Компьютерра - Журнал «Компьютерра» № 23 от 19 июня 2007 года

11 июня было объявлено о завершении одного из самых впечатляющих научно-исторических проектов нашего времени. Международная команда из архитекторов, археологов и компьютерных специалистов из университетов Вирджинии и Калифорнии (Лос-Анджелес), а также из исследовательских институтов Италии, Германии и Великобритании, потратив около десяти лет и двух миллионов долларов, воссоздала Рим эпохи правления императора Константина. В виртуальности воспроизведено около семи тысяч зданий яркого и космополитичного города с более чем миллионным (в те времена) населением. Благодаря лазерному сканированию нынешнего Рима и археологическим данным, был восстановлен практически весь город с его двадцатикилометровой защитной стеной. Причем это было сделано с помощью тех же программ, которыми пользуются современные дизайнеры.

Полное внутреннее убранство, а также фрески и украшения воссозданы примерно у тридцати зданий, включая Сенат, Колизей и базилику Максенция, – по ним можно виртуально прогуляться и посмотреть, как что было устроено. Усилиями археологов заново ожили и разрушенные ныне строения – например, храм Венеры и Ромы, а также фонтан Meta Sudans, бивший неподалеку от Колизея.

Эта симуляция уже почти утраченного мегаполиса поможет ученым в некоторых экспериментах, например в подсчете вместительности древних зданий. Не менее полезна она будет студентам и туристам, собирающимся в Вечный город. А каждый раз, когда состоится очередная историческая находка, виртуальный Рим просто "пропатчат".

"Это первый шаг в создании виртуальной машины времени, которую наши дети и внуки будут использовать для изучения истории Рима и многих других великих городов во всем мире", – говорит руководитель проекта Бернар Фришер (Bernard Frischer). Впрочем, все эти достижения пока доступны широкой публике лишь в виде отдельных картинок и видеоклипов. Разработчики кивают на то, что для организации одновременного доступа тысяч пользователей к полной трехмерной модели нужны колоссальные компьютерные мощности, которых у них нет. Будем надеяться, проблема вскоре решится с помощью сторонних инвесторов, тем более что сам исследовательский проект был реализован отчасти на гранты от Intel и Microsoft. Фришер говорит также о возможности вывода виртуального Рима в Сеть с помощью игровых серверов онлайновой вселенной Second Life. Кроме того, группа частных компаний планирует в следующем году открыть 3D-кинотеатр рядом с Колизеем, где будут показывать фильмы на основе симуляции. АН

Пока не ясно, насколько будут востребованы в развивающихся странах уже почти готовые "стодолларовые ноутбуки" для детей, а уже стартовал новый пятилетний амбициозный проект, нацеленный на их продвинутых мам. Дешевый дровяной "кухонный комбайн", объединяющий плиту, электрогенератор и холодильник, обещает разработать международная команда ученых, координируемая из Университета Ноттингема в Великобритании.

Сегодня около двух миллиардов людей на земном шаре готовят пищу на открытом огне, используя костер или примитивную печь. А это крайне неэффективно. Лишь около семи процентов выделяемой от сжигания дров или другой органики энергии используется по назначению. Кроме как к дополнительному загрязнению воздуха и окружающей среды, выделению углекислого газа и уничтожению растительности такая расточительность не ведет. Но тотальная нищета третьего мира пока не позволяет что-нибудь изменить.

Новый проект назвали SCORE (Stove for Cooking, Refrigeration and Electricity) – печь для готовки, охлаждения и получения электричества. Самое интересное, что комбайн основан на технологии термоакустических преобразователей, которые до сих пор использовались лишь в космосе или в военных целях для охлаждения электроники или генерации электроэнергии. Только эти передовые технологии, надеются авторы проекта, позволят создать простое устройство почти без движущихся частей и не требующее обслуживания, цена которого ($30–40) будет на порядок меньше, чем у электрогенераторов такой же мощности.

По-видимому, первыми с термоакустикой столкнулись стеклодувы, еще в XIX веке. Они иногда слышали чистый звук, издаваемый неравномерно нагретыми сосудами. Тогда же эффект генерации звука при наличии перепада температур был изучен и описан в трудах классиков науки. Но на практике с термоакустической неустойчивостью серьезно начали работать лишь в середине прошлого века создатели ракетных двигателей, в соплах которых большие перепады температур приводили к самовозбуждению звуковых колебаний, способных разрушить всю конструкцию. И лишь в восьмидесятых годах было осознано, что можно использовать и обратный эффект перекачки тепла звуковыми волнами. На основе термоакустического эффекта стали разрабатывать тепловые насосы, то есть холодильники для спутников и радаров. Возник интерес и к термоакустическим генераторам электроэнергии.

Механизм работы термоакустического устройства легче всего понять на примере теплового насоса. В простейшем случае он состоит из настроенной в резонанс со звуковыми колебаниями трубы, в которую помещен кусок пористой керамики или пучок параллельных заполненных газом тонких трубок. С одной стороны трубы помещают динамик, похожий на тот, что используют в звуковых колонках. В возбуждаемых динамиком стоячих звуковых волнах газ колеблется взад и вперед, нагреваясь при сжатии и охлаждаясь при расширении. Этот перепад температур мал – всего две сотые градуса даже для громкого звука на болевом пороге нашего слуха (120 децибел). Но если правильно подобрать материал и размеры трубок, этого оказывается достаточно, чтобы обменивающийся с ними теплом газ создал в пучке необходимый градиент температуры.

Точно так же, но в противоположном направлении работает и термоакустический генератор, в котором звуковые колебания возникают при поддержании перепада температур в пучке трубок. А уже эти звуковые колебания нетрудно превратить в электрический ток с помощью того же динамика, который будет работать как микрофон, то есть линейный электрогенератор. Если же в качестве динамика использовать пьезопластину, в таком устройстве совсем не будет движущихся частей. Первые термоакустические холодильники и генераторы были примерно вдвое менее эффективны, чем обычные компрессорные холодильники и двигатели внутреннего сгорания. Однако постоянное совершенствование их конструкции позволило ликвидировать отставание, а в некоторых случаях даже добиться эффективности около 40%.

В "кухонном комбайне" для развивающихся стран будет два пучка трубок и один динамик между ними в общей трубе-резонаторе, которая конструктивно соединена с плитой. Горящие дрова одновременно с кастрюлями и сковородами будут нагревать один из концов первого пучка – в нем возникнут звуковые колебания с частотой, по предварительным расчетам, около пятидесяти герц. Эти звуковые колебания будут раскачивать генерирующий электричество динамик и создавать перепад температур во втором пучке, работающем как холодильник. Конструкция гениально проста, и будем надеяться, что она действительно окажется эффективной.