисной жизнью. В 2002 году происходит скачок: книга завершена, и Вольфрам с головой ныряет в работу своей компании. Сон становится регулярнее, а переписка — настолько частой, что отдельные точки почти сливаются. Сохраняется только светлая полоска между шестью и девятью часами вечера, тянущаяся через все двадцать два года на графике. Это время, которое он ежедневно выделяет на семью.

Вольфрам подозревает, что в мире почти нет людей, обладающих столь же обширной базой данных о себе. Свою он начал копить почти тридцать лет назад. В его архиве до сих пор имеются файлы и электронные письма, которые датируются восьмидесятыми годами прошлого века. В 2002-м Вольфрам установил кейлоггер, фиксирующий каждое нажатие на клавишу компьютера. С 2004 года офисная АТС записывает метаданные его телефонных переговоров. В 2010-м основатель Wolfram Research завёл электронный шагомер, который считает количество шагов, совершаемых в течение дня. А недавно к шагомеру добавились дополнительные датчики. Один следит за осанкой Вольфрама, а другой определяет его положение в кабинете.

Для того чтобы повторить этот опыт, пусть и в меньших масштабах, не нужно быть сумасшедшим учёным с многомиллионным состоянием. Quantified Self по-прежнему не назовёшь массовым хобби, но идея всё же пошла в народ. Специализированные гаджеты для сбора информации о себе можно купить даже в России. В App Store и Google Play имеются десятки (если не сотни) приложений, предназначенных для тех, кто хочет узнать о себе кое-что новое. К теме начинают проявлять интерес даже такие гиганты, как Intel или Nike.

Первыми распробовали Quantified Self любители спорта. Во-первых, для них не в новинку следить за всем, что может повлиять на спортивные результаты. Во-вторых, в этой области порой можно обойтись без сложного анализа и глубокомысленных выводов. Достаточно, чтобы цифры подтверждали, что пот на тренировках проливается не зря.

С той же лёгкостью методы Quantified Self пустили корни среди людей, озабоченных борьбой с избыточным весом. Им в любом случае нужно следить за тем, что они едят, а от этого до подробных записей и экселевских таблиц с количеством калорий, жиров и углеводов — один шаг. Да и мотивирующие графики уменьшения веса им тоже не помешает.

Медицина — ещё одно направление, где Quantified Self может пригодиться. В перспективе носимые датчики, непрерывно следящие за показателями жизнедеятельности человека, позволят замечать потенциально опасные отклонения от нормы задолго до того, как они превратятся в болезнь.

Вести дневник наблюдений за собственным настроением — не самое традиционное занятие, но если посмотреть на эту затею с точки зрения сторонников Quantified Self, нет ничего логичнее: хотите повлиять на своё эмоциональное состояние — для начала измерьте его.

Интерес к Quantified Self и внимание к разнообразным методам повышения производительности труда и борьбы с прокрастинацией (например, модному в недалёком прошлом GTD) часто идут рука об руку.

Иногда холодные цифры — это всё что нужно. В других случаях они становятся лишь первым шагом к достижению цели. Возьмём, к примеру, историю биолога Александры Кармайкл (она хорошо известна любителям Quantified Self и сейчас возглавляет соответствующий отдел в компании 23andMe). Несколько лет назад у Кармайкл была вполне определённая цель: ей хотелось, чтобы перестала болеть голова.

Кармайкл страдала от регулярной головной боли почти двадцать лет. Лекарства, прописываемые врачами, не помогали. В 2009 году ей надоело, и она взяла решение проблемы в свои руки.

Вы представляете, как программисты ищут и исправляют ошибки в «дырявых» программах? Первое, что для этого нужно сделать, — научиться воспроизводить обстоятельства, которые приводят к сбою. Затем необходимо выяснить, что происходило внутри программы непосредственно перед этим.

Борьба с головной болью шла по очень похожему плану. Первое: следить за всеми факторами, способными вызвать «сбой» — приступ мигрени. Второе: определить, какие факторы чаще всего предшествуют приступу. Третье: проверить, действительно ли идентифицированные факторы вызывают боль. Четвёртое: в случае успеха найти способ избежать повторения проблемы.

С помощью пары смартфонных приложений Кармайкл стала записывать дату и время каждого приступа мигрени и список всей потребляемой пищи. Мало-помалу стали проявляться паттерны, которые не давались невооружённому взгляду. Во-первых, Кармайкл заметила, что головной боли нередко предшествовал резкий перепад количества молочных продуктов, съеденных в течение дня. Во-вторых, за два дня до некоторых приступов мигрени в гастрономическом дневнике появлялась пища, содержащая клейковину.

Следующий этап — экспериментальная проверка. Кармайкл специально воспроизвела обстоятельства, предположительно приводящие к головной боли. Обе теории подтвердились. Исключив из рациона продукты, содержащие молоко или клейковину, она избавилась от значительной доли приступов.

Очевидно, что эксперименты Кармайкл вряд ли могут претендовать на научность. Слишком маленькая выборка (если это вообще можно назвать выборкой), отсутствие контрольной группы, неизбежная в таких случаях субъективность, отсутствие понимания истинных причин происходящего — список можно продолжать и продолжать. В данном случае всё это не играет роли: так или иначе, но поставленная задача была решена.

История Кармайкл не уникальна. Сайт Гэри Вулфа QuantifiedSelf.com то и дело рассказывает об удачах подобного рода. Каждая из них — это пример того, как анализ информации о себе позволяет выявить незаметные связи в окружающем нас мире. Перепады настроения, спонтанные решения или, например, трудности с концентрацией внимания нередко лишь кажутся случайными. В действительности у них вполне могут быть причины, просто их очень трудно заметить.

Когда есть данные, всё меняется. Нет нужды двигаться вслепую и надеяться на удачу. Энтузиаст Quantified Self, измеряющий своё настроение и работоспособность, сон, физическую активность, питание и записывающий передвижения по городу, без особого труда может сопоставить собранные данные и обнаружить закономерности, которые не бросаются в глаза. Нужно ли объяснять, какие возможности это открывает?

Остаётся одна проблема. Ключевое слово в предыдущем абзаце — «энтузиаст». Самоанализ, даже полуавтоматизированный, — занятие на очень большого любителя. Мобильные приложения и датчики, встроенные в смартфоны, многократно увеличили потенциальную аудиторию Quantified Self, но она всё равно не так уж велика. Чтобы расширить её, необходим ещё один толчок. Возможно, его дадут массовые носимые компьютеры, такие как Google Glass или гипотетические часы Apple. Но это уже тема для другой статьи.

К оглавлению

Автора! Почему Джоан Роулинг скрыла авторство новой книги и как её вывели на чистую воду Евгений Золотов

Опубликовано 16 июля 2013

Подозрительно хороша! Таким оказался «среднестатистический» отзыв рецензентов на вышедшую в апреле книгу «Зов Кукушки» (ориг. The Cuckoo’s Calling) молодого британского автора Роберта Гэлбрайта. По общему мнению, отставной служака из военной полиции, взявшись за перо, не просто сумел выдать очередной детектив, а сказал новое слово в старом как мир жанре. «Кукушка» погружает читателя в проработанный до мелочей мир богатеев и высокой моды, но — парадокс! — та же покоряющая подробность заронила в душу читателей и первые сомнения относительно авторства: ну не мог простой офицер знать столько о гламурных высоких сферах! Что ж, то, что Гэлбрайт — псевдоним, не скрывалось, но это понятная предосторожность со стороны бывшего военного. Однако подозрения множились, и на днях припёртый к стенке совокупностью улик автор признался: под именем Роберта Гэлбрайта пряталась «мама» Гарри Поттера Джоан Роулинг.

«Зов Кукушки» — история опять-таки отставного военного, некоего Корморана Страйка, потерявшего в Афганистане ногу и подавшегося в частный сыск. Едва сводя концы с концами, он неожиданно получает яркое дело: ему поручают заняться сомнительным самоубийством фотомодели по прозвищу Кукушка. Расследование приводит его в высшее общество — со всеми свойственными ему прелестями и пороками. Подробное, остроумное, увлекательное повествование кое-кто из рецензентов назвал одним из самых ярких дебютов в истории детективного романа. Да вот только продажи, несмотря на классные отзывы, оказались средненькими. «Кукушка» в твёрдой обложке разошлась тиражом лишь в несколько тысяч экземпляров и затерялась где-то в первой десятке тысяч самых продаваемых изданий. Увы, так жестока нынче конкуренция на книжном рынке: даже очень талантливый новичок не вправе рассчитывать на большее!

Впрочем, о книге не забыли. Загадка её автора не давала покоя читателям и кое-кому из журналистов. В числе последних был и сотрудник The Sunday Times (популярный британский еженедельник, известный громкими расследованиями), черкнувший однажды в «Твиттере»: не похоже, мол, чтобы книга была написана новичком. А на твит пришёл анонимный ответ: Гэлбрайт — это Роулинг! Кто именно дал подсказку, неизвестно и по сей день (автор твита удалил свой аккаунт), но дело закрутилось.

Джоан Роулинг уже в первом приближении оказалась отличной кандидатурой на роль автора «Кукушки». Прежде всего — она давно обещала, что новые работы будет издавать под псевдонимом. Далее — Гэлбрайта, как оказалось, представлял тот же литературный агент, что и Роулинг; и редактор, и издательство были теми же, что работали с Роулинг в прошлый раз (год назад она опубликовала свою первую после Поттера большую работу, «Casual Vacancy»: см. «Свободных мест нет»). Всё это было в высшей степени подозрительно хотя бы уже потому, что люди, работавшие с «мамой» Гарри Поттера (суммарные тиражи измеряются сотнями миллионов томов), отчего-то вдруг решились сотрудничать с никому не известным начинающим автором. Однако это могло оказаться и просто совпадением. Поэтому Times обратилась за помощью к Питеру Милликану и Патрику Джуоле — признанным авторитетам по стилометрии.

Вообще, даже поверхностный сравнительный анализ «Кукушки» и двух предыдущих больших работ Роулинг, «Случайная вакансия» и «Гарри Поттер и Дары смерти», обнаруживает подозрительное сходство. С Поттером последнюю книгу роднят одинаковые латинские фразы, а с «Вакансией» — сцены наркотического угара. Есть и семантическая улика: очень уж точно в «Кукушке» проработаны женские гардеробы. Но точку поставила именно стилометрия.

Несколько упрощая, можно сказать, что стилометрия, уходящая корнями аж в Средние века, — это набор математических методов, применяемых для установления авторства художественного произведения. Центральную роль здесь играет статистика и теория вероятностей, а исходным материалом служат несколько объёмистых текстов. Для каждого из них считается набор статистических показателей вроде средней длины слов, предложений и параграфов, частоты встречаемости отдельных типичных элементов речи (для английского языка это the, to, in и им подобные) и, наоборот, чрезвычайно редких словосочетаний. Выявляются характерные структуры, образуемые знаками препинания, и так далее, и тому подобное. Короче говоря, квантуется авторский стиль, а на основании полученных численных оценок эксперт может судить о том, был ли текст Б написан тем же человеком или группой людей, что и текст А.

Конечно, это сильно упрощённое объяснение, но для бытового применения сгодится и оно, а желающие копнуть глубже могут обратиться непосредственно к инструментам, созданным при участии Милликана и Джуолы, — Signature Stylometric System и JGAAP. Первая программа интересней, потому что с её помощью расследовалось несколько громких дел (в частности, удалось опровергнуть подозрение, что автобиографию Барака Обамы писал бывший террорист), зато вторая свободна.

Но вернёмся к «Кукушке». Подвергнув стилометрическому анализу почти дюжину текстов (самой Роулинг и нескольких других авторов), исследователи пришли к выводу: сходство новой книги с предыдущими работами Роулинг несомненно (или, если быть точным, стилистическая разница между «Кукушкой» и, скажем, «Дарами смерти», намного меньше, чем между «Кукушкой» и детективами, написанными другими людьми). После этого Times оставалось только задать прямой вопрос — и получить такой же прямой ответ: к концу прошлой недели сначала пресс-секретарь, а потом и сама Джоан сознались, что Роберт Гэлбрайт — её псевдоним.

Теперь, когда дело раскрыто, Роулинг жалеет лишь о том, что секрет продержался так недолго. Работа «под прикрытием», говорит она, возвращала ей чувство свободы: ни тебе шумихи, ни завышенных ожиданий публики (всего этого было вдоволь, когда вышла «Случайная вакансия») — чистое удовольствие от работы под чистым именем. Впрочем, нет худа без добра, ведь теперь она заработает кучу денег. Немедленно после публикации в Times продажи «Кукушки» взлетели на полмиллиона процентов — и книга возглавила список бестселлеров Amazon.com в англоязычных странах. Поскольку первый тираж был крохотным, уже готовится переиздание (с уточнённой биографией автора), а на следующее лето запланирована вторая книга «Гэлбрайта».

Впрочем, ещё не на все вопросы даны ответы. Во-первых, непонятно почему издательство Little, Brown не отказалось издавать книгу Роулинг под псевдонимом. Ведь если бы тайна не раскрылась (или раскрылась как-то менее удачно), вместо оглушительного успеха получился бы провал: даже «Случайная вакансия» разошлась более чем миллионным тиражом, тогда как «Кукушки» в Великобритании за три месяца было продано всего полторы тысячи штук. Возможно, дело в том, что там действительно не знали, кто скрывается за маской Роберта Гэлбрайта. Точно известно, что до Little, Brown Роулинг предлагала «Кукушку» как минимум ещё одному издательству (Orion Books) и… получила отказ.

Другой вопрос — почему решила сознаться сама Джоан. Деньги для неё, конечно, значения не имеют (её состояние близко к одному миллиарду долларов). Может быть, просто писать для аудитории из нескольких тысяч человек ей уже не по вкусу?

К оглавлению

Madeleine: как сохранить запах и передать его через Интернет Андрей Васильков

Опубликовано 15 июля 2013

Дизайнер Эми Рэдклифф (Amy Radcliffe) развивает идею сохранения запахов и их воссоздания в нужный момент времени для усиления полноты ощущений. Созданное ей устройство «Мадлен» (Madeleine) сохраняет в памяти ароматный след любого человека, объекта или места. Таким способом привычный визуальный образ дополняется его запахом и сильнее пробуждает воспоминания.

Сейчас процесс сохранения данных об аромате похож на съёмку первыми фотоаппаратами. Сильные запахи фиксируются за секунды, а чтобы запечатлеть тонкий аромат, устройству придётся работать больше часа.

Для человека запах — обобщённое ощущение, вызываемое одновременно многими источниками. Из-за физиологических особенностей восприятия возникает целый ряд трудностей. Часто сложно выделить главный источник запаха и отобрать пробу воздуха непосредственно рядом с ним. Ветер может принести интересный аромат за сотни метров. Если малые объекты помещаются прямо под воронку и изолируются на время отбора пробы, то запах от более крупных фиксируется в открытом режиме, и здесь возникает вторая проблема.

Собственный запах обычно отфильтровывается мозгом как привычный раздражитель, даже если он относительно сильный. Прибор не способен на такую дифференцировку и прокачивает через адсорбент всё подряд. Поэтому в реальном образце тонкий аромат морского бриза легко будет перебивать запахи мыла и крема для рук, на которые сам человек не обращал внимания во время «съёмки».

Идея консервировать запахи возникла на проверенной технической базе. Способ в 1980 году предложил швейцарский химик и парфюмер Роман Кайзер. На объект направляется воронка прибора, и включается насос. Воздух с пахучими веществами прокачивается через стеклянную трубку с картриджем, который содержит адсорбент.

В современной версии он изготавливается из пористой ионообменной смолы на основе 2,6-дифенилфенола. Его полимер устойчив к воздействию атмосферной влаги и высоких температур, а средний диаметр пор 200 нм обеспечивает высокую ёмкость. Под торговым названием Tenax TA этот материал уже многие годы применяется в газоанализаторах для мониторинга качества атмосферного воздуха.

В герметичном картридже при нормальных условиях запах сохраняется месяцами, но в аналоговая природа такого способа записи диктует понятные ограничения. С каждым днём образец будет понемногу разрушаться, часть запаха при воспроизведении — улетучиваться. Поэтому следующим шагом видится воссоздание запаха.

Новая идея состоит в том, что картридж с пробой воздуха не хранится у пользователя, а отправляется в специализированную лабораторию. В ней выполняется анализ методами газовой хроматографии и масс-спектрометрии. Выделяются основные источники запахов — молекулы отдельных пахучих веществ. Далее из смеси препаратов подбирается максимально точный аналог.

В будущем Эми Рэдклифф надеется разработать методику, позволяющую составлять достаточно точное описание запаха в виде файла. В отличие от физического образца, файл можно будет копировать без ограничений и передавать по Сети. Эми даже мечтает о наступлении эры «обоняемого Интернета» через пару лет. Поэтому своей первоочерёдной задачей она видит не создание серийно выпускаемого устройства, а привлечение внимания как можно большего числа специалистов из разных областей к развитию направления в целом.

Одну из первых попыток сохранить память о специфических запахах каждого места совершил врач-гигиенист Жан-Ноэль Халле. В конце XVIII века он прошёл шесть миль вдоль берегов Сены, старательно записывая в блокнот все ощущаемые ароматы и выявляя их источники. Такая запись помогала проникнуться атмосферой мест ему самому, но была практически бесполезной для других.

Швейцарский профессор Ханс Лаубе (Hans Laube) попытался усилить эффект погружения зрителей в атмосферу фильма за счёт соответствующих ароматов. В 1960 году демонстрировалась картина «Scent of Mystery», во время просмотра которой кинотеатр наполнялся тридцатью разными запахами по ходу развития сюжета. Однако из-за недостаточной вентиляции ароматы накладывались друг на друга, а сидящие ближе к распылителю зрители ощущали их гораздо сильнее находившихся поодаль. Дебют получился спорный, и технология Smell-O-Vision не получила широкого распространения.

С подобной инициативой на более высоком уровне в конце девяностых пыталась пробиться на рынок компания DigiScent. Она даже представила iSmell — концепт периферийного компьютерного устройства, испускающего определённый запах в зависимости от изображения на экране и способного выполнять ароматические оповещения. Всё разнообразие ароматов должно было получаться из сочетания ста двадцати восьми базовых. В мае 2006 года редакция журнала PC World назвала iSmell одним из двадцати пяти самых неудачных технических изобретений.

Помимо DigiScent, идея «цифрового запаха» развивалась множеством других крупных компаний. В 2004 году France Telecom представила Kaori Web — устройство с шестью ароматическими картриджами аналогичного назначения. Его тестировали в интернет-кафе в течение года, но реакция посетителей была довольно негативной.

Год спустя индийская компания SAV Products представила подобное устройство на выставке CES 2005. Оно так и осталось прототипом. В том же году сотрудники одного из университетов Испании разработали дополнение языка XML Smell.

В 2007 году для продвижения идеи передачи запаха по цифровым каналам была создана компания Scentcom. Ей удалось добиться более точного соответствия и относительно быстрой смены запахов за счёт решения проблемы загрязнения камеры устройства.

Scentcom использовала массив ультразвуковых микроизлучателей, которые направляли распыляемые чистые вещества в общий поток воздуха за пределами устройства. Однако даже такое ноу-хау и множество предложений о конкретных вариантах применения не помогли проекту. В последние три года о нём практически не вспоминали.

Сейчас получает всё большее распространение использование запахов, основанное на ассоциативной памяти. Эми Рэдклифф намерена более детально изучить ряд известных феноменов восприятия для развития своих идей. Например, если показать разрезаемый апельсин крупным планом, то многие ощутят его запах и даже вкус: сработает память. Поэтому для многих известных образов отпадает необходимость в создании высоких концентраций их запаха. Для усиления впечатлений хватит и лёгкого намёка, а малую распылённую дозу можно быстрее удалить из воздуха, избегая наложения ароматов.

Другой интересный момент: когда в рекламе многократно показывают реакцию людей на определённый аромат, то некоторые подхватывают её, почувствовав этот запах на самом деле. Такое поведение не всегда происходит осознанно. Воздействие через запах — это своего рода низкоуровневый доступ к психическим процессам, особенно неосознаваемым.

К оглавлению