Марк Абрахамс - Это невероятно! Открытия, достойные Игнобелевской премии

Conrad D. C., Soedel W. O. (1995). On the Problem of Oscillatory Walk of Automatic Washing Machines. Journal of Sound and Vibration 188 (3): 301-14.

Whiteman W. E., Nygren K. P. (1999). Basic Vibration Design to Which Young Engineers Can Relate: The Washing Machine. Paper presented at the annual meeting of the American Society for Engineering Education, Charlotte, N.C., 20–23 June, session 3268.

Кто из роботов первым восстанет и пойдет на человека войной? Авторы статьи под названием «Экспериментальный анализ безопасности современных автомобилей» убеждает, что семейная машина — из тех, с кем следует держать ухо востро.

Работа, написанная Карлом Кошером с десятью соавторами из Университета Вашингтона и Университета Калифорнии в Сан-Диего, была представлена в 2010 году на симпозиуме Института инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) в Беркли (штат Калифорния, США).

В отличие от неразумных драндулетов прошлого, подмечается в статье, «нынешний автомобиль — не просто механический прибор: внутри него — огромное множество компьютеров». И это множество обладает достаточной мощью, чтобы приносить людям как пользу, так и вред. Иногда орды микрочипов тихо и незаметно берут управление на себя, оставляя водителя не у дел. Например, седану класса «люкс» Lexus LS460 по силам параллельная парковка в автономном режиме. Многие автомобили компании General Motors уже скоро, как пишут авторы, будут «интегрированы с Twitter». На горизонте маячат и другие возможности.

Но задачей команды ученых было не нахваливать все хорошее, а выяснить, легко ли автомобилю создать нам проблемы.

Авторы ограничились анализом уже доступных технологий («нас интересуют только уязвимости в автомобилях, которые можно приобрести сегодня»). Невыразительным языком профессионалов — в стиле давайте-не-забывать-что-мы-инженеры — они рассказывают про свой пугающий эксперимент: «Мы продемонстрировали возможность систематического перехвата контроля над разнообразными компонентами автомобиля, как-то: двигателем, тормозами, системой нагрева и охлаждения, фарами, панелью инструментов, радио, замками и так далее. Исходя из этого, мы спланировали серию атак на систему, несущих потенциальную угрозу безопасности людей. Например, мы сумели в принудительном порядке и полностью отключить на ходу тормоза, из-за чего водителю будет трудно остановиться. И наоборот, мы вынудили машину внезапно автоматически затормозить — водителя при этом с силой бросает вперед».

Инженеры с легкостью заставляли машины выделывать и другие опасные фокусы: на полном ходу поливать лобовое стекло нескончаемым потоком стеклоомывателя, распахивать багажник, гудеть без причины. Словом, развлекались как хотели.

Исследование посвящено автомобилям, однако неявно оно намекает: недалек тот день, когда против нас восстанут (или будут подняты на восстание кем-нибудь) даже чайники и тостеры. В 1996 году эксперты по безопасности, большая часть которых работала в корпорации RAND, представили доклад «Информационный терроризм: можете ли вы доверять своему тостеру?» Прежде всего они рекомендуют нанять как можно больше «информационных солдат», но предупреждают, что спецслужбы часто ссорятся, поэтому «информационные террористы» могут причинить наибольший вред тогда, «когда спецслужбы будут разбираться, в чьей компетенции ответить на брошенный вызов». Если же говорить о вещах менее абстрактных, то Остин Хульдсворт из Королевского колледжа искусств в Лондоне уже создал объект, который следовало бы назвать самым опасным и самым быстрым на свете чайником. Хульдсворт так описывает принцип действия своего детища: «Нагревательная спираль нашпигована термитной смесью с температурой воспламенения — 2500 °C» (процесс горения записан на видео: http://vimeo.com/5043742).

Koscher K., Czeskis A., et al. (2010). Experimental Security Analysis of a Modern Automobile. Paper presented at the 2010 IEEE Symposium on Security and Privacy, Berkeley, Calif., 16–19 May, http://www. autosec.org/pubs/cars-oakland2010.pdf.

Инженер Чарлз Сейм — автор проекта моста через Гибралтар. Эта сомнительная мегаконструкция длиной 8 километров должна соединить Испанию и Марокко. Первым шагом к столь рискованному плану было исследование, опубликованное Чарлзом на заре карьеры — «Анализ напряжений в вечернем платье без бретелек».

«Вечернее платье без бретелек чрезвычайно эффектно, — писал Сейм в 1956 году, — но перед инженером-конструктором ставит весьма сложную задачу. Нужно спроектировать платье так, чтобы казалось: оно готово упасть в любой момент. Однако оно не только не должно падать, но и обязано обладать определенным запасом устойчивости».

В работе имеются два чертежа. Первый изображает туловище женщины, одетой в вечернее платье. В общих чертах, пусть и не в подробностях, эта картина знакома всякому, кто брался когда-либо за изучение физики.

В тексте Сейма обсуждается масса деталей. Вот, например: «Если малый фрагмент ткани, из которой сшито вечернее платье без бретелек, рассматривать как свободное и изолированное физическое тело, находящееся на рисунке 1 в плоскости А, то легко видеть, что сила F 1, направленная по касательной, компенсируется равной по модулю и противонаправленной силой F 2. Направленная вниз по вертикали сила W (вес платья) в свою очередь уравновешивается силой V, направленной вертикально вверх и вызванной натяжением ткани над плоскостью А. Поскольку алгебраическая сумма вертикальных и горизонтальных сил равна нулю, то малый фрагмент ткани находится в равновесии».

На рисунке 2 в деталях изображен бюст, вид сбоку. Сейм приводит этот рисунок с целью проиллюстрировать, с какими непростыми проблемами приходится иметь дело инженерам. Контекст добавляет живости математическим выкладкам и техническим рекомендациям. Вот как, к примеру, Сейм описывает трудности, которые создает верхняя часть женской груди: «Большей степени ее обнажения и, соответственно, большего внимания можно добиться, если верхняя кромка платья сместится от линии a к линии b. К сожалению, предельная нагрузка задается формулой S = F/2A (где A — площадь, на которую действует сила). Поскольку F/2 постоянная величина, с уменьшением площади нагрузка растет. Поэтому предельное обнажение груди возможно тогда, когда площадь зоны между b и c достигает „точки опасности“».

За последние 50 лет инженерная концепция «точки опасности» Чарлза Сейма вдохновила многих на путешествие в тревожный, но прекрасный мир натяжений, деформаций и нагрузок. Так, в 1992 году джазовая певица и арфистка Дебора Хенсон-Конант представила публике оркестровую композицию в 5 актах под названием «Анализ напряжений в вечернем платье». Это произведение Хенсон-Конант исполняет от случая к случаю с разными симфоническими оркестрами. И всякий раз перед выходом на сцену она надевает тщательно сшитое вечернее платье. Певица не сомневается, что оно сумеет на ней удержаться.