Новости

Полный фэйс-контроль

На январской специализированной конференции по построению электронных изображений — Electronic Imaging Conference, проходившей в Сан-Хосе, — один из самых интересных докладов был посвящен прогрессу в области пластической хирургии лица. Автор работы, американский исследователь Стив Пайпер (Steve Pieper) из бостонской больницы Brigham and Women’s Hospital, занимается приложениями компьютерной графики в пластической хирургии около десяти лет. Пайпер создал весьма сложное программное обеспечение, позволяющее в сочетании с результатами ядерно-магниторезонансного сканирования кожного покрова с большой вероятностью предсказывать, как будет выглядеть пациент после операции.

В основу программы положено ПО лос-анджелесской софтверной фирмы Digital Elite, специализирующейся на компьютерном моделировании лиц для киноиндустрии и развлекательных телепостановок. В своем медицинском варианте оно моделирует изменения, которым подвергается лицо в результате того или иного действия хирурга. Благодаря этому врач и пациент могут заранее обсудить вносимые изменения и выбрать наиболее приемлемый вариант.

ЯМР-сканирование фиксирует структуру эпидермиса, дермиса и подкожной ткани — основных слоев кожного покрова. Все эти данные комбинируются с первичным трехмерным образом лица, чтобы составить цельную картину многослойной структуры. Затем программа использует известную технику моделирования по методу конечных элементов (finite element modelling), разбивая каждый слой на тысячи маленьких трехмерных фрагментов, которые взаимодействуют друг с другом в соответствии с системой уравнений, описывающих поведение ткани каждого слоя. Конечным результатом этой большой последовательности пересчетов и является вид лица после заживления надрезов.

В дальнейших планах Стивена Пайпера — так усовершенствовать программу, чтобы она могла учитывать разную эластичность молодой и старой кожи, а также рассчитывать эффекты «провисания» кожи, со временем появляющиеся на прооперированном лице. При нынешней популярности пластической хирургии можно с уверенностью сказать, что успех программе обеспечен. — Б.К.

Заложи знакомого

Интересную стратегию «вакцинации» компьютеров и населения от вирусных эпидемий предложила группа израильских и американских ученых. Эта методика способна в несколько раз снизить расходы на борьбу с очередной заразой.

Бороться с заболеваниями, передающимися при контактах, трудно, хлопотно и дорого. Расчеты показывают, что при случайном выборе объединенных в сеть компьютеров или людей, для того чтобы остановить эпидемию, нужно привить почти 95% индивидов. Однако давно известно, что можно действовать гораздо более эффективно. Компьютерные сети и сообщества людей роднит одно важное свойство. Большинство индивидов имеют лишь ограниченный круг знакомств, но есть и общительные люди/серверы с большим числом контактов. Их-то и надо прививать в первую очередь. Но как выявить этих суперраспространителей без детального знания структуры сети?

Оказывается, решить эту проблему способен очень простой алгоритм. Достаточно случайным образом выбрать лишь 20% населения и попросить каждого назвать только одного знакомого — которому и вколоть прививку. Этого оказывается достаточно, чтобы обнаружить большинство чересчур общительных разносчиков заразы. Еще меньше работы потребуется, если прививать только тех, кто будет назван хотя бы дважды.

Специалисты высоко оценили эту простую стратегию, которая может быть эффективна и для борьбы с болезнями в бедных странах Африки, и для предупреждения онлайновых инфекций, и даже для разрушения подпольных сетей террористов. — Г.А.

Куда ни кинь, всюду клин

Национальный научный фонд США выделил 750 тысяч долларов команде из университетов Карнеги Меллона и штата Нью-Мексико на проект по изучению «киберразнообразия» как способа борьбы с вирусами, червями и другими компьютерными напастями.

Идея этого неординарного и весьма спорного проекта заимствована у матушки Природы. Хорошо известно, что заболевания наносят наибольший ущерб монокультурам. Генетически близкие организмы, одинаково восприимчивые к инфекции, гибнут, не умея ей противостоять. В генетически разнообразных популяциях ущерб от инфекций уже не столь велик. Точно так же компьютерные вирусы способны нанести огромный ущерб, благодаря тому, что проникают в одну и ту же дыру в защите миллионов копий единственной операционной системы.

Прежние попытки создать киберразнообразие заключались в разработке разных версий одной программы независимыми командами программистов в надежде, что набор уязвимых дыр получится у них разным. Однако такой подход экономически невыгоден, поскольку требует массы времени и средств. В новом проекте будет предпринята попытка снизить уязвимость компьютеров путем автоматического изменения некоторых частей программ на разных системных уровнях для создания множества разных версий. Это не спасет отдельно взятый компьютер, зато повысит стойкость компьютерной популяции в целом, препятствуя распространению инфекции.

В народе шутят, что резидентный антивирус порой гораздо хуже вируса. Пока трудно сказать, насколько эффективной будет подобная борьба с сетевыми червями, но то, что всевозможных конфликтов версий ПО при этом меньше не станет, уже очевидно. — Г.А.

Луч света в темном царстве

Удивительное и многообещающее открытие сделала международная группа астрофизиков из Великобритании, Австралии, Италии и США. Им впервые удалось обнаружить в глубинах вселенной пару пульсаров, вращающихся друг вокруг друга.

Пульсар — это чрезвычайно плотная нейтронная звезда с массой, сопоставимой с массой Солнца, но диаметром всего несколько десятков километров. Пульсары быстро вращаются вокруг своей оси, посылая в пространство два мощных луча радиоволн подобно маяку. Во вселенной подобные объекты не редкость; предполагается, что они образуются при вспышках сверхновых. В декабре прошлого года с помощью 64-метрового радиотелескопа был обнаружен очередной пульсар, делающий оборот каждые 23 мс, вращаясь вокруг какой-то звезды. Какова же была радость ученых, когда дальнейшие наблюдения с помощью более мощного 76-метрового телескопа показали, что вторая звезда — тоже пульсар, который вращается с периодом 2,77 с.

Это звездное образование представляет собой удивительную релятивистскую лабораторию, наблюдение за которой позволит ученым выйти на совершенно новый уровень проверки предсказаний общей теории относительности Эйнштейна и сократить сильно разросшийся зоопарк гравитационных теорий. В такой системе должен наблюдаться целый ряд релятивистских эффектов, ранее недоступных для проверки. Кроме того, радиолуч от одного пульсара «просвечивает» магнитосферу другого, что позволяет детально разобраться в ее строении. В общем, судя по предварительным прогнозам, новые научные данные у астрофизиков теперь должны посыпаться как из рога изобилия. — Г.А.

Китайский ковер

Удивительный наноковер из оксида цинка изготовили китайские ученые. Под действием ультрафиолета он может переключаться из «суперводоотталкивающего» в «сверхводопритягивающее» состояние.

Редкое свойство полупроводника оксида цинка разительно менять свои «чувства» к воде под действием света было известно и раньше. В обычном состоянии на нем, как на всякой гидрофобной (водоотталкивающей) поверхности, капли воды не растекаются, а собираются в шарики и легко скатываются. Из таких материалов хорошо делать крыши палаток или ветровые стекла автомобилей. Наоборот, гидрофильные, хорошо смачиваемые поверхности подойдут для полотенец и тряпок. Такие свойства пленка из оксида цинка приобретает после облучения ультрафиолетом, а затем примерно за неделю пребывания в темноте восстанавливает свое обычное гидрофобное состояние.

Материал считается супергидрофобным, если угол контакта между его поверхностью и поверхностью капли больше 150 градусов, и сверхгидрофильным, если этот угол близок к нулю. Таких свойств нового покрытия удалось достичь, изготовив его из густо расположенных ворсинок диаметром 50–150 нм (на фото).

Ученые надеются, что новое покрытие найдет массу применений в промышленности и хозяйстве. Например, переключая свойства поверхности, можно перемещать жидкость в капиллярах микромашин или чипов. Можно собирать грязную воду или другие отходы, а затем «выталкивать» их, легко очищая «тряпку». Сейчас китайцы активно работают над снижением времени «переключения» наноковра, которое определяется химией взаимодействия оксида цинка с кислородом воздуха. — Г.А.

В животе его горит маленький фонарик

В январском номере журнала Science опубликована статья американских биологов о необычном головоногом — маленьком, меньше десяти сантиметров, гавайском кальмаре бобтейл, официально именуемом Euprymna scolopes. Главная особенность этого животного — находящийся в нижней части тела биологический прожектор, который кальмар может включать и выключать при поисках пищи в темноте или для обмана хищных рыб, скрывая светом силуэт собственной тени. Как считают ученые, полное понимание устройства этого необычного природного механизма поможет в разработке более эффективных оптоэлектронных нанотехнологий.

Прожектор бобтейла представляет собой сложный оптический прибор — с источником света, рефлектором и фокусирующей линзой. В качестве источника света служат бактерии Vibrio fischeri, живущие в симбиозе только с этим моллюском на определенном участке его тела. Колония люминесцентных бактерий со всех сторон окружена системой из многих тысяч микроскопических светоотражающих пластин, формирующих рефлектор. Светоотражательная ткань имеет белковый состав, причем белки здесь обнаружены весьма специфические — авторы статьи дали им название «рефлектины». Интересно, что в молекулах рефлектинов из двадцати природных аминокислот используется лишь шесть, к тому же они образуют периодически повторяющиеся последовательности. По сути дела, говорится в статье, рефлектины дают примечательный образец производства фотонных нанорешетчатых структур в природных условиях.

Эксперты, ознакомившиеся со статьей, согласны, что понимание механизма формирования микропластин из рефлектинов даст толчок созданию принципиально новых, «мягких» оптических и спектрометрических приборов. Есть на будущее и еще одна интересная задача — пока что совершенно неясно, каким образом кальмару удается включать и выключать свой прожектор. — Б.К.

Американцы нашли родину слонов

Большой группе археологов из десяти американских университетов наконец-то удалось обнаружить ископаемые останки предков современных слонов. Долгожданная находка закрывает старую брешь в эволюции этих удивительных животных, долгое время не дававшую покоя зоологам.

В ходе раскопок на Эфиопском нагорье были обнаружены челюсти, зубы и фрагменты скелетов, возраст которых около 27 млн. лет. Они принадлежат пяти разным видам млекопитающих с хоботом, от примитивных созданий до особей, очень похожих на современных слонов. Среди них — Deinotherium — животное с хоботом и двумя загнутыми вниз клыками. Кроме того, были обнаружены останки еще трех новых видов вымерших животных. Одно из этих созданий похоже на современных носорогов, но с двумя растопыренными рогами на месте одного.

В период между 32 и 24 млн. лет тому назад Африка и Аравийский полуостров образовывали единый континент, который был изолирован от остальной суши. Что происходило с животными за эти восемь миллионов лет изоляции, остается загадкой. Предки слонов были гораздо меньше своих потомков. Они весили около тонны и были размером с корову. Позже, когда континенты объединились и началась борьба за место под солнцем с обитателями Евразии, часть новых видов вымерла, а вот слоны выжили, подросли и расселились на новых территориях. — Г.А.