Журнал Компьютерра N759

В обычном лесном муравейнике могут жить миллионы насекомых, а устроен он ничуть не проще иного города. И все муравьи пользуются только индивидуальным "транспортом", передвигаясь на собственных шести лапках. Как же эти маленькие труженики решают проблему заторов, перед которой пасует даже человек?

Задавшись этим вопросом, ученые сначала поставили простой лабораторный эксперимент. Между муравьиным гнездом и кормушкой с сахаром организовали две дорожки разной ширины и стали наблюдать за поведением насекомых. Естественно, более узкий путь вскоре оказался перегруженным, но перемещение муравьев осталось весьма эффективным. Выяснилось, что они действовали по очень простому алгоритму. Если возвращавшийся в гнездо по запруженной собратьями дорожке сытый муравей сталкивался у развилки с голодным, то отталкивал его на альтернативный путь. Но если сытый считал, что его путешествие домой прошло без особых проблем - он не корректировал маршрут встречного муравья, бегущего к кормушке.

Ученые запрограммировали это простое правило и проверили его работу на компьютерной модели в сетях со сложной геометрией при разной ширине и длине путей. Выяснилось, что хотя в случае с разветвленной сетью дорог муравьиная тактика не всегда позволяет двигаться по кратчайшему пути, она все равно остается достаточно эффективной.

Возможно, и водителям будет легче избежать пробок, если встречные автомобили на перекрестках будут каким-то образом передавать им информацию о загруженности дорог. Похожие процедуры можно также использовать в телекоммуникационных сетях. Есть и другие практические задачи, которые удастся оптимизировать похожими децентрализованными алгоритмами. Во всяком случае, считают ученые, используемая муравьями тактика вполне может стать основой для поиска оптимального решения наших транспортных проблем. ГА

Уникальные свойства углеродных нанотрубок изучают уже не первое десятилетие, однако до сих пор никому не приходило в голову оценить их акустические возможности. Восполнить пробел решила группа китайских ученых, установившая недавно, что созданный ими тончайший лист из нанотрубок может играть роль плоского динамика. Оказалось, что при пропускании переменного тока такое нанополотно способно издавать достаточно громкий звук.

Лист из нанотрубок работает иначе, нежели традиционный динамик: измерения, сделанные лазерным виброметром, показали, что во время воспроизведения музыки полотно остается абсолютно неподвижным. В ходе дальнейших опытов выяснилось, что лист при пропускании через него переменного тока быстро нагревается и остывает в пределах от 20 до 80 градусов Цельсия (если дело дойдет до серийного производства, то коммерческие образцы, как ожидается, будут греться не так сильно). Быстрые колебания температуры приводят к колебаниям давления в непосредственной близости от полотна, из-за чего и возникают звуковые волны.

Любопытно, что это явление фактически было открыто больше ста лет назад Уильямом Генри Присом и Карлом Фердинандом Брауном (William Henry Preece, Karl Ferdinand Braun). Экспериментируя с металлической фольгой, ученые независимо друг от друга установили, что она может издавать звук при пропускании переменного тока. Это открытие впоследствии привело к созданию термофона - то есть устройства, использующего явление термической генерации звука. Правда, термофон позволял получать сигнал относительно небольшой громкости. В случае с листом из углеродных нанотрубок этот недостаток можно преодолеть, поскольку теплоемкость нанополотна на единицу площади в 260 раз ниже, чем у платиновой фольги. Соответственно, и энергии для генерации более громкого звука требуется гораздо меньше.

Китайские исследователи указывают на многочисленные достоинства новой технологии. Например, полотно из нанотрубок можно растянуть так, что оно станет почти прозрачным. Это позволит помещать лист поверх экрана мониторов и телевизоров для получения звука со всей поверхности дисплея. Поскольку во время работы полотно не вибрирует, оно не потеряет свои способности даже в том случае, если какая-то часть углеродных трубок будет повреждена. Нанодинамики можно делать любой формы и теоретически вшивать их в ткань для создания музыкальной одежды - есть о чем помечтать. ВГ

Сложно составить исчерпывающий перечень факторов, определяющих роль той или иной страны в международном разделении труда и прогрессе технологий. Но какими бы они ни были, Японии раз за разом удавалось добиваться успеха не столько в решении фундаментальных научных проблем, сколько в доведении до ума имеющихся разработок и создании на их основе конкурентоспособных продуктов. За научные революции и сенсационные открытия со временем можно получить престижную премию, но деньги текут туда, где эти открытия умеют толково использовать.

Последние недели принесли две новости, касающиеся виртуозного применения клеточных технологий специалистами из Центра биологии развития в Кобе (RIKEN Center for Developmental Biology). Научная группа под руководством Терухико Вакаямы (Teruhiko Wakayama) смогла клонировать мышей, которые умерли и были заморожены шестнадцать лет назад. Самое важное, что грызунов-доноров не обрабатывали криоконсервантами и не морозили с использованием специальных режимов для обеспечения сохранности клеток: животных просто положили в морозильник, в котором поддерживалась температура -20 °C. Естественно, их клетки оказались повреждены. Чтобы клонировать таких мышей, ядра поместили в неоплодотворенные яйцеклетки, а когда те начали развиваться - осуществили вторичную пересадку ядер полученных эмбриональных клеток. Благодаря этим ухищрениям, из сорока шести линий эмбриональных клеток удалось получить тринадцать клонов!

Комментируя эту новость, обычно вспоминают о клонировании мамонтов. Конечно, возможность их оживления еще под вопросом. И дело не только в том, что вечная мерзлота хуже японских морозильников. При клонировании ядра пересаживают в яйцеклетки того же вида, а яйцеклеток мамонтов у исследователей как раз и нет. Для этих целей придется использовать яйцеклетки слона как наиболее близкого родственника мамонта из ныне живущих, но вероятность получения полноценного клона в этом случае невелика. И все же значение успеха японских биологов не стоит недооценивать. Даже если сейчас неясно, где могут "выстрелить" такие технологии, расширение границ возможного порой способно приносить плоды в самых неожиданных областях.