Цифровой журнал «Компьютерра» № 211

Снегокалипсис в Атланте: как пять сантиметров снега парализовали огромный город Евгений Золотов

Опубликовано 04 февраля 2014

Северная Америка нынче замерзает. Переживая необычно холодную зиму, публика пробавляется воспоминаниями о «Послезавтра» и успокаивает себя как бы научными рассуждениями про «полярный вортекс». Однако случившееся на днях в Атланте заставляет думать, что в переживаемых американцами климатических бедах виновата не столько собственно погода, сколько сам человек и порождённые нами технологии, в частности цифровые.

Атланта — один из крупнейших территориально (а потому зависимых от личного транспорта), самых населённых (около шести миллионов человек в агломерации) и богатейших городов не только США, но и мира — оказалась парализована ерундовым снегопадом, давшим среднюю толщину снежного покрова всего-то в пару дюймов. Немного северней подобного «снежного шторма» попросту не заметили бы, здесь же случился натуральный транспортный апокалипсис. И сейчас обозлённые жители доискиваются ответа на вопрос: как такое могло произойти?

А случилось всё неожиданно и как-то сразу. Ещё до обеда вторника, 28-го января, на дорогах был штатный режим, а уже к вечеру транспортные артерии напоминали виденное в фильмах-катастрофах: один миллион автомобилей выстроился бесконечными очередями — где разлившись на обочину, где в беспорядке сгрудившись прямо на дорогах. Полторы тысячи аварий, тысячи и тысячи брошенных авто, заночевавшие в школах, офисах, магазинах и кафе люди (лично мэр умолял горожан не высовывать носа на улицы, не усугублять и без того тяжёлую ситуацию).

Полиция официально отказалась выезжать на инциденты с участием менее двух машин, закрылись аэропорты, мосты. Мобильные сети, как обычно, были перегружены насмерть, так что нуждающимся в помощи рекомендовали не звонить, а писать спасателям СМС или даже твиты. Соцсети превратились в доску объявлений о розыске родных и галерею ужасов с мест событий. А телевизор без конца транслировал душещипательные истории взаимопомощи: проклятые буржуины отчего-то имеют обыкновение сочувствовать попавшим в беду согражданам — и они поили друг друга кофе, кормили бутербродами, даже оставляли съестные припасы прямо на дорогах и бесплатно заправляли бензином, чтобы нуждающиеся, проведшие в пробках кто 18, а кто и 24 часа, могли по крайней мере шевелиться, когда кризис поослабнет.

Пробки рассасывались медленно: многие в самом деле провели в них целые сутки, не желая бросать авто на произвол судьбы (воры, естественно, пользовались моментом — и кое-кто даже пытался красть оставленные машины «оптом», на эвакуаторе). И, конечно, доведённые до белого каления горожане требовали найти и наказать виновных. Сделать это, однако, оказалось не так просто. Ведь два дюйма снега кажутся ерундой не только нам, но и изнеженным американцам; так почему же случилось то, что случилось?

Проблема прежде всего в том, что Атланта — город южный. Выбросы температуры вниз (за минус 20 по Цельсию) здесь случаются, но средняя зимняя температура положительная — и с неба обычно падают не снежные хлопья, а надоедливый дождь. В результате в тех редких случаях, когда дело доходит до снега, а температура колеблется у нулевой отметки (что как раз и имело место неделю назад), на дорогах образуется сплошная ледяная корка, политая водой. Не приспособленные к зимней езде автомобили, пробуксовывая, только усугубляют проблему, поскольку плавят верхний слой льда, не доставая асфальта. Добавьте к этому не среагировавшие вовремя дорожные службы — и получите хаос.

Отсюда ясно, что по крайней мере часть вины лежит на дорожниках. Ведь лёд, в конце концов, не проблема, если его вовремя посыпать песком. Что ж, снегоуборочных машин и техники для посыпки песком и гравием в Атланте примерно на порядок меньше, чем в северных городах, зато у администрации есть договоры с независимыми подрядчиками, которых могут привлечь в экстренных ситуациях. Однако городские власти запоздали с командой: режим чрезвычайной ситуации был введён только к вечеру 28-го — и ни подготовить дорожные службы, ни заблаговременно предупредить горожан не удалось: стихия уже разгулялась. В результате эффект от объявления ЧС получился прямо противоположным ожидавшемуся: запаниковавшие горожане выехали одновременно и забили и без того непроезжие дороги.

Вот так цепочка рассуждений привела к метеорологам. Честно говоря, соблазн спихнуть всю вину на них присутствовал с самого начала — и первое, что сделали представители муниципалитета, когда полилась критика, это сказали: Поэтому-тоони не предупредили нас вовремя! Мол, изначально прогноз погоды обещал сложности только в районах значительно южнее города. якобы не подготовили спецтехнику и не предупредили горожан. Однако тут восстали уже метеорологи. Не сговариваясь, они выдали собственную версию произошедшего, которая и остаётся, пожалуй, самой убедительной из всех. Вину они, кстати, признают, но лишь отчасти.

Так вот: тревожный прогноз, как оказалось, был выдан ещё в воскресенье, а потом неоднократно подтверждён и уточнён — так что ранним утром во вторник читавшие метеосводку точно знали, что всей Атланте предстоит встряска. Но как случилось в этот раз и как случается периодически каждые несколько лет, даже звучащий вполне определённо («штормовое предупреждение: снежный шторм с возможностью обледенения») прогноз не был принят публикой и властями к сведению. Почему? У метеорологов есть ответ и на это.

Дело в том, что цифровые климатические модели вообще-то весьма точны, по крайней мере пока речь идёт о масштабе дней и областей. Но на уровне отдельных городских районов и пригородов, нескольких часов точность предсказания падает — и не факт, что когда-нибудь её удастся радикально улучшить (в силу чисто физических ограничений: значительную роль начинают играть многочисленные местные эффекты, учесть которые едва ли возможно). Нам бы не обращать внимания на такие погрешности, но так уж устроен человек, что именно редкие несбывшиеся прогнозы запоминаются лучше всего. В результате мы равняем метеорологов с астрологами и... подсознательно преуменьшаем тяжесть прогнозируемых погодных аномалий.

Грешат этим не только обыватели, но и власти — на которых к тому же давит груз ответственности за принимаемые решения. Ведь среагировать на прогноз снежного шторма для мэра Атланты значило гарантированно причинить экономике города многомиллионные убытки (закрыв офисы, дороги, магазины) — вне зависимости от того, сбудется прогноз или нет. Так что мэр вдобавок ко всему ещё и попросту боялся — и дал добро на введение ЧС только к пяти часам вечера вторника.

Между тем способ компенсировать неточность часовых местных прогнозов существует, его без смущения предлагают сами метеорологи. Поскольку такие сценарии по определению неточны, а погодные катаклизмы имеют обыкновение развиваться стремительно, стоит следить за развитием прогноза в течение дня и формировать в голове своеобразную тенденцию, а не принимать за гарантированную единожды увиденную утром сводку.

Нас это тоже касается. Ну что вам стоит повесить на смартфон погодный виджет от «Гисметео» или «Яндекса»?

К оглавлению

Акустический циркулятор: «одностороннее зеркало» для звука Олег Нечай

Опубликовано 07 февраля 2014

По детективным фильмам всем хорошо знакомо так называемое одностороннее зеркало, которое позволяет полицейским наблюдать за допросом, оставаясь при этом невидимыми для его участников. Учёные из Техасского университета изобрели оригинальное устройство, представляющее собой аналог подобного зеркала, только не для световых волн, а для звуковых.

Прототип акустического циркулятора, описанный в журнале Science, опровергает фундаментальный физический принцип, гласящий, что звуковые и другие типы волн распространяются в среде в обоих направлениях. С помощью такого устройства у человека появится возможность слышать всё происходящее, но при этом не быть слышимым. Чем не находка для шпиона, который сможет подслушивать противника, находясь в непосредственной близости от него? При этом ему уже не надо будет соблюдать абсолютную тишину: разговор по телефону, кашель или даже громкая музыка уже не выдадут скрытого наблюдателя.

Каким же образом удалось реализовать такую возможность? Прежде всего, человеку уже давно под силу прерывать двухстороннее распространение разных типов волн. Одностороннее зеркало — это лишь самый известный и самый наглядный пример подобных устройств. Менее известны, хотя и достаточно давно используются в радиотехнике, электронные циркуляторы, которые работают с волнами радиодиапазона и применяются в передатчиках, локаторах, радарах и прочей радиотехнике. Для отклонения волн в электронных циркуляторах служат магнитные материалы, ориентирующие электроны в нужном направлении. В результате радиоволны, передаваемые в противоположных направлениях, сталкиваются с разницей в свойствах среды, и это предотвращает возникновение нежелательных эффектов при радиотрансляциях.

Оптические циркуляторы используются в оптоволоконных сетях передачи данных и представляют собою аналог электронного циркулятора, работающего со световыми волнами. Такие устройства применяются в системах связи и оптоволоконных датчиках и позволяют, в частности, передавать сигнал в двух направлениях по одному оптоволокну.

Похожий принцип было решено реализовать и для акустических волн. Звуковые волны как механические колебания в различной среде, в том числе в воздухе, при отсутствии непреодолимых помех способны распространяться в двух прямо противоположных направлениях. Для того чтобы изменить направление или заблокировать распространение акустических волн необходимо было создать такие препятствия. Учёные воспользовались для этого самой средой — воздухом, который был организован в потоки при помощи нескольких вентиляторов.

Прототип акустического циркулятора представляет собой изготовленный из металла шестиугольник, в центре которого расположена кольцевая резонирующая полость диаметром около 20 сантиметров. Внутри резонатора установлены три небольших вентилятора, скорость вращения которых задаёт и регулирует специально запрограммированный микропроцессор.

C трёх сторон циркулятора расположены три отверстия с присоединёнными к ним трубкам — выходным каналам, на конце каждой из которых расположен микрофон. В процессе работы устройства звук, проходящий через резонатор, может направляться от одной трубки к другой, при этом волны будут распространяться лишь в одном направлении, то есть звук, поданный через отверстие А будет слышен через отверстие B, но если попытаться передать звук через отверстие B, то он не будет слышен через отверстие A, но будет слышен в отверстии C.

http://www.youtube.com/watch?v=qf5ng6E4ThI

Если устройство выключено, то есть ни один кулер не работает, то звук распространяется через него естественным образом, то есть, к примеру, заходя через отверстие A, он разделяется на симметричные потоки, выходящие через отверстия B и C. Но при включённых вентиляторах за счёт противодействия воздушного потока создаются искусственные препятствия, нарушающие такой порядок. Правильно выбрав скорость встречного потока относительно ширины резонатора и длины звуковой волны, можно полностью заблокировать распространение звука к одному из отверстий. Воздушный поток, создаваемый вентиляторами, движется только в одном направлении, обеспечивая тем самым однонаправленное распространение звуковых волн. По мнению разработчиков, первый в своём роде акустический циркулятор может быть с лёгкостью настроен на работу с разными звуковыми частотами.

Как отмечает один из авторов изобретения, инженер-электротехник в Университете штата Техас в Остине Андреа Алу, в более широком смысле, эта работа доказывает существование нового физического механизма преодоления симметрии по отношению к обращению времени, допускающего невзаимную передачу волн. В свою очередь, это открывает новые возможности развития акустики. Алу считает, что использование этого принципа, возможно, позволит сконструировать более простые, миниатюрные и дешёвые электронные циркуляторы, другие электронные компоненты для беспроводных устройств и даже создать однонаправленные каналы связи для световых волн. В настоящее время разработчики акустического циркулятора заняты созданием прототипа такого устройства, которое бы не имело движущихся частей и благодаря этому было бы менее шумным и более надёжным. Кроме того, параллельно ведутся исследования по применению того же принципа к разработке изоляторов и циркуляторов для радио- и световых волн.

Работа по созданию акустического циркулятора была поддержана Агентством по предотвращению военной угрозы Миистерства обороны США и Научно-исследовательской лабораторией Военно-воздушных сил США. Однако несмотря на самое очевидное возможное применение такого устройства в оборонных целях, существует и масса других способов его использования.

Помимо чисто «шпионских» гаджетов, открытый учёными из Остина принцип может быть положен в основу звукоизоляционных систем нового поколения.Такая техника может найти применение в шумоизоляции жилых помещений, концертных залов и студий звукозаписи, автомобильных магистралей, самолётов и подводных лодок. Разумеется, в таких устройствах не обязательно должны использоваться именно вентиляторы — возможно, что блокировки и отклонения звуковых потоков можно будет добиться и какими-то другими средствами, более подходящими для конкретных условий. Однако сам принцип, на основе которого был построен прототип акустического циркулятора, несомненно, имеет большое будущее.

К оглавлению

Меньше, да лучше: «фотошопы» и «офисы» обречены, будущее за мобильными приложениями! Евгений Золотов

Опубликовано 07 февраля 2014

В одной из самых ожесточённых дискуссий, когда-либо разгоравшихся на «Компьютерре», — в что-токомментариях к колонке о вероятной кончине Microsoft как абсолютного лидера, узурпатора власти на ИТ-арене — был затронут вопрос, на котором грех не остановиться особо. Это вопрос вероятной трансформации прикладного программного обеспечения из той формы, в какой мы знали его последние тридцать лет, во уникально новое. И, честно говоря, кажется странным, что в околокомпьютерной прессе его обсуждают так редко: ведь, следуя «мобильной» дорожкой, на которую мы уже ступили, нам не обойти тему трансформации софта никак.

Завязка тут простая и, в общем, очевидная. Хотим мы того или нет, персональные компьютеры срастаются с мобильными устройствами. Называйте это смертью персоналки или её перерождением — процесс уже идёт. Но аппаратная смычка мобильного мира с миром ПК непременно должна оказать влияние и на софтверную часть. Софт должен будет претерпеть изменения, адаптироваться к новым реалиям. Но вот какими эти изменения будут — ещё только предстоит понять.

Где-то перемены уже вовсю цветут: таков, к примеру, пользовательский интерфейс. Пусть и не без проблем, он уже меняется: взгляните на тайлы Windows 8 или на то, как Android мигрирует на десктоп практически в своём оригинальном виде. Не факт, что под таким агрессивным натиском примитив «окна» переживёт следующую декаду! Но есть и менее очевидные зоны, где перестройка только обозначилась или представляется вероятной. Таковы размер и функциональное наполнение программ. Мобильные устройства слишком слабы, чтобы исполнять десктопных монстров вроде MS Office или LibreOffice, Photoshop — и это самый первый аргумент, которым «скептики-консерваторы» (считающие смартфоны и планшетки недокомпьютерами) тычут в глаза «либералам» (считающим, что дни классической персоналки сочтены). Ну так почему бы программам не измениться, приспособившись к изменившемуся железу?

Размер применительно к компьютерной программе — весьма размытое понятие. Если в «офлайне» существует несомненная твёрдая единицы длины, применением которой можно сравнивать различные объекты, то в виртуальности такой единицы нет. Как измерить длину (она же в данном случае «объём», она же и «вес») куска кода? Многие предлагают отталкиваться от количества строк (LOC — lines of code), но даже на одном языке программирования один и тот же отрывок можно записать сильно по-разному. Та же ерунда с байтами: программы практически всегда упакованы архиваторами, так что мы не знаем их истинного размера: ну сколько на самом деле байт в 200 мегабайтах инсталлятора LibreOffice? А ведь есть ещё измерительные единицы более высокого уровня — вроде функциональных точек и прочего (полезных для сравнения не просто длины, а сложности софта).

Короче говоря, обсуждая критерий размера применительно к программному обеспечению, есть смысл ограничиться общей качественной оценкой, нарисовать тенденцию. А это как раз сделать очень просто: размер среднестатистической программы для ПК последнюю треть века менялся только в одном направлении — вверх!

Первые модели IBM PC имели в BIOS функции работы с магнитофоном: магнитной ленты — вмещавшей десятки, сотни килобайт — было достаточно для хранения софта. Потом пришли магнитные диски, и случился скачок на порядок — мегабайты. Компакт-диски обозначили следующий виток — сотни мегабайт. И сегодня, наконец, физические носители заменила Сеть, а вместе с этим размер дистрибутивов скакнул ещё на порядок, в гигабайтную область. В принципе, топовые мобильные устройствам справляются — и хорошие мобильные игры вполне себя «весят» поболее гигабайта, хоть та же Android, например, пока смущается качать их через сотовую сеть. Но что занимает этот объём? Нельзя ли вернуться к килобайтным программам или хотя бы к программам размером в единицы мегабайт?

У этого смешного вопроса на самом деле очень серьёзное продолжение, поэтому попробуйте на него ответить. Игры отметём сразу — как особый случай: там графика, видео, там гигабайтные размеры оправданы. Но что занимает миллионы и миллиарды байт в неигровых программах — вроде тех же офисных пакетов, графических редакторов?

Сколько-то процентов отдано текстам, сколько-то порождено оптимизацией кода, часть объёма приходится на статически слинкованные библиотеки — которые вообще-то можно было оставить снаружи, но размером пожертвовали ради удобства. В любом случае всё это занимает лишь какую-то часть дистрибутива, основная же масса кода содержит собственно функционал. Даже один человеко-год программистского труда выливается в мегабайты: активно развиваемый проект обязательно обрастает новыми функциями. Если же бок о бок трудятся десятки или сотни разработчиков, да с разными языками, чистая масса растёт пропорционально быстрей. Вот откуда миллионы новых строк, вот откуда десятки и сотни мегабайт.

Что из этого следует? Резервы по размеру у прикладного софта имеются, но незначительные, поскольку размер неигровой программы зависит прежде всего от её функционала, а мы привыкли к программам, умеющим всё и вся. И вот так, очень естественно, мы приходим к третьему свойству, которое — параллельно с интерфейсом и размером — может измениться после срастания персоналок с мобильными устройствами. Размер, сложность, тяжесть — называйте как хотите — прикладных программ возможно сильно уменьшить, если урезать функциональность. И, значит, вопрос, для чего простому юзеру планшетка, если на ней не работает «Фотошоп», должен на самом деле звучать так: а нужен ли «Фотошоп» 99% рядовых пользователей? Ведь в большинстве случаев наверняка можно обойтись куда менее сложными (читайте: менее функциональными) инструментами. Ну сколько функций и каких потребно простому человеку для обработки снимка в Instagram или «ВКонтакте»?

Компьютерная эволюция сама подталкивает нас к правильному решению. Программы должны стать проще — а значит, меньше и быстрей. Да, они перестанут быть монстрами, которые всё умеют и всё могут, но в этом и нет нужды! Оглянитесь, признайтесь хотя бы себе самому: функционал большинства популярных инструментов для ПК уже чрезмерен! Мы привыкли жить на широкую ногу, сжигая гигагерцы и гигабайты, но, пересев на мобильные устройства и гибриды, от этой привычки откажемся — пусть не безболезненно, зато без последствий для продуктивности.

Размер среднего приложения на платформах iOS и Android измеряется единицами мегабайт. Простота, узкая специализация — их определяющие свойства: и это их преимущества, не недостатки! Они потребляют меньше системных ресурсов, они точней соответствуют решаемым задачам (вспомните знаменитое эппловское «There's an app for that!»), а кроме всего прочего, они ещё и наверняка более высокого качества — в сравнении с компьютерными монстрами. Это предположение вытекает из эмпирического факта нелинейного роста усилий, требуемых для разработки и поддержания софтверных проектов: количество затрачиваемых человеко-часов растёт непропорционально быстро по отношению к размерам кода. Вероятно, то же справедливо и в обратном направлении: чем меньше код, тем лучше он отлажен.

Так не тратьте время зря, ожидая, пока для планшеток и гибридов появятся аналоги LibreOffice или «Фотошопа». Очень может быть, этого не случится никогда! Правильней будет разбить тот же «Фотошоп» на функциональные примитивы и написать дюжину мобильных приложений, реализующих данные функции по отдельности.

Пока этого не сделал кто-нибудь ещё.

В статье использована иллюстрация Karl Baron.

К оглавлению