Цифровой журнал «Компьютерра» № 186

Серебряная пуля: Элон Маск раскрыл секреты Hyperloop Евгений Золотов

Опубликовано 13 августа 2013

Выждав почти год после первого упоминания, основатель компаний SpaceX, Tesla Motors и Solar City Элон Маск сегодня ночью обнародовал детали проекта Hyperloop — транспортного средства нового поколения. Даже сейчас, двенадцать часов спустя после анонса, официальный сайт Tesla Motors всё ещё безнадёжно перегружен — и скачать PDF-презентацию невозможно. Впрочем, документ уже разлетелся по сети, и самое время смаковать подробности и делать выводы. Если коротко, Hyperloop оказался скромной золотой серединкой между фантастическими концептами, в избытке выдаваемыми футуристами, и существующими видами транспорта. Вместо вакуума — низкое давление, вместо сверхпроводников — простые электромоторы и воздушная подушка. Сравнительно дёшево и технологически осуществимо, но… Впрочем, давайте по порядку.

Если помните, из сказанного Маском в предыдущие десять месяцев рисовалась картина принципиально нового общественного транспортного средства, работающего без задержек (в смысле — без расписания, свойственного поездам, самолётам и кораблям), с авиационными скоростями, невероятно дешёвого (H-магистраль примерно на порядок дешевле железной дороги, билет на расстояния в сотни километров сравним с ценой поездки на внутригородском такси) и беспрецедентно безопасного. Так и получилось.

Hyperloop — замкнутая в петлю магистраль из поднятой над землёй полой стальной трубы. Внутри неё летит алюминиевый челнок, достаточно крупный, чтобы вместить 28 человек или три автомобиля. На воображаемой линии между Лос-Анджелесом и Сан-Франциско (грубо: 600 километров) будет курсировать примерно семь десятков челноков, отправляемых с интервалом от 30 секунд (то есть отправиться в путь можно практически сразу же после посадки). Поездка будет комфортной во всех отношениях: после начального толчка, физически сравнимого с возникающим во время разгона пассажирского самолёта, в салоне воцаряются тишина и спокойствие.

Технически Hyperloop — электромагнитная пушка, «выстреливающая» челноком: бегущий ЭМ-импульс разгоняет капсулу с людьми до субзвуковой скорости (около 330 метров в секунду), поддерживает её на большей части пути, после чего так же проводит торможение (кинетическая энергия, преобразованная в электрическую, запасается). В свою очередь, челнок облегчает разгон и скольжение, всасывая воздух носовой частью (минус потери на лобовое сопротивление) и выбрасывая его через сопла металлических «лыж», под которыми образуется воздушная прослойка.

Всё дорогостоящее оборудование сосредоточено в челноке, тогда как собственно магистраль дёшева и сравнительно проста. Hyperloop состыкована из стометровых труб, установленных на пилонах (можно и положить их на землю или закопать). Давление внутри понижено примерно до одной тысячной атмосферного, что делает конструкцию дешевле вакуумного тоннеля и в то же время позволяет сильно снизить сопротивление воздуха. Трубы идут бок о бок и покрыты панелями солнечных батарей, которые полностью (и даже с избытком) удовлетворяют потребности магистрали в электроэнергии.

Конечно, экономически целесообразной «Гиперпетля» будет не везде. Для местных перевозок она слишком быстра и дорога. На расстояниях же свыше полутора тысяч километров, по мнению Маска, дешевле и быстрей окажется сверхзвуковая авиация. Специализацией Hyperloop должно стать соединение мегаполисов, отдалённых друг от друга примерно на тысячу километров. Поскольку между такими точками, как правило, уже кипит транспортное сообщение, H-магистраль гарантированно не будет простаивать без дела, да и построить её легче. Так, между Сан-Франциско и Лос-Анджелесом она могла бы идти рядом с межштатным автомобильным хайвэем Interstate-5. Правда, в отличие от автомобилей, Hyperloop не любит поворотов (теряется скорость!), поэтому трассу придётся оптимизировать, спрямив углы. Что, впрочем, не должно быть проблемой: ведь построить её можно даже над сельхозугодьями.

Пожалуй, самый большой недостаток Hyperloop на текущий момент в том, что это хоть и очень детально проработанный, но всё ещё концепт. Документация на него насчитывает 57 страниц. Дюжина инженеров, вырванных Маском из автомобильных и космических отделов, просчитали даже такие мелочи, как коррекция положения челнока относительно стен (воздушной струёй сзади), охлаждение воздуха для дыхания пассажиров, и — весьма подробно — аспекты безопасности. Изолированный от капризов погоды и неподвластный пассажирам, Hyperloop-челнок уже должен быть безопасней самолёта и (тем более) автомобиля, но разработчики смоделировали даже последствия землетрясений (и доказали, что «Гиперпетлю» можно сделать сейсмоустойчивой, позаимствовав инженерные решения из мостостроения). Наконец, благоприятно сказаться на цене и безопасности должно применение проверенных технологий собственной разработки: электроника и аккумуляторы предоставлены Tesla Motors, металлические сплавы — SpaceX, солнечные батареи — Solar City.

Так что, возьмись Элон Маск за постройку Hyperloop, шестисоткилометровую магистраль, вероятно, удалось бы возвести в пятилетний срок. К сожалению, от идеи строить сам он отказался, ибо слишком — «fucking hard»! — занят электромобилями и космосом. Но чтобы мечта не осталась только мечтой, Маск опубликовал исходники Hyperloop «на условиях open source»: его команда рассмотрит и учтёт любые дельные предложения и дополнения, поступившие со стороны, а равно, похоже, не будет чинить препятствий, если кто-то возьмётся реализовать проект своими силами.

Скептики уже проснулись и давят главным образом на недооценку денежных затрат на постройку первой H-магистрали, как и энергии, необходимой для обеспечения её работы. Что ж, осталось только устроить генеральную проверку. Маск обещает в ближайшем будущем построить действующий субмасштабный прототип (при личном состоянии в 8 млрд долларов это реально). Если же и после такого общество и бизнес не решатся действовать, за Hyperloop возьмётся сама Tesla Motors.

К оглавлению

Искусственная кожа: как научить роботов чувствовать и зачем это делать Андрей Васильков

Опубликовано 12 августа 2013

Для нас стало привычным, что роботы могут видеть и слышать лучше человека. В зависимости от задач им доступны разные расширенные спектры восприятия, а данные для обработки часто поступают от десятков камер и микрофонов. При этом с тактильной чувствительностью дела обстоят крайне неважно. Искусственная кожа, способная осязать, стала настоящим вызовом для специалистов в области робототехники. Серийно ткани и покрытия, сравнимые с человеческой кожей, не выпускаются до сих пор. В то же время последние вести из лабораторий выглядят чрезвычайно обнадёживающе.

Задача имитации человеческого восприятия при помощи электроники стала одной из самых сложных. Сегодня это главный камень преткновения также в создании систем искусственного интеллекта и разработке человеко-машинных интерфейсов. От роботов хотят всё большей универсальности и участия в поисково-спасательных операциях.

Умение аккуратно обращаться с разными объектами требует быстрого определения характера их поверхности и допустимого давления на них. Одного дело — расчищать завал от строительного мусора, и совсем другое — вытаскивать из-под него раненых людей, часть из которых находится без сознания. Для первой задачи годится и бульдозер, но вторая подразумевает максимальную осторожность. Одними камерами здесь не обойтись: роботу (или оператору) надо постоянно чувствовать, что он держит в руках, и точно дозировать усилия.

Зачем ещё может потребоваться научить робота чувствовать? В своё время ответ на этот вопрос изобразил художник Франц Штайнер (Franz Steiner). Вспомним здесь только одну из его известных картин.

С проблемой отсутствия тактильной обратной связи не раз сталкивались и специалисты НАСА во время управления марсоходами. По картинке было трудно определить характер поверхности планеты на предстоящем участке пути. Марсоходы передвигали по сантиметрам, но всё равно завязали в податливом грунте, а у «Спирита» после очередной аварии оказалось заблокированным колесо.

В общем случае передача тактильных ощущений требует технологии изготовления большого массива датчиков с высочайшей чувствительностью, разрешающей способностью и малым временем возврата к исходному состоянию.

После многолетних экспериментов исследователи из Технологического института Джорджии смогли разработать сенсорное устройство, которое преобразует энергию слабого механического давления напрямую в световые сигналы. Последние легко передать в любой прозрачной среде, зафиксировать на значительном удалении и обработать по уже существующим в оптоэлектронике принципам.

Для первых прототипов достигнуто эффективное разрешение в 2,7 микрона. В привычной пользователям графических планшетов терминологии это эквивалент 6 350 точек на дюйм. Сенсор пригоден для считывания папиллярного узора на подушечках пальцев и других микрорельефных структур.

Помимо анализа отпечатков пальцев, обработки рукописных подписей и прочих биометрических приложений, этот метод может быть использован в разработке новых микроэлектромеханических (MEMS) схем самого разного назначения. Наиболее актуально стоит задача имитации осязания для кожи роботов. Полученная для прототипа чувствительность уже сравнима с таковой у человека.

Ранее в рабочих прототипах искусственной кожи была достигнута независимая обработка сигналов от микродатчиков, размещённых на расстоянии примерно двух–трёх миллиметров. Компания Syntouch уже изготавливает такие чувствительные пальцы серии BioTac для манипуляторов роботов. Они реагируют на температуру поверхности и различают свыше ста различных текстур. Из-за относительно низкой плотности расположения чувствительных элементов «ощупывание» порой занимает значительное время. Чтобы приблизиться к средним показателям кожи человека, требовалось повысить разрешение до 50 мкм — то есть в шестьдесят раз.

http://www.youtube.com/watch?v=W_O-u9PNUMU

До сих пор основные усилия исследователей были сосредоточены на различных вариантах изменения ёмкости и сопротивления малых участков цепи, в качестве которых выступали нанопровода, органические транзисторы или многослойные конструкции с пьезоэлектрическим эффектом.

«Компьютерра» уже писала в прошлом году о достижениях исследовательской группы Национального университета Южной Кореи. Созданная ими искусственная кожа со множеством полимерных волосков тоже считалась более чувствительной, чем человеческая. Однако речь шла только о регистрации самого факта прикосновения, без распознавания его детальных характеристик. Сканирование папиллярных линий и других микрорельефов с её помощью было бы невозможно.

Гораздо дальше продвинулись учёные из Стэнфордского университета. В группе под руководством Чженань Бао был создан эластичный материал, одновременно выполняющий роль гибкой солнечной панели и датчика прикосновений. Тактильная чувствительность добавлялась за счёт микротранзисторов, регистрирующих изменения силы тока.

Созданный в Технологическом институте Джорджии сенсор продолжает это направление, добавляя компоненты оптоэлектроники для простоты одновременной регистрации сигналов. Он представляет собой массив нанопроводов из оксида цинка, упорядоченно размещённых на тонкой плёнке. Для сохранения специфического узора укладки пространство между проводами заполнено полиметилметакрилатом (оргстеклом). Общий электрод на верхней части массива формируется прозрачным слоем оксида индия и олова.

Каждый пиксель сенсорной поверхности представлен одной нанопроволокой из оксида цинка (полупроводник n-типа) и органического светодиода (полупроводник p-типа). Интенсивность излучения последнего зависит от степени деформации и обусловлена сочетанием пьезо- и фотоэлектрических эффектов.

При появлении механического давления нанопроводники сжимаются и создают отрицательный пьезоэлектрический потенциал, в то время как несжатые проводники обладают нулевым потенциалом.

В результате работы сенсора создаётся электронная карта распределения механического давления. Она выполняется посредством параллельного считывания электролюминесцентных сигналов от всех пикселей, время перезарядки которых составляет около 90 мс. Иными словами, такой искусственной кожей распознаются не только простые единичные и множественные касания, но и вибрация с частотой до 11 Гц.

По результатам тестов на стабильность сенсор показал хорошие результаты. Отклонения уровней сигналов двадцати тысячи пикселей опытного образца не превышали пяти процентов в серии из двадцати пяти опытов.

Используемые сенсоры обеспечат развитие робототехники и бионики. Чувствительные искусственные конечности нужны не только роботам, но и людям, лишившимся своих. Также сенсоры будут способствовать созданию новых человеко-машинных интерфейсов и найдут широкое применение в сфере безопасности.

К оглавлению

Криптопочта Эдварда Сноудена и контратака на правительство Гехана Гунасекары: история продолжается! Евгений Золотов

Опубликовано 12 августа 2013

Скандал вокруг Эдварда Сноудена раскручивается с новым ускорением. Заявление Барака Обамы — «Не считаю его патриотом!» — было ожидаемым, но за последнюю неделю случилось и нечто никем не ожидаемое. В минувший четверг прекратила работу американская компания Lavabit LLC — та самая, услугами которой Эдвард пользовался, чтобы поддерживать связь с прессой и единомышленниками.

Специализацией Lavabit, основанной в 2004-м, была защищённая стойкой криптографией электронная почта, причём в правильном исполнении: письмо шифруется ещё на компьютере или мобильном устройстве пользователя, так что, перехватив в пути или в самой Lavabit, прочитать его невозможно. Компания была прибыльной и до, и особенно после сноуденовской истерии: сработали как страхи, так и всплывший факт, что сам Эдвард пользовался ящиком на Lavabit (фигурирует даже адрес edsnowden@lavabit.com). И вот три дня назад бизнес, как выражаются у нас, накрылся медным тазом. В открытом письме основатель и владелец Lavabit Ладар Левисон написал так: «Меня поставили перед выбором — стать соучастником в преступлениях против соотечественников или закрыть компанию, и я выбрал последнее. Но объяснить, что меня просили сделать и кто, не могу: Конституцию это не нарушит, однако нарушит законы, принятые в нарушение Конституции».

Вообще, если быть дотошным, прямых указаний на то, что текущие проблемы Lavabit связаны со Сноуденом, нет. Но, учитывая момент, мало кто сомневается, что именно ящик Эдварда сыграл роковую роль. Очевидно, к Левисону пришли люди из ФБР или АНБ и попробовали склонить его (Ладар употребил слово «запугивание») к сотрудничеству «в интересах нации». Поскольку схема защиты, выстроенная Lavabit, математически надёжна, формально единственное полезное, что могут выудить соглядатаи, если их допустить к серверам, — это входящая корреспонденция от адресатов, не являющихся клиентами Lavabit (письмо с ящика на Gmail, к примеру, понятное дело, придёт в Lavabit незашифрованным).

Однако, учитывая, что Левисон раньше с властями сотрудничал (в ответ на запросы правоохранительных органов, когда была возможность, он информацию предоставлял — так, увы, должен поступить любой законопослушный бизнес, по крайней мере в США, и Lavabit, естественно, исключением не была, о чём честно упоминалось в правилах пользования), можно предположить, что в этот раз от него потребовали чего-то принципиально большего. Например, попросили изменить схему шифрования для некоторых, а может быть, и для всех клиентов. Потратив несколько недель на консультации с юристами и препирательства с загадочным просителем, он предпочёл остановить почтовик. И теперь надеется через апелляционный суд восстановить своё право не «стучать» на клиентов. А до тех пор, без яркого судебного прецедента или инициативы законодателей, настоятельно рекомендует не доверять личные данные ни одной компании, имеющей физическую связь с Соединёнными Штатами. Момент истины: вспомните про подозрения в адрес Intel и AMD (см. «Почему в списке Сноудена не хватает пары имён?») и задумайтесь ещё раз, был ли выбор у них.

Ну а пока Левисон собирает деньги на адвокатов («защита Конституции — дорогое удовольствие»), его примеру последовала ещё одна американская организация. В течение нескольких часов после Lavabit свой сервис защищённой электронной почты закрыла компания Silent Circle. К ней ещё «не приходили», но, принимая во внимание случившееся с Lavabit и социальный статус некоторых клиентов (среди которых крупные бизнесмены, политики и пр.), Silent Circle предпочла не ждать, а действовать. Она эксплуатирует набор защищённых мультиплатформенных коммуникационных сервисов — интернет-телефон, мгновенные сообщения, e-mail — и в общем тоже не бедствует, осваивая пролившийся на неё после разоблачений Сноудена клиентопоток. Так что решение обрезать одну из самых востребованных функций (каковой e-mail до сих пор остаётся) было неожиданным. Но тем больше поводов к Silent Circle прислушаться. Сооснователем и президентом там Фил Циммерман — тот самый, автор PGP, программы, познакомившей мир со стойким крипто, — и он утверждает, что стандартные почтовые протоколы не приспособлены для защиты. А раз так, то лучше ничего и не обещать.

Но сколько же ещё нам терпеть измывательства над человеком и гражданином? Если вы задаёте себе этот вопрос, то, конечно, знаете, что законодатели ни в Новом, ни в Старом Свете, ни тем более у нас и пальцем не пошевелили, чтобы что-то принципиально изменить (АНБ — другое дело, но об этом позже). Единственным выходом в такой ситуации становится гражданское неповиновение, законная контрмера в виде неагрессивного сопротивления властям. (Впрочем, законна ли она в России? Может быть, среди читателей найдутся юристы?) Вспомнил о ней новозеландский профессор Гехан Гунасекара. Только вместо сидячих забастовок он предлагает своим соотечественникам, обеспокоенным действиями спецслужб, сплотиться и сделать массовое электронное наблюдение бесполезным. Как? Очень просто: отвлекая внимание надзирателей на себя.

Рассылайте налево и направо имейлы с «опасным» содержанием, но бессмысленные по сути, назначайте встречи с неизвестными людьми, обсуждайте загадочные проекты и «адекватный ответ властям», посещайте сомнительные сайты. В мире ИТ этот приём известен как «байесовское отравление», и им пользуются, в частности, спамеры, чтобы протолкнуть рекламу через почтовые фильтры. Так же и надзиратели, поставленные перед лицом резко выросшего объёма требующей анализа информации, будут вынуждены изменить тактику действий. Потому что, к примеру, если Гунасекаре удастся зажечь публику в маленькой Новой Зеландии, очень скоро под наблюдением там окажется каждый гражданин, что сделает наблюдение бессмысленным. С некоторыми оговорками метод, пожалуй, сгодится и для США, и для Европы, и даже для России.

Не стоит только полагать, что из-за временных трудностей правительства откажутся от идеи тотального электронного контроля. Пока речь идёт только о том, чтобы крепче хранить секреты. АНБ, в частности, намерено (и уже занимается этим) уничтожить у себя должность системного администратора. Более чем тысячный штат сисадминов планируется сократить на 90%, уменьшив таким образом число людей, имеющих доступ к слишком жирному пласту секретной информации. Взамен будут поставлены автоматы — «тонкая виртуальная облачная структура», которая якобы избавит Агентство от необходимости администрирования ИТ-инфраструктуры.

Не исключено, впрочем, что и само АНБ будет радикально реорганизовано. Ведь ещё до конца августа нам предстоит увидеть новые «сенсационные документы» из архива Сноудена, готовящиеся сейчас к публикации журналистами, с которыми Эдвард поддерживает связь. И кто знает, что там обнаружится?

К оглавлению

Даёшь киношку: материализация магнитных вихрей-скирмионов может пригодиться при переходе на видеоформат 4К Михаил Ваннах

Опубликовано 16 августа 2013

Когда-то, в СССР, партия заботилась о просвещении масс. И если в пионерлагерь привозили кинопередвижку с «Лимонадным Джо» или «Гением дзюдо», то её обычно сопровождал лектор Всесоюзного общества «Знание». Предварявший увлекательное для детских умов зрелище рассказом о достижениях советской науки и техники. И если «про любимый лунный трактор» слушали охотно, то самый добротный рассказ о чём-нибудь более абстрактном — вроде методов физики твёрдого тела — вызывал нетерпеливое шипение с шуршанием, иногда выплёскивающееся в воплях «Кончай балаган, давай киношку!», обеспечивающих виновному длительное выслушивание воспитательных бесед…

Рассказ про то, как французский физик Пьер-Эрнест Вейсс, пытаясь разрешить противоречие — существование явления спонтанной намагниченности железа с равенством нулю результирующего магнитного момента образца при отсутствии внешнего магнитного поля H, — создал в 1907 году доменную теорию ферромагнетизма, никак не соотносился у детей с предстоящим зрелищем.

Но это было давно — в эру кино на триацетатной плёнке и ламповых катушечных магнитофонов. С той поры прошли эпохи фильмов на видеомагнитофонах и DVD. Не думаю, что сильно ошибусь, предположив, что большинство видеопродукции в форматах HD и FullHD хранится ныне у читателей именно на жёстких магнитных дисках. Использующих для записи информации те самые ферромагнитные домены, «макроскопические области ферромагнетика с различными ориентациями спонтанной однородной намагниченности в одном из возможных направлений, соответствующих минимуму энергии магнитной анизотропии одного или нескольких типов».

Из различных типов магнитной анизотропии, упоминаемых в статье из «прохоровской» Физической энциклопедии 1998 года, в вычислительной технике применяется наведённая магнитная анизотропия, с помощью которой и записаны нолики и единички, составляющие, при должном структурировании, и читаемые вами строки, и картинки на плазменных и светодиодных панелях.

Достигнутая несколько лет назад плотность записи информации в 600 гигабит на квадратный дюйм позволила разместить на «трёхдюймовой» пластине 750 гигабайт полезной ёмкости, что соответствовало появлению накопителей с ёмкостью 1,5 и 3 терабайта. Именно в этих пределах и лежат объёмы большинства устройств, хранящихся в нижних, закрытых секциях книжного шкафа, где когда-то лежали бумажные журналы, а потом — DVD-диски… Сейчас доступны и устройства повместительнее, но ненамного. (Ну и двухтерабайтники «съедобны» для подавляющего большинства устройств, включая самые старые медиаплееры и док-станции.)

А вот дальнейший рост устройств на доменной памяти — затруднён. Слишком малы уже используемые магнитные домены. Их дальнейшая минимизация чревата утратой стойкости. Причём утратой не только флуктуационной, случайной, но и вполне закономерной. Вызываемой явлением так называемого суперпарамагнетизма — стремления магнитного поля макроскопического, но очень маленького домена, принять то же направление, что и у соседних участков. (Ну, как человек очень часто жертвует своим мнением в угоду взглядам и настроениям окружающей массы, что и позволило Лебону создать «Психологию толпы», то есть выполнить агрегатирование, сведение поведения множества людей к единому и простому стереотипу, опережая более чем на полвека методы кибернетической теории больших систем…)

Но давайте обратим внимание: в тексте выше мы дважды повторили слово «макроскопический» в применении к домену. Именно так его определила Физическая энциклопедия. Он хоть и маленький, но объект макромира. Подчинённого тем самым законам, что и реальность, в которой мы живём. И вряд ли могло быть по-другому: концепция domaine, унаследовавшая имя от королевского удела в Средневековой Франции, была сформулирована тогда, когда квантовой механики ещё только предстояло родиться. Но тем не менее и ныне играет поразительно важную роль в технике, а через неё — и в экономике. Прав был Кирхгоф (тот, что Законы…): «Нет ничего практичнее хорошей теории».

А теперь появляются шансы, что следующий этап развития техники хранения информации на магнитных устройствах окажется связан не просто с достижениями теории, но с реализацией абсолютно головоломной абстракции. Изначально представлявшей собой «теоретическую модель для описания в рамках эффективной нелинейной теории мезонных полей стабильных протяжённых частиц (барионов)». Во всяком случае Физическая энциклопедия толкует «Скирма модель» именно так. В 1961 году, когда британский физик Тони Хилтон Ройл Скирм (Skyrme, 1922–1987), предложил эту концепцию, речь шла о некотором объединении методов теории поля и теории элементарных частиц.

Интересующихся подробностями отошлём к сс. 543–544 четвертого тома Физической энциклопедии. Но спустя десятилетия после кончины Скирма выяснилось, что созданная им теория и получивший его имя абстрактный объект весьма полезны. Журнал Nature писал, что скирмион «есть стабильная топологическая структура, со свойствами, подобными свойствам элементарной частицы; математическая концепция, изначально созданная для описания ядерных частиц, но в последнее десятилетие нашедшая применения в диапазоне от микроскопического до космологического». То есть волшебство математики столь велико, что одна и та же абстракция превосходно работает и в крошечном мире квантовой механики, и на тех запредельных галактических дистанциях, где выныривают загадочные темная материя с темной энергией… Но работает — в моделях. Теориях.

А вот неделю назад тот же Nature опубликовал исключительно интересный материал — Twisted magnetic fields tie information in a knot (с подзаголовком «Неуловимые скирмионы созданы в лаборатории»). Речь идёт о событии почти волшебном. Группе учёных из Гамбургского университета удалось создать магнитные плетёные вихри (Twisted vortices) из очень небольшого количества атомов, описываемые именно моделью скирмионов (skyrmions). Причём эти объекты, приобретающие частицеподобные свойства, оказываются вполне стабильны, хотя и состоят всего лишь из 300 атомов. Маленькое оказывается более прочно, чем большое! Один из учёных, Кристен фон Бергманн (Kristen von Bergmann), предположил, что технология хранения данных на скирмионах позволит уплотнить магнитную память в два десятка раз.

Ну, правда, до практического воплощения эксперимента в технологии довольно далеко. Крошки-скирмионы стабильны и не норовят, проявив склонность к суперпарамагнетизму, подстроиться под соседей. Но пока — при весьма ограниченном диапазон температур. Не выше 4,2 градуса Кельвина. И нужен для управления скирмионами туннельный микроскоп. И создаются они потоком электронов заданного спина — то есть речь идёт уже не об электронике, а о спинтронике… Да и надёжность переключения скирмиона в заданное состояние — всего лишь 60%… И используемый материал — тончайшая плёнка из железа и очень недешёвых иридия и палладия. Но, повторим, речь пока что идёт о научном эксперименте. И очень важном — материализации методами физики экспериментальной одной из абстракций физики теоретической.

Ну а теперь представим себе, что технология скирмионов или какая-либо иная (вроде термомагнитной) даст результат. Емкость жёстких дисков повысится в двадцать раз. И где же они найдут себе применение?

Конечно, такие устройства пригодятся тем, кто обрабатывает «большие данные»: как мы писали, универмаг Walmart ещё три года назад оперировал базой данных более 2,5 петабайта. И у астрономов с биологами и метеорологами информации может накопиться очень много. Но дело обстоит так, что крупных торговых сетей — не много. И крупных обсерваторий — куда меньше. И провайдерам облачных вычислений не так уж важно, сколько информации на одном «блине»: всё равно строить дата-центры.

Но кто же самый богатый игрок корпоративного рынка (и рынка ИТ)? Конечно, Apple. Бизнес, ориентированный на потребителя. Поставщик развлечений. И именно для развлечений найдут применение диски многократной ёмкости. На них можно будет записывать никак не меньше фильмов в стандарте 4К, даже и стереоскопических, чем на современные НЖМД нынешних HD и Full HD. А это обеспечит массовый спрос. Физика — уже не только твёрдого тела, но и квантовая — плавно перейдёт в киношку!

К оглавлению

Самодостаточная коммуникация: без проводов и батарей Андрей Васильков

Опубликовано 15 августа 2013

Сегодня окружающее пространство пронизано радиоволнами настолько плотно, что для простых коммуникационных устройств уже нет необходимости генерировать собственные сигналы и соревноваться в их мощности. На коротких расстояниях связь становится возможной путём избирательного отражения любого существующего радиосигнала — например, от телебашни. Такой примитивный, но действенный способ беспроводной связи в некоторых случаях даже не требует отдельного источника питания. Для него вполне хватает энергии самих электромагнитных волн. Из этих соображений родилась идея передачи данных на небольшие расстояния с использованием только пассивных устройств.

Сейчас технологии маломощных коммуникаций находятся на волне подъёма. Растёт и популярность индуктивных схем зарядки. Многие крупные производители активно внедряют и то и другое. Если для мобильных гаджетов это больше вопрос удобства, то для имплантируемых устройств — пожалуй, единственный способ обеспечить долгую автономную работу. Жизнь пациента с кардиостимулятором не должна зависеть от ёмкости батарейки и возможности вовремя её заменить.

Ещё в советское время радиолюбителям удавалось запитать лампочку для карманного фонарика от дипольной антенны, находясь вблизи радиостанции или другого мощного источника электромагнитных волн на подходящей частоте.

В обычных городских условиях получать достаточное для питания аппаратуры количество энергии «из воздуха» было практически невозможно. Ситуация изменилась благодаря появлению компонентов со сверхнизким энергопотреблением и разработке метода под названием «обратное рассеивание в окружающей среде» (ambient backscattering).

Концепция основана на устройствах, мощность которых ограничивается десятками, максимум — сотнями микроватт. Это на порядки меньше того, что требуется для упомянутой лампочки накаливания, но именно столько можно гарантированно получить практически везде с помощью пассивной схемы, настроенной на мегагерцевый диапазон. Такой мощности не хватит для генерирования нового радиосигнала, но её вполне достаточно для модуляции и избирательного отражения имеющихся.

Исследователи из штата Вашингтонского университета в Сиэтле решили не ограничиваться расчётами, а создать действующий прототип устройства. Основных требований было два — отсутствие собственного источника питания и способность передавать данные по беспроводному каналу. Звучит похоже на технологию RFID, но это только на первый взгляд. У нового принципа связи есть ряд важных преимуществ.

В отличие от RFID, метод не требует наличия генератора сигнала и точной настройки на узкий радиодиапазон. Если RFID-метки полностью пассивные, то считыватели — активные компоненты системы. Они потребляют около одного ватта и имеют довольно скромный радиус действия, поэтому малопригодны для использования на больших и открытых пространствах.

Кроме того, связь по методу обратного рассеивания обладает максимальной электромагнитной совместимостью, поскольку такие устройства сами не излучают новых радиоволн: они лишь избирательно переотражают имеющиеся. В ходе тестов зарегистрировать помехи удалось лишь в том случае, когда антенна прототипа находилась непосредственно вблизи антенны телевизора. Во всех остальных случаях переотражённый сигнал отфильтровывался телеприёмником как слабая помеха.

Созданный университетской группой прототип состоял из четырёхслойной платы размером с кредитку и дипольной антенны длиной 258 мм. Параметры антенны рассчитывались с учётом выбранной частоты и подбирались в серии экспериментов. На печатной плате были размещены следующие модули: коллектор энергии, приёмник, передатчик и блок сенсорных кнопок. Кроме того, для визуальной индикации работы и в качестве потенциального оптического канала связи на плате был размещён маломощный светодиод.

Приёмник, передатчик и коллектор подключены к одной антенне и работают попеременно. Преобразованная энергия радиоволн (в данном случае — от телебашни) используется для питания всех компонентов.

Схема была оптимизирована для работы в дециметровом диапазоне частот (515–565 МГц). В выбранной полосе шириной 50 МГц местные телевещательные компании одновременно транслировали восемь каналов. Для работы прототипа устройства хватило бы и одного, однако с учётом разной продолжительности вещания и технических перерывов был сделан запас для обеспечения круглосуточного функционирования.

Эффективная излучаемая мощность телевышки была оценена в один мегаватт, поэтому созданные прототипы функционировали даже на удалении более десяти километров.

В приёмнике использовались только аналоговые компоненты, а его потребляемая мощность была в пределах 0,25–0,54 мкВт.

Передача осуществлялась пакетами длиной по 96 бит, из которых 64 бита составляла преамбула (поле для синхронизации). Применяемый компаратор TS881 и микроконтроллер MSP430 также отличались сверхнизким потреблением. Они выполняли декодирование пакетов данных и проверку их целостности по контрольной сумме.

Для созданного прототипа энергопотребление компонентов в процентах от общего выглядит следующим образом: микроконтроллер — 64%; светодиод и сенсорные кнопки — 26%; схема управления питанием — 8%. На модулятор и демодулятор пришлось всего по одному проценту, что демонстрирует исключительную энергоэффективность предложенной технологии.

Два таких устройства устанавливали надёжную связь друг с другом на расстоянии около полуметра. На открытом пространстве оно было немного больше, внутри помещений — предсказуемо уменьшалось.

Конечно, полметра — это довольно мало, но уже пригодно для практического применения. Например, исследователи успешно имитировали бесконтактный перевод денег с одной банковской карты на другую без использования терминала. В другом эксперименте десяток таких устройств выполняли схожие с RFID функции и помогали мерчандайзеру определять товар, лежащий не на своих полках. На следующей иллюстрации показано уведомление о забытых ключах на экране смартфона — тоже чрезвычайно полезная функция.

В серийно выпускаемых устройствах потери энергии будут меньше. Соответственно, мощность передатчика, чувствительность приёмника и радиус действия увеличатся. По приведённым в статье расчётам, при существующих CMOS-технологиях вся электроника уместится на площади в квадратный миллиметр. Габариты будут лимитированы исключительно антенной. Однако с учётом примитивности конфигурации её без особых проблем можно разместить где угодно — хоть вшить в одежду.

Среди перспективных сфер применения в первую очередь выделяют всевозможные датчики мониторинга состояния окружающей и производственной среды, связь между компонентами носимой электроники и экстренные варианты оповещения. Как минимум многие выносные датчики уже сегодня вполне могут обойтись без проводов и батареек.

К оглавлению

Почему социальная сеть Google+ лучше, чем Facebook: восемь очевидных преимуществ Олег Нечай

Опубликовано 15 августа 2013

Google+ — самая молодая из крупных социальных сетей такого рода: она была запущена в июне 2011 года и открылась для всеобщего пользования в конце сентября. Тем не менее к январю 2013-го она стала второй по числу пользователей соцсетью в мире, уступающей лишь Facebook и опережающей Twitter. К июню 2013 года число активных клиентов Google+ достигло 500 миллионов человек — в два с половиной раза больше, чем у Twitter.

Это, конечно, несоизмеримо мало по сравнению с миллиардной аудиторией Facebook, но впечатляет сам факт, что за полтора с небольшим года существования Google+ удалось добиться такого успеха. Чем же его объяснить? Конечно, в первую очередь тесной интеграцией с другими сервисами Google и удобным доступом к аккаунту как с персональных компьютеров, так и с мобильных устройств под управлением Android. Но у Google+ есть и другие достоинства: в чём-то она даже лучше популярнейшей Facebook. Об этих её преимуществах мы и поговорим.

В отличие от Facebook, в Google+ нет какой-то специально выделенной функции отправки и получения сообщений, но это вовсе не означает, что такого рода общение в нём невозможно. Чтобы отправить сообщение и начать личную переписку, нужно создать обычный пост, удалить все круги из графы «Для кого» и ввести «+» с именем адресата. Нажмите кнопку «Поделиться», и Google+ отправит этому пользователю уведомление, что вы оставили ему сообщение, в результате чего можно начать личный разговор, который не видят другие клиенты сети. В графу «Для кого» можно ввести несколько адресатов, чтобы в беседу могли включиться сразу несколько человек.

Для отправки личных сообщений, которые точно получит адресат в Facebook, вы должны быть в составе его друзей, иначе система поместит такое сообщение в папку «Другое», ориентированную на спам. В Twitter вам также придётся зафолловить адресата, прежде чем послать ему сообщение.

Если вы выходите в Google+ с настольного компьютера, ноутбука или любого другого устройства с аппаратной клавиатурой, то вам пригодятся упрощающие управление сочетания клавиш. Помимо стандартных браузерных «пробела» для перемотки страницы вниз и «Shift+пробела» для перемотки вверх, в Google+ есть и свои сочетания. В частности, с каждым нажатием кнопки «J» (в латинской раскладке) вы будете переходить на один пост ниже, с каждым нажатием «K» — на один выше.

Кроме того, в Google+ можно выделять слова клавиатурными средствами, применяемыми обычно в текстовых редакторах. К примеру, слово, отмеченное звёздочками «*», отобразится жирным шрифтом, слово, выделенное нижними подчёркиваниями «_», будет набрано курсивом, слово, выделенное дефисами «-», окажется перечёркнуто.

В то время как Facebook по умолчанию делает все ваши сообщения видимыми любому пользователю, Google+ обеспечивает чрезвычайно гибкое управление тем, каким «кругам» и кому персонально будут видны ваши посты.

Кроме того, даже если вы ограничили доступ к своим записям в Facebook, ваши френды могут «поделиться» ими в открытых постах, и вы не можете отследить количество таких перепостов. В Google+ можно просто запретить публиковать конкретное сообщение в других лентах, для чего достаточно нажать на треугольник в правом конце строки «Для кого» и выбрать соответствующую опцию.

Наконец, вы можете не только удалить свою запись, но и отредактировать её после публикации: эта функция пока ещё только тестируется в Facebook.

Чтобы опубликовать своё сообщение или написать ответ на чужое, вовсе не обязательно заходить на страницу Google+ или пользоваться специальным плагином для Chrome. Если вы залогинены в свой аккаунт Google, то вы сможете делать это с обычной страницы поиска или страницы почтового клиента Gmail.

Просто нажмите на кнопку «Поделиться» в правом верхнем углу окна и набирайте своё сообщение, добавляя гиперссылки, фотографии, видеоролики или мероприятия, как вы это делаете на странице Google+, и жмите зелёную кнопку «Поделиться» под сообщением. Очень удобная функция, если вы ходите оперативно опубликовать какую-то запись, не загружая основную страницу социальной сети.

Нажав на колокольчик (символ службы оповещений), вы можете также выбрать любое из сообщений в списке и оставить комментарий.

По умолчанию Google+ автоматически рассылает оповещения о том, насколько популярны ваши записи или насколько часто другие пользователи упоминают вас. Такая рассылка может осуществляться как на адрес электронной почты, так и посредством СМС на ваш мобильный телефон. Поводом для оповещений могут служить самые разные события — от поступления комментария на ваше сообщение до отметки вашего лица на фотографии.

Чтобы быстро получить доступ к настройкам, нужно нажать на «домик» в левом углу страницы и в появившемся меню выбрать самый нижний пункт. На странице настроек находим раздел «Настройки оповещений» и снимаем галочки со всех ненужных пунктов.

Размещая фотографии в Google+, вы можете просто снабдить её сопровождающей записью, а можете добавить заголовок или подпись. Загрузив фотографию, выбираем в панели инструментов под ней кнопку «Т» (текст) и нажимаем её.

Перед нами появляется окно с фотографией и разными опциями добавления текста: его можно расположить в верхней части снимка, посередине или внизу. При этом любой текст можно выровнять по левому или правому краю либо по центру. Нажав на кнопку справа от фото, можно выбрать шрифт.

Сохраняем получившуюся фотографию и отправляем её в ленту.

Как в Facebook, так и в Twitter вы в значительной степени привязаны к пользовательскому интерфейсу, придуманному дизайнерами этих социальных сетей, — если, конечно, не пользуетесь различными браузерными плагинами вроде Facebook Themes. В Google+ есть встроенная возможность переключения из стандартного многоколоночного интерфейса в одноколоночный буквально двумя нажатиями мышки.

Для переключения нужно открыть выпадающее меню щелчком по закладке «Ещё» и выбрать одну из подходящих иконок в настройках «Режим отображения ленты».

Эта функция полезна, если у вас компьютер с небольшим экраном или если вы просто предпочитаете не столь перегруженный внешний вид. Разумеется, при желании можно переключиться в многоколоночный режим, если вы хотите, чтобы на дисплее сразу помещалось как можно больше записей.

В последней версии Google+ появилась полезная функция автоматического создания тематических хештегов, которые позволяют быстро найти посты на указанную тематику или с похожим содержанием. К примеру, если вы пишете сообщение о каком-то известном общественном деятеле, то Google+ автоматически присваивает этому посту соответствующий хештег, аналогичный тем, что используются в Twitter. Если он не соответствует теме, то такой хештег можно просто удалить.

Одним нажатием на хештег мы получаем доступ ко всем последним опубликованным в Google+ постам, отмеченным тем же тегом. Отличный способ быстро найти сообщения по той же тематике без какого-то отдельного поиска. Нужный хештег также можно ввести в строку поиска в верхней части страницы Google+ и получить тот же результат.

В Facebook и Twitter аналогичные теги вводятся вручную, в Google+ эта функция полностью автоматическая.

К оглавлению

Циферкой ошиблись! Как мелкий баг в софте поставил подножку всему миру Евгений Золотов

Опубликовано 15 августа 2013

Если не бояться метафизических аналогий, программное обеспечение можно представить как длинный-длинный рычаг: крохотная команда способна свернуть горы. К сожалению, ровно с той же холодной эффективностью рычаг работает и против своего создателя. Как это бывает, хорошо иллюстрирует совсем свежая история, произошедшая с немцем Дэвидом Криселем. Уцепившись за случайную и вроде бы ерундовую ошибку в софте (да не ошибку даже, а так, недосмотр!), он вышел на потенциальные последствия, на фоне которых меркнет и пресловутый Stuxnet. И хоть производитель пообещал патч, точку ставить рано.

А началось всё 24 июля, когда Крисель — никому не известный докторант, увлечённый самоорганизующимися компьютерными системами, а на жизнь зарабатывающий в американском консалтинговом и проектном гиганте WorleyParsons, — столкнулся со странным поведением многофункциональных устройств Xerox. Изучая копию квартирного плана, сделанную на МФУ серии WorkCentre, Дэвид (или кто-то из его коллег) обнаружил, что жилая площадь указана неверно. Поскольку на оригинале стояла правильная цифра, было очевидно, что ошибка закралась в документ во время копирования. Чтобы убедиться, что им не померещилось, они изучили другие ранее откопированные документы, а также провели опыты на нескольких ксероксовских МФУ различных модификаций — с тем же результатом: цифры как будто кто-то подменял. Вот для примера отрывок из произвольной бухгалтерской ведомости, где хорошо заметно, как это происходило.

После первых опытов появилась возможность утверждать две вещи. Прежде всего речь не идёт о случайном шуме, возникшем вследствие некачественного сканирования: знаете, как если бы пятёрка, снятая при плохом освещении, начала казаться шестёркой. Символы именно подменялись: обратите внимание, как характерно проработана нижняя часть восьмёрки в фотографии выше — это явно восьмёрка, а не шестёрка с дорисованной дужкой! Во-вторых, это была не ошибка OCR-движка. Иначе говоря, подмена случилась не в процессе распознавания текста — потому что Крисель отключил распознавание для чистоты эксперимента!

Тут ребята впервые схватились за голову. Не нужно быть дотошным немцем, чтобы понять, почему: последствия такой «мелочи» могут оказаться катастрофическими! Xerox WorkCentre — очень популярная марка: это офисные трудяги ценой под тысячу долларов, работающие по всему миру. Мне не удалось отыскать статистики, но, думаю, не будет преувеличением предположить, что проданы миллионы таких устройств. Через них проходят счета, строительные планы, рецепты на лекарства, проектная документация на всевозможное оборудование — короче, документы, ошибки в которых могут стоить компаниям существования, а пользователям — жизни. И Дэвид (ох уж эти логичные немцы!), кажется, до сих пор не оправился от удивления: как же так Xerox, уже какое-то время знавшая о существовании ошибки, не пошевелила и пальцем, чтобы её устранить?

Сделав своё открытие, Крисель первым делом поставил в известность производителя. Неделю спустя, когда стало ясно, что техподдержка Xerox, как говорится, ни сном ни духом, и решением даже не пахнет, он — подталкиваемый страхом, что для кого-то ошибка может аукнуться большими проблемами, — подробно изложил всё на личном сайте. К этому моменту Дэвид уже провёл настоящее исследование и выяснил кое-какие новые детали. Так, стало ясно, что ошибке подвержены как самые старые модели WorkCentre, так и новейшие. И самое важное: удалось максимально сузить круг «подозреваемых». В ходе дискуссии с подключившимися к обсуждению энтузиастами Крисель пришёл к выводу, что винить следует алгоритм компрессии графики JBIG2, применённый в ксероксовских машинах.

JBIG2 — простая и удивительно эффективная штука. Умеющий сжимать графические файлы как с потерями, так и без, он особенно хорош (да и предназначен) для сканирования текстовых документов. Приступая к сжатию очередного файла, JBIG2 создаёт своего рода картотеку наиболее часто встречающихся графических образов, то есть, скажем, запоминает, как выглядит буква «A», буква «Б» и так далее. И каждый раз, встретив что-то похожее на «A», просто подставляет готовый образ из словаря. Такой подход не только позволяет сжимать сырые графические файлы в десятки раз, но и даёт поразительный эффект: с повышением качества исходного документа размер сжатого файла уменьшается! К сожалению, как выяснилось теперь, это может выйти боком.

Скажем, шестёрка на скане среднего качества похожа на восьмёрку — и если видимая разница между ними не слишком велика, то JBIG2 может её восьмёркой и заменить. А удастся, так и двойку поменяет на семёрку, и даже единичку — на тройку.

Xerox упиралась до последнего. Первым делом, когда Крисель таки достучался до руководства компании, его попытались убедить, что он имеет дело не с багом, а с «фичей» (поистине канонический ответ, так что простите за картинку, не удержался). Лишь после двух недель препирательств компания выпустила первый пресс-релиз, в котором предупредила пользователей об опасности и предложила обходной путь (выставить в свойствах компрессии «higher» вместо «normal», а также сканировать документы с качеством выше 200 DPI). Увы, Крисель немедленно воспроизвёл ошибку и при таких параметрах — и лишь 12 августа отпраздновал полную победу: Xerox признала баг и пообещала патч в ближайшем будущем.

Что ж, осталось всего ничего: достучаться до всех покупателей WorkCentre (а также WorkCentrePro, ColorQube, BookMark) и заставить их инсталлировать апдейт. Учитывая, что, по некоторым данным, треть компьютерного мира всё ещё работает под Windows XP, реально ли это?

Но аппараты Xerox — это даже не полбеды. JBIG2, стандартизованный тринадцать лет назад, запатентован (IBM, Mitsubishi), но условия лицензирования легки, так что алгоритм распространён чрезвычайно широко. Фактически он используется сегодня в тысячах программ и аппаратных продуктов по всему миру и всем платформам, от MS Windows до Linux. Простой поиск по термину «JBIG2» в «Гугле» даёт сотни тысяч упоминаний, по большей части в связи со спецификациями или девелоперскими аспектами, ибо конечного пользователя такие подробности не интересуют, да и не должны интересовать. При этом один из читателей Криселя уже сообщил о воспроизведении ошибки с подменой цифр на МФУ фирмы Brother (популярная в России марка). А кто проверит продукты Adobe, а нашей ABBYY (и там и там JBIG2 применяется)?

Если даже Xerox столь безответственна, что, зная о проблеме явно не первый год, лишь мельком помянула её в мануалах, но так и не потрудилась исправить, можно ли рассчитывать на понимание других производителей и разработчиков?

К оглавлению

Семь ненужных и даже вредных функций Facebook, которых не должно существовать Олег Нечай

Опубликовано 14 августа 2013

Сначала сеть Facebook служила просто для общения студентов; в ней присутствовали ваши одногруппники с фотографиями-аватарками и статусом их личных отношений. Потом появилась «Стена», потом — «Лента новостей», затем — «Места». Сейчас в Facebook так много функций и они появляются с такой стремительностью, что подавляющее большинство пользователей даже не подозревают о них. Между тем среди этих функций есть и абсолютно бесполезные, и даже вредные. Вот лишь семь из них.

Наверное, самая странная лента из всех, которые когда-либо были в Facebook. Бесконечная и бессмысленная история о том, во что ваши френды, в том числе и малознакомые, ежечасно и ежедневно рубятся в «Фейсбуке».

Бывает особенно забавно, если большинство ваших френдов отключают отправку уведомлений о такой своей активности, и остаётся лишь два или три человека, регулярно информирующих вас о своих успехах в FarmVille или Candy Crush. Теперь вы знаете, как на самом деле они проводят своё рабочее время.

В прошлом году в Facebook появилась замечательная функция редактирования комментариев. Вы можете, например, исправить случайную ошибку или смягчить слишком эмоциональную реакцию на чей-то пост.

Всё было бы прекрасно, но такой комментарий получает пометку «Отредактировано», а при нажатии на это слово любой, кому комментарий доступен, может ознакомиться с тем, как он выглядел до исправлений. Это заставляет нас иначе взглянуть как на грамотность наших френдов, так и на их реальное мнение. Да и на наше тоже. Вот ведь какая засада!

Функция «Мероприятия», очевидно, задумывалась для того, чтобы вы или ваши френды смогли информировать друг друга о выставках, концертах и т. п. — и о возможном участии в них. В принципе, это работает, но вот как оно выглядит!

Нажав на кнопку «Присоединиться», вы получаете внезапное требование сообщить друзьям, почему вы, собственно говоря, собираетесь это сделать. В русской версии это выглядит абсолютно по-идиотски: «Поделитесь, почему вы с нетерпением ждёте». Во-первых, кто сказал, что с нетерпением, а во-вторых, с какой стати мне нужно что-то рассказывать? Может, я умираю со скуки, у меня провалилось свидание или я просто не люблю напиваться в одиночестве? Почему кто-то считает, что я обязан оповестить всех о своих мотивах?

Уведомления о гостях выглядят не менее безумно. Предлагается сообщить каждому из тех, кто присоединился к мероприятию, что вы тоже пойдёте. Они, конечно, тоже могут посмотреть этот список, но нет, вы должны каждому сообщить лично. Зачем культивировать модель поведения спамера — не понятно.

С появлением «Хроники» в профиле Facebook возникла и функция «Событие из жизни», предлагающая распределить по этой ленте разные моменты из вашего прошлого. К примеру, речь идёт об учёбе, работе, семейных отношения, путешествиях и прочем. Однако среди всех предлагаемых событий есть и совершенно нелепые.

Например, в пункте «Здоровье и здоровый образ жизни» нам предлагается сообщать о потерях в весе, новых привычках в еде, сломанных костях и удалении скобок.

Пункт «Путешествия и впечатления» порадует татуировками, пирсингом или первым словом («агу»?).

И уж непременно мы обязаны оповестить Facebook о том, что у нас появился новый сосед по квартире.

Все эти важнейшие события мы, разумеется, должны подробно проиллюстрировать фотоальбомом. Что может быть важнее того, что я 14 июля 2012 года разлюбил есть сосиски и перешёл на вяленого карпа (плюс 20 фотографий)? Мир, знай!

Новая система обмена сообщениями в Facebook подарила нам и замечательную папку «Другое», предназначенную для сбора писем от тех пользователей, которые не входят в число ваших друзей.

Предполагалось, что в эту папку будут направляться какие-то личные предложения от нефрендов, но даже заглянув в неё пару раз, мы неизменно обнаруживали там лишь банальный спам. В результате она превратилась в секретную папку, в которую никто никогда не заглядывает. Так что нефренды могут даже не пытаться связаться с нами.

Когда «Фейсбук» автоматически сортирует ваши друзей, он создаёт разные «умные» списки по признакам родства, учёбы, работы или места жительства. Но кто такие «Знакомые» френды, если они не входят ни в круг близких друзей, ни в круг известных нам по работе, учёбе, семье или месту жительства?

Это те люди, которые ничего о себе не сообщили системе, о которых мы ровным счётом ничего не знаем, но по какому-то недоразумению зафрендили? Если у вас сохранилась такая папка, хотя бы из любопытства посмотрите, кто же там…

В правой колонке Facebook периодически появляется опрос, в котором у нас интересуются, насколько хорошо мы знаем кого-то из своих френдов. Понятно, что Большой Брат хочет знать о нас всё, но это уж слишком, вы не находите?

К оглавлению

Навигация 2.0: как обманывают GPS и восстанавливают истину Андрей Васильков

Опубликовано 14 августа 2013

Сегодня на GPS полагаются во многих ответственных областях. По спутниковым сигналам отслеживаются перемещения прокатных машин, грузовых автомобилей крупных компаний и инкассаторских броневиков. GPS используется на Нью-Йоркской бирже и в физических экспериментах, где требуется точная синхронизация процессов по времени. Мощное навигационное оборудование установлено на всех современных яхтах. Казалось бы, за годы практического применения GPS в гражданском секторе зарекомендовала себя как достаточно надёжная и точная система, но всё больше экспертов стремятся доказать, что это не так.

Исследователи из Университета штата Техас под руководством специалиста по системам глобального позиционирования Тодда Хамфриса (Todd E. Humphreys) провели эксперимент, в рамках которого смогли обмануть навигационное оборудование яхты стоимостью $80 млн. При этом самодельное устройство для атаки (спуфер) было собрано из доступных компонентов, и его цена составила около $2 тыс.

Основным компонентом спуфера стал имитатор GPS-сигналов. Эти устройства выпускаются серийно и предназначаются для тестирования навигационных систем. В большинстве стран они продаются свободно и стоят от тысячи долларов.

Сам по себе такой имитатор GPS сигналов — маломощный и действует в радиусе десятка метров. Поэтому вторым компонентом спуфера стали усилители, повышающие мощность ложного сигнала GPS в десятки раз.

Во время эксперимента всё оборудование атакующей стороны находилось на борту яхты, совершавшей плавание в Средиземном море у берегов Италии. Образно говоря, она была погружена в облако ложных сигналов GPS, мощность которых была больше настоящих.

На первом этапе Тодд запустил процесс дублирования настоящих сигналов со спутников, добиваясь их полного соответствия по учитываемым характеристикам. Добившись слияния обоих сигналов, он немного повысил мощность тех, которые отправляет спуфер. Навигационная система стала считать их основными и отфильтровывала настоящие данные со спутников как помехи. Получив контроль, Тодд стал постепенно искажать вычисляемые сведения о местоположении, уводя яхту севернее заданного курса.

http://www.youtube.com/watch?v=ctw9ECgJ8L0

Капитан яхты убедился в действенности методики, когда отклонение превысило три градуса. После чего Тодд сыграл завершающий аккорд. Изменив данные для определения высоты над уровнем моря, руководитель группы смог заставить навигационный компьютер яхты «считать», что судно находится под водой.

Данный эксперимент не был единственным в своём роде. Ранее публиковались и другие работы в области безопасности, обращавшие внимание на то, что предназначенные для использования в гражданских целях системы GPS не имеют никакой защиты. «Все данные передаются в открытом виде и совершенно предсказуемы. Предсказуемость — враг безопасности», — писал Роджер Джонстон (Roger Johnston), руководитель группы по оценке уязвимостей (VAT) Аргоннской национальной лаборатории ещё десять лет назад. Сегодня Тодд повторяет его слова, поскольку за прошедшее время ситуация не стала лучше.

Тогда многие считали, что угроза носит теоретический характер — и вряд ли злоумышленники смогут воспользоваться уязвимостью в реальной ситуации. Ведь требовалось не самое дешёвое оборудование, квалификация и физическое присутствие поблизости.

До сих пор методом спуфинга удавалось вводить в заблуждение только самые примитивные GPS-трекеры, не имеющие помехозащищённого исполнения и корректирующих программных алгоритмов.

Основными целями стали обычные автомобили из служб проката и грузовой транспорт. Операторы многих транспортных компаний сегодня получают сведения о перемещениях своих автомобилей. В них установлено специализированное устройство, состоящее главным образом из GPS-приёмника и GSM-передатчика. Помимо координат, операторам передаются показания от датчика топлива, спидометра и другого оборудования. Накопленные сведения используются для нужд логистики, снижения риска утраты груза и во избежание использования корпоративных машин в личных целях.

В своё время Джонстон экспериментировал именно с системой контроля перемещений грузовика и задался вопросом, можно ли угнать его так, чтобы оператор ничего не заподозрил. Краткий ответ — да. Если сами недобросовестные водители старались просто отключить следящий модуль или вывести его из строя (чем немедленно выдавали себя), то Джонстон решил действовать более аккуратно. Он подключил генератор сигналов GPS к ноутбуку, чтобы точно сформировать требуемый набор ложных сигналов.

Поначалу он ввёл GPS-трекер в заблуждение, находясь непосредственно в кабине грузовика. Идеальным моментом для подмены сигналов с кодом стандартной точности был проезд тоннеля. Связь с настоящими спутниками пропала, и даже небольшой мощности имитатора хватило для успешной отрисовки ложного трека.

Джонстон не остановился на достигнутом и в следующем эксперименте увеличил мощность спуфера в несколько раз. Увести грузовик и обмануть оператора удалось, уже находясь в машине, следующей параллельным курсом на расстоянии нескольких десятков метров.

«Система GPS для гражданского сектора лишена всяческой защиты, — комментирует ситуацию Тодд Хамфрис на конференции, проводимой фондом TED. — Нет шифрования, нет процедур надёжной идентификации. Атакующему достаточно точно синхронизировать ложный сигнал с сделать его немного мощнее настоящего».

С обманом военных навигационных систем дела обстоят гораздо сложнее. Сигналы в диапазоне L2 являются помехоустойчивым и обладают криптографической защитой. Помимо большей мощности, в дополнение к основным каналам L1/L2 используется корректирующий М-код, специально разработанный для противодействия методам радиоэлектронной борьбы. Однако технически спуфинг GPS систем для военного применения всё же возможен по тем же базовым принципам.

http://www.youtube.com/watch?v=6qQXVUze8oE

Не случайно Хамфри упоминает об экспериментах с перехватом самодельных беспилотников и кустарных спуферах с эффективным радиусом действия до тридцати километров.

Бывший наставник Тодда, профессор Корнеллского университета Марк Псиаки (Mark Psiaki), предложил схему защиты от GPS-спуфинга в прошлом году. Сейчас вместе с аспирантами он уже реализовал описанную идею. Его группа создала модифицированный GPS-приёмник с антенной, меняющей своё положение с определённой частотой. Поскольку спутники находятся на значительном удалении друг от друга, а ложные сигналы приходят из одного близкого места, фаза несущего колебания в для такого приёмника будет меняться по-разному, что и позволит распознать обман.

К оглавлению

С Тором шутки плохи: как поймали Эрика Маркеса и почему не слышно критиков РПЦ? Евгений Золотов

Опубликовано 14 августа 2013

Год назад я предложил читателям своей колонки мысленный эксперимент: вообразив себя гражданином страны, в которой существенно ущемлены права человека, придумать способ вести стопроцентно анонимный критический блог (см. «Чикатило и проблема анонимности»). Среди комментариев был в том числе и такой: анонимность сыграет против автора, сделав его мнение в глазах обывателей малозначительным (в том смысле, что если боишься репрессий, то и не лезь критиковать).

Что ж, с тех пор в этой стране многое изменилось к худшему. Думаю, вряд ли кто-то возьмётся спорить, что Россия сегодня нуждается в умной, бескомпромиссной критике Русской православной церкви — вытворяющей просто немыслимые вещи. А критики… где они? Даже самые злые карикатуристы шарахаются от темы взаимоотношений РПЦ и власти как от чумы. Несомненно, недостатки анонимности в таких условиях более не перевешивают её достоинств. Да только что-то не видно желающих потягаться с патриархом даже анонимно.

Подняв годичной давности тему, я буду признателен, если вы завалите меня примерами, доказывающими несостоятельность моих доводов. А пока позвольте ещё раз предостеречь возможных авторов (полагаю, разумно ждать, что автором такого блога станет технарь) от поспешных действий: в игре, где ставкой ваша свобода, стандартные инструменты обеспечат в лучшем случае видимость анонимности, но не её саму. Подтверждением чему — события, имевшие место в последние несколько недель в Европе, которые ещё обязательно аукнутся сотням, а может быть и тысячам сетян в ближайшие месяцы. Возможно, вы уже слышали эту историю, но в контексте печальной российской действительности пройти мимо я просто не могу.

Формальным её началом стал арест в первых числах августа 28-летнего ирландца Эрика Маркеса. Полиция Дублина задержала его по предъявлению ФБР и сейчас готовит экстрадицию в Штаты, где Эрика ждёт суд и — почти наверняка — тюремный срок, измеряемый десятилетиями. Потому что Маркес проходит по бумагам ФБР как (перевод литературный, мой) «крупнейший на планете поставщик детской порнографии». Каким образом молодой ирландский айтишник заслужил этот громкий титул? Очень просто: ему принадлежит интернет-провайдер Freedom Hosting, предоставлявший место для веб-сайтов в подпространстве TOR и специализировавшийся якобы именно на нелегальном контенте.

На случай, если вы забыли или никогда не интересовались, позвольте краткий экскурс в матчасть. TOR — это децентрализованный пиринговый (все участники равны) сервис для анонимизации интернет-активности. Название его расшифровывается как The Onion Router (то есть буквально «луковичный роутер»), иллюстрируя главный рабочий принцип: запрос от узла A к узлу Б передаётся через произвольную цепочку участвующих в TOR узлов-добровольцев В, Г, Д и на каждом шаге зашифрован (это напоминает слои луковицы). В результате о смысле запроса знают только А и Б, авторство же А неизвестно никому вовсе (подробнее см. «Призрак анонимности: можно ли укрыться от Большого Брата в Сети?»).

Прелесть TOR в том, что узел А может не только получать информацию, но и предоставлять её — например, запустив у себя веб-сервер и разместив веб-сайт. Такой сайт будет доступен только через TOR, почему говорят иногда, что он находится «в подпространстве TOR». Естественно, никто из посетителей IP-адреса сервера не знает, а обращаются к нему через криптографический TOR-адрес, оканчивающийся на «.onion». Понятно также, что разработчики самого TOR (продукт развивается под свободной лицензией, координирует усилия некоммерческая организация в США) никак ограничить свободу пользователей не могут. Желаете — можете разместить в TOR-пространстве блог с критикой РПЦ, желаете — сможете хранить там и детское порно.

Freedom Hosting как раз и предоставлял место для таких ресурсов. И когда ФБР вышло на Маркеса и прикрыло его лавочку, из сети исчезла добрая половина (!) популярных onion-сайтов — катастрофа, без преувеличения. Но то были лишь цветочки. Как выяснилось вскоре, на протяжении пары суток от момента ареста Маркеса и до закрытия Freedom Hosting в порнографические сайты, на нём размещённые, была имплантирована вредоносная Javascript-закладка. Кусок кода длиной в полторы тысячи строк, будучи исполнен браузером Firefox 17 для MS Windows, приводил к ошибке переполнения памяти и заставлял браузер стучаться — не через TOR, а открыто, через интернет, выдавая свой IP-, MAC-адрес и некоторую сопутствующую информацию — на загадочный сервер в Соединённых Штатах. Почему авторы закладки выбрали именно версию 17, легко догадаться: разработчики TOR используют её в своём официальном комплекте «готового к употреблению защищённого веб-браузера». Можно догадаться и об авторе закладки: поскольку код весьма нетривиален и не делает ничего полезного для спамеров или мошенников, стоят за ним, скорее всего, те же американские спецслужбы — ФБР или АНБ.

Таким образом, если для Маркеса игра фактически сыграна, то для посетителей многочисленных сайтов, хостившихся на Freedom Hosting, всё только начинается. ФБР поделится собранными IP-адресами с организациями, борющимися с детским порно (по крайней мере в США и Европе, но может быть, и с Россией тоже), те с участием полиции проведут собственные расследования, и, надо полагать, уже осенью начнутся аресты.

Лично я буду последним, кто выскажет им сочувствие. Маркес и потребители его контента (а там были, к примеру, и сцены пыток детей) знали, на что шли, и вполне заслужили быть наказанными за свою отвратительную привязанность. Но вот что не даёт мне покоя: можно ли после столь масштабного провала — затронувшего всю цепочку, от хостера до клиентов — ещё доверять TOR? Упомянутый выше Javascript-эксплойт сейчас гуляет по сети и наверняка ещё не раз будет применён против тех, кто ленится следить за обновлениями (а вы обновляете свой TOR и браузер?). Но даже разработчики TOR предупреждают, что дыра в Firefox не была первой — и уж, конечно, не будет последней в своём роде. Кроме того, и помимо Javascript, в современных браузерах полно компонентов, которые хотя бы теоретически могут стать причиной потери анонимности.

Разработчики TOR теперь официально рекомендуют отключать в браузере Javascript, Flash, вообще любые браузерные аддоны и по возможности избегать MS Windows, где особенно тяжело отследить все утечки. Лучшим решением будет использование специального «живого» дистрибутива Linux, сконфигурированного понимающими людьми и работающего с компакт-диска (см. к примеру, TAILS).

И всё равно остаётся неотвеченным как минимум один вопрос. Если вы читали историю Маркеса внимательно, то, конечно, уже задались им. Как атаковали посетителей, как получили доступ к сайтам на Freedom Hosting — ясно, но нигде не говорится, как вышли на самого Маркеса.

ФБР, по причинам понятным, молчит. Но предположить, как это было сделано, нам ведь никто не мешает. Так вот, знающие люди вспоминают про фундаментальный, принципиально неустранимый недостаток TOR. Это возможность идентифицировать узел А (из примера выше; на котором, скажем, работает веб-сервер с нелегальным контентом), наблюдая за всем или значительной частью трафика в сети интернет. Будем стучаться на спрятанный в подпространстве TOR-сайт. Даже если пакеты многократно зашифрованы и никто не знает, откуда и куда они направляются, зная IP-адреса всех TOR-узлов (а они известны) и статистически сопоставляя всплески активности на них в моменты совершения наших запросов, можно установить, какой из TOR-узлов является узлом А.

Фантастика? Полно вам! После того, что рассказал Эдвард Сноуден, едва ли могут быть сомнения, что то же АНБ (и его европейские партнёры и российские конкуренты) имеет возможность контролировать метаинформацию о подавляющем большинстве IP-адресов сети. Возможно, Маркес стал жертвой именно такой атаки. Помните об этом, если соберётесь делать анонимный блог. И, конечно, дайте ссылку ;-).

К оглавлению