Сложно найти какое-либо произведение, способное оспаривать превосходство Доктора Стрэнджа в мире спецэффектов. Фантастический врач, ставший колдуном, вынужден противостоять злодеям, желающих уничтожить реальность. Дабы главному герою не было совсем просто, они еще и обладают необычными способностями.

“У плохих парней в фильме есть сила, позволяющая менять окружающий мир”, - объясняет Алексис Вайсброт. Он — кинорежиссер, живет в Париже, во Франции. Однако для Доктора Стрэнджа Вайсброт вместо этого служил художником визуальных эффектов.

Плохие парни заставляют обычные предметы летать и менять форму, что позволяет зрителю лицезреть красочные спецэффекты. Городские кварталы и улицы появляются и исчезают вокруг сражающихся волшебников. Противники сталкиваются в так называемом “зеркальном измерении” — месте, где законы природы неприменимы. Забудьте о гравитации: небоскребы крутятся, а затем раскалываются. Волны разбегаются по стенам, сбивая людей с ног. Иногда кажется, что сразу появляется несколько копий всего города, но в разных размерах. А иногда они перевернуты или накладываются друг на друга.

Выход иного, извилистого мира из Доктора Стрэнджа на большой экран требовал времени, усилий и множество компьютеров. Вайсброту также требовался геометрический узор, называемый множеством Мандельброта (Mandelbrot at). Это тип формы, известный как фрактал. Он состоит из кривых и узоров, но эти кривые и узоры имеют свои собственные кривые и узоры. Закономерности внутри закономерностей. Такое случается и в природе: увеличьте масштаб зубчатой вершины горы, и вы найдете меньшие зубчатые пики внутри пиков.

Люди, работающие над спецэффектами для Доктора Стрэнджа, хотели использовать фракталы, говорит Вайсброт, сотрудничающий с компанией Framestore. Когда персонажи пытаются сориентироваться в причудливых изменениях иной реальности, сцены увеличивают или уменьшают масштаб здания, стены или пола. Цель создателей фильма состояла в том, чтобы применить математику при создании эффектов, которые люди никогда ранее не видели в кино. Чтобы получить подобный тип новизны, говорит Вайсбро, им и понадобились фракталы, и из всех фракталов, с которыми они работали, они нашли особое вдохновение в конкретном типе — множестве Мандельброта.

“Множество Мандельброта,” говорит Вайсброт, “был вишенкой на торте.”

Монстры, бесконечности и снежинки

Множество Мандельброта названо в честь Бенуа Б. Мандельброта. Он был математиком польского происхождения, который изучал математику в Париже, Франция. Большую часть своей жизни он провел в Соединенных Штатах, работая в компании IBM. Ушел из жизни в 2010 году. Мандельброт наиболее известен своими исследованиями фракталов — в 1975 году он даже изобрел термин данный термин.

Тем не менее, эти формы изобрел не он. Например, в 1904 году шведский математик Нильс Фабиан Хельге фон Кох (John KOCH) открыл один из самых известных фракталов в истории.

Фрактал фон Коха немного легче понять, чем множество Мандельброта. Вот его рецепт: начните с равностороннего треугольника — тот, где каждая сторона имеет одинаковую длину. Затем удалите среднюю треть каждой стороны. Теперь постройте равносторонний треугольник в каждом из тех мест, где вы удалили линию. Продолжайте идти: везде, где вы найдете отрезок линии, удалите среднюю треть и постройте там равносторонний треугольник.

Эта фигура известна как снежинка фон Коха. Математики иногда называют их математическими “монстрами”, потому что формы не следуют простым правилам. Например: если вы будете продолжать процесс фон Коха вечно, вы получите бесконечно длинную линию. Снежинка фон Коха — это фрактал. Если вы увеличите какую-либо его часть, то найдете тот же самый узор треугольников из треугольниках из треугольников...

Природа действительно груба

Геометрия включает в себя линии и круги. Мандельброт утверждал, что эти понятия не описывают грубость природного мира. Многие объекты в природе, включая горы, облака и береговые линии, издалека выглядят так же, как и вблизи. Чтобы лучше изучить подобные неправильные формы, он обратился к идее измерения. (можете прочитать нашу более раннюю статью о фракталах, где данный вопрос описан более подробно)

Линия имеет одно измерение. Плоскость, как и лист бумаги, имеет два измерения. В коробке их три. Однако идея Мандельброта заключалась в том, что грубые, естественные формы, такие как береговые линии или облака, имеют размерность где-то между двумя целыми числами. Он сказал, что они имеют дробное измерение, что вдохновило его на создание термина фрактал.

Работа Мандельброта дала начало целой области математики, начиная с 1970-х и 1980-х годов. Художникам это дало новые способы воспроизведения пейзажей. Мандельброт показал, что математика может быть использована для создания реалистичной картины гор, воды, облаков или других вещей в природе. Уравнения, образующие фракталы, вскоре стали инструментами художников.

“Многие люди могут даже не осознавать, что они смотрят на фрактальный дизайн, который был создан с помощью математики”, - говорит Хэл Тенни, художник из Нью-Джерси. “С помощью различных компьютерных программ, которые мы имеем сейчас, мы можем создавать практически фотореалистичные фрактальные изображения, настолько отличные от того, что мы привыкли видеть”.

Набор Мандельброта растет... и выходит

Множество Мандельброта вполне можно назвать самым известным фракталом из всех. Подобно снежинке фон Коха, множество Мандельброта следует математическому сценарию, который говорит вам повторять одни и те же шаги снова и снова. Математики называют это итеративным процессом.

Основной рецепт набора Мандельброта включает в себя только умножение и сложение. Это делается снова и снова, снова и снова. “Это удивительная вещь, которая исходит из такого простого правила”, - говорит Сара Кох, математик, работающий в Мичиганском университете в Энн-Арборе, являющийся экспертом в области комплексной динамики.

Математики до сих пор не знают всего о конечном внешнем крае множества Мандельброта. Это не аккуратная линия или кривая. Он настолько извилист, что чем дальше вы приближаетесь, тем больше поворотов вы обнаруживаете. Есть и другие фигуры, притаившиеся у края.

“Если вы возьмете множество Мандельброта и увеличите масштаб в любом месте вокруг границы, вы найдете детское множество Мандельброта, который находится близко к тому месту, где вы увеличиваете масштаб”, - говорит Кох. “В множестве Мандельброта есть маленькие копии самого себя”

Одна из самых удивительных вещей заключается в том, что он всплывает даже тогда, когда люди его не ищут. Математики создают графики, которые не должны иметь ничего общего с фракталом, но когда они увеличивают изображение, то обнаруживают крошечные копии набора Мандельброта.

“Математики теперь начинать признавать множество Мандельброта чем-то базовым, вроде химического элемента. Это строительный блок других форм, один из фундаментальных объектов в данной области”.

Возможно, именно поэтому оно так неотразимо не только для математиков, но и для программистов. Когда компьютеры стали более популярными в 1980-х и 1990-х годах, люди начали писать код, рисующий фракталы на мониторе.

Вскоре они начали задаваться вопросом: как будет выглядеть трехмерная версия множества Мандельброта?

Многие программисты уже разработали на его основе умопомрачительные пространства. Один из них — Тенни, который говорит, что “работает над фракталами ежедневно”, включая их в свое искусство.

Его цифровые изображения выглядят как причудливые миры, которые одновременно знакомы и невероятны. Они настолько убедительно чужеродны, что несколько лет назад он получил приглашение от людей, работающих над новым фильмом об инопланетянах.

От ‘Мандельбульба’ до кинозвезды

Создатели фильма "Хранители" попросили Тенни прислать свои идеи о том, как могут выглядеть экзотические, далекие планеты. Часть фильма 2017 года происходит на планете, населенной Эго, тщеславным и могущественным существом с серьезными видами на вселенную. Именно там Тенни воплотил свои идеи.

“Части моих изображений были отобраны и скомпонованы вместе другими художниками”, - говорит он. Там, на заднем плане, он увидел мелькающие огоньки.

Что такое Мандельбульба?

Еще в 2007 году математик Руди Ракер начал писать уравнения, ориентированные на создание трехмерного множества Мандельброта, будучи еще и писателем-фантастом. Его работа вдохновила других программистов на работу над проектом. Один из них, Дэниел Уайт, дал проекту название: Мандельбульба.

Пол Найландер был еще одним из таких программистов. Сегодняшний инженер-механик в Лос-Анджелесе, Калифорния, он впервые узнал о множестве Мандельброта в 2001 году. В то время он учился в университете. “Я спросил профессоров на математическом факультете, что они об этом знают”, - вспоминает он. После долгих проб и ошибок ему удалось написать собственную компьютерную программу Мандельброта. “Я наконец-то понял, как это сделать”.

Восемь лет спустя он нашел в интернете дискуссию о создании трехмерных фракталов. Он нашел данные о работе Рукера и других программистов. Через 10 дней он создал изображение 3D-набора Мандельброта, которое ему понравилось. Он разместил пузырь изображения Mandelbulb в онлайн группе. С тех пор Мандельбульба зажила своей собственной жизнью.

Увидев продолжение “Стражей галактики" 2017 года, Тенни вспоминает, как ему сказали, что некоторые из его проектов оказались ключевыми при выборе внешнего вида Дворца Эго.

Найландер говорит, что видел много недавних фильмов, черпающих вдохновение для спецэффектов из Мандельбульбы. В конце анимационного фильма 2014 года, "Город героев", главный герой пытается спасти своего робота из странного потустороннего мира, наполненного плавающими, похожими на Мандельбульбы фигурами. В научно-фантастическом фильме 2018 года "Аннигиляция" полупрозрачная желеобразная стена струится Мандельбульбами. Инопланетянин в этом фильме тоже, кажется, сделан из той же формы.

За пределами Mandelbulb

И еще, конечно, есть Доктор Стрэндж. “Мы очень любим фракталы", - говорит Вайсбро. “Довольно рано мы осознали, что хотим использовать Мандельброта.”

Но они не воспользовались Мандельбульбой. Вместо этого они испытали форму, называемую Мандельбоксом. Это куб, который выглядит так, как будто он выгравирован или вырезан в Мандельбротовских узорах. Команда Доктора Стрэнджа в конечном итоге использовала похожую форму, названную Мандельшпонгом, который также является фракталом. Чтобы управлять фракталом — и создавать иллюзию миров внутри миров — создателям фильма пришлось использовать мощные компьютерные программы.

Вайсброт также работал над фрактальными изображениями для сиквела Стражей Галактики. Совсем недавно его команда использовала подобные формы при моделировании подводных кораллов в 2018 году на съемках Возвращения Мэри Поппинс. Они также создали программу виртуальной реальности под названием CORAL, основанную на фрактальных паттернах.

“ CORAL направлена на самостоятельное открытие и исследование, предоставляя пользователю бесконечное пространство для изучения красот математики”, - говорит Вайсброт. “Хороший художник визуальных эффектов должен быть непредубежденным и любопытным к миру, в котором он живет. А во фракталах столь много интересного”.

Искусство часто дает нам возможность обратиться к прошлому, закрепив его мгновение; прекрасный проводник, позволяющий вырваться из настоящего.

При наличии огромного количества картин связи между произведениями искусства из разных периодов времени и пространства нередко остаются незамеченными. Даже самые матерые искусствоведы не в состоянии охватить миллионы картин за тысячи лет и найти неожиданные параллели в темах, мотивах и визуальных стилях.

Чтобы упростить данный процесс, группа исследователей из Лаборатории компьютерных наук и искусственного интеллекта MIT (CSAIL) и Microsoft создали алгоритм, стремящийся к поиску скрытых связей между картинами в Метрополитен-музее и Амстердамском Государственном музее.

После посещения специальной выставки “Рембрандт и Веласкес” в Государственном музее, ученые начали работу над новой системой MosAIc, которая ищет пары работ из разных культур, от разных художников и средств массовой информации, основываясь на принципе глубоких нейронных сетей. Исследователи вдохновились невероятной парой схожих картин: Франсиско де Зурбаран “Мученичество святого Серапиона” и Ян Асселин “Угрожаемый Лебедь”. Две работы, изображающие сцены глубокого альтруизма, с жутким визуальным сходством.

“Эти два художника не переписывались и не встречались друг с другом в течение всей жизни, но их картины намекали на богатую, скрытую структуру, которая лежит в основе обоих их работ”, - говорит аспирант CSAIL Марк Гамильтон, ведущий автор статьи о MosAIc.

Для определения пар близких картин, команда использовала недавно разработанный алгоритм поиска изображений. Чтобы понять, что он из себя представляет, можно привести следующий пример: в ответ на запрос “Какой музыкальный инструмент ближе всего к этой картине бело-синего платья?”, алгоритм выдаст изображение бело-синей фарфоровой скрипки. Две такие работы не только схожи по рисунку и форме, но и ссылаются на давний культурный обмен между голландцами и китайцами.

“Подобные системы поиска дают пользователям возможность искать изображения, семантические схожие с введенным, служа базой для обратных поисковых систем и систем рекомендаций продуктов”, - говорит Гамильтон. “Ограничение системы определенным подмножеством изображений может расширить наше понимание окружающего мира. Мы пытаемся выйти на новый уровень взаимодействия с творческими артефактами.”

Как это работает?

Для многих искусство и наука непримиримы: одно основано на логике, рассуждениях и аксиомах, а другая мотивирована эмоциями, эстетикой и красотой. Однако не так давно ИИ и искусство начали работать вместе, за 10 лет превратившись во что-то серьезное.

Большая часть разработки, например, ранее была сосредоточена на создании новой ветви искусства с использованием ИИ. Проект GauGAN, разработанный исследователями из MIT, NVIDIA и Калифорнийского университета в Беркли; предыдущий проект GenStudio Гамильтона и других; даже произведение искусства, целиком написанное ИИ, было продано на аукционе Sotheby's за 51 тысячу долларов.

MosAIc, однако, не стремится создавать новое искусство, но помогает исследовать существующее. Один из подобных инструментов, Google, X Degrees of Separation, определяет ветвь искусства, объединяющие два произведения, но MosAIc отличается тем, что требует всего одно изображение. Вместо того, чтобы искать направления, он обнаруживает связи в любых средах, выбранных пользователем, например, выдавая общую художественную форму “Anthropoides paradisea” и “Сет, убивающий змею, храм Амона в Хибисе”.

Гамильтон отмечает, что разработка алгоритма была сложным делом, потому что им было недостаточно соединять изображения по форме и цвету, но также по стилю и времени. Другими словами, они хотели бы, чтобы собаки были близки к другим собакам, люди были близки к другим людям. При обучении нейронных сетей, они обращались в коллекциях открытого доступа Met и Rijksmuseum.

Для определения схожестей между культурами, команда применила новую структуру данных, называемую “условное KNN-дерево”, группирующее похожие изображения в абстрактной древовидной структуре. Для наилучшего совпадения, алгоритм начинает работу от ствола дерева, идет по наиболее перспективной ветке, пока не будет уверен в своем ответе. В течение каждой итерации алгоритм улучшается, по сравнению со своими предшественниками, позволяя дереву быстро обучить себя определенной культуре, художнику или коллекции, выдавая ответы на последующие запросы.

В наши дни проблема с deepfake стоит достаточно остро, и Гамильтон с командой обнаружили потениальное ее решение, основываясь на своем открытии. Применим структуру данных для обнаружения областей, где вероятностные модели (к примеру, GAN), часто используемые в таких ситуациях, ломаются, они показали, что их программа более успешно справляется с такими слепыми пятнами.

Тестовая MosAIc

Команда оценила скорость работы MosAIc и то, насколько она соответствует человеческой интуиции касательно визуальных аналогий.

При тестировании скоростей они хотели убедиться, что их структура данных работает лучше, по сравнению с обычным поиском по коллекциям.

Чтобы понять, насколько хорошо система согласуется с человеческой интуицией, они создали и выпустили два новых набора данных для оценки систем условного поиска изображений. Один набор данных требовал от алгоритмов поиска изображений с одинаковым содержанием даже после того, как они были стилизованы с помощью метода передачи нейронного стиля. Второй набор данных бросал вызов алгоритмам восстановления букв английского алфавита, написанных разными шрифтами. Чуть менее чем за две трети времени MosAIc справилась со своей задачей.

“Двигаясь вперед, мы надеемся, что эта работа вдохновит других задуматься о том, как инструменты поиска информации могут помочь другим областям, например, в искусстве, гуманитарных науках, медицине”, - говорит Гамильтон. “Эти области богаты информацией, которая никогда не обрабатывалась современными методами обработки, и могут быть источником большого вдохновения для информационных специалистов и математиков. Работа может быть расширена с точки зрения новых наборов данных, новых типов запросов и новых способов осознания связей”.

Источник: https://news.mit.edu/2020/algorithm-finds-hidden-connections-between-paintings-met-museum-0729

Однако микроволновые печи и посудомоечные машины — это не первое, что приходит на ум при мыслях о сборе информации для здоровья.

Недавние исследования Лаборатории компьютерных наук и искусственного интеллекта MIT (CSAIL) представляют нам достаточно данных, чтобы попытаться все переосмыслить. Система, называемая Sapple, анализирует использование бытовой техники, чтобы лучше понять параметры и характеристики, связанные со здоровьем, используя только радиосигналы и интеллектуальный счетчик электроэнергии.

Принимая информацию от двух домашних датчиков, новая модель машинного обучения рассматривает пользование предметов быта, например, микроволновых печей, плит и даже фенов для волос, а также определяет, где и когда используется тот или иной прибор.

К примеру, для пожилых людей, живущих в одиночестве, подобное исследование электроприборов может помочь медицинским работникам лучше понять их способность выполнять различные виды повседневной деятельности, наконец составляя рекомендации. Анализ также может включать в себя процесс, связанные с личной гигиеной, одеванием, питанием, воздержанием и подвижностью.

“Система использует данные пассивного зондирования и не требует от людей изменения образа жизни”, - говорит аспирант MIT Чэнь-Юй Хсу, ведущий автор новой статьи о Sapple. “Она имеет потенциал для улучшения энергосбережения и эффективности, нашего понимание повседневной активности пожилых людей, живущих в одиночестве, и дает представление о поведенческой аналитике в интеллектуальных средах”.

Из двух датчиков местоположения образуются радиосигналы, охватывающие около 12 метров (40 футов), чего вполне хватает, чтобы покрыть обычную квартиру с одной спальней. Пользователю необходимо пройтись по всей квартире для настройки датчика, чтобы тот распознал физические границы, в рамках которых следует производить анализ.

Команда утверждает, что эта системе можно найти применение даже во время пандемии COVID-19, стимулирующей интерес к бесконтактному зондированию здоровья и поведения. Например, можно легко представить себе пассивный мониторинг лиц, находящихся в повышенной группе риска.

Sapple берет начало от растущего объема исследований команды, сосредоточенных на использовании беспроводного анализа для понимания человеческого тела — таких датчик GPS для отслеживания опухолей или распределения лекарств, беспроводная система умного дома для мониторинга заболеваний и помощи пожилым людям, а также другая система для измерения походки, чтобы помочь контролировать и диагностировать различные заболевания.

В предыдущей работе по изучению использования электроприборов рассматривалось использование данных об энергии от счетчика коммунальных услуг. Но этот подход затрудняет выяснение деталей, поскольку энергетические данные представляют собой смесь моделей нескольких приборов, сложенных вместе.

Бесконтрольные подходы — те, в которых данные не помечаются индивидуально — предполагают, что характеристики отдельных устройств неизвестны. Поскольку счетчик коммунальных услуг измеряет общую энергию, используемую домом, действительно трудно изучать отдельные приборы.

Sapple работает по тому же принципу: он не предполагает, что мы знаем характеристики всех приборов, но вместо этого использует данные от второго датчика, определяет их самостоятельно. Например, датчик местоположения фиксирует движение человека, когда он подходит к микроволновке, кладет в нее еду и включает ее, а затем модель собирает данные и узнает, когда включаются определенные приборы и каково их местоположение в доме.

В дополнению ко всему, связанному со здоровьем, Sapple можно найти применение в уменьшении погубного влияния на природу. Анализируя модели использования бытовой техники в домах, система может поощрять энергосберегающего поведения, составляя прогнозы по коммунальным услугам.

Использование данных о местоположении не всегда подразумевает данные об использовании отдельного устройства, поскольку люди могут просто находиться рядом, например, с микроволновой печью, не задействуя ее. Кроме того, многие приборы, такие как холодильники, циклично переключают питание и создают фон. Sapple решает подобные проблемы, связывая данные о местоположении и использовании всех приборов.

“Определение местоположения внутри помещений постепенно становится таким же распространенным явлением, как Wi-Fi, поэтому есть надежда, что наша технология будет быть легко устанавлено во всех местах с коммунальными счетчиками”, - говорит Хсу. “Коммунальные компании, например, могли бы снизить пиковые потребности за счет предоставления персонализированной обратной связи, соптимизировать выработку и доставку энергии, в конечном итоге повысим общую энергоэффективность”.

Не слишком часто можно увидеть комика, вызывающего у астрофизика мурашки по коже при обсуждении законов физики. Но Чак Найс сумел добиться подобного в недавнем эпизоде подкаста StarTalk. Ведущий шоу Нил де Грасс Тайсон только что объяснил аргумент симуляции — идею о том, что мы можем быть виртуальными жителями компьютерной симуляции. Если это так, то симуляция, скорее всего, будет создавать восприятие реальности по требованию, а не имитировать "текстуры" все время — аналогично видеоигре, оптимизированной таким образом, чтобы отображать только те части, которые игрок наблюдает в текущий момент. "Может быть, именно поэтому мы не можем путешествовать быстрее скорости света, потому что если бы мы могли, то смогли бы попасть в другую галактику", - сказал Ницца, соведущий шоу, заставив Тайсона радостно прервать его. "Прежде чем они смогут запрограммировать", - говорит астрофизик, радуясь этой мысли. "Значит, программист установил этот предел.”

Такие разговоры могут показаться легкомысленными. Но с тех пор, как Ник Бостром из Оксфордского университета написал в 2003 году основополагающую статью о симуляции, философы, физики, технологи и, да, комики боролись с идеей о том, что наша реальность является симулятором. Некоторые пытались найти способы, с помощью которых мы можем определить, являемся ли мы симулированными персонажами, другие пытались вычислить вероятность. Теперь новый анализ показывает, что шансы на то, что мы живем в "здоровой" реальности — то есть в месте, которое не моделируется, — в значительной степени равны. Исследование также показывает, что если бы люди когда-либо развили способность имитировать сознательных существ, шансы были бы в подавляющем большинстве склонены в пользу компьютерной теории.

В 2003 году Бостром представил идею технологически развитой цивилизации, которая обладает огромной вычислительной мощностью и нуждается в некоторой ее доле для моделирования новых реальностей с сознательными существами в них. Учитывая этот сценарий, его аргумент моделирования показал, что по крайней мере одно положение в следующей трилемме должно быть истинным: во-первых, люди почти всегда вымирают, не достигнув стадии моделирования. Во-вторых, даже если люди дойдут до этой стадии, они вряд ли будут заинтересованы в моделировании своего собственного предкового прошлого. И в-третьих, вероятность того, что мы живем в симуляции, близка к единице.

До Бострома фильм "Матрица" уже внес свою лепту в популяризацию понятия, и эта идея имеет глубокие корни в западных и восточных философских традициях, от аллегории пещеры Платона до сна бабочки Чжуан Чжоу. Совсем недавно Илон Маск дал дополнительное топливо концепции, что наша реальность — это симуляция: “Вероятность того, что мы находимся в базовой реальности, составляет один к миллиарду”, - сказал он на конференции в 2016 году.

Чтобы лучше разобраться в споре, Киппинг решил прибегнуть к байесовским рассуждениям. Этот тип анализа использует теорему Байеса, названную в честь Томаса Байеса, английского математика 18-го века. Байесовский анализ позволяет вычислить вероятность того, что что-то произойдет (так называемая “апостериорная” вероятность), предварительно сделав предположения об анализируемой вещи (присвоив ей “априорную” вероятность).

Киппинг начал с того, что превратил трилемму в дилемму. Он свел пункты один и два в единое утверждение, потому что в обоих случаях конечным результатом является отсутствие симуляции. Таким образом, дилемма противопоставляет физическую гипотезу гипотезе симуляции. “Вы просто присваиваете априорную вероятность каждой из этих моделей”, - говорит Киппинг. “Мы просто исходим из принципа безразличия, который является предположением по умолчанию, когда у вас нет никаких данных или склонностей”.

Таким образом, каждая гипотеза получает априорную вероятность в половину, как если бы кто-то подбросил монету, чтобы решить пари.

Следующий этап анализа требовал осмысления “пародийных” реальностей — тех, которые могут порождать другие реальности — и “бесплодных” реальностей — тех, которые не могут имитировать реальности потомства. Если бы физическая гипотеза была верна, то вероятность того, что мы живем в бесплодной Вселенной, было бы легко вычислить: она составила бы 100 процентов. Затем Киппинг показал, что даже в гипотезе симуляции большая часть моделируемых реальностей была бы бесплодной. Это происходит потому, что по мере того, как симуляция производит все больше, вычислительные ресурсы, доступные каждому последующему поколению, сокращаются до такой степени, что подавляющее большинство реальностей будут теми, которые не имеют вычислительной мощности, необходимой для моделирования будущих реальностей, способных вместить сознательных существ.

Соедините все это в байесовскую формулу, и вы получите ответ: апостериорная вероятность того, что мы живем в базовой реальности, почти такая же, как и апостериорная вероятность того, что мы являемся симуляцией — с вероятностью, склоняющейся в пользу базовой реальности всего на каплю.

Эти вероятности резко изменились бы, если бы люди создали симуляцию с сознательными существами внутри нее, потому что такое событие изменило бы шансы, которые мы ранее приписывали физической гипотезе. “Вы можете просто исключить эту [гипотезу] сразу же. Тогда у вас остается только гипотеза симуляции", - говорит Киппинг. “В же тот день, когда мы изобретаем эту технологию, она переворачивает шансы от немного лучше, чем '50-50', что мы реальны, к 'мы почти наверняка не реальны', согласно этим расчетам. Было бы очень странное празднование нашего гения”.

Вывод из анализа Киппинга состоит в том, что, учитывая текущие данные, Маск ошибается относительно вероятности один к миллиарду.

Но Бостром возражает против выбора Киппинга, назначающего равные предварительные вероятности физической и имитационной гипотезам в начале анализа. “Обращение к принципу безразличия здесь довольно шатко”, - говорит он. "С таким же успехом можно было бы применить его к моим первоначальным трем альтернативам, что дало бы им по одной трети шанса каждому. Или можно было бы вырезать пространство возможностей каким-то другим способом и получить любой желаемый результат”.

Такие придирки справедливы, потому что нет доказательств, подтверждающих одно утверждение по сравнению с другими.

Хоуман Овади, специалист по вычислительной математике из Калифорнийского технологического института, задумался над этим вопросом. “Если симуляция обладает бесконечной вычислительной мощностью, вы ни за что не увидите, что живете в виртуальной реальности, потому что она может вычислять все, что вы хотите, с той степенью реализма, которую вы хотите”, - говорит он. “Если эта штука может быть обнаружена, вы должны исходить из принципа, что [у нее] ограниченные вычислительные ресурсы.” Подумайте еще раз о видеоиграх, многие из которых полагаются на умное программирование, чтобы свести к минимуму вычисления, необходимые для построения виртуального мира.

Для Овади наиболее перспективным способом поиска потенциальных парадоксов, создаваемых такими вычислительными ярлыками, являются эксперименты по квантовой физике. Квантовые системы могут существовать в суперпозиции состояний, и эта суперпозиция описывается математической абстракцией, называемой волновой функцией. В стандартной квантовой механике акт наблюдения приводит к случайному коллапсу этой волновой функции в одно из многих возможных состояний. Физики расходятся во мнениях относительно того, является ли процесс коллапса чем-то реальным или просто отражает изменение наших знаний о системе. "Если это просто чистая симуляция, то никакого коллапса нет", - говорит Овади. "Все решается, когда наблюдаешь".

С этой целью Овади и его коллеги разработали пять концептуальных вариаций эксперимента с двумя щелями, каждая из которых предназначена для запуска моделирования. Но он признает, что на данном этапе невозможно знать, могут ли такие эксперименты работать. “Эти пять экспериментов — всего лишь предположения", - говорит Овади.

Зохре Давуди, физик из Мэрилендского университета в Колледж-Парке, также придерживался идеи, что моделирование с конечными вычислительными ресурсами может раскрыть себя. Ее работа сосредоточена на сильных взаимодействиях, или сильном ядерном взаимодействии — одной из четырех фундаментальных сил природы. Уравнения, описывающие сильные взаимодействия, которые удерживают вместе кварки для образования протонов и нейтронов, настолько сложны, что их нельзя решить аналитически. Чтобы понять сильные взаимодействия, физики вынуждены проводить численное моделирование. И в отличие от любых предполагаемых суперцивилизаций, обладающих неограниченной вычислительной мощностью, они должны полагаться на короткие пути, чтобы сделать эти симуляции вычислительно жизнеспособными — обычно рассматривая пространство-время как дискретное, а не непрерывное. Наиболее продвинутый результат, который удалось получить исследователям из этого подхода, — это моделирование одного ядра гелия, состоящего из двух протонов и двух нейтронов.

"Естественно, вы начинаете спрашивать, если бы вы смоделировали атомное ядро сегодня, то, может быть, через 10 лет мы могли бы сделать более крупное ядро; может быть, через 20 или 30 лет мы могли бы сделать молекулу”, - говорит Давуди. “Через 50 лет, может быть, вы сделаете что-то размером с несколько дюймов материи. Может быть, через 100 лет или около того, мы сможем сделать [человеческий] мозг.”

Однако Давуди считает, что классические компьютеры скоро упрутся в стену. “В ближайшие, возможно, 10-20 лет, мы действительно увидим пределы классических физических систем”, - говорит она. Таким образом, она обращает свой взор к квантовым вычислениям, которые полагаются на суперпозиции и другие эффекты, чтобы сделать приемлемыми некоторые вычислительные задачи, невозможными для решения при применении классических подходов. "Если квантовые вычисления действительно оправдаются, в том смысле, что это крупномасштабный и надежный вычислительный вариант, то мы вступим в совершенно иную эру моделирования", - говорит Давуди. "Я начинаю думать о том, как выполнить мои эксперименты физики сильного взаимодействия и атомных ядер, если бы у меня был жизнеспособный квантовый компьютер".

Все эти факторы заставили Давуди задуматься о гипотезе симуляции. Если это правдивое предположение, то имитатор, вероятно, также дискретизирует пространство-время, чтобы сэкономить вычислительные ресурсы (предполагая, конечно, что он использует те же механизмы, что и наши физики). Сигнатуры такого дискретного пространства-времени потенциально можно было бы увидеть в тех направлениях, откуда приходят высокоэнергетические космические лучи: они имели бы предпочтительное направление в небе из-за нарушения так называемой вращательной симметрии.

"Телескопы пока не наблюдали никаких отклонений”, - говорит Давуди. И даже если бы такой эффект был замечен, это не было бы однозначным доказательством того, что мы живем в матрице.

Киппинг, несмотря на его собственное исследование, беспокоится, что дальнейшая работа над гипотезой моделирования находится на тонком льду. "Вероятно, это невозможно проверить, живем ли мы в симуляции или нет”, - говорит он.

Для него есть более очевидный ответ: Бритва Оккама говорит, что в отсутствие других доказательств самым простое объяснение окажется правильным. Гипотеза симуляции сложна, предполагая реальности, вложенные в реальности, а также моделируемые сущности, которые никогда не могут дать точный ответ на вопрос, подобный нашему. "Поскольку это такая чрезмерно сложная модель, она действительно должна быть отвергнута по сравнению с простым, естественным объяснением”, - говорит Киппинг.

Может быть, мы все-таки живем в базовой реальности — несмотря на Матрицу, Маска и странную квантовую физику.

Источник: https://www.scientificamerican.com/article/do-we-live-in-a-simulation-chances-are-about-50-50/

"Неделя без Интернета" — звучит как неплохой способ отдохнуть от будней жизни, от всем надоевших мемов и прочих вещей, которые забирают наше драгоценное время. Однако, в глобальном масштабе это будет означать отсутсвие деловой переписки по электронной почте, невозможность использовать кредитную карту и заказать поесть домой. Так ли невинно полное отключение Интернета на планете, как кажется на первый взгляд?

В 1995 году менее чем 1 % от населения Земли выходил в онлайн. интернет был чем-то новым и необычным, и в основном использовался на Западе. Прошло чуть более двадцати лет: в настоящий момент количество пользователей всемирной Сети превышает 4 миллиарда, то есть более половины всего человечества. Каждую секунду доступ в интернет получает 10 человек.

Влияние интернета на нашу жизнь сложно переоценить: вот вы разговариваете с другом, находящимся на другом континенте, уже через минуту находите и заказываете редкую книгу у единственного продавца в городе. Всего за полчаса вы забронировали свой отпуск на следующий месяц и заодно перевели деньги родителям. Кстати, отчет за прошедшую неделю вы тоже отправили начальнику по электронной почте. По разным оценкам, мы проводим от 30 до 80 % нашего времени онлайн.

Интернет — сложная сеть, покрывающая весь земной шар. Информация распространяется динамически, то есть каждый раз маршрут прохождения между двумя точками может меняться, и даже отключение относительно больших частей системы может не повлиять на ее производительность — передача данных просто произойдет по другому каналу. Но давайте на секунду предположим, что внезапно интернет полностью исчез. Что ожидает человечество в этом случае?

Комуникации

Конечно, мир без интернета будет очень странным. Самые простые функции, такие как отправка сообщений и звонки будут недоступны – инфраструктура, поддерживающая работу этих сервисов, сама по себе является частью Всемирной сети.

Обычные проводные телефоны могут работать, хотя в экстремальных случаях можно предположить отсутствие телефонной связи вовсе. Добро пожаловать в прошлый век: придется вернуться к медленным и ненадежным почтовым услугам, которые уменьшат скорость передачи информации в десятки и сотни раз.

То же самое относится к телевидению и радио: если у вас по старинке стоит антенна и приемник, беспокоиться нечего. Но и эти услуги уже давно многие используют исключительно через интернет. Утренние новости и музыка для пробежки? Забудьте.

Транспорт

Машинам, поездам и самолетам в общем-то не нужен интернет для передвижения. Если отключение не продлится более чем несколько дней, скорей всего никаких серьезных проблем не возникнет. Правда, мало кто задумывается, что покупка билетов на самолеты практически полностью происходит только через интернет, и авиакомпании понесут убытки, а пассажиры – связанные с этим неудобства. Длительное же отсутствие Интернета скажется на логистике, проблемы с которой смогут привести к полной невозможности добраться в необходимое место.

Гораздо сильнее пострадает движение в городах, особенно в мегаполисах: работа светофоров регулируется через Интернет в зависимости от времени суток и загруженности дорог. Даже если светофоры продолжат работать, они перестанут подстраиваться под ситуацию. Для городов-миллионников вроде Москвы этого будет более чем достаточно, чтобы вызвать транспортный коллапс.

Кстати, позабудьте и о навигаторах, которые так упростили жизнь современного человека. Придется вновь научиться опираться на бумажные карты и свою память.

Здравоохранение

Медицинская сфера оказывается под большей угрозой в случае тотального отключения Интернета: многие устройства в больницах сейчас контролируются онлайн. Если отключаются приборы, жизнь людей оказывается под угрозой. Некоторые госпитали в США подвергались кибератакам, в результате которых функционирование медицинских учреждений было сильно затруднено, что только подтверждает догадки о последствиях полного отключения от Сети.

Из менее серьезных последствий: отсутствие быстрого доступа к информации, необходимой для постановки диагнозов и интерпретации анализов и исследований. Никаких медицинских консилиумов через Skype с иностранными коллегами. Процесс лечения пациентов замедлится, особенно в случае нетипичных и редких болезней.

С другой стороны, любителям популярного нынче «самолечения» через Интернет придется обращаться к настоящим врачам, вместо того, чтобы в очередной раз диагностировать себе рак и бубонную чуму. Люди будут меньше вредить своему здоровью нетрадиционными методами лечения и неправильно подобранными лекарствами, что можно отнести к положительным следствиям блэкаута.

Бизнес и экономика

Существует множество мнений о том, как повлияет отсутствие интернета на экономику. Во-первых, скорей всего обанкротятся компании, функционирование которых происходит только онлайн: до свидания Amazon и Google. У таких компаний, как Microsoft, полностью исчезнут отдельные сферы деятельности – сотни тысяч людей потенциально останутся без работы.

После исчезновения рекламы в интернете упадет спрос на многие товары. В настоящее время более трети всех продаж происходит онлайн, и потери составят триллионы долларов.

Развитые страны пострадают сильнее, скорей всего их ожидает затяжной экономический кризис из-за исчезновения одних индустрий и огромных проблем в других. В менее развитых странах не так сильно пострадают продажи внутри государств, но будет затруднен импорт и экспорт товаров, что также приведет к проблемам экономического толка.

Ваши личные финансы пострадают не меньше. Помимо отсутствия возможности расплачиваться банковскими картами, вы также потеряете и доступ к своим накоплениям: наверное, нет нужды спрашивать, где вы храните сбережения? Ведь ответ будет очевиден – на банковском счету. Вы захотите получить свои деньги – но вместо этого получите только очередь перед закрытым банком.

Политика

Разумеется, интернет повсеместно используют спецслужбы различных стран в целях шпионажа для передачи информации. Отсутствие быстрых каналов связи затруднит их работу, и некоторые правительства могут резко отреагировать на ситуацию, что приведет к эскалации конфликтов.

Если же лидеры мировых стран смогут проявить понимание и не разжечь ни одной войны, на этом проблемы не закончатся. Интернет стал неотъемлемой частью многих образовательных программ. Его отсутствие пробьет брешь, которую нужно будет заполнить другими ресурсами. Ресурсы стоят денег – а с ними, как было показано в предыдущем пункте, будет весьма туго.

Военные и научные организации часто используют сети, аналогичные интернету, но напрямую не связанные с ним. В самом плохом случае они также подвергнутся отключению, что может привести к атакам самого различного сорта.

​Хорошая новость – тотальное отключение интернета все же маловероятно. Это не какая-то магическая коробка с выключателем, по сути дела он в принципе не материален. Интернет состоит из отдельных физически реальных устройств, но они постоянно подключаются к нему и отключаются, и его динамичность позволит функционировать даже в случае масштабных поломок.

Кроме того, некоторые исследователи и вовсе не предрекают катастрофы вселенского масштаба после исчезновения Всемирной сети. Человечество живет в эре «полного онлайна» всего лишь несколько десятков лет. Многие люди еще помнят жизнь до интернета, значит смогут адаптироваться и к жизни после него.

Никто не знает, что ученые изобретут завтра – может через месяц, год или десятилетие Интернет станет такой же вехой истории, как почтовые голуби и телеграф, а нас ожидают еще более невероятные технологии связи?

Мелвин Вопсон, сотрудник Портсмутского университета, основываясь на приниципе эквивалентонсти массы и энергии, подсчитал, что цифровая информация может составить около половины массы нашей планеты уже к 2245 году при нынешних темпах ее увеличения. Свою работу ученый опубликовал в журнале AIP Advances.

Поскольку мы используем такие ресурсы, как уголь, нефть, природный газ, медь, кремний и алюминий для создания и поддержания работы огромных компьютерных ферм и обработки цифровой информации, это ведет к перераспределению земной материи от физических атомов к цифровой информации — пятому состоянию материи, наряду с жидкостью, твердым телом, газом и плазмой.

В конце концов, согласно автору новой работы, мы достигнем состояния, когда количество битов, созданных человеком, превзойдет количество атомов на Земле. Согласно расчетам Вопсона, это произойдет уже через 150 лет, учитывая нынешние темпы прироста количества информации по 50% в год.

В своем исследовании ученый опирается на принцип эквивалентности массы и энергии в общей теории относительности Эйнштейна, на работу Рольфа Ландауэра, применившего законы термодинамики к информации, и на исследование Клода Шеннона — изобретателя бита. Согласно Вопсону, примерно через 130 лет энергия, необходимая для поддержания процесса создания цифровой информации, сравняется со всей энергией, производимой в настоящее время на планете Земля и к 2245 году половина массы Земли будет преобразована в «массу цифровой информации».

«Рост количества цифровой информации кажется неудержимым, — говорит Вопсон. — По данным IBM и других компаний, занимающихся исследованием больших данных, 90% мировой информации, существующей сегодня, было создано только за последние 10 лет. В некотором смысле нынешняя пандемия COVID-19 ускорила этот процесс, поскольку благодаря ей мы начали производить и использовать больше цифрового контента, чем когда-либо прежде».

Удивительно, правда? Однако с точки зрения науки такую капусту нельзя назвать полноценным фракталом, так как определение говорит, что самоповторы должны быть бесконечными.

Чтобы начать, нам нужно сделать небольшое отхождение от темы.

Удивительно, правда? Однако с точки зрения науки такую капусту нельзя назвать полноценным фракталом, так как определение говорит, что самоповторы должны быть бесконечными.

Чтобы начать, нам нужно сделать небольшое отхождение от темы.

Комплексные числа

Опять же, Википедия сразу начинает показывать какие-то сложные графики, теоремы Муавра и подобное, но нам это не понадобится.

Говоря простым языком, комплексным числом просто можно назвать пару чисел a, b, аналогично записываемую как a + bi, где а зовется реальной часть, а b мнимой

Что же такое это i? В школе нам всем всегда говорили, что нельзя брать корень из-под отрицательного числа. Как оказалось, можно, и в математике придумали специальное обозначение для корня из отрицательной единички, назвав его i.

Пока выглядит сложно, но дальше станет понятнее.

Не обязательно вдаваться в подробности, почему, зачем, как и для чего это вообще нужно. В реальности же, нам просто понадобится представлять комплексное число как точку с координатами (a, b).

Множество Манельброта

Что же это такое? Ну, на самом деле все не так сложно. Возьмем какую-то исходную точку с, имеющую координаты X + Yi, или простонародное (X, Y). Начнем заниматься следующим бредом занятием:

Zn+1 = Zn^2 + C

Нулевое число z проложим равное (0, 0)

Если в какой-то момент числа начинают приближаться к бесконечности, то нам такое c не будет интересно. Если же наоборот, то добро пожаловать в клуб множеств Мандельброта.

Возьмем теперь всех членов клуба Мандельброта и положим на плоскость, получится следующая фрактальная картина:

При увеличении на границах получим такую же картину:

Параллельно все это можно раскрашивать в разные цвета, играться с оттенками и контрастом, а также убирать минусы перед в каждом члена ряда Z, возводить не в квадрат, а в шестую степень, то можно получить много всего интересного.

Эффект Ричардсона

Помимо того, что фракталы можно наблюдать в природе, криптографии и радиотехнике, такая теоретическая концепция дает начало множеству других идей в науке. Интересным примером можно назвать эффект Ричардсона, также известный как парадокс береговых линий.

История этого открытия началась в середине прошлого века, когда Льюис Фрай Ричардсон начал исследовать корреляцию между вероятностью военного конфликта и длиной государственных границ. Внезапно он наткнулся на противоречащие данные, когда Португалия и Испания независимо вычислили длины сухопутных границ между друг другом. Заявленные данные отличались почти на 250 километров!

Ричардсон пришел к выводу, что длина границы будет тем длиннее, чем больше мы будем увеличивать масштаб, так как все впадины и выпуклости на карте будут давать более точное приближение к реальной длине.

Встречный вопрос – будет ли длина увеличиваться до бесконечности? Да, но при условии, что мы можем приближать до бесконечности. В настоящей жизни же мы ограничены, скажем, размерами атомов, после прихода к которым увеличение становится проблематичным.

В общих чертах, тут легко проследить связь между фракталами и границами, несмотря на то, что вторые, по строгому определению, не являются целиком самоподобными.

Данное открытие, помимо улучшения современной картографии, положило начало фрактальной геометрии, основоположником которой считают того самого Мандельброта.

Хочется отдельно упомянуть сайт (https://sunandstuff.com/mandelbrot/), где можно поиграться с изображением фрактала в разных вариациях и оттенках, а также с нужной степенью точности. P.S. изображение также можо увеличивать нажатием мышки.

Вас возбуждает и заряжает энергией возможность узнать что-то новое и сложное? Вас действительно стимулируют новые идеи и творческие сценарии?

Если это так, то у вас может быть приток дофамина в синапсах, но не там, где мы привыкли думать.

В целом, потенциал для роста закодирован глубоко в нашей ДНК. Мы не только развили способность регулировать наши защитные и разрушительные импульсы, но и развили способность к осмыслению неизвестного. Участие в исследовании и открытии позволяет нам интегрировать новые или неожиданные события с имеющимися знаниями и опытом, что является процессом, необходимым для роста.

Производство дофамина необходимо для роста, но существует невероятно множество неверных представлений о роли дофамина в поведении. Дофамин часто называют "молекулой счастья", но это грубая и неправильная характеристика такого нейромедиатора. Как отмечает нейробиолог Колин Деюнг, дофамин на самом деле является "нейромодулятором открытия". Основная роль дофамина заключается в том, чтобы заставить нас хотеть чего-то, и не обязательно того, что нам нравится. Мы получаем самый большой прилив дофамина, проходящий через наш мозг при потенциальном вознаграждении, но этот прилив не является гарантией того, что нам действительно понравится эта вещь, как только мы ее получим. Дофамин - это огромная энергетическая сила в нашей жизни, стимулирующая нашу мотивацию к открытиям и облегчающая когнитивные и поведенческие процессы, которые позволяют нам извлекать максимум удовольствия из всего неизвестного.

Если дофамин - это не только счастье, то почему миф о счастье продолжает существовать в головах общества? Мы предполагаем это исходя из того, что множество исследований по изучению дофамина было проведено в отношении его роли в мотивации изучения нового касательно наших более "примитивных" вознаграждениям, как шоколад, социальное внимание, социальный статус, азартные игры.

Однако в последние годы были обнаружены и другие дофаминовые пути в мозге, тесно связанные с вознаграждающей ценностью информации. Люди, набравшие много очков в отношении общей тенденции к познаниям, не только побуждаются к участию в исследованиях, но также имеют тенденцию получать энергию от открытия новой информации, извлечения смысла и роста из своего опыта. Эти “познавательные потребности”, как назвал их гуманистический психолог Абрахам Маслоу, так же важны, как и другие человеческие потребности для становления целостной личности.

Насколько активен ваш тормозной дофаминовый путь? Если некоторые, или даже все, следующие утверждения описывают вас, дофамин вполне может поступать в вашу префронтальную кору в больших количествах:

• Я люблю проводить время, размышляя о вещах
• Я полон идей
• У меня живое воображение
• Меня интересуют абстрактные идеи
• Меня интересуют самые разные вещи

Не понимаете, почему все вокруг так интересуются сексом, наркотиками, деньгами, и почему вас так одурманивают новые идеи и интересные факты? Теперь у вас есть ответ: вы можете быть очень чувствительны к "прянику" после получения информации.

Низкое давление

Один из главных параметров, по которым Земля отличается вообще от большинства космических тел — это атмосферное давление. На Марсе оно не нулевое, поскольку у него есть заметная атмосфера, но все же намного ниже привычного для нас: примерно 0,6 процента от земного или 600 паскалей. Низкое давление может повлиять на смартфон несколькими способами.

Некоторые из факторов достаточно очевидны, но не критичны. Например, при низкой плотности воздуха микрофон и динамик, вероятно, продолжат работать, но принимать и воспроизводить звуки они будут неэффективно — то есть звучать динамик будет тише.

Но давление может воздействовать и на критичные компоненты, такие как аккумулятор. В 2012 году NASA провело испытания литий-ионных аккумуляторов в условиях низкого давления, и одним из «подопытных» оказался аккумулятор от iPad, который не сильно отличается от аккумуляторов смартфонов. Выяснилось, что он вздувается, и хотя после повышения давления возвращается в нормальное состояние, но нахождение при низком давлении в течение нескольких часов снижает емкость примерно на треть. Так что смартфон на Марсе придется заряжать чаще.

Еще одно неочевидное следствие низкого давления относится не ко всем смартфонам, а лишь к некоторым мощным и дорогим. В них для охлаждения используется не медная полоска-теплоотвод, а герметичная паровая камера в виде трубки или толстой прямоугольной пластины (как тут). Внутри трубки находится небольшой объем воды или другой жидкости. Когда процессор подвергается интенсивной вычислительной нагрузке, он выделяет много тепла и отдает его часть трубке, жидкость испаряется и переходит в другие части камеры, где охлаждается и конденсируется.

Часто в таких трубках используется пониженное давление, что позволяет снизить температуру кипения. Кроме того, на стенках внутри есть мелкие структуры, между которыми сконденсированная вода возвращается обратно в горячую область благодаря капиллярному эффекту. Пониженное давление на Марсе вряд ли разорвет трубку, но может заметно поменять ее температурный режим работы и эффективность.

Не такая уж низкая температура

Марс также отличается от Земли низкой температурой. Как и на Земле, она сильно отличается между полюсами и экватором, но вряд ли будущая экспедиция выберет для себя самые суровые условия, поэтому за основу можно взять местоположение близкое к экватору, где сейчас работает марсоход «Кьюриосити». За время своей работы он регистрировал температуры от +6 до −68 градусов Цельсия, что вполне соответствует температурам на Земле: нижнее значение как раз соответствует температурным рекордам в Якутии.

Вряд ли будущие колонизаторы Марса высадятся во время рекордно низких температур и столкнутся с морозом около −70 градусов. При более высокой температуре современные смартфоны вполне способны работать, как они делают это в Сибири, но будут сталкиваться с проблемами — в основном, с аккумулятором. При снижении температуры внутреннее сопротивление в литий-ионном аккумуляторе возрастает, и если процессор запросит высокий ток, аккумулятор может просто не справиться с нагрузкой, из-за чего смартфон выключится. По той же причине Apple несколько лет назад начала намеренно занижать мощность iPhone со старыми аккумуляторами.

С другой стороны, из-за низкой плотности марсианской атмосферы она будет медленнее отводить тепло от смартфона за счет конвекции, и тем самым частично скомпенсирует этот эффект.

Радиация

Самая незаметная из серьезных угроз на Марсе — это радиация. Благодаря атмосфере ее уровень на поверхности Марса заметно ниже, чем в открытом космосе, но примерно в три раза выше, чем на низкой околоземной орбите, например, на МКС. Из-за этого чипы в смартфоне будут постоянно облучаться потоком высокоэнергетических частиц, часть из которых будут образовывать в них вторичные частицы, в результате чего транзисторы и ячейки памяти могут менять свои параметры и вызывать сбои.

Обычно для защиты от этих эффектов используются радиационно-устойчивые схемы с усиленной изоляцией транзисторов и измененной структурой микросхемы, а также программными защитами, например, помехоустойчивыми кодами. В смартфонах используются обычные чипы, поэтому они безусловно более восприимчивы к радиации и могут выйти из строя. Но это не значит, что устройство выйдет из строя сразу же после выхода из космического корабля (проблему транспортировку до Марса в потоке космического излучения мы тактично опустим).

Это доказывает как минимум проект PhoneSat, в рамках которого NASA отправило на орбиту несколько кубсатов, работающих под управлением смартфонов Nexus One и Nexus S, а также плат Arduino. В целом проект был успешным и спутники смогли проработать неделю, прислав фотографии с орбиты.

Камера

Но даже если в вашем смартфоне будет установлена хорошая камера, и он сможет работать на Марсе, получить такие же фотографии, как на Земле не получится. Во-первых, радиация, если и не сломает процессор, наверняка оставит яркие следы на матрице камеры. Во-вторых, в последние годы производители стали дополнять камеры большим количеством алгоритмов, в том числе и нейросетевым алгоритмом определения объектов на сцене для выставления баланса белого. Учитывая необходимость цветокоррекции снимков с марсоходов, скорее всего необученные для такой задачи смартфоны будут смещать цвета в сторону знакомых им земных пейзажей.

А если мороз, давление и радиация не испортят ваш смартфон, возможно его выбьет у вас из рук марсианский пылевой демон.

Исследование было опубликовано в журнале Scientific Reports. С середины XIX века температура поверхности нашей планеты увеличилась на 1.2 градуса. С этого момента и начинается постепенный и равномерный рост средней температуры, который ученные связывают с выбросами антропогенного характера. Исследователями из Норвежской бизнес-школы BI была применена модель ESCIMO, для прогноза средней температуры на планете до 2500 года. Прогноз включает в себя два сценария — мгновенное прекращение всех искусственных выбросов в 2020-м и их постепенное снижение к 2100 году.

Первый вариант невозможно выполнить технически, но даже в этом случае планета будет нагреваться в течение следующих десятков лет и лишь после этого начнет понемногу остывать, вернувшись к доиндустриальным значениям. Первые десятилетия концентрация СО2 в атмосфере имеет шанс вернуться к уровню XIX века, но на Земле холоднее не станет.

Это связано с накоплением большого количества водяного пара в атмосфере, пониженного альбедо планеты и таяния вечной мерзлоты, которое поддерживает само себя. Все это означает, что климат планеты уже прошел точку невозврата. Таким образом, по мнению исследователей, остановить выбросы в атмосферу — уже недостаточная мера. Необходимы дополнительные решения — например, искусственное изъятие излишков углекислого газа из воздуха и помещение его под землю.

Второй сценарий, по понятным причинам, еще хуже. В этом случае температура на поверхности планеты пройдет свой пик примерно в 2075 году и будет на 2,3 градуса выше доиндустриальных значений. К 2150 году весь снег и лед на суше исчезнут (за исключением Гренландии и Антарктиды — чтобы ледяной щит полностью растаял и там, требуются тысячи лет). При этом, согласно моделированию, температура продолжит расти даже через 50 лет после прекращения выбросов, а уровень Мирового океана поднимется как минимум на три метра.

Причина — низкое альбедо планеты, благодаря которому Земля будет поглощать все больше солнечных лучей, не отражая их в космос вследствие нехватки снега и льда. Получается, даже после прекращения выбросов температура продолжит расти на поверхности в течение сотен лет. Более того, ситуация останется плачевной даже после того, как концентрация углекислого газа (за счет накопления его в почве, биомассе и глубинах океана) в атмосфере снизится до значений доиндустриальной эпохи.

Ученые, впрочем, делают оговорку, что результаты этого исследования могут быть спорными, и призывают других специалистов к их перепроверке. Причем ключевые параметры для их моделирования верны: так, содержание СО2 в атмосфере сегодня действительно достигло рекордных значений, которые не наблюдались в течение последних 23 миллионов лет.