Компьютерра - Журнал «Компьютерра» № 23 от 19 июня 2007 года
Время безжалостно к святыням, а уж те, что известны всему миру, как, скажем, памятники Рима, еще и подвергаются набегам толп туристов. Но есть способ остановить разрушения и даже вернуть время вспять, прямо в 320 год нашей эры – эпоху расцвета Вечного города.
11 июня было объявлено о завершении одного из самых впечатляющих научно-исторических проектов нашего времени. Международная команда из архитекторов, археологов и компьютерных специалистов из университетов Вирджинии и Калифорнии (Лос-Анджелес), а также из исследовательских институтов Италии, Германии и Великобритании, потратив около десяти лет и двух миллионов долларов, воссоздала Рим эпохи правления императора Константина. В виртуальности воспроизведено около семи тысяч зданий яркого и космополитичного города с более чем миллионным (в те времена) населением. Благодаря лазерному сканированию нынешнего Рима и археологическим данным, был восстановлен практически весь город с его двадцатикилометровой защитной стеной. Причем это было сделано с помощью тех же программ, которыми пользуются современные дизайнеры.
Полное внутреннее убранство, а также фрески и украшения воссозданы примерно у тридцати зданий, включая Сенат, Колизей и базилику Максенция, – по ним можно виртуально прогуляться и посмотреть, как что было устроено. Усилиями археологов заново ожили и разрушенные ныне строения – например, храм Венеры и Ромы, а также фонтан Meta Sudans, бивший неподалеку от Колизея.
Эта симуляция уже почти утраченного мегаполиса поможет ученым в некоторых экспериментах, например в подсчете вместительности древних зданий. Не менее полезна она будет студентам и туристам, собирающимся в Вечный город. А каждый раз, когда состоится очередная историческая находка, виртуальный Рим просто "пропатчат".
"Это первый шаг в создании виртуальной машины времени, которую наши дети и внуки будут использовать для изучения истории Рима и многих других великих городов во всем мире", – говорит руководитель проекта Бернар Фришер (Bernard Frischer). Впрочем, все эти достижения пока доступны широкой публике лишь в виде отдельных картинок и видеоклипов. Разработчики кивают на то, что для организации одновременного доступа тысяч пользователей к полной трехмерной модели нужны колоссальные компьютерные мощности, которых у них нет. Будем надеяться, проблема вскоре решится с помощью сторонних инвесторов, тем более что сам исследовательский проект был реализован отчасти на гранты от Intel и Microsoft. Фришер говорит также о возможности вывода виртуального Рима в Сеть с помощью игровых серверов онлайновой вселенной Second Life. Кроме того, группа частных компаний планирует в следующем году открыть 3D-кинотеатр рядом с Колизеем, где будут показывать фильмы на основе симуляции. АН
В желтой, жаркой АфрикеПока не ясно, насколько будут востребованы в развивающихся странах уже почти готовые "стодолларовые ноутбуки" для детей, а уже стартовал новый пятилетний амбициозный проект, нацеленный на их продвинутых мам. Дешевый дровяной "кухонный комбайн", объединяющий плиту, электрогенератор и холодильник, обещает разработать международная команда ученых, координируемая из Университета Ноттингема в Великобритании.
Сегодня около двух миллиардов людей на земном шаре готовят пищу на открытом огне, используя костер или примитивную печь. А это крайне неэффективно. Лишь около семи процентов выделяемой от сжигания дров или другой органики энергии используется по назначению. Кроме как к дополнительному загрязнению воздуха и окружающей среды, выделению углекислого газа и уничтожению растительности такая расточительность не ведет. Но тотальная нищета третьего мира пока не позволяет что-нибудь изменить.
Новый проект назвали SCORE (Stove for Cooking, Refrigeration and Electricity) – печь для готовки, охлаждения и получения электричества. Самое интересное, что комбайн основан на технологии термоакустических преобразователей, которые до сих пор использовались лишь в космосе или в военных целях для охлаждения электроники или генерации электроэнергии. Только эти передовые технологии, надеются авторы проекта, позволят создать простое устройство почти без движущихся частей и не требующее обслуживания, цена которого ($30–40) будет на порядок меньше, чем у электрогенераторов такой же мощности.
По-видимому, первыми с термоакустикой столкнулись стеклодувы, еще в XIX веке. Они иногда слышали чистый звук, издаваемый неравномерно нагретыми сосудами. Тогда же эффект генерации звука при наличии перепада температур был изучен и описан в трудах классиков науки. Но на практике с термоакустической неустойчивостью серьезно начали работать лишь в середине прошлого века создатели ракетных двигателей, в соплах которых большие перепады температур приводили к самовозбуждению звуковых колебаний, способных разрушить всю конструкцию. И лишь в восьмидесятых годах было осознано, что можно использовать и обратный эффект перекачки тепла звуковыми волнами. На основе термоакустического эффекта стали разрабатывать тепловые насосы, то есть холодильники для спутников и радаров. Возник интерес и к термоакустическим генераторам электроэнергии.
Механизм работы термоакустического устройства легче всего понять на примере теплового насоса. В простейшем случае он состоит из настроенной в резонанс со звуковыми колебаниями трубы, в которую помещен кусок пористой керамики или пучок параллельных заполненных газом тонких трубок. С одной стороны трубы помещают динамик, похожий на тот, что используют в звуковых колонках. В возбуждаемых динамиком стоячих звуковых волнах газ колеблется взад и вперед, нагреваясь при сжатии и охлаждаясь при расширении. Этот перепад температур мал – всего две сотые градуса даже для громкого звука на болевом пороге нашего слуха (120 децибел). Но если правильно подобрать материал и размеры трубок, этого оказывается достаточно, чтобы обменивающийся с ними теплом газ создал в пучке необходимый градиент температуры.
Точно так же, но в противоположном направлении работает и термоакустический генератор, в котором звуковые колебания возникают при поддержании перепада температур в пучке трубок. А уже эти звуковые колебания нетрудно превратить в электрический ток с помощью того же динамика, который будет работать как микрофон, то есть линейный электрогенератор. Если же в качестве динамика использовать пьезопластину, в таком устройстве совсем не будет движущихся частей. Первые термоакустические холодильники и генераторы были примерно вдвое менее эффективны, чем обычные компрессорные холодильники и двигатели внутреннего сгорания. Однако постоянное совершенствование их конструкции позволило ликвидировать отставание, а в некоторых случаях даже добиться эффективности около 40%.
В "кухонном комбайне" для развивающихся стран будет два пучка трубок и один динамик между ними в общей трубе-резонаторе, которая конструктивно соединена с плитой. Горящие дрова одновременно с кастрюлями и сковородами будут нагревать один из концов первого пучка – в нем возникнут звуковые колебания с частотой, по предварительным расчетам, около пятидесяти герц. Эти звуковые колебания будут раскачивать генерирующий электричество динамик и создавать перепад температур во втором пучке, работающем как холодильник. Конструкция гениально проста, и будем надеяться, что она действительно окажется эффективной.
Такой генератор, наверное, придется весьма кстати, если понадобится подзарядить "стодолларовый ноутбук" ребенка. Однако не очень понятно, станет ли хорошая хозяйка в жаркой Африке день и ночь что-то жечь, чтобы работал ее холодильник. Впрочем, до конца этого проекта еще пять лет, а первые рабочие прототипы обещаны лишь через три года, так что за это время многое может измениться, включая и саму концепцию устройства. ГА
Беспроводная энергетикаНовую технологию беспроводной передачи энергии продемонстрировали физики из Массачусетского технологического института (МТИ). Две магнитные антенны диаметром 60 см, настроенные на одну резонансную частоту, обеспечили энергией лампочку мощностью 60 Вт.
Как дистанционно зарядить беспроводное устройство вроде ноутбука, сотового телефона или домашнего робота? Для передачи энергии можно использовать электромагнитные волны, но они будут уносить львиную часть энергии в окружающее пространство… Работающие на высоких частотах узконаправленные антенны или лазеры опасны. Не дай бог, что-то окажется на пути концентрированного пучка электромагнитного поля. А связанные, как в обычном трансформаторе, магнитные катушки эффективно работают только в непосредственной близости друг от друга.
Год назад научная группа из МТИ предложила использовать так называемые нераспространяющиеся (evanescent) электромагнитные волны. Они быстро затухают вблизи излучателя и не уносят энергии в пространство, но их энергию можно использовать, если на расстоянии меньше длины волны от источника поместить настроенный в резонанс приемник.
