Сколько раз можно свернуть лист а4

9

Если вы сложите лист бумаги 42 раза.

Интересные факты
#353263 2019-09-21 18:37

Нравится 6 12
Memo Нет больше недели 45 2019-09-21 18:46 4
Согнете еще 7 раз и раз в два года сможете достать до Марса

Lena2020 48 2019-09-21 19:08 2
Предел складывания бумаги пополам — физический феномен, суть которого состоит в том, что лист обычной бумаги размера А4 можно сложить пополам не более 7 раз. Он происходит из-за быстроты роста показательной функции.

Количество слоёв бумаги равняется двум в степени n, где n — количество складываний бумаги. Например: если бумагу сложили пополам пять раз, то количество слоёв будет два в степени пять, то есть тридцать два.

anikina Был сегодня 54 2019-09-21 19:15 5
Миф: Никакой лист бумаги нельзя сложить пополам более 8 раз. (На самом деле текущий рекорд уже составляет 12 раз, он принадлежит Бритни Гэлливен).
Толщина среднего листа бумаги составляет 1/10 миллиметра. Если вы идеально сложите его пополам, его толщина удвоится. Но вот затем вещи становятся по-настоящему интересными.
Третье складывание даст вам толщину человеческого ногтя.
Семь складываний – и вы получите толщину блокнота в 128 страниц.
10 – и толщина бумаги составит примерно ширину ладони.
23 – и вы получите стопку бумаги высотой в километр.
30 складываний выведут вас в космос. В этот момент ваш листок будет иметь высоту в 100 километров.
Продолжайте складывать. 42 складывания доведут вас до Луны. 51 – и вы окажетесь на Солнце.
Теперь быстро прокрутите до 81-го складывания и получите стопку бумаги толщиной в 127.786 световых лет – это практически равно диаметру Туманности Андромеды (который составляет примерно 141.000 световых лет).
90 складываний дадут 130.8 миллионов световых лет – это больше чем Суперкластер Девы, который имеет диаметр примерно 110 миллионов лет. Суперкластер Девы содержит в себе локальную галактическую группу, в которую входят Туманность Андромеды, наш собственный Млечный Путь, и около сотни других галактик.
И наконец, на 103 складывании вы выйдете за пределы наблюдаемой Вселенной, диаметр которой по приблизительным подсчётам составляет 93 миллиарда световых лет.
Математика удивительна. Так же, как и сама наша Вселенная.
Lena2020 48 2019-09-21 19:19 1
anikina, не буду спорить, информацию в Википедии взяла, сама не проверяла
anikina Был сегодня 54 2019-09-21 19:23 1
Да, я давно знаю, что сложить лист бумаги пополам можно ограниченное количество раз. И это уже само по себе удивительно
NATAKAPA Online 53 2019-09-21 19:30 1
Все молодцы. Всем 5+.
Vovka2 31 2019-09-21 19:33 2
Про 103 складывания хотел в комментарии добавить, лишили меня радости
anikina Был сегодня 54 2019-09-21 19:44 0
@Vovka, прости меня! Вот такая я змеюка, а еще кошка драная.
Lena2020 48 2019-09-21 19:45 0
Vovka2:
Vovka2 31 2019-09-21 19:47 0
anikina, шучу я Спасибо за подробную информацию!
anikina Был сегодня 54 2019-09-21 19:48 1
@Vovka, так я то же смеюсь!
Tverianka Был вчера 49 2019-09-21 21:28 1
Я такая дремучая.

masterok

Уже давно ходит такая распространённая теория, что ни один лист бумаги нельзя сложить вдвое больше семи (по некоторым данным — восьми) раз. Источник этого утверждения уже сложно найти. Между тем текущий рекорд складывания – 12 раз. И что удивительнее, принадлежит он девушке, математически обосновавшей эту «загадку бумажного листа».

Разумеется, мы говорим о бумаге реальной, имеющей конечную, а не нулевую, толщину. Если складывать её аккуратно и до конца, исключая разрывы (это очень важно), то «отказ» складываться вдвое обнаруживается, обычно, уже после шестого раза. Реже – седьмого.

Попробуйте проделать это сами с листком из тетради.

И, как ни странно, от размеров листа и его толщины ограничение мало зависит. То есть, просто так взять тонкий лист побольше, да и сложить его вдвое, раз допустим 30 или хотя бы 15 – не получается, как ни бейся.

В популярных подборках, типа «А знаете ли вы что…» или «Удивительное рядом», факт сей — что вот больше именно 8 раз сложить бумагу нельзя — до сих пор можно найти очень во многих местах, в Сети и вне. Но факт ли это?

Давайте рассуждать. Каждое сложение удваивает толщину кипы. Если толщину бумаги принять равной 0,1 миллиметра (размер листа мы сейчас не рассматриваем), то сложение её вдвое «всего» 51 раз даст толщину сложенной пачки в 226 миллионов километров. Что уже очевидный абсурд.

Мировая рекордсменка Бритни Гэлливан и бумажная лента, сложенная вдвое (в одном направлении) 11 раз

Кажется, тут-то мы начинаем понимать, откуда берётся известное многим ограничение на 7 или 8 раз (ещё раз – бумага у нас реальная, она не тянется до бесконечности и не рвётся, а порвётся – это уже не складывание). И всё же…

В 2001 году одна американская школьница решила вплотную заняться проблемой двойного складывания, а получилось из этого целое научное исследование, да ещё и мировой рекорд.

Собственно, началось всё с вызова, брошенного педагогом ученикам: «А вот попробуйте сложить хоть что-нибудь пополам 12 раз!». Мол, убедитесь, что это из разряда совершенно невозможного.

Бритни Гэлливан (Britney Gallivan) (заметим, сейчас она уже студентка) поначалу отреагировала как Алиса Льюиса Кэрролла: «Бесполезно и пробовать». Но ведь говорила Алисе Королева: «Осмелюсь сказать, что у вас не было большой практики».

Вот Гэлливан и занялась практикой. Порядком намучившись с разными предметами, она сложила-таки лист золотой фольги вдвое 12 раз, чем посрамила своего преподавателя.

Пример складывания листа вдвое четыре раза. Пунктир – предыдущее положение трёхкратного сложения. Буквы показывают, что точки на поверхности листа смещаются (то есть, листы скользят друг относительно друга), и занимают в результате не то положение, как может показаться при беглом взгляде

На этом девушка не успокоилась. В декабре 2001 года она создала математическую теорию (ну, или математическое обоснование) процесса двойного складывания, а в январе 2002 года проделала 12-кратное складывание пополам с бумагой, используя ряд правил и несколько направлений складывания (для любителей математики, несколько подробнее — тут).

Бритни заметила, что к этой проблеме ранее уже обращались математики, но правильного и проверенного практикой решения задачи ещё никто не предоставлял.

Гэлливан стала первым человеком, который правильно понял и обосновал причину ограничений на сложение. Она изучила накапливающиеся при складывании реального листа эффекты и «потерю» бумаги (да и любого иного материала) на сам сгиб. Она получила уравнения для предела складывания, для любых исходных параметров листа. Вот они.

Первое уравнение относится к складыванию полосы только в одном направлении. L — минимально возможная длина материала, t – толщина листа, и n — число выполненных сгибов в два раза. Разумеется, L и t должны быть выражены в одних и тех же единицах.

Во втором уравнении речь идёт о складывании в различных, переменных, направлениях (но всё равно – вдвое каждый раз). Здесь W – ширина квадратного листа. Точное уравнение для складывания в «альтернативных» направлениях – более сложное, но здесь приводится форма, дающая очень близкий к реальности результат.

Для бумаги, которая не является квадратом, вышеупомянутое уравнение всё ещё даёт весьма точный предел. Если бумага, скажем, имеет пропорции 2 к 1 (по длине и ширине), легко сообразить, что нужно сложить её один раз и «привести» к квадрату двойной толщины, а затем воспользоваться вышеупомянутой формулой, мысленно держа в уме одно лишнее складывание.

В своей работе школьница определила строгие правила двойного сложения. Например, у листа, который свёрнут n раз, 2n уникальных слоёв обязаны лежать подряд на одной линии. Секции листа, не удовлетворяющие этому критерию, не могут считаться как часть свёрнутой пачки.

Так вот Бритни и стала первым в мире человеком, сложившим лист бумаги вдвое 9, 10, 11 и 12 раз. Можно сказать, не без помощи математики.

А в 2007 году команда "Разрушителей легенд" решила сложить огромный лист, размером с половину футбольного поля. В итоге они смогли сложить такой лист 8 раз без специальных средств и 11 раз с применением катка и погрузчика.

Правда ли, что лист бумаги можно сложить только 7 раз

Работал в нескольких научно-популярных изданиях. Любитель видеоигр, безумных историй, котов и странных гаджетов.

Лист бумаги можно сложить более семи раз. Правда, придется немного схитрить.

Лист бумаги можно сложить более семи раз!

Бумагу складывали семь раз и более многие экспериментаторы во всем мире. Однако они использовали не лист из блокнота или формата A4 – это был гигантский кусок бумаги!

Первый человек, который решил опровергнуть миф, была американка Бритни Галливан (Britney Gallivan). В 2002 году женщина взяла довольно длинный лист (целый рулон туалетной бумаги) длинной 1200 метров и сложила его целых. 12 раз.

Она также разработала математическое уравнение, с помощью которого можно вычислить количество складываний листа в одном направлении, зная его ширину и длину.

Почему же это так сложно?

Дело в том, что при каждом сгибе увеличивается толщина бумаги, а вместе с ней и прочность. На первый взгляд это не так страшно, однако если взять стандартный лист А4 толщиной 0,1 миллиметра и сложить его пополам, то его толщина удвоиться. С каждым новым сгибанием толщина будет экспоненциально расти, и на седьмое складывание получиться толщина блокнота в 128 страниц. Теоретически, 23 складывания приведут к толщине листа в километр.

Помимо этого, с увеличением высоты будет уменьшаться ширина. Поэтому для очередного сгибания придется прикладывать все больше силы.

Почему бумагу нельзя свернуть больше 7 раз? А если она стоит 85$ за рулон? ⁠ ⁠

Сегодня мы вспомним всем известное поверье, которое гласит, что лист бумаги нельзя свернуть больше 7 раз. Многие из Вас, особенно в детстве, я уверен, пробовали провернуть этот трюк и всё время сталкивались с непреодолимыми трудностями. Сегодня пришло время решить этот вопрос раз и навсегда! Поехали!

Рекорд по сворачиванию листа бумаги

Сразу хотелось бы сказать, что максимальное количество сворачиваний бумаги — 12, а рекорд принадлежит девушке — Бритни Гэлливан.

Однако условия, в которых проводились «складывания» слишком далеки от тех, которые Вы можете воспроизвести в комнате. Например, для своего рекорда Бритни использовала 1200 (. ) метров специальной туалетной бумаги стоимость 85$ за рулон. Только тогда бумагу удалось сложить пополам 12 раз.

Перед бумагой, девушка успешно сложила 12 раз золотую фольгу, намного меньшей толщины. Основной критерий успешности складывания — точки перегиба должны лежать на одной линии.

Бритни, на 2001 год, бывшая еще школьницей,не только представила практическое решение этой проблемы, но и вывела формулы, достаточно точно отражающие потери бумаги при складывании:

В этой формуле W — это ширина бумаги, t — толщина, n — количество складываний. Толщина и ширина, естественно, должны быть выражены в одних величинах. Если выразить n из этой формулы и построить график зависимости от ширины бумаги, получим следующее :

0.1 мм — стандартная толщина листа А4. Если подставить вместо х реальный размер листа а4, получится 6-7 складываний.

Вторая функция — для продолговатых листов бумаги

L — длина листа бумаги, t — толщина. Решив уравнение как квадратное относительно 2^n,можно построить такой график:

Если подставить в эту формулу длину туалетной бумаги, равную 1200 метров, то получим как раз те «рекордные» 12 складываний.

В программе «Разрушители легенд» в 2007 году предпринимались попытки разрушить или подтвердить этот миф. Для этого участники шоу сворачивали лист бумаги размером с половину футбольного поля (примерно 50 на 70 м). Без применения укладчика это удалось сделать всего лишь 8 раз, а с применением — 11.

Подводя итоги, скажу, что основной причиной невозможности сложить лист бумаги сколько угодно раз является скорость роста слоев бумаги. В то время, как она растет экспоненциально, возможности по увеличению размеров листа бумаги и затрат на это растут в лучшем случае линейно. Если только представить, что стандартную бумагу можно сложить 51 раз, ёё толщина должна составить несколько сот миллионов километров!

«Если только представить, что стандартную бумагу можно сложить 51 раз, ёё толщина должна составить несколько сот миллионов километров’ И тут же «Больше математики в Телеграм — Математика не для всех.»

Но математика это можно сказать основа или даже мамаша всех точных наук! А тут несколько сот миллионов километров. И какова кстати толщина «стандартной» бумаги?

Ну а с количеством слоёв справится и калькулятор. Их кстати

Такие прекрасные формулы и такая отвратительная постановка задачи.

Если под «сворачиванием» представить форму сгибания в виде буквы Z, то пока длины хватит

Нет, она растет в геометрической прогрессии.

Если в гармошку, сначала в одну сторону, потом в другую, у меня получилось 196 слоёв, обща толщина в 30 мм, длина отхлёста, почти 5 сантиметр (если дальше складывать 5 см отхлёст, бумага трескается)

Новый регламент должен был замедлить «Ред Булл», но он их сделал еще быстрее, чем в прошлом году⁠ ⁠

Преимущество «Ред Булл» над конкурентами на открытии сезона в Бахрейне оказалось даже больше, чем в конце 2022 года.

Хотя соответствующие концепции дизайна трех лучших команд прошлого года принципиально не изменились, каждая из них смогла добиться повышения эффективности. Не остановили даже новые правила, увеличивающие высоту днища перед задними колесами — как видно из таблицы ниже.

Что сразу видно из этой таблицы, так это то, что «Ред Булл» добился наибольшего прироста. Ключом к результатам быков в прошлом году была их аэродинамическая эффективность, поскольку они создавали хорошую прижимную силу во всем диапазоне скоростей с меньшим сопротивлением, чем у «Феррари» или «Мерседеса».

Вывод из этого состоит в том, что днище «Ред Булл» было более эффективным, чем у их соперников, поэтому машине требовалось меньше площади крыла, вызывающей сопротивление, для эквивалентной прижимной силы.

Задача «Ред Булла» в 2023 году заключалась в том, чтобы сохранить это преимущество на трассе при внесении изменений в машину.

Увеличение высоты внешнего края днища перед задней шиной на 10 мм и диффузора на 15 мм было сделано для уменьшения чувствительности к галопированию. Чем ближе к земле край днища и горловина диффузора, расположенного под кузовом туннеля Вентури, тем быстрее будет проходить воздушный поток через всю эту область.

Манипулирование давлением воздуха таким образом создает большую прижимную силу. Увеличение разрешенной минимальной высоты приведет к уменьшению этой прижимной силы. Поэтому, пытаясь возместить потери, понесенные в результате изменения правил, «Ред Булл» искал другой способ ускорения воздушного потока через днище.

Изображено днище «Ред Булл» 2023 года со вставкой днища 2022 года. Правая стрелка показывает закрылок в районе выреза днища. Средняя и левая стрелки указывают, где днище было обрезано от максимально допустимой ширины, чтобы освободить пространство за закрылком, позволяя ему работать интенсивнее. Низкое давление на нижней стороне закрылка будет притягивать воздушный поток в передней части днища, ускоряя его и тем самым увеличивая прижимную силу, создаваемую днищем

Разрешено использовать один профиль крыла вдоль каждой кромки днища, и в прошлом году «Ред Булл» умело интерпретировал это, чтобы разместить крыло под днищем, прямо перед задним колесом. Прозванное из-за своей формы «крылом-лезвием», его размещение там означало, что «Ред Булл» не мог использовать профиль крыла на верхней поверхности кромки днища.

Увеличение высоты днища, вероятно, сделало лопастное крыло менее эффективным, чем раньше, и был найден новый способ активизации воздушного потока путем перемещения мини-крыла на верхнюю поверхность — прямо перед единственным разрешенным правилами вырезом, вызывающим вихрь.

Мини-крыло само по себе создает очень небольшую прижимную силу, но более важной функцией является то, что низкое давление на нижней стороне крыла увеличивает энергию соседнего вихря, побуждая поток воздуха из передней части днища всасываться сильнее, увеличивая его скорость.

Для того чтобы мини-крыло работало как можно интенсивнее, боковины днища позади него были срезаны, чтобы дать воздушному потоку на нижней стороне крыла больше пространства для расширения. Хотя при этом днище теряет часть площади поверхности, создающей прижимную силу, отрезанная часть позволяет крылу работать лучше, что, в свою очередь, увеличивает энергию вихря, который, в свою очередь, ускоряет воздушный поток с передней части днища.

Хотя улучшенные характеристики машины были получены во многих областях, адаптация края днища к изменению правил была важной частью всего прогресса.

Как объяснила компания «Ред Булл» в официальном документе об изменениях болида в Бахрейне: «Перемены в регламенте привели к изменению геометрии по сравнению с прошлым годом с точки зрения увеличения минимальной высоты внешней кромки днища. Это не то изменение, которое нужно было команде, и оно не способствовало улучшению характеристик болида, поэтому было принято решение найти новый способ компенсации потерь».

То, чего лишили правила, изобретательность с лихвой компенсировала.

Ставим лайки и всем сегодня сердечек, и счастья!

Можно ли создать идеальный клапан сердца, или что не так с биопротезами⁠ ⁠

Свинья, корова и только-только умерший человек. Все они могут стать донорами сердечного клапана. Но стоит ли игра свеч, если на рынке полно работающих механических протезов? Кстати, по общемировой статистике трансплантации клапанов сердца, на два механических протеза приходится лишь один биологический.

В предыдущей части мы перечисляли основные критерии, которым должен соответствовать протез клапана сердца. Но если коротко: клапан должен быть долговечным и не снижать качество жизни пациента. Звучит просто, но на деле есть нюансы.

Некоторые модели протезов вызывают активное образование тромбов, из-за чего пожизненно приходится принимать антикоагулянты, замедляющие свертываемость крови.

Конструкция ряда клапанов изменяет привычное направление кровотока, что влияет на работу сердца и ближайших крупных сосудов.

Есть искусственные клапаны, которые со временем изнашиваются, а для замены требуется повторная операция.

К сожалению, среди десятков модификаций механических и биологических протезов, сейчас ни один искусственный клапан не отвечает в полной мере всем требованиям. Каждая модель имеет свои преимущества и недостатки, которые необходимо учитывать в каждом отдельном случае. Единственно верного решения для каждого пациента не существует. Просто посмотрите сколько базовых параметров требуется учитывать врачу при выборе типа протеза:

Итак, настало время разобраться, что это за клапаны такие, биологические?

По сути это заменители клапанов сердца, имеющие биологическое происхождение и обработанные химическим путем для большей прочности, устойчивости к инфекциям, а также для профилактики кальцификации материала.

Как метод хирургического лечения патологий клапанов сердца, биопротезирование начало развиваться в 70-х годах прошлого века, когда разработали надежные методы консервации биоматериала. В отличие от механических, биологические протезы имеют более низкий риск тромбозов и осложнений, а также кровотечений. Но самое главное, после замены клапана на биопротез пациент не нуждается в пожизненной антикоагулянтной терапии.

Свиные клапанные протезы

Дольше всего в клинической практике применяют свиные протезы. Это консервированные аортальные клапаны свиней, которые имеют проволочный каркас и специальное кольцо, которое удерживает всю конструкцию в сердце. Главный недостаток такого клапане — низкая износостойкость, из-за чего его требуется менять уже через 5-10 лет. Кстати, у пожилых больных биологические протезы служат значительно дольше, поэтому часто такие клапаны показаны пациентам старше 60 лет.

Трехстворчатый свиной протез клапана сердца

Клапаны из бычьего перикарда

Для изготовления требуется лоскут ткани околосердечной сумки (перикарда) быка, который нанизывают на подготовленный полимерный каркас. Перикардиальные протезы обычно обладают высокой пропускной способностью за счёт тонких стенок и, как следствие, большего проходного отверстия. Однако, такие клапаны чуть менее надежны в сравнении со свиными протезами. Их главный недостаток — высокая частота развития в них дегенеративных изменений, а еще есть возможность разрыва створок клапана.

Кстати, перикардиальный клапан можно сделать из тканей свиньи, лошади и самого больного. Так во время операции хирурги берут кусочек перикарда пациента и фиксируют его к заранее подготовленному каркасу.

Гомотрансплантаты

Как мы уже успели сказать, клапаны можно сделать на основе человеческих тканей. Но кажется еще более простым решением просто пересадить нужный клапан от одного человека другому. Только донор должен быть еще тепленьким. Аортальный клапан или клапан легочной артерии нужно взять у трупа как можно раньше, пока еще не погиб эндотелий.

Техника протезирования клапанов с помощью гомотрансплантата:

а — Выделенный гомотрансплантат, в который имплантируют устья коронарных артерий.

б — Субкоронарная имплантация (края протеза проходят ниже устьев коронарных артерий).

в — Имплантация протеза. Устья коронарных артерий вырезаны.

г — Протезирование корня аорты (корень аорты вводят в восходящую аорту; наружный слой образован аортой больного).

Главное преимущество клапанных гомотрансплантатов — превосходные гемодинамические характеристики. Недостаток лишь в высоком риске развития разрушения клапана. Из хорошего, недавно начали исследовать метод криоконсервации для продления срока службы гомотрансплантатов.

А есть ли что-то лучшее?

Все эти операции проводятся на открытом сердце и занимают несколько часов в зависимости от клинической картины. Это очень травматичная и опасная процедура, после которой требуется пройти длительное восстановление. Как альтернатива привычному хирургическому вмешательству появились транскатетерные имплантации.

Транскатетерный биопротез, разработанный сотрудниками МГУ совместно с коллегами из НМИЦ сердечно-сосудистой хирургии им. Бакулева.

В 2006 году в США появился революционный клапан Melody, сделанный из внутренней яремной вены коровы. Его устанавливают с помощью катетера через небольшой надрез на ноге. Под рентген контролем клапан достигает сердца и с помощью баллона раздувается в просвете между правым желудочком и легочной артерией.

Он способен выдерживать почти такие же нагрузки, как здоровый клапан сердца человека, повышая качество жизни пациента. Еще одним плюсом является длительность вмешательства, в среднем операция длится около 60 минут.

Время не стоит на месте, и появляются новые технологии протезирования клапанов сердца. Пока одни исследователи работают над увеличением срока службы биопротезов, другие совершенствуют конструкцию клапана, создавая бесшовные изделия.

Мы в Biomap занимаемся разработкой новых материалов и конструкций для искусственных клапанов, которые сделают изделие долговечным с пониженным риском тромбообразования. Сейчас мы склоняемся к использованию пластиков и полимеров, чтобы воплотить в жизнь транскатетерный биопротез. Некоторые полимерные конструкции биосовместимы с человеком, материал которых будет медленно деградировать, увеличивая срок службы изделия.

Ранее мы создали трехстворчатый клапан для симуляторов, а теперь постепенно движемся в сторону имплантируемых изделий, которые послужат большему количеству людей. Так выглядит наш готовый аортальный клапан, есть еще над чем работать:

Если вам хочется следить за нашими разработками и в целом за жизнью наукоемкого производства — заходите в наш Telegram. Там мы оперативно рассказываем о новых идеях и показываем тестовые разработки.

И как всегда, спасибо всем пикабушникам, которые дочитали до конца!

Правда ли, что тёмная тема экрана на электронных устройствах более полезная для зрения?⁠ ⁠

Использование тёмной темы на экране смартфона или планшета считается более предпочтительным и щадящим для зрения, чем активной по умолчанию светлой. Мы решили проверить, существуют ли научные данные, подкрепляющие такое убеждение.

Спойлер для ЛЛ: научно доказанные преимущества у тёмной темы есть только для людей с нарушениями зрения, вызванными помутнением оптических сред глаза.

Тёмная тема всё шире применяется в мобильных и десктопных приложениях. Разработчики называют в числе её важных преимуществ меньшее напряжение зрения. Некоторые рекламные кампании тёмной темы акцентируют внимание на том, что она может повышать концентрацию пользователя, улучшая выполнение задач. Другой аргумент в пользу тёмной темы заключается в том, что её использование перед сном якобы снизит количество попадающего в организм света, который негативно влияет на выработку мелатонина, а следовательно, повысит качество сна. Технологическиегиганты на своих ресурсах для разработчиков выкладывают целые гайды по разработке тёмной темы в приложениях.

Хотя в разных приложениях используется разная терминология, в этом тексте мы будем называть тёмной темой или тёмным стилем отображение интерфейса приложения с тёмным фоном и светлыми буквами, а светлой темой и светлым стилем — соответственно, традиционное отображение тёмных букв на светлом фоне. Также будут использоваться ещё два понятия — «ночной режим» и «дневной режим», этими терминами будет обозначаться снижение яркости экрана с фильтрованием синего света и, наоборот, её увеличение. Такая функция доступна для автоматической регулировки в зависимости от времени заката и рассвета на многих мобильных и десктопных устройствах.

Для того чтобы начать разбираться, как светлая и тёмная темы приложений влияют на зрение, нужно вначале понять, как работает глаз и как мы видим окружающий нас мир. Предметы становятся видимыми только тогда, когда на них попадают элементарные частицы света — фотоны. Фотоны могут быть отражены от предмета или он может испускать их сам. В сетчатке глаза находятся специальные светочувствительные клетки, на которые фотоны попадают. Эти клетки передают электрические импульсы через цепочку нейронов в мозг, который таким образом распознаёт изображение. Чёрный цвет, как известно, поглощает свет, а белый, наоборот, отражает. В случае со светлой темой корректнее было бы говорить, что мы видим не буквы текста, а промежутки между ними. В случае с тёмной темой мы видим именно буквы, то есть светлые элементы на тёмном фоне.

Для описания контрастности между фоном и текстом обычно используется термин «контрастная полярность». Она бывает положительной и отрицательной. Положительной контрастной полярностью называют расположение тёмных объектов на светлом фоне (при светлой теме электронных устройств или при чтении обычной книги). Отрицательная контрастная полярность — это как раз та самая тёмная тема, восприятие светлых букв с тёмного фона. И хотя тёмная тема набрала популярность именно в последние годы (например, для iOS она появилась в 2019 году, а для десктопной версии «ВКонтакте» — только в 2022-м), считать её новинкой было бы некорректно. До появления визуальных оболочек операционных систем мониторы с электронно-лучевой трубкой работали преимущественно в режиме отрицательной контрастной полярности — например, зелёные буквы на чёрном фоне. Поэтому не стоит удивляться тому, что исследования о влиянии положительной и отрицательной полярности на органы зрения начали проводить задолго до того, как тёмная тема стала трендом на цифровых устройствах.

Так, ещё в 1997 году учёные из Государственного университета Стивена Ф. Остина (Техас) задались целью определить, какие комбинации цвета фона и текста, а также шрифта и начертания пользователи веб-сайтов воспринимают лучше всего. Для этого учёные предложили 42 волонтёрам обнаружить заданное слово на интернет-страницах, выполненных в разном стиле. Участвовавшие в эксперименте добровольцы лучше всего различали чёрные буквы, размещённые на белом или сером фоне, остальные сочетания вызывали некоторые затруднения. Забавно, что авторы исследования, разместившие результаты изысканий на своём сайте, выбрали светло-жёлтый фон и зелёный цвет шрифта.

В 2013 году в научном журнале «Эргономика» опубликовали статью «Положительная полярность дисплея благоприятна как для молодых, так и для пожилых людей». Учёные из Университета Генриха Гейне (Германия) пригласили добровольцев с нормальным или скорректированным до нормального зрением из двух возрастных групп: от 18 до 33 и от 60 до 85 лет. Вначале им предложили тест на остроту зрения — таблицу Головина, которую можно встретить почти в любом кабинете офтальмологии рядом с более привычной таблицей Сивцева, в народе часто называемой «ШБ» по буквам из верхней строчки. В отличие от таблицы Сивцева, в таблице Головина используются не буквы, а разомкнутые фигуры — кольца Ландольта, разрыв которых направлен вверх, вниз, вправо или влево. Эта альтернативная таблица используется тогда, когда у врача есть подозрение, что пациент выучил таблицу Сивцева, или когда пациент не владеет русским языком.

Таблица Сивцева (слева) и таблица Головина (справа). Sergei Golovin and D. A. Sivtsev, Public domain, via Wikimedia Commons

Таблица Головина была представлена участникам в двух вариантах: каждому досталась одна версия либо с положительной полярностью, либо с отрицательной. И группа молодых, и группа пожилых пациентов лучше различала разрывы на первой версии таблицы, с чёрными кольцами на белом фоне. Во втором задании участников попросили вычитать текст, то есть найти ошибки в небольшом фрагменте, также напечатанном в двух вариантах. И снова «победила» светлая тема, причём с ещё большим отрывом, чем в задаче на остроту зрения. В финале эксперимента участников попросили оценить собственную усталость, а именно напряжение глаз, головную боль, напряжение мышц, боль в спине и субъективное самочувствие. Никаких различий между ответами тех, кому достались задания с положительной полярностью, и тех, кто выполнял их же с отрицательной полярностью, обнаружить не удалось.

В 2017 году американские учёные решили детальнее изучить связь читаемости текста с его полярностью и размером. Добровольцы снова выполняли задание на вычитку текста в разных полярностях. Исследователи пришли к выводу, что чем меньше текст, тем больше преимущества именно светлой темы. При этом сами добровольцы не сообщали о различиях в оценке читабельности текста, то есть им было одинаково комфортно искать опечатки и в светлой, и в тёмной теме, в то время как их результаты различались. Учёные объяснили преимущество светлой темы тем, что при ярком свете зрачок сужается, а это уменьшает сферические аберрации, которые воспринимаются нами как размытость текста.

В том же эксперименте учёные попытались понять, какая тема проявит себя лучше в условиях высокой и низкой освещённости. Для этого они вывели на экраны компьютеров задачу лексического решения — добровольцу в течение короткого промежутка времени демонстрировалась последовательность знаков, а он должен был понять, слово это или нет. При освещении, имитирующем дневное, значительных преимуществ ни у одной темы не было, а при имитирующем ночное — светлая тема снова выигрывала, так как при смоделированном ночном освещении и тёмной теме добровольцы куда хуже воспринимали мелкий текст. Интересно, что смоделированное дневное время также увеличивало скорость принятия решения. В итоге светлая тема оказалась более универсальной.

Из этих исследований можно бы было сделать вывод, что светлая тема однозначно лучше, и установить её в настройках раз и навсегда. Однако важно помнить, что все описанные исследования были сфокусированы только на восприятии текста и самочувствии участников исключительно в рамках краткосрочного эксперимента. Более долгосрочным последствиям постоянного использования той или иной темы посвятили свою работу учёные из Тюбингенского университета в Германии. Для эксперимента они пригласили семерых добровольцев, которые в течение часа читали текст на экране со светлой или тёмной темой. Затем с помощью оптической когерентной томографии учёные измерили толщину хориоидеи, сосудистой оболочки глаза, чьё истончение — важный предиктор миопии (близорукости). Всего за час чтения светлого текста на тёмном фоне хориоидея истончалась на 16 мкм, а за тот же час чтения в отрицательной контрастной полярности становилась толще на 10 мкм. Учёные признают ограниченность полученных данных — небольшая выборка, неясные перспективы изменения толщины оболочки глаза после окончания теста, влияние стресса от использования непривычного режима контрастности, — но рекомендуют провести больше исследований о возможном положительном влиянии чтения с тёмной темой на ингибирование (торможение) миопии.

При этом пользователям с патологиями зрения, возникшими из-за нарушения прозрачности оптических сред глаза (например, с катарактой), тёмная тема может дать преимущество в различении букв. Предположительно, такой эффект возникает потому, что светлая тема позволяет попадать в глаз большему количеству света и потенциально создаёт больше искажений.

Наконец, ещё один аргумент в пользу тёмной темы — её использование вечером позволяет не перегрузить организм светом, который замедляет выработку гормона сна мелатонина. Использование цифровых устройств с ярким экраном поздно вечером действительно может ухудшать качество ночного отдыха, и эксперты советуют не пользоваться смартфоном или компьютером за два часа до сна. Современные электронные устройства в дополнение к тёмной теме предлагают также ночной режим (Night Shift), в котором яркость экрана уменьшена, что должно, в свою очередь, снизить негативное влияние синего света — самого разрушительногодля мелатонина. К сожалению, американские учёные по итогам экспериментов пришли к выводу, что такая мера неэффективна: экран, работающий в обычном режиме и в ночном, одинаково уменьшал выработку мелатонина. Так что ночной режим можно считать скорее маркетинговым ходом, нежели рабочим инструментом защиты от вредного воздействия электроники перед сном.

Таким образом, научно доказанные преимущества у тёмной темы есть только для людей с нарушениями зрения, вызванными помутнением оптических сред глаза. Возможно, в долгосрочной перспективе постоянное использование тёмной темы может замедлить развитие миопии, однако пока научных данных для такого вывода недостаточно. К тому же в ночное время такой подход снижает концентрацию и затрудняет распознавание мелких элементов. Традиционная светлая тема улучшает восприятие текста у людей всех возрастов. Также вряд ли значимым аргументом в пользу тёмной темы станет то, что она не так разрушительно влияет на мелатонин. Даже режимы с пониженной яркостью пока не могут нивелировать пагубное влияние синего цвета. При этом, за исключением некоторой потери внимательности, никакого негативного влияния на здоровье у тёмной темы не обнаружено. Поэтому если тёмная тема визуально вам нравится больше, можно её спокойно использовать.

Наш вердикт: это не точно

В сообществах отсутствуют спам, реклама и пропаганда чего-либо (за исключением здравого смысла)

Как устроена музыкальная гармония. Пространство кратностей – математик Роман Олейников | Научпоп⁠ ⁠

Что общего между фортепианной клавиатурой и построчной развёрткой телевизора? 😉 Сколько измерений можно выделить в музыкальной гармонии и что это за измерения? Что такое пространство кратностей и как оно помогает понимать и создавать новую музыку? Почему для построения музыкальной гармонии важны простые числа и что такое микрохроматика? Рассказывает Роман Олейников, математик, музыкальный теоретик, соавтор канала Пространство музыки (Science 4 Music), сотрудник лаборатории биомеханических систем Института машиноведения РАН.

«Математика» калейдоскопа | Лекции по математике – математик Николай Андреев | Научпоп⁠ ⁠

Как устроена игрушка-калейдоскоп с математической точки зрения? Как сделать калейдоскоп из двух зеркал? На каких геометрических фигурах можно строить калейдоскопы и что произойдёт, если попробовать использовать что-то другое? В чём заключается свойство калейдоскопичности и какой раздел математики описывает связанные с ним закономерности? Рассказывает Николай Андреев, кандидат физико-математических наук, заведующий лабораторией популяризации и пропаганды математики Математического института им. В. А. Стеклова РАН.

Правда ли, что кошки, в отличие от собак, не привязываются к хозяину?⁠ ⁠

Распространено мнение, что кошки испытывают привязанность только к месту, где они живут, а отнюдь не к тому, кто ухаживает за ними. Мы решили проверить, верен ли такой стереотип об этих домашних животных.

Спойлер для ЛЛ: кошки обладают высоким уровнем привязанности к своим владельцам, хотя и не так часто выбегают их встречать или проявляют другие признаки расположения. Важно понимать, что способы выражения привязанности у кошек отличаются от тех, что привычны собакам или людям при общении друг с другом.

Стереотип о кошачьей независимости и свободолюбии отражён в сказке Редьярда Киплинга «Кот, который гуляет сам по себе» и снятых по её мотивам советских мультфильмах. Считается, что кошки, в отличие от собак, привязываются не к человеку, а к дому, в котором живут. В связи с этим некоторые ветеринары даже рекомендуют, уезжая в непродолжительный отпуск, оставлять кота в привычной для него квартире и просить родственников или знакомых периодически навещать его, а не переселять животное в другой дом, где с ним всегда будут люди. Интересно, что в научной среде даже ведутся споры, можно ли кошку считать полностью одомашненным животным или она всё ещё сохраняет многие особенности дикого, в том числе почти не нуждается в общении с человеком.

Согласно подсчётам производителя кормов и товаров для животных Mars Petcare, в 2021 году в России проживали 63,4 млн домашних питомцев, 40,8 млн из которых — кошки, а 22,6 млн — собаки. В 2016 году компания GfK провела в 22 странах мира опрос о предпочтениях в выборе домашних животных. Россия оказалась самой котолюбивой страной из участвовавших в исследовании: 57% домохозяйств в стране сообщили о том, что у них живёт кошка, 29% имеют собаку, у 11% живут рыбки, а у 9% — птички. Похожие данные получил и ВЦИОМ: аналитический обзор, выпущенный в 2019 году и озаглавленный «Россия — страна котов», сообщал, что 54% российских семей держат дома как минимум одну кошку.

Кошки были одомашнены около 10 000 — 12 000 лет назад при переходе человека к оседлому образу жизни и с началом развития земледелия. Раздел зоологии, изучающий анатомию и физиологию домашних кошек, называетсяфелинологией. Ассоциация любителей кошек (CFA, одна из крупнейших фелинологических организаций) выделяет 42 пород кошек, имеющих право участвовать в чемпионатах, и ещё три (кхао-мани, ликой и той-боб), которые вскоре могут быть признаны. Международная ассоциация кошек более широка в своих взглядах и выделяет целых 73 породы. При этом многие породы, сложившиеся внешне, не признаются пока мировыми организациями — например, китайские кошки танк набирают сотни тысяч подписчиков в Instagram*, но пока не учтены в реестрах. В описании каждой породы фелинологи указывают преобладающие черты характера кошки — например, большую общительность или стремление к независимости от человека.

Учёные идут дальше описательных характеристик и изучают типы кошачьей привязанности. В 2015 году исследователи из британского Университета Линкольна адаптировали популярный психологический тест «Незнакомая ситуация», разработанный в середине XX века психологом Мэри Эйнсворт для оценки привязанности младенца к матери. В оригинальном эксперименте исследовалось поведение ребёнка в возрасте от года до полутора лет в игровой комнате в одиночестве, в присутствии матери, в присутствии матери и незнакомого человека и только с незнакомым человеком. Для кошек оставили три ситуации: в незнакомой комнате с двумя стульями и в одиночестве, там же с хозяином и там же с незнакомцем. Скрытая камера отслеживала поведение животного. Учёные отметили, что единственная разница заключалась в том, что, когда комнату покидал владелец, кошки мяукали громче, чем когда их оставлял в одиночестве незнакомец. Профессор Дэниел Миллс, автор исследования, прокомментировал это так: «Мы не видим никаких дополнительных поводов полагать, что связь между кошкой и хозяином напоминает безопасную привязанность». По предположениям учёных, это может быть связано с тем, что кошки одомашнены не так давно, как собаки. Также учёные учли характер взаимоотношений с хозяином: кошки обычно контактируют с владельцем меньше по времени и интенсивности.

Выводы британских учёных поставили под сомнение их американские коллеги. В 2019 году исследователи из Университета штата Орегон предположили, что люди всё-таки недооценивают кошачью привязанность, считая, что глубокие чувства более характерны для собак. Авторы эксперимента пригласили 79 человек вместе с их питомцами-котятами в возрасте от трёх до восьми месяцев. За идеал привязанности учёные взяли связь мать — младенец, так как, если мать находится в одном помещении с ребёнком, он чувствует себя спокойнее и увереннее исследует окружающую обстановку. Вместо теста Эйнсворт учёные использовали адаптированный базовый тест безопасности (SBT), также применяющийся в детско-родительской психологии. Вначале владелец вместе с животным проводил в новом помещении две минуты, затем на такой же период времени покидал его, оставляя животное в одиночестве, и снова возвращался на ещё две минуты. Изучив поведение хвостатых в каждый из временных отрезков, учёные пришли к выводу, что большинство из них (64%) проявляют к хозяину стойкую привязанность, а 36% — амбивалентную или нестойкую. Интересно, что цифры почти совпали с распределением привязанности у детей и собак. Так, исследования других авторов показали, что 65% младенцев проявляют стойкую привязанность к родителю, 35% — нестойкую, а у собак показатель стойкой привязанности ниже, чем у детей и кошек, — всего 58%.

На котятах учёные не остановились, ведь с возрастом привязанность могла измениться, поэтому провели похожее исследование на группе взрослых животных. Для этого были приглашены владельцы кошек старше года — вместе со своими питомцами они приняли участие в таком же тестировании. Из 38 участвовавших в эксперименте взрослых животных 65,8% (то есть даже немногим больше, чем среди котят) продемонстрировали стойкую привязанность к человеку. Доктор Кристин Витал, одна из авторов исследования, делится своими наблюдениями: «Привязанность — это биологически значимое поведение. Наше исследование показывает, что, когда кошки живут в состоянии зависимости от человека, привязанность к людям может быть гибким приспособлением и большинство кошек используют людей как источник комфорта».

Не все исследователи при этом считают такую методологию допустимой для изучения кошачьей привязанности. Доктор Карло Сиракуза из Школы ветеринарной медицины Пенсильванского университета обращает внимание на такую особенность: «Собак изучать легко: вы можете привести их в лабораторию, и они будут довольны. Но кошка — чрезвычайно территориальное существо. Её поведение настолько зависит от окружающей среды, что, если вы переместите её в лабораторию, то, что вы увидите, на самом деле не будет отражать её нормальное поведение».

Возможная причина того, почему кошачью привязанность к людям не воспринимают всерьёз, — скупость внешних проявлений. «Кошки — это не люди и не собаки. Люди [для выражения привязанности] обнимаются и целуются. Собаки становятся крайне возбуждены и от радости подпрыгивают. Кошки не делают ничего подобного. Они гораздо более элегантные. Они приближаются к нам. Они трутся о нас головой. Этого им достаточно, потом они уходят», — рассказывает о типичном проявлении привязанности у кошачьих Сиракуза. Согласна с ним и клинический ветеринар Карен Хиестанд из Университета Сассекса: так как домашние кошки происходят от африканской дикой кошки, животного, ведущего не стайный образ жизни, они не очень социальные животные. Основной способ проявить привязанность к другому представителю своего вида — это аллогруминг (так по-научному называется процесс, когда животные вылизывают друг друга).

При этом косвенные данные о поведении животных всё-таки свидетельствуют о том, что человек крайне важен для кошек. Японские учёные решили проверить, запоминают ли коты голос владельца. Для этого 50 животных тестировали в двух помещениях: дома и в кафе. Кошачье имя звучало из динамиков, находящихся в разных частях комнаты и даже за её пределами, а произносил его либо хозяин животного, либо человек того же пола, незнакомый питомцу. Коты однозначно выделяли привычный голос и минимально реагировали на чужой. Доктор Сахо Такаги, одна из соавторов исследования, уверена: «Эти результаты свидетельствуют о том, что кошки очень беспокоятся о своих владельцах, внимательно следят за каждым их действием, думая о том, что произойдёт дальше».

Таким образом, большая часть научных экспериментов показывает, что кошки обладают высоким уровнем привязанности к своим владельцам — это чувство животные демонстрируют так же часто, как младенцы, и даже чуть чаще, чем собаки. При этом многие эксперименты проводились в незнакомой для котов обстановке, что могло повлиять на поведение животных. Важно также понимать: способы выражения привязанности у кошек отличаются от тех, что привычны собакам или людям при общении друг с другом. Кошки по-своему привязаны к хозяевам, хотя и не так часто выбегают их встречать или проявляют другие признаки расположения. Поэтому «кот, который гуляет сам по себе», скорее, заблуждение, не учитывающее психологию этих домашних животных.

*Российские власти считают компанию Meta Platforms Inc., которой принадлежит социальная сеть Instagram, экстремистской организацией, её деятельность на территории России запрещена.

Изображение на обложке: Amiel

Наш вердикт: скорее всего, неправда

В сообществах отсутствуют спам, реклама и пропаганда чего-либо (за исключением здравого смысла)

Существует ли тектоническое оружие, способное вызывать землетрясение?⁠ ⁠

Нередко после разрушительных землетрясений появляются теории заговора, утверждающие, что катастрофа якобы была вызвана искусственным способом. Мы проверили, существует ли на сегодняшний день оружие, способное провоцировать землетрясения.

Спойлер для ЛЛ: некоторые действия человека действительно способны влиять на сейсмическую активность и вызывать «искусственные» землетрясения магнитудой до 5–6. Однако организовать подобную деятельность на чужой территории невозможно, тем более незаметно.

Обсуждения тектонического оружия, которое якобы способно вызвать землетрясения в определённом месте в определённое время, можно найти в различных СМИ, на форумах и в соцсетях. Владимир Жириновский говорил о том, что «все землетрясения и связанные с этим наводнения можно делать искусственно». По его версии, «всё это делается хитро: во-первых, это происходит только в Азии или Африке, чтобы обезопасить «золотой миллиард» — жителей США, Канады и Евросоюза». Многие вспомнили его слова после разрушительного землетрясения, произошедшего в Турции и Сирии 6 февраля 2023 года. СМИ написали, что «пророчество» Жириновского сбылось. «Пророк-математик» Сидик Афган рассказал в эфире телеканала «Россия-1», что в мире есть «комитет против человечества». По замыслу этого комитета, в земле на глубине 14 км взорвали бомбу, которая и вызвала землетрясение. В соцсетях также распространилась теория, что землетрясение якобы было вызвано с помощью разработок американского проекта HAARP.

Некоторые природные явления, ударяющие по промышленности, экономике и населению тех или иных стран, нередко вызывают разговоры об искусственной природе катастрофы. Нередко всплывают упоминания тектонического оружия — некоего гипотетического метода, способного искусственно вызвать землетрясения в определённой локации. Термин «тектоническое оружие» был придуман в 1992 году членом-корреспондентом Академии наук СССР и РАН Алексеем Николаевым. Николаев определил тектоническое оружие как «использование накопленной тектонической энергии недр земли для провоцирования разрушительного землетрясения». Некоторые действия человека, действительно, способны влиять на сейсмическую активность и провоцировать землетрясения: в основном это ядерные испытания, добыча полезных ископаемых и наполнение крупных водохранилищ.

Ядерные взрывы могут вызывать небольшие землетрясения и даже серию афтершоков (повторных сейсмических толчков меньшей интенсивности), но это происходит крайне редко. Землетрясения от взрывов обычно намного слабее, чем сам взрыв, и радиус сейсмических волн не превышает нескольких десятков километров. Энергия, выделяемая при ядерном взрыве, обычно составляет от 2 до 250 килотонн. Для сравнения: мощность природного землетрясения средней силы магнитудой 6,5 в Афганистане в 1998 году составила 2000 килотонн. Чтобы искусственно вызвать сейсмические толчки такой мощности, потребовалась бы бомба в несколько десятков тысяч килотонн. К слову, взрывы бомб таких размеров в истории случались, но и они не привели к разрушительным землетрясениям. Например, взрыв самой крупной термоядерной бомбы в истории, «Царь-бомбы» мощностью в 58 000 килотонн, по имеющимся данным, не привёл к ощутимым землетрясениям в регионе. Крупнейшие подземные термоядерные испытания, проведённые США на Алеутских островах в 1971 году, также не вызвали землетрясений. И это несмотря на то, что Алеутские острова — сейсмоактивная зона, а при взрыве бомбы мощностью 5000 килотонн выделилось количество энергии, эквивалентное землетрясению магнитудой 6,9. Таким образом, использовать ядерные взрывы в качестве тектонического оружия бессмысленно хотя бы из-за низкой вероятности достижения нужного результата.

Ещё один вид человеческой деятельности, способный вызвать землетрясения, — фрекинг (от англ. fracking — «гидравлический разрыв пласта»). Процесс подразумевает бурение скважин в сланцевых отложениях и закачку воды, песка и химикатов под высоким давлением для разрушения породы и высвобождения нефти. В некоторых регионах такое разрушение пласта может спровоцировать землетрясения из-за смещения пород. Подавляющее большинство фрекинговых операций не вызывают движения пород.

Большинство техногенных землетрясений, связанных с добычей нефти и газа, вызваны не самим фрекингом, а утилизацией сточных вод. В природе нефть смешана с большими объёмами воды, которую после добычи нужно отфильтровать и утилизировать. Эту сточную воду закачивают обратно в землю, в резервуары на большой глубине, которые давят на уже имеющиеся разломы в породах и вызывают землетрясения. Самое сильное задокументированное землетрясение, вызванное таким образом, произошло в штате Оклахома в 2016 году (магнитуда 5,8). И всё же лишь небольшой процент резервуаров для сточных вод вызывает сейсмическую активность — как правило, это резервуары очень большого объёма, при этом находящиеся в непосредственной близости к разломам пород.

Также известны случаи, когда наполнение больших наземных водохранилищ приводило к усилению сейсмичности прилегающей территории. Но очевидно, что такие методы невозможно использовать для провоцирования землетрясений на «вражеской» территории, так как сейсмоактивность повышается относительно недалеко от скважин или водохранилищ, да и то далеко не всегда.

После землетрясения в Турции и Сирии в 2023 году возникло сразу несколько теорий заговора о том, что это была «карательная операция США» против Турции. Например, пользователи TikTok увидели связь между землетрясением 6 февраля и прибытием американского эсминца «с мегабоеголовками» в турецкий порт Гёльджюк 3 февраля. Якобы именно на борту этого судна находилось сейсмическое оружие — установка HAARP (High-frequency Active Auroral Research Program). Тем не менее многие учёные назвали эту теорию несостоятельной. HAARP — это радиопередатчик, излучающий радиоволны подобно сильной AM-радиостанции. Учёным неизвестны механизмы, с помощью которых AM-радиоволны могут вызвать землетрясение. Дэвид Маласпина, научный сотрудник Лаборатории физики атмосферы и космоса Колорадского университета в Боулдере, сказал, что такие радиоволны проникают в землю менее чем на 1 см, а землетрясения происходят гораздо глубже. Например, в Турции землетрясение произошло на глубине примерно 10 км. Кроме того, невозможно запускать волны на определённое расстояние и с приемлемой точностью поражать определённые населённые пункты, считает доцент кафедры электротехники и вычислительной техники Бостонского университета Тоши Нисимура.

Попытки создания тектонического оружия предпринимались несколькими странами в XX веке. Совместный проект вооружённых сил США и Новой Зеландии под названием Seal был направлен на создание цунами c помощью размещения на дне океана множества зарядов взрывчатки. Испытания показали, что цепь бомб общим весом 2 млн кг, размещённых на расстоянии примерно 8 км от побережья, может создать разрушительную волну. Но такой способ использования цунами для разрушения городов противника был признан относительно неэффективным: бóльшая часть энергии волн рассеивалась, разбиваясь о континентальный шельф, так и не достигнув берега. Несмотря на провал проекта, в 1999 году эксперты отметили, что создание подобного оружия в теории возможно, но дальнейшие исследования с тех пор не проводились.

В СССР тоже существовали две программы — «Вулкан» и «Меркурий-18», которые изучали «дистанционное воздействие на очаг землетрясения с использованием слабых сейсмических полей и переноса энергии взрыва». В рамках этих программ был осуществлён ряд успешных опытов, но после распада СССР программы прекратили своё существование. Преподаватель геофизики в Лидском университете Роджер Кларк отметил, что создание подобных механизмов теоретически возможно, однако, учитывая прошлый опыт, крайне маловероятно.

Таким образом, некоторые действия человека, такие как ядерные испытания или глубинная утилизация сточных вод, действительно способны влиять на сейсмическую активность и вызывать «искусственные» землетрясения магнитудой до 5–6. Тем не менее такие землетрясения происходят в непосредственной близости от полигона, скважины или водохранилища. Организовать подобную деятельность на чужой территории невозможно, особенно незаметно от противника. И в совокупности с тем фактом, что такие землетрясения всё-таки маловероятны и непредсказуемы, использовать их в качестве оружия пока не представляется возможным.

Наш вердикт: неправда

В сообществах отсутствуют спам, реклама и пропаганда чего-либо (за исключением здравого смысла)

Механические протезы, вживляемые прямо в сердце. Как и почему работают искусственные клапаны?⁠ ⁠

Искусственные клапаны сердца были одним из первых продуктов медицинской инженерии. Впервые хирургическое вмешательство на сердечном клапане выполнил в 1913 году Южен Дойе (Eugene Doyen). Но началом клапанной кардиохирургии считается 1957 год, когда из тефлона и нейлона был создан первый механический клапан сердца. Рассказываем о том, какие они были и насколько сильно изменились за более чем 60 лет.

Короткая история о том, как работают сердечные клапаны

До конца XIX века сердце считалось органом, недоступным для хирургических вмешательств. Такому представлению способствовали многочисленные эксперименты на животных и клинические наблюдения, в результате которых возникло выражение «смертельная зона сердца».

Сегодня заболевания сердечно-сосудистой системы являются основной причиной смерти во всем мире. По данным ВОЗ в 2016 году в 31% случаев смерть наступила в результате сердечно-сосудистых заболеваний. В общей сложности потери, связанные с болезнями сердца и кровеносной системы, только в тот год составили почти 18 миллионов человек.

Патологии клапанов сердца входят в список основных заболеваний сосудов, приводящих к преждевременной смерти. Если сердце — главный двигатель человеческого организма, то четыре клапана, перекачивая венозную и артериальную кровь внутри него, обеспечивают правильную работу главного механизма человека. Направляя кровоток в одну сторону и запрещая ему возвращаться обратно в сердце клапан со временем может изнашиваться (хотя и не должен.)

Со второй половины 1950-х годов было проведено несколько сотен тысяч операций по замене сердечного клапана искусственным аналогом. За это время мировое сообщество выделило ряд критериев, которым должен отвечать современный протез клапана.

Надёжность и долговечность протеза.

Гемодинамические свойства протеза должны быть близки к естественным, то есть кровь должна проходить сквозь клапан и удерживаться им.

Протез должен обладать минимальным объёмом и массой, не травмировать находящиеся рядом ткани и быть биоинертным, не отторгаясь организмом.

Протез должен быть удобен для хирурга при имплантации при любых анатомических условиях.

Протезирование должно исключать опасность развития тромбов без использования антикоагулянтной терапии, разжижающей кровь.

Размеры и форма протеза не должны ухудшать механику работы сердца.

А теперь переходим к самим клапанам и биотехнологиям, которые за ними стоят.

Все существующие протезы клапанов сердца принято делить на две группы по типу используемого материала: механические и биологические клапаны. Самыми первыми появились причудливые механические протезы, про них и пойдет речь. Если тема окажется интересной, мы позже напишем и про биологические протезы, там много интересного!

Шаровой протез:

Наиболее старым среди механических протезов можно назвать сердечные клапаны на основе шарового механизма. Запирающим элементом клапанов данного типа служит шарик, сделанный из биоинертных материалов: пластмассы или металла. Шар заключен в своеобразную «клетку», которая определяет объем его движений. В открытом положении клапана шар удерживается клеткой протеза для обеспечения беспрепятственного кровотока. А при закрытии клапана шар либо плотно прилегает к кольцу протеза. Однако такая система не совершенна, и конструкция данного импланта чаще других вызывает образование тромбов и гемолиз (разрушение эритроцитов в крови.)

Двустворчатый клапанный протез:

На сегодняшний день при имплантации механического клапанного протеза предпочтение отдают именно двустворчатому клапанному протезу. В таких клапанах имеются две полукруглые створки одинакового размера, которые удерживаются на уровне середины клапана с помощью шарниров. Кровь через такой клапан течет равномерно и по центру, но для захлопывания створок требуется энергия обратного тока крови. И даже в закрытом положении кровь просачивается между створками, корпусом и шарниром клапана.

Поворотно-дисковый протез клапана сердца:

Протез такого типа состоит из округлого диска, который поворачивается вокруг своей оси и удерживается на месте хомутом. Угол открытия диска колеблется от 55° до 70°, и чем меньше угол, тем больше зона застоя крови, образующаяся за диском, а это уже повышает риск тромбообразования. А еще во многих моделях в закрытом положениях диска тоже есть обратный кровоток.

А что дальше?

Так работает искусственный клапан сердца, созданный инженерами Biomap. Мы в компании не только производим анатомические модели для сосудистых и кардио- хирургов, но и придумываем новые решения для повышения реалистичности симуляции. О том, как и для чего нужны силиконовые симуляторы сосудистой системы, мы рассказывали в прошлом посте.

Чтобы точно воспроизводить кровоток внутри искусственных сосудов, мы придумали собственный трехстворчатый клапан для внедрения в сердце. В отличие от механических протезов разработка Biomap повторяет оригинальную анатомию сердечного клапана человека. Он широко открывается, пропуская жидкость равномерным потоком, и плотно закрывается, сдерживая обратный кровоток. Установка такого клапана в симулятор сосудистого русла позволяет медицинским специалистам тренироваться перед операцией или проводить исследования, составлять план лечения в сложных случаях.

А еще мы хотим доработать этот клапан, чтобы потом его можно было трансплантировать человеку. Только тсс.

Спасибо всем пикабушникам, которые дочитали до конца. Если кому-то интересно узнать про создание таких моделей кровеносной системы, милости просим в наш Telegram-канал. Там мы с командой рассказываем, как живет наше производство и что нового мы придумали.

PS Делать второй пост о биологических протезах клапана сердца? Пишите в комментариях свои пожелания, мы всегда рады общению!

Правда ли, что грибы не перевариваются?⁠ ⁠

Распространено мнение, что съеденные грибы человеческий организм не может переварить, поэтому продукт считают бесполезным. Мы решили проверить, действительно ли это так.

Спойлер для ЛЛ: некоторую часть грибов человеческий организм действительно не может переварить. Однако неперевариваемые волокна, хотя и не расщепляются нашим организмом, крайне важны для пищеварения, поэтому отказываться от грибов в рационе точно не стоит.

Информацию о том, что грибы не перевариваются, можно встретить на порталах вопросов и ответов, в блогах, СМИ и даже на сайтах учреждений здравоохранения. Там пишут, что из грибов в организм не попадают никакие полезные вещества, поэтому есть их бесполезно (используются даже формулировки «вкусный пенопласт» и «балластная пища»). Некоторые задаются вопросом, а нужно ли вообще употреблять продукт, который наш организм не может переварить.

Для того чтобы понять, может ли человеческий организм переварить грибы, стоит вначале разобраться с их составом. До 90% массы свежих грибов — это вода, и только 10% — это различные органические и неорганические вещества. Если говорить о высушенных грибах, то их состав в зависимости от вида будет примерно такой: от 35% до 70% приходится на долю углеводов, менее 50% белков и не более 5% жиров (остальная масса — витамины, аминокислоты, микроэлементы и другие вещества).

При этом большая часть этих углеводов — не привычные нам, получаемые, например, из сладостей, мучных изделий или круп, а так называемые структурные полисахариды. Эти высокомолекулярные углеводы придают клеткам, органам и целым организмам механическую прочность. Наиболее распространённые структурные полисахариды — это целлюлоза и хитин. Такие углеводы действительно почти не перевариваются, так как обладают устойчивостью к вырабатываемым человеком пищеварительным ферментам. Например, за переваривание одного из структурных полисахаридов, целлюлозы, отвечает фермент целлюлаза — млекопитающие неспособны его вырабатывать, но насекомые, питающиеся древесиной (насекомые-ксилофаги, корабельный червь), — могут.

Неумение переваривать структурные полисахариды делает грибы не самым энергетически ценным продуктом для человека. Их пищевая ценность действительно невысока — от 19 ккал для шампиньонов до 37 ккал для эноки на 100 г. Для сравнения, в аналогичном количестве сельдерея содержится 15 ккал, в огурцах и редисе — 16 ккал, в томатах — 22 ккал. При этом ни один из этих продуктов, в отличие от грибов, не считают неперевариваемым и бесполезным.

Одновременно структурные полисахариды из грибов могут выполнять ту же функцию, что и клетчатка, а именно ускорять прохождение пищи по желудочно-кишечному тракту и нормализовать пищеварение, защищая организм от запоров. Включение порции грибов в рацион заменяет 25% от ежедневной потребности в клетчатке. Добавление грибов в пищу с высоким содержанием крахмала (например, в спагетти) снижает общий гликемический индекс блюда, что позволяет контролировать уровень холестерина и глюкозы и дольше ощущать сытость.

Отдельно отметим пользу входящих в состав грибов структурных полисахаридов бета-глюканов. Это вещество обладает иммуномодуляторными и антиканцерогенными свойствами. В частности, включение в диету шампиньонов может снизить риск развития рака молочной железы. Также богатая грибами диета облегчает побочные действия при химиотерапии и повышает общую выживаемость больных онкологией по сравнению с диетой, не содержащей грибов.

Также грибы имеют в своём составе значительное количество витаминов и микроэлементов. Например, в 100 г шампиньонов, обладающих наименьшей среди грибов энергетической ценностью, содержится 0,444 мг витамина B2 (при дневной потребности в 1,1–1,3 мг) и 3,88 мг витамина B3 (дневная потребность — 14–16 мг). При этом эноки (7,03 мг витамина B3 на 100 г) ещё более полезны, ведь одна порция обеспечивает почти половину дневной нормы. Выросшие в естественной среде грибы богаты витамином D: например, в 100 г лисичек — до двух суточных норм этого вещества (1200 МЕ).

В грибах содержится значительное количество калия — микроэлемента, необходимого для нормальной работы сердца, почек и передачи нервных импульсов через нейроны. Всего 100 г грибов обеспечит женский организм на 16%, а мужской — на 11% от дневной нормы калия. Также грибы — источник фосфора, цинка, меди, магния и других элементов.

Более того, грибы отнюдь не единственный продукт, некоторая часть которого не переваривается человеческим организмом. Пищевую клетчатку, представленную растворимыми и нерастворимыми пищевыми волокнами, люди также не умеют переваривать. Однако никто не спешит объявлять бесполезными те продукты, которые содержат значительное её количество (например, бобовые — до 15%, а орехи — не менее 10%). Напротив, врачи советуют следить за количеством клетчатки в рационе: женщинам нужно до 25 г в день, а мужчинам — до 38 г.

Таким образом, некоторую часть грибов (от 3,5% до 7% для свежих и от 35% до 70% для сушёных) человеческий организм действительно не может переварить. Однако по такой логике все продукты с высоким содержанием клетчатки (бобовые, орехи) следовало бы отнести к неперевариваемым. К тому же, помимо неперевариваемых веществ, в грибах содержится значительное количество витаминов и микроэлементов. Более того, грибы нельзя считать бесполезной пищей и с точки зрения получения калорий — энергетическая ценность 100 г этого продукта превышает показатель сельдерея, редиса или огурца. Неперевариваемые волокна, хотя и не расщепляются нашим организмом, крайне важны для пищеварения, поэтому отказываться от грибов в рационе точно не стоит.

Наш вердикт: большей частью неправда

В сообществах отсутствуют спам, реклама и пропаганда чего-либо (за исключением здравого смысла)

Правда ли, что дальтонизмом болеют только мужчины?⁠ ⁠

Считается, что дальтонизм (цветовая слепота) — исключительно мужское заболевание, а женщины не могут быть дальтониками. Мы решили проверить, действительно ли это так.

Спойлер для ЛЛ: неправда

Убеждение, что дальтонизм — исключительно мужская патология, широко распространено. Об этом пишут на сайтах вопросов и ответов. Но встречаются такие утверждения и на ресурсах, посвящённых медицине. Например, MedAboutMe пишет: «Среди множества хромосомных болезней, сцепленных с полом у мужчин, стоит выделить дальтонизм». Информационный портал XMedicin называет дальтонизм «сугубо мужским заболеванием». А сайт OkulistPro сообщает, что «дальтонизм — весьма распространённое нарушение типично мужского характера».

Дальтонизм — это наследственная, реже приобретённая, особенность зрения человека и приматов, выражающаяся в сниженной способности или полной неспособности видеть и различать все или некоторые цвета. Бывает красно-зелёный тип дальтонизма, сине-жёлтый и смешанные формы, в том числе полная неспособность различать любые цвета.

Чаще всего дальтонизм связан с нашими генами. Генетически обусловленный дальтонизм появляется из-за дефекта развития колбочек в глазу. Колбочки — это фоторецепторы, которые обеспечивают цветное зрение. Их существует три типа: колбочки типа S (short) отвечают за распознавание коротковолновой части спектра, то есть сине-фиолетовых оттенков, тип M (middle) чувствителен к средним волнам и жёлто-зелёным цветам, а тип L (long) — к длинным волнам и жёлто-красной палитре. При дальтонизме может быть повреждён только один или несколько типов колбочек.

По данным организации Color Blind Awareness, примерно одна из 200 женщин во всём мире страдает дальтонизмом по сравнению с одним из 12 мужчин. Красно-зелёный тип дальтонизма происходит из-за дефектного гена на X-хромосоме, которая есть и у мужчин, и у женщин. Однако, поскольку мужчины имеют только одну Х-хромосому, они более склонны к развитию дальтонизма, чем женщины, которые имеют две Х-хромосомы. Если у женщины есть дефектный ген только на одной из двух Х-хромосом, то она может быть носительницей дальтонизма, но сама не будет страдать от этого расстройства зрения. Чтобы такой тип цветовой слепоты появился у женщины, она должна унаследовать две повреждённые X-хромосомы: одну — от матери-носительницы, не имеющей проявлений дальтонизма, а другую — от отца, который имеет дефектную Х-хромосому и не различает цвета. Такой риск составляет 50%. При этом риск для сына этой же пары родителей ровно такой же. Таким образом наследуется красно-зелёная цветовая слепота.

Сине-жёлтая цветовая слепота кодируется не на половой хромосоме, а на аутосоме — парных хромосомах, одинаковых у мужских и женских организмов. Одной мутации гена OPN1SW, которая может быть у любого родителя, достаточно, чтобы потомок (вне зависимости от пола) имел такое нарушение зрения.

Помимо дальтонизма существует более тяжёлое нарушение зрения — ахроматопсия, в этом состоянии человек в принципе не различает цветов и видит весь мир в оттенках серого. Однако оно встречается крайне редко (один случай на 30 000 человек) и наследуется по аутосомно-рецессивному типу, то есть оба родителя должны иметь дефектный ген, чтобы передать его потомку. При этом не у всех больных ахроматопсией учёным удаётся найти повреждения в отвечающих за зрение генах, это заболевание активно изучается наукой.

На сегодняшний день не существует способа вылечить наследственный дальтонизм. Однако некоторые люди, живущие с этим расстройством, отмечают, что им помогают различать некоторые сочетания цветов особые стёкла очков или специальные линзы. Впрочем, врачи настороженно относятся к таким способам коррекции, так как есть опасение, что подобные приспособления могут оказаться или бесполезны, или даже вредны. При этом учёные разрабатывают генетическую технологию полного излечения дальтонизма, при которой в глаз будет произведена инъекция «здорового» генетического материала. Пока опыты проводятся на обезьянах и дают обнадёживающие результаты. Технология замещения сломанных генов здоровыми уже активно применяется для лечения других заболеваний. Например, препарат «Золгенсма» поставляет в организм больного спинальной мышечной атрофией здоровую копию гена и останавливает прогрессирование этого редкого заболевания.

В некоторых случаях учёные наблюдают так называемый негенетический (ненаследственный) дальтонизм. Например, заболевания, которые повреждают сетчатку и зрительный нерв, могут привести к дальтонизму. Цветовая слепота может быть и побочным эффектом некоторых лекарств, например тех, которыми лечат малярию. Воздействиетоксичных химических веществ также может повредить сетчатку глаза и привести к дальтонизму.

Некоторые заболевания, такие как болезнь Альцгеймера, возрастная макулярная дегенерация (дегенерация сетчатки), рассеянный склероз и диабет, повышают риск развития дальтонизма. Женщины более подвержены первым трём из этих заболеваний, поэтому шанс получить цветовую слепоту, как следствие, у них тоже выше, чем у мужчин. Описанытакже случаи наступления дальтонизма из-за различных повреждений мозга, однако оценить, кто будет больше подвержен такому механизму развития цветовой слепоты, затруднительно, так как подобные происшествия единичны (в научной литературе зафиксированы 92 случая в период с 1970 по 2006 год).

Таким образом, женщины действительно имеют значительно меньшую предрасположенность к одному из видов дальтонизма — к наследственному красно-зелёному. Однако это лишь одна форма, хотя и самая распространённая. Сине-жёлтый дальтонизм может возникнуть с одинаковой вероятностью у обоих полов. А к ненаследственному дальтонизму женщины даже более предрасположены потому, что вызывающие его заболевания чаще проявляются именно у женщин.

Изображение на обложке: SayHi

Наш вердикт: неправда

В сообществах отсутствуют спам, реклама и пропаганда чего-либо (за исключением здравого смысла).

Создаем бионический протез руки, нужны советы понимающих людей⁠ ⁠

В теории принцип такой, на каждый палец приходит пневмоцилиндр с ходом 4 см и максимальной тягой 8 кг, на каждый палец приходит два микрокомрессора суммарно нагнетающие 0.7 мпа ( один из компрессоров работает всегда, для малых нагрузок, второй тяговый для максимальной силы хвата). К пальцам идут нити, проходящие по катушкам, чтобы контролировать движение и при сгибании, и при разгибании, клапан перед цилиндром приоткрывается и сила сжатия становится меньше (для этого нужны формулы, которые мы сейчас выводим). Главный вопрос, имеет ли такая конструкция будущее и достаточный ли в ней функционал, при суммарном бюджете на руку около 30 тысяч рублей. В команде не хватает человека, отлично знающего анатомия, поэтому важный вопрос: хватит ли 10 мышц на управление всей конструкцией. Наша команда принимает любую критику, воспринимает советы и т.п. поэтому прошу нам помочь

Когда вложил баллы в интеллект, пожертвовав удачей⁠ ⁠

Адриен Мари Лежандр доказал кучу важных теорем, поучаствовал в создании эталона метра, заслуженно получил место в списке величайших учёных Франции и кратер на Луне, названный в его честь. Это одна из фамилий, постоянно встречающаяся при получении технического образования. У студентов могла бы быть игра – выпивать, когда в учебнике встречается фамилия Лежандра, но эта роль уже занята Эйлером

Однако описание жизни Лежандра похоже на грустную комедию. Вот несколько фактов с Википедии:

• Лежандра преследовал злой рок — стоило ему сделать выдающееся открытие, как тут же оказывалось, что другой математик сделал то же самое немного раньше

• Даже те его открытия, приоритет которых никто не оспаривал, часто в скором времени перекрывались чужими, более общими результатами

• Из-за бюрократической ошибки пенсия Лежандра была отменена в 1824 году, и остаток своих дней он прожил в нужде

Завершает эту череду неудач то, что не сохранилось ни одного портрета Лежандра, кроме карикатуры. Теперь когда нужно проиллюстрировать вклад учёного, его изображают так:

Более того, почти 200 лет для иллюстрации его трудов использовали портрет другого человека с той же фамилией. Лишь в 2005 году благодаря двум студентам, это недоразумение удалось обнаружить

Вот что бывает, когда вложил все баллы в интеллект, пожертвовав удачей

Число Пи: как считали и наглядное определение | Лекции по математике – Николай Андреев | Научпоп⁠ ⁠

Что такое число Пи и как определить его наглядно? Каким образом математики прошлого пытались рассчитать его точное значение? Можно ли в десятичной записи числа Пи встретить любую последовательность цифр? Как узнать на какой позиции в числе Пи можно отыскать дату своего дня рождения?

Рассказывает Николай Андреев, кандидат физико-математических наук, заведующий лабораторией популяризации и пропаганды математики Математического института им. В. А. Стеклова РАН.

Алексей Савватеев о популяризации математики | Научпоп⁠ ⁠

Мы продолжаем цикл, посвящённый популяризации науки в России. Вы узнаете мнение наших лекторов о том, какой должна быть популяризация науки, её проблемах и достижениях, социальном и практическом значении, о том, как они пришли к этой деятельности, и зачем ею необходимо заниматься.

Рассказывает Алексей Савватеев, математик и матэкономист, доктор физико-математических наук, научный руководитель Кавказского Математического Центра АГУ, профессор МФТИ, ведущий научный сотрудник ЦЭМИ РАН, популяризатор математики среди детей и взрослых.

Шарнирные механизмы | Лекции по математике – математик Николай Андреев | Научпоп⁠ ⁠

Задумывались ли вы, как работают стеклоочистители автомобиля? Что такое шарнирные механизмы и где они применяются? Как перевести движение по окружности в движение по прямой? Какие удивительные механизмы разрабатывал великий русский математик и механик П. Л. Чебышев и для каких задач они применялись?
Рассказывает Николай Андреев, кандидат физико-математических наук, заведующий лабораторией популяризации и пропаганды математики Математического института им. В. А. Стеклова РАН.

Фигуры постоянной ширины | Лекции по математике – математик Николай Андреев | Научпоп⁠ ⁠

Почему крышки люков делают круглыми? Что такое фигура постоянной ширины? Какими интересными свойствами обладает треугольник Рело и как его построить? Почему английская 20-пенсовая монета имеет такую необычную форму? Как и чем сверлят квадратные отверстия? Что представляют собой фигуры постоянной ширины в трёхмерном пространстве и какая открытая математическая проблема с ними связана? Рассказывает Николай Андреев, кандидат физико-математических наук, заведующий лабораторией популяризации и пропаганды математики Математического института им. В. А. Стеклова РАН.

Крестики-нолики, шашки и шахматы: немного об играх в математике⁠ ⁠

Вы вечно проигрываете в крестики-нолики? Устали от бесконечных издевок окружающих? Чувствуете себя неполноценным членом общества? Тогда вы обратились по адресу! Сегодня у вас есть уникальная возможность пройти наш обучающий курс по беспроигрышной стратегии, который стартует уже сегодня! Присоединяйтесь сейчас и получите скидку 10% по промокоду НЕУДАЧНОЕ_ВСТУПЛЕНИЕ!

❯ 1. Беспроигрышная стратегия в крестики-нолики (или как впасть в состояние «ничейной смерти»)

Так, ладно, скорее всего все и так знают, что в крестиках-ноликах практически невозможно не победить, да и они давно вышли из моды. Но для поддержания уровня занудства, мы все-таки пробежимся по общей стратегии, а затем очень издалека начнем разговор про игры, так что заваривайте чаёк и присаживайтесь. Кто в теме, следующую часть можно пропустить.

Итак, как не проигрывать, если вы ходите первыми (напомню, что в нашем консервативном мире крестики доминируют).

1 ход: всегда в центр;
2 ход: в угол, который дальше всего от предыдущего хода ноликов;
3 ход: защита от попыток нолика чет выстроить или, что вероятнее, – снова ход в угол;
4 ход: тут у вас в наличии либо уже имеются две выигрышные линии, и вы гасите его, либо нолик прикрыл тылы, и исход – ничья.

Если вы играете за нолики, то при «идеальном» сопернике (который ходит всегда верно) у вас есть лишь возможность обороняться и выйти вничью, например:

1 ход: в любой угол;
2 ход: а дальше только пытаться помешать крестикам замутить тройничок, ведь больше вы ни на что не способны в силу своей submissive сущности.

Автор потерял нужную картинку из инета, не судите строго

Как видно, максимальная выгода от этих знаний – спорить с детишками на конфетки (хотя и они быстро раскусят фокус), а программу, способную никогда не проигрывать в крестики-нолики, может написать даже школьник. Самым примитивным методом в данном случае является дерево игровых ситуаций: перебор всех возможных исходов игры, где в конце партии заполнены все клетки поля.

Смотрите, корень нашего дерева – пустое поле 3х3. Первый игрок имеет возможность сделать ход на одну из девяти позиций – рисуем дереву девять веток с разными позициями крестиков (там внизу есть картинка). На следующем ходе у каждой ветки с крестиком есть восемь свободных мест для ноликов, то есть каждой ветке рисуем по восемь новых, где в различных комбинациях на поле две клетки заняты крестиком и ноликом. Итого имеем 9х8 – 72 ветки. Следуя такой логике, на дальнейшем шаге у дерева появится по 7 ответвлений, так как свободно только 7 клеток для крестика, количество теперь веток стало 9х8х7=504. Конечное число решений – листиков нашего дерева – равно 9! (все же знают, что это не девять с восклицанием, а факториал? – 9х8х7х6х5х4х3х2х1) или 362880. Теперь достаточно вбить компьютеру все эти исходы и запрограммировать выбирать только выигрышные.

Первые ветви дерева решений

Но тут даже с первого взгляда понятно, что такой способ слишком «деревянный»: некоторые ветви приводят к победе еще до того, как заполнится все поле, так что мы, по сути, выполняем тонну ненужных вычислений. Нужно уметь не только выбрать кратчайший путь к выигрышу, но и отсечь ненужные ветви – короче, подстричь наше дерево. Первая задача реализуется с помощью алгоритма минимакс, который сводит к минимуму счет противника, максимизируя при этом свой (то есть – выбирая наиболее возможную короткую ветвь). Вторая задача решается методом альфа-бета отсечения, который при переборке различных узлов дерева отсекает заранее проигрышные.

Ну вот, дерево подстригли, причесали – теперь полное количество его узлов сократилось до 256158, и программа всегда будет выигрывать или заканчивать партию вничью за секунды.

Таким образом, крестики-нолики являются примером игры, находящейся в состоянии «ничейной смерти»: любой игрок (даже если он полный чайник, а противник чемпион мира), применяющий правильную теорию, может выиграть или в худшем случае свести ее к ничьей. Такая полностью просчитанная игра теряет смысл, ведь опыт и квалификация игроков больше не имеют веса, и соревновательный момент уступает место вычислениям.

Но крестики-нолики – игра очень примитивная, самая длинная партия в ней равна всего девяти ходам, так что построить и просчитать дерево решений для нее можно даже вручную (развлечение для людей с кучей свободного времени).

Вот, например, с шашками дела обстоят интереснее: кроме большого поля у них и правила на порядок сложнее, так что при подсчетах оказывается, что листьев у дерева решений около 5х10^20. Это пять и рядом двадцать нулей. Думаете, это мало? Оно и понятно, у нас мозг просто не способен представить число такого порядка, но для сравнения: чтобы выстроить цепочку от Земли до Марса из бусинок размером с атом потребуется как раз 5,5х10^20 бусинок. Очевидно, что число это офигеть какое большое, и пятидесяти компьютерам не просто так потребовалось почти 20 лет (двадцать лет, Карл!), чтобы полностью рассчитать все возможные исходы шашек и выстроить их дерево решений.

Сие знаменательное событие произошло в 2007 году благодаря команде канадских исследователей во главе с Джонатаном Шеффером, и с этого момента шашки официально вошли в список полностью решенных игр. Если оба соперника не совершают ошибок, то партия всегда заканчивается ничьей. Тут нужно учесть, что речь идет об английских шашках – чекерс; в них назад бьет только дамка.

Статья Шеффера и его коллег в журнале Science

Таким образом, человек даже теоретически больше никогда не обыграет компьютер в шашки, так как с первого его хода известны все выигрышные решения, и каждый шаг лишь приближает компьютер к победе. Ничейная смерть шашек была предсказана еще в 50-е, и спустя полвека прогноз подтвердился. Но не стоит грустить: если крестики-нолики имеют короткую беспроигрышную стратегию, то для шашек она гораздо-гораздо сложнее, так что и воспользоваться ей может только компьютер. По сути, 2007 был значим только для математиков. Как многие заметили, после 2007 года шашки не умерли, и в игре между двумя человеческими существами решающее значение все еще имеет опыт, а не вычислительные мощности мозга.

Сейчас на меня наверняка налетят шахматные снобы, утверждающие, что приличные люди вообще не играют в шашки. И действительно, а как обстоят дела у шахмат?

❯ 2. Компьютеры, которые играют в игры

Кто победит, если две одинаковые программы устроят между собой шахматный турнир? Будут ли партии всегда заканчиваться вничью или у белых будет преимущество первого хода? И есть ли какая-то выигрышная стратегия, которая позволила бы полному чайнику одолеть чемпиона?

От математики в этой части не осталось ничего, кроме парочки больших чисел, и она является скорее кратким историческим обзором. Однако теория игр без шахмат – как самолет без двигателя, надо чуть-чуть пробежаться по основным моментам.

Итак, по сравнению с великими и ужасными шахматами, шашки (а тем более, крестики-нолики) покажутся развлечением для малышей. Напомню, что для английских шашек количество различных вариантов партий равняется 5х10^20, и полностью просчитать их смогли только спустя 18 лет после начала работы программы.

Тут нужно отдельно отметить, что обыграть в шашки особь вида Homo sapiens компьютер смог гораздо раньше, целью проекта было не научить машину побеждать людей, а знать последствия каждого его хода вплоть до окончания игры.

Напрашивается очевидный вопрос: раз шашки рассчитали, то и шахматы сможем, разве нет? Ждали же 18 лет, подождем и еще. Всё равно простым смертным нет дела до этих математических извращений, и в каком-нибудь 2040 году, листая ленту девятым кибер-пальцем, мы смахнем новость про найденное решение для шахмат.

К сожалению, пока что это утопия. И дело не в том, что математики поняли, что страдают какой-то фигней, проблема заключается в сложности самой игры: одних только позиций фигур на доске существует около 10^46, а уникальных партий – не меньше 10^120.

Десять в сто двадцатой степени. Это много. Так много, что у нас даже нет аналогии, чтобы показать весь ужас этого гигантского числа, его попросту не существует в физическом мире. Чтобы вы понимали, количество атомов в известной нам части Вселенной примерно равно 10^80, а количество оригинальных партий в шахматах больше этой цифры в 10^40 раз. Причем в начале игры все выглядит довольно безобидно: у белых есть всего двадцать ходов – 16 пешками и четыре конями — но с каждым сделанным шагом количество возможных комбинаций на доске очень быстро растет. Так, например, после первого хода каждого из соперников, на поле существует 400 различных позиций для следующего шага, после второго – 72084, после третьего – больше 9 миллионов, после четвертого – более 288 миллиардов. Такое число соразмерно с количеством звезд в нашей галактике, а ведь это всего лишь самое начало партии.

Однако не просто так было сказано, что теория игр без шахмат – как самолёт без двигателя. После окончания Второй мировой еще на заре эпохи машинных вычислений шахматы стали своеобразным эталоном для проверки различных идей в этой области. Клод Шеннон *кстати, именно в честь него число 10^120 называется числом Шеннона*, один из основателей раздела об искусственном интеллекте, говорил, что не видит практической ценности в вычислении всех возможных шахматных партий, но сама эта мысль побуждает исследователей двигаться вперед и развивать технологии до тех пор, пока они не найдут решение.

Первую программу для игры в шахматы написал еще в 1952 году Дитрих Принц (коллега Алана Тьюринга) на компьютере Ferranti Mark. Правда, тут не стоит обольщаться, этот компьютер, лишь отдалённо напоминающий наши современные устройства, был таким слабеньким, что объем его оперативной памяти мог содержать программу только по типу «мат в два хода». Она была рассчитана лишь для последних двух ходов, но начало шахматной эпопеи было положено.

В 1956 году компьютер MANIAC-1 *милое название* сыграл три партии в облегченные шахматы (на поле 6х6 и без слонов) – сам с собой, против сильного игрока и против новичка. Несмотря на то, что опытный шахматист в начале игры решил отказаться от ферзя, программа все равно ему проиграла *какой неумелый маньяк*, но вот последнего – слабого соперника компьютер смог победить. Это была первая победа машины над человеком.

Название MANIAC, кстати, — это аббревиатура: Mathematical Analyzer Numerical Integrator and Automatic Computer. «… Компания Metropolis выбрала имя MANIAC в надежде остановить поток глупых аббревиатур для названий машин»

После изобретения в 1971 году первого микропроцессора, у ученых появилась возможность задействовать более мощные компьютеры, а значит, сохранять в памяти машины еще больше победных комбинаций. В 1974 году был организован первый чемпионат по шахматам среди программ, в 1978 году машина обыграла международного мастера по шахматам, а в 1981-м Cray Blitz стал первым компьютером, получившим рейтинг мастера.

Но несмотря на то, что с появления первого компьютера, играющего в шахматы, прошло уже много времени, алгоритм программы оставался на уровне решения крестиков-ноликов: легендарный суперкомпьютер Deep Blue от компании IBM использовал типовой метод поиска по шахматному дереву— минимаксный алгоритм с альфа-бета-отсечениями. Преимущество того или иного компьютера заключалось лишь в мощности процессора и количестве загруженных в него победных ходов живых шахматистов.

Кстати, легендарным Deep Blue стал 11 мая 1997 года, когда выиграл матч из шести партий у чемпиона мира Гарри Каспарова. Интересно, что за восемь лет до этого в Нью-Йорке Каспаров победил более слабого предшественника Deep Blue под названием Deep Thought. Тогда он высказал такую мысль: «Если компьютер сможет превзойти в шахматах лучшего из лучших, это будет означать, что ЭВМ в состоянии сочинять самую лучшую музыку, писать самые лучшие книги. Не могу в это поверить. Если будет создан компьютер с рейтингом 2800, то есть равным моему, я сам сочту своим долгом вызвать его на матч, чтобы защитить человеческую расу». Что ж, ему явно пришлось пересмотреть свои взгляды.

Матч 1997 года, который стал предметом документального фильма «Человек против машины»

Окончательно и бесповоротно человечество проиграло железякам в 2005-м: в этот год представитель нашей расы в последний раз смог одержать верх над программой. Сегодня рейтинг живых шахматистов настолько отстал от их железных соперников, что человеку больше никогда не выиграть партию с машиной. На начало сентября 2022 года наивысший шахматный рейтинг человека составляет 2861, а программы 3535.

Чувствуете, как повеяло киберпанком? Но несмотря на такие потрясающие успехи компьютеров, сама игра так и остается нерешенной: нам неизвестно, как закончилась бы идеально просчитанная партия, где обе программы знают последствия каждого хода вплоть до конца игры. Ученые лишь предполагают (но до сих пор не могут доказать), что белые обладают преимуществом первого хода, так как в идеальной игре черные могут только реагировать на создаваемые ими угрозы. Некоторую надежду в этой области вселяет активное развитие квантовых компьютеров, которые могут вести поиск одновременно по нескольким ветвям дерева решений, но тем не менее какого-то революционного алгоритма для самого поиска мы не имеем, и идеальной стратегии для чайников не существует.

Хотя еще в 1960-х шахматы были своеобразным испытательным полигоном при проверке различных методов создания искусственного интеллекта, сложные стратегические игры и сегодня служат этой цели. В чистом виде они не представляют особой ценности, но подходы, используемые для обучения и самообучения машин, имеют большое значение для науки. Кроме того, мне кажется, сама мысль о том, что мы знаем, как рассчитать шахматы, но пока просто не имеем для этого ресурсов, очень вдохновляет.

❯ 3. Go play Go (Последний бой людей)

Оказалось – человек так отстал от своих железных собратьев, что больше никогда не сможет одержать над ними верх. Но что, если бы существовала игра, где люди могли бы проявлять свои сильные стороны, не присущие машинам? Где победа зависит не только от строгих логических расчетов, но и от силы воображения и хитрости?

Как вы уже поняли, такая игра есть: мы наконец-то добрались до го. Го – китайская стратегия – является самой древней настольной игрой, сохраняющей свои правила практически неизменными вот уже 2500 лет. До ХХ века игра была распространена только в Азии, но на сегодняшний день она входит в пять дисциплин Всемирных интеллектуальных игр и является самой распространенной настолкой по числу участников (c поправочкой на плотность населения Востока).

В Китае го образно называют «разговором рук» *italian_moment*, что подчеркивает особое отношение к игре как к искусству. Это неудивительно, ведь ее правила невероятно сложны, так что напоминают не соревнование, а своеобразный диалог, и у разных мастеров есть даже свои собственные стили, по которым их узнают – как стиль писателя или манера художника.

Чтобы сыграть в классическую версию го вам понадобятся: доска в клетку 19х19 (называется гобан) – 1 шт, белые игральные камни – 180 шт., черные игральные камни – 181 шт., кошка-жена – 1 шт. (если есть больше, поделитесь?). Цель игры — отгородить на доске камнями своего цвета бо́льшую территорию, чем противник. Как видно, здесь нет черных и белых клеток на поле, камни можно ставить на любые пересечения линий, нет и разграничения игральных фигур – все они равноценны друг другу. Собственно, именно эта простота и порождает дьявольски сложные тактику и стратегию.

Напомню, тактика – локальное противоборство в какой-то части поля. Стратегия – общее положение сил в игре. Если в шахматах вы лишились дорогой фигуры, ваши шансы на победу обычно заметно уменьшаются, то есть тактика очень сильно влияет на стратегию. В го и поле больше, и фишек огромное количество – поэтому хитрости и поддавки здесь вполне могут стать более близким путем к победе, чем прямая и открытая политика завоевания.

Обычный метод перебора, которым пользуются компьютеры для выбора выигрышной стратегии в шахматах, здесь просто не уместен. Во-первых, дерево решений го необычайно огромно – на начальной позиции существует 55 вариантов ходов (в шахматах – 20), и «растет» оно быстрее – после первых двух ходов соперников существует уже около 16 миллиардов позиций для следующего (в шахматах – меньше ста тысяч). А во-вторых, го – игра, в которой очень важен опыт.

Настоящий мастер способен оценивать ситуацию на поле с помощью распознавания визуальных образов, а человеческий мозг приспособлен к этому гораздо лучше компьютера. Умение узнать на доске некий общий рисунок, который не повторяется каждый раз в точности – задача для машины куда более сложная, чем просто молниеносный подсчет. Именно по этой причине даже после первых серьезных проигрышей людей в шахматы, считалось, что компьютерам не скоро удастся добиться того же в го.

Но вот настал 2016 год и программа AlphaGo, разработанная корпорацией Google, в прямом эфире победила мирового мастера с девятым даном – Ли Седоля. Это стало возможно благодаря новому подходу обучения, который кардинально отличается от обучения шахматных компьютеров. Помните, что Deep Blue использовал обычный метод перебора дерева решений просто с кучей оптимизаций и на самом деле кроме мощных процессоров и больших объемов памяти он недалеко ушел от железяк 60-х.

AlphaGo – революционная программа, в ней нет базы данных с удачными ходами чемпионов или оценочного алгоритма, лишь самые базовые правила, которым учат новичков. Всему остальному она научилась сама, проигрывая тысячи партий с собой. В основе компьютера лежит нейронная сеть, моделирующая работу органического мозга. Главное новшество AlphaGo заключается в использовании глубинного обучения — метода, успешно применявшегося для распознавания образов (например, для поиска картинок в Google Images). Но как ни парадоксально именно из-за этого разработчики не знают, каким конкретным образом программа оценивает ситуацию в игре: система настолько сложна, что анализировать все уровни обработки информации в целом не представляется возможным.

Синтез интеллектуального подхода, свойственного людям, и высокой скорости вычислений делает AlphaGo уникальной. Методы, реализованные в этом проекте, сейчас проходят проверку для применения подобных программ жизни. Уже сегодня они помогают выстраивать модели химических реакций в живых организмах и могут диагностировать некоторые заболевания на ранних стадиях.

Поэтому как ни грустно признавать наше поражение по всем фронтам (и в шашках, и в шахматах, и даже в го) – все же мы не проигрываем впустую. Такие программы, как AlphaGo только лишний раз доказывают невероятную силу человеческого разума и задают высокую планку для следующих поколений. Несмотря на окончательную победу машин, го не только не потеряла статус интересной настольной игры, но и вышла за эти рамки, став важным этапом в истории развития искусственного интеллекта, также как шашки или шахматы.