Журнал «Компьютерра» № 21 от 05 июня 2007 года
Шрифт:
Как говорят разработчики, будет ли нанотрубка спиралевидной или прямолинейной, определяется наличием лишь единичных атомов углерода, расположенных в критически важных для этого местах нанотрубки, которые получают методом осаждения из газовой фазы. Форма трубок и их «качество» контролируются с помощью электронной микроскопии. Работа группы калифорнийских ученых увенчалась открытием фундаментальных основ, определяющих форму трубок, и благоприятных условий для получения нелинейной формы. Зная ключевые факторы роста спиралевидных трубок, можно точно контролировать их электрические свойства. Но пока до реализации конкретных практически значимых проектов на основе наноспиралей еще далеко, и исследователи занимаются изучением способов объединения трубок в функциональные устройства.
Ранее эти научные группы уже отличились в манипулировании формами нанообъектов: в 2005 году они получили нанотрубки, по форме напоминающие букву Y, этакие углеродные «штаны» на микроуровне. Оказалось, что такие трубки обладают свойствами обычных транзисторов, используемых в современной микроэлектронике. ЕГ
Для оценки этой новости важно, что она излагает не расхожие анекдоты, а действительные новости оперативной хирургии.
Тело человека – объект с очень сложной топологией. Вспомните, сколь сложно компартментализована (подразделена на множество отсеков) обычная эукариотическая клетка! Клетки непростым образом организованы в ткани, ткани – в органы и системы органов. Важнейшей характеристикой организма в целом является его план строения – архитектоника, общие принципы взаиморасположения частей. Знаете, как мучают детей при изучении зоологии в школе, заставляя зубрить, что у круглых червей полость тела первичная, а у кольчатых – вторичная? А ведь даже сходно организованные организмы могут быть топологически весьма различны.
Известно ли вам, что у мужчин полость тела замкнутая, а у женщин – нет? Яйцеклетки выпадают из яичника в полость тела, а уже потом из нее по фаллопиевым трубам попадают в матку, которая соединена с внешней средой. У наших далеких предков сперматозоиды проходили по подобному маршруту, но потом мужские половые клетки получили самостоятельный туннель, а полость тела замкнулась.
Как разобраться в топологической головоломке, которой является человеческое тело? В чем-то помогает компьютеризация. В канадском университете Калгари создана цифровая 4D-модель человеческого тела, названная Caveman. Четвертое измерение в ней – временное; а сама модель подготовлена в рамках совместного с Sun Microsystems проекта Cave по визуализации трехмерных окружений. Рассмотреть все детали различных «шестеренок» человеческого организма можно в специальном павильоне в 3D-очках, причем размеры установки позволяют демонстрировать любые органы и рассечения куда больше, чем в натуральную величину. Для чего это нужно? Для обучения врачей. Для демонстрации пациентам, что с ними планируют сделать. Для планирования операций – как традиционных, с широким рассечением для доступа к операционному полю, так и современных, щадящих.
Подход традиционной хирургии прост: взрежем всё, что затрудняет доступ к нужной точке, и с удобством сделаем свое дело. В послеоперационный период раны так или иначе заживут. Эндоскопическая хирургия позволила уменьшить разрезы, благодаря микрохирургическому инструментарию. Следующий шаг – отказ от рассечения покровов тела. Эта парадигма называется транслюминальной эндоскопической хирургией через естественные отверстия. Она использует введение эндоскопических инструментов через имеющиеся входы-выходы тела больного – обычно рот или влагалище. В полость тела попасть при этом можно через небольшой внутренний прокол. В случае женского организма проводить эндоскоп через фаллопиевы трубы тоже было бы неверно – и отверстие невелико, и весом риск повредить уязвимый орган. К счастью, внутренние проколы могут заживать быстрее, чем разрезы кожи. Новая технология уже в ходу. Так, операции по удалению желчного пузыря через влагалище проводятся и в США, и во Франции. А индийские хирурги сообщили о серии операций по удалению аппендикса через рот!
Такие операции хороши коротким послеоперационным периодом, низким уровнем боли, невысокой вероятностью инфицирования раны и последующим отсутствием шрамов. Есть и недостатки. В их числе – возможность неявных внутренних кровотечений, технологическая сложность работы, неприятный вкус во рту пациента… И, конечно, необходимость учить топологию. ДШ
Как известно, деньги в научных исследованиях играют первостатейную роль, поэтому американскую школу многие не без оснований считают самой мощной в мире, тем более что ее позиции постоянно укрепляются за счет притока перспективных специалистов из менее благополучных стран. Однако статистические исследования показывают, что не все так просто. Например, если ограничить рассмотрение химией, то хотя США здесь лидируют и это лидерство вероятно сохранится в ближайшие десять лет, налицо и явные упадочнические тенденции.
Преимущество США наиболее выражено в междисциплинарных областях, таких как биохимия, материаловедение, нанотехнологии, тогда как в «чисто» химических исследованиях Штаты постепенно сдают свои позиции. Например, в 2003 году на долю химии приходилось лишь 8% американских научных статей. В то же время доля химических статей в общей массе работ ученых из Китая и Индии составляло 25% и 27% соответственно. За последние десять лет количество химических публикаций американских ученых оставалось на одном уровне, и государственное финансирование химических исследований также не увеличивалось. В Америке снижается количество желающих получить ученую степень в области химии, что не может не беспокоить в отношении восполнения научных кадров. Правда, в приведенной оценке слабо учитываются исследования, проведенные в стенах коммерческих предприятий, чтобы выделить именно фундаментальные работы (хотя в промышленной сфере иногда делают не менее фундаментальные исследования). Кроме этого возникает проблема отделения химических и смежных с химией исследований.
Как полагают аналитики, лидерство США в химических исследованиях, помимо экономических факторов, обусловлено наличием хорошо организованных связей между учеными разных областей науки, сложившимися научными сообществами и относительной свободой ученых в профессиональном плане от академической иерархии. Снижение доли научных публикаций вообще с 38% в 1988 году до 30% в 2003 году, возможно, вызвано не столько охладевшим отношением американцев к науке, сколько стремительным ростом экономик других стран. Что касается химии, то США обгоняет всех по количеству цитированных американских статей. Но и цитируемость американских авторов снизилась с 54% в 1990–94 гг. до 47% в 2000–06 гг.
Наибольший интерес американские химики проявляют к материаловедению, нанотехнологиям, биохимии, аналитической химии и химии атмосферы. Меньше всего интереса у янки вызывают ядерная, теоретическая и вычислительная химии (оно и понятно – теоретическая химия, конечно, занятие не всегда прибыльное). ЕГ
В этом году Приз Геделя будет вручен российскому математику Александру Разборову и американцу Стивену Рудичу (Steven Rudich) за их совместную статью «Натуральные доказательства» (Natural Proof), опубликованную в 1997 году.
Приз Геделя за выдающиеся статьи в области Theoretical Com-puter Science учрежден и спонсируется Европейской ассоциацией теоретических компьютерных наук (EATCS) и Теоретической группой Международной ассоциации компьютерных вычислений ACM-SIGACT. Одна из самых престижных для компьютерщиков премий вручается ежегодно начиная с 1993 года и включает небольшое денежное вознаграждение в пять тысяч долларов. Российский ученый удостаивается этого приза впервые.
Статья ученых вносит важный вклад в решение одной из центральных проблем современной математики и теории алгоритмов о взаимоотношении P– и NP-классов вычислительных задач. К классу P относятся задачи, решение которых отыскивается на современных компьютерах за разумное время. Время счета теоретики считают разумным, если оно растет не быстрее чем некоторая степень от длины входа. К классу NP принадлежат задачи, правильность предъявленного решения которых можно быстро проверить. Однако для поиска решения задачи из класса NP может потребоваться неприемлемо большое время. К этому классу относится множество практически важных задач, например, задача коммивояжера – как объехать набор городов по кратчайшему маршруту. Она точно решается только алгоритмами, мало отличающимися по эффективности от прямого перебора всех маршрутов. В семидесятых годах прошлого века было показано, что в классе NP есть так называемые NP-полные задачи, к которым сводится решение любой задачи из этого класса. Одна из них это задача коммивояжера.