Журнал Компьютерра - Журнал «Компьютерра» №42 от 15 ноября 2005 года

Не секрет, что существуют целые классы задач, которые трудно или невозможно автоматизировать с помощью компьютера, но которые с легкостью решит даже ребенок.

Например, программы для распознавания печатных текстов заметно улучшились за последнее десятилетие, но распознавание обобщенных образов по-прежнему остается для компьютеров непосильной задачей. Вряд ли в ближайшем будущем появятся программы, способные самостоятельно составить каталог, в котором все изображения апельсинов окажутся в одном разделе, а баскетбольных мячей - в другом.

Именно для решения таких задач и предназначен новый проект amazon - Mechanical Turk. Название его восходит к известной мистификации конца XVIII века - «механическому шахматному автомату», внутри которого, на самом деле, прятался умелый игрок. По сути, это специализированная биржа труда для раздачи большого количества несложных однородных заданий. По мнению amazon, появление такого сервиса позволит реализовать интернет-проекты, которые ранее были экономически неоправданны из-за невозможности быстро привлечь большое количество участников для «ручной» обработки данных.

Пока бета-версия сайта содержит лишь задачи, предоставленные подразделениями самой Amazon. Так, поисковый сервис A9 ищет желающих заняться отбором фотографий для каталога предприятий (3 цента за штуку) или описанием автомобильных запчастей (40 центов). Привлечь новых участников должна не только популярность самого Amazon, но и возможность обращаться к «Механическому турку» посредством веб-вервисов. Сторонние программисты смогут писать приложения для распределенной обработки данных с использованием человеческого интеллекта. - В.К.

Странными, извилистыми путями порою движется научный прогресс. Серьезные проблемы внезапно возникают там, где их, казалось бы, не должно быть, а теория для их объяснения находится уж совсем в неожиданном месте.

Большой конфуз случился на рубеже тысячелетий с новым лондонским пешеходным мостом Millennium Bridge через Темзу. Замечательный мост в центре города шириной 4 и длиной 320 метров был создан в тесном сотрудничестве инженеров и дизайнеров. Он вобрал в себя последние достижения технической мысли, был построен по новой, оригинальной технологии и удовлетворял самым жестким требованиям безопасности. Millennium Bridge стоил 32 млн. долларов и рекламировался как «клинок света» и «абсолютная демонстрация наших возможностей в начале двадцать первого века».

Но в день открытия 10 июня 2000 года, когда тысячи людей решили прогуляться по мосту, он начал раскачиваться. Сначала слегка, затем все сильнее, и наконец поперечные колебания достигли такой амплитуды, что пешеходы были вынуждены балансировать как на скользком льду. Конечно, «клинок света» пришлось немедленно закрыть.

Явление было необычным. Еще в школьном курсе физики описывается, что идущие в ногу войска способны раскачать и обрушить неверно построенный мост. Но пешеходы, конечно, гуляли не в ногу, да и колебания моста происходили не в вертикальной, а в горизонтальной плоскости, достигая амплитуды в семь сантиметров.

Были проведены специальные исследования, и инженерное решение проблемы нашлось достаточно быстро. Millennium Bridge оснастили демпферами, гасящими колебания, и дополнительными массами, отодвигающими резонансные частоты моста от характерной частоты шагов. Это обошлось еще в 9 млн. долларов, и в 2002 году мост был благополучно открыт. О конфузе тысячелетия написаны десятки статей. Но ясного понимания того, как толпе людей, чьи шаги воздействуют на мост совершенно случайно, удается вызвать опасные колебания моста, все же не было. И как избежать подобных конфузов в будущем?

Решение проблемы нашлось спустя пять лет и недавно было опубликовано в журнале Nature. Оказывается, в математической биологии уже есть простые модели, описывающие синхронизацию в системах из независимых осцилляторов вроде нейронов или светлячков в тропическом лесу. Модель учитывает как случайное слабое воздействие каждого пешехода на мост, так и обратное влияние моста на пешеходов. Они неотделимы друг от друга. Грубо говоря, когда мост начинает раскачиваться, это заставляет пешеходов для поддержания равновесия подстраивать шаги в такт с колебаниями. И достаточно большая разрозненная толпа постепенно начинает идти в ногу, причем на резонансной частоте моста, что еще больше усиливает колебания. С этим пороговым явлением самоорганизации можно бороться путем выбора достаточного демпфирования и приемлемых собственных частот колебаний сооружения. Ученым удалось вывести простые формулы, пригодные для инженерных оценок.

Как бы то ни было, а «мосту тысячелетия», призванному символизировать высшие достижения инженерной мысли, все же удалось, пусть и благодаря конфузу, вписать новые страницы в учебники инженеров XXI века. - Г.А.

Удивительное устройство удалось изготовить в Уотсоновском исследовательском центре корпорации IBM. Выращенный на обычном кремниевом чипе переключаемый фотонный кристалл способен в триста раз замедлить свет и предназначен для оптических маршрутизаторов и «быстрой» оптической памяти будущего.

За последнее десятилетие уже несколько научных групп продемонстрировали, что распространение светового импульса может быть сильно замедленно и даже совсем остановлено в специально приготовленной среде. Эти эксперименты сразу привлекли внимание грандов компьютерной индустрии. Умение «тормозить» свет было бы весьма полезно для построения чисто оптических маршрутизаторов или фотонных компьютеров. К сожалению, первые эксперименты проводились в экзотических средах вроде охлажденных до сверхнизких температур атомов в магнитных ловушках, что делало их практически бесполезными. Позже замедление света удавалось получать в различных твердотельных устройствах, но и там эффект наблюдался лишь в узкой частотной области вблизи резонансной частоты поглощения среды. Это ограничивало пропускную способность и информационную емкость замедлителей, как правило, требовало использования дополнительных лазеров, охлаждения или другого громоздкого оборудования.

И лишь теперь специалистам IBM удалось создать замедлитель света, пригодный для массового производства. Он представляет собой изготовленную с помощью обычной фотолитографии кремниевую пластину толщиной 0,22, длиной 250 и шириной 3 микрона. В этой пластине в шахматном порядке вытравлены отверстия диаметром 109 нанометров с шагом 437 нанометров. В результате получился оптический волновод - фотонный кристалл, хорошо пропускающий свет в области полутора микрон - на длинах волн дальней оптоволоконной связи. На чипе рядом с кристаллом расположен микронагреватель. При нагреве показатель преломления кремния слегка меняется, а свойства кристалла таковы, что это приводит к уменьшению групповой скорости света в три сотни раз. Переключение происходит за 100 наносекунд и требует от нагревателя всего два милливатта.