Архив за месяц: Май 2014
К сорокалетию замечательного изобретения венгерского дизайнера Ернё Рубика мы представляем один из простейших способов сборки «Магического кубика».
Кадр из фильма «ВАЛЛ·И»
©КиноПоиск
На сегодняшний день рекорд сборки кубика Рубика составляет 5,55 секунд. Возможно, кто-то из наших читателей, при надлежащей тренировке, сумеет превзойти это достижение спидкубера Мэтса Волка.
Кубик Рубика представляет собой пластмассовый куб, каждая из 6 квадратных граней которого содержит в себе 9 миниквадратов. Каждый поворот грани на рисунке изображен в виде стрелки в квадрате 3Х3. Будем считать, что Ф (фасад) – передняя грань кубика.
Рис. 0. Буква Ф соответствует повороту передней грани по часовой стрелке на 90°, Ф’ – аналогичный поворот против часовой стрелки. Ф2 – поворот на 180°. Аналогично с другими гранями: левой – Л, правой – П, верхней – В и нижней –Н. Если грань не закрашена, значит, ее цвет не фиксирован.
©Журнал «Квант»
На каждом рисунке представлен исходный вид кубика, затем последовательность поворотов и, наконец, конечное положение кубика в конце данного этапа.
Грань с синим квадратом в центре всегда будет верхней, в конце сборки она станет вся синей, а нижняя – зеленой. Передней гранью в процессе сборки будет становиться любая из четырех боковых граней.
Шаг 1: нижний крест
Для начала выбираем один из реберных кубиков с зеленой гранью и поворачиваем боковую грань, на которой он находится, переведя его в верхнюю грань. Допустим, вторая грань реберного кубика – желтая: поворачиваем кубик Рубика так, чтобы сделать грань с желтым нейтральным квадратом передней.
Затем, поворачивая верхнюю грань, приводим кубик в одно из двух исходных положений, как показано на рисунке. Достигнутое положение затем нельзя портить ни в коем случае. Думайте каждый раз самостоятельно, как этого добиться.
Рис. 1. Шаг 1: нижний крест
©Журнал «Квант»
На остальных рисунках передняя грань отныне всегда будет желтой – с желтым квадратом в центре, а правая – оранжевой.
Рис. 2. Шаг 2: нижний угловой кубик
©Журнал «Квант»
Шаг 2: нижний угловой кубик
Берем любой угловой кубик с зеленой гранью из верхнего слоя и, поворачивая верхнюю грань, ставим его прямо над его местом в нижнем слое.
На рисунке 2 показаны три варианта исходных положения, один из которых должен занять при этом кубик. Следуя поворотам, соответствующим каждому из вариантов, добиваемся окончательного положения.
Если вдруг в верхнем слое не осталось угловых кубиков с зеленой гранью, поворачиваем кубик, чтобы он оказался «передним-правым-нижним», и проделываем одну из операций рисунка 2.
Рис. 3. Шаг 3: сборка среднего слоя
©Журнал «Квант»
Шаг 3: сборка среднего слоя
Выбираем реберный кубик без синих граней в верхнем слое и поворачиваем верхнюю грань так, чтобы привести кубик в одно из исходных положений рисунка 3. Далее выполняем повороты, изображенные на рисунке.
Если в верхнем слое нет ни одного кубика без синей грани, но какой-то из средних реберных кубиков не находится в окончательном положении, поворачиваем кубик так, чтобы этот кубик оказался «передним-правым», и совершаем любую из операций на рисунке 3.
Рис. 4. Шаг 4: ориентирование верхних реберных кубиков
©Журнал «Квант»
Шаг 4: ориентирование верхних реберных кубиков
В зависимости от исходного положения выполняем повороты, показанные на рисунке 4. В результате верхние реберные кубики будут установлены синими гранями вверх.
Рис. 5. Шаг 5. Перестановка верхних реберных кубиков
©Журнал «Квант»
Шаг 5. Перестановка верхних реберных кубиков
В случае, если один из верхних реберных кубиков уже стоит в конечном положении, а три других надо переставить по часовой стрелке, помещаем кубик в исходное положение и совершаем операции, указанные на рисунке.
В противном случае следует перевернуть верхнюю грань так, чтобы какие-то два ее реберных кубика встали правильно. Если два других правильно не встанут, то дальше действуем в зависимости от того, являются ли «правильные» кубики соседними или противоположными. В случае соседних – поворачиваем верхнюю грань еще на 90° против часовой стрелки.
В случае противоположных – выполняем операции на рисунке, приняв за переднюю любую боковую грань кубика; после этого, повернув верхнюю грань на 90° в нужном направлении, опять придем к нужному результату.
Рис. 6. Шаг 6: ориентирование трех верхних кубиков
©Журнал «Квант»
Шаг 6: ориентирование трех верхних кубиков
После шага 5 неправильно повернутыми могут быть два, три или четыре кубика. В случае трех «неправильных» кубиков помещаем кубик в одно из двух исходных положений рисунка 6 и действуем согласно рисунку.
В случае двух иди четырех кубиков располагаем кубик так, чтобы левый верхний угол передней грани был синим, и выполняем операцию Т’ для случая двух кубиков или Т для четырех. После этого выполняем операцию Т, приняв за переднюю соответствующую боковую грань кубика.
Рис. 7. Шаг 7: установка трех верхних угловых кубика
©Журнал «Квант»
Шаг 7: установка трех верхних угловых кубика
На данном этапе:
а) Все верхние угловые кубики стоят на своих местах – кубик собран.
б) Один из верхних угловых кубиков стоит правильно, остальные надо переставить. Выполняем одну из двух операций на рисунке 7, в зависимости от того, следует ли переставлять неправильные кубики по или против часовой стрелки.
в) Все верхние угловые кубики стоят не на своих местах.
Выполняем любую из операций рисунка 7, принимая любую боковую грань за переднюю. Один из кубиков встанет правильно, и мы получим случай б).
Поздравляем: вы собрали кубик Рубика!
Если с первого раза что-то не получилось, не отчаивайтесь: пробуйте снова и снова.
Самому изобретателю кубика Ернё Рубику понадобился целый месяц, чтобы впервые собрать свое детище.
материал с naked-science.ru
Жаль, что не всего его проекты были реализованы
Изображение: www.jeweell.com
Никола Тесла считается великим, но печально известным учёным. Его можно назвать как гением, так и безумцем, но в нестандартном уме и прекрасном воображении ему отказать нельзя. Тесла придумал тысячи гениальных изобретений, но многие из них, в конечном счёте, сочли непрактичными или чересчур опасными.
1. Использование космических лучей
Тесла увлекался идеей свободной энергии. По его замыслу, свободную энергию можно было получить из атомной энергии или энергии лучей — это обеспечило бы почти бесконечные ресурсы с минимальными затратами. Большинство учёных считают идею освоения свободной энергии лженаукой.
Тесла полагал, что если бы он сумел построить рабочую машину для использования этой энергии, то мир навсегда забыл бы об энергетических проблемах. Он считал, что маленькие частицы постоянно движутся вокруг нас быстрее скорости света, и если построить машину, способную улавливать эти частицы, то их можно будет преобразовать в полезную энергию. Он даже получил патент на свою идею, но на практике так её и не воплотил.
2. Электродинамическая индукция
Несмотря на то, что Тесла был первооткрывателем переменного тока, он мечтал о мире без проводов. Он предложил создать Всемирную беспроводную систему, в основе которой будет башня Теслы, транслирующая электроэнергию на весь мир без проводов. Жизнеспособность идеи он доказал, продемонстрировав зажёгшуюся от катушки Теслы лампочку.
Он построил в Нью-Йорке башню Ворденклиф. К сожалению, проекту обрезали финансирование после того, как спонсор узнал, что энергию Тесла хочет раздавать всем бесплатно. Если бы ему дали воплотить идею в жизнь, то у нас могла бы быть система полностью возобновляемой энергии, вдобавок экологически чистой.
Башню в итоге разобрали на металлолом. А недавно учёные из Массачусетского технологического института смогли зажечь лампочку без проводов с расстояния в семь метров, тем самым доказав правоту Теслы.
3. Холодный огонь
Тесла предлагал раз и навсегда отказаться от мыла и воды для мытья. Конечно, вода и электричество не дружат между собой, но микробы с электричеством враждуют ещё больше, чем с водой.
Под воздействием аномалии, известной как «холодный огонь», человеческое тело будет находиться под напряжением быстрого переменного тока в 2,5 млн вольт. При этом человек должен был бы стоять на металлической пластине. А выглядело бы это так, будто человек окутан пламенем.
Метод мог бы быть куда эффективнее, чем традиционные мыло и вода. Тесла также утверждал, что этот способ — ещё и лекарство: он мог бы согреть человека, придать ему заряд бодрости (и ещё какой) и вырабатывать озон. Проект провалился — никто не стал его спонсировать. Учёному вообще постоянно не везло на спонсоров.
4. Тесласкоп
Тесла намеревался создать устройство для связи с инопланетянами. Он утверждал, что с помощью своего тесласкопа несколько раз беседовал с представителями внеземной разумной жизни, но это так никто и не проверил.
По-другому тесласкоп можно использовать как гиперпространственный генератор: он преобразует свободную энергию космических лучей в энергию, которую люди могут использовать. Также он может передавать колоссальное количество энергии через пространство независимо от расстояния.
К сожалению, в общение Теслы с инопланетянами никто всерьёз не поверил — доказательств-то у него не было. Но он продолжал настаивать на своём.
5. Луч смерти
Хотя многие изобретения Теслы могут показаться опасными, сам он ненавидел войну, поэтому потратил много времени и сил на работу над «лучом смерти» — так он надеялся прекратить все войны раз и навсегда. «Луч смерти» работал как ускоритель частиц, способный выстреливать лучом мощных частиц на расстояние свыше 250-ти км. Тесла утверждал, что так можно расплавить любой двигатель и сбить любой самолёт. На создание ускорителя нужно было всего-то $2 000 000.
Его инвестор Д. П. Морган дать на идею денег отказался. Правительства тоже денег не дали, несмотря на все аргументы учёного. Российское правительство, правда, выказало некоторый интерес, и вокруг этого ходит множество слухов — в частности, это одна из версий Тунгусского взрыва.
6. Контроль над погодой
Тесла считал, что температуру на планете можно контролировать, а в любой точке земли можно создать плодородные земли, просто используя определённые радиоволны, чтобы манипулировать магнитным полем Земли в ионосфере и создавать огромные стоячие волны. Затем с помощью волн предполагалось манипулировать ветром, а значит, и погодой.
Тесла получил на свои «погодные» идеи много патентов и якобы доказал, что то, о чём он говорит, работает. Любители теорий заговора считают, что записи Теслы попали не в те руки и используются теперь нехорошими людьми для управления погодой.
7. Пушка на рентгеновском излучении
Уильям Рентген
Тесла был очарован открытием Уильяма Рентгена — рентгеновским излучением. Он начал ставить эксперименты с рентгеновскими лучами и даже устраивал демонстрации для зрителей.
Частенько он проводил опыты совместно со своим другом Марком Твеном — они пытались с помощью направленного пуска рентгеновских лучей повредить бумагу на стене. Хотя в конечном итоге и физик, и писатель признали этот способ невозможным, они весело провели время.
8. Переменный ток
В 1882-м году Тесла переехал в Париж и стал работать на Томаса Эдисона. Эдисон недавно разработал концепцию постоянного тока и полагал, что это решит проблемы всего человечества. Правда, как надо генератор постоянного тока не работал, и Эдисон пообещал Тесле $50 000, если он решит эту проблему.
Свою часть сделки Тесла выполнил — душка Эдисон получил несколько патентов. А вот обещанных денег Тесла так и не увидел. Это вынудило его уйти от Эдисона и основать собственную компанию, где он стал работать над переменным током, который имел ряд значительных преимуществ перед постоянным током.
Томас Эдисон
Эдисон был в ярости — его ученик сам проводит какие-то эксперименты! Он сделал всё возможное, чтобы дискредитировать Теслу с его изобретением, утверждая, что из-за этого будут гореть дома и умирать люди. Но в этот раз идеи Теслы, к счастью, прижились.
9. Освещение мира
А что если бы было возможно осветить весь мир? Ну, как минимум в отсутствии темноты можно было бы уменьшить число крупных катастроф. Именно этого и хотел добиться Тесла, когда начал разрабатывать план по освещению мира. Он хотел использовать люминесценцию разреженного газа — согласно его идеям, определенные частицы газа испускают свечение, когда возбуждаются с помощью энергии.
Тесла планировал нацелить в верхние слои атмосферы ультрафиолетовые лучи, чтобы частицы низкого давления начали освещать всю землю — этакое искусственное северное сияние. Однако планы Теслы никто не поддержал.
10. Осциллятор Теслы
Всё состоит из атомов, и каждый атом начинает вибрировать на определённой частоте. Когда частота колебаний механической системы соответствует частоте вибраций атома, возникает резонанс. Пример — подвесной мост через пролив Такома: мост рухнул, когда вошёл в резонанс с относительно слабым ветром.
Тесла, взяв это на заметку, создал крохотную машину, способную разрушить здание. Когда он экспериментировал со своим изобретением, раздался странный шум, а вокруг стали разлетаться искры, и все предметы в его лаборатории начали слетаться к одной точке — машине. Тесла разбил её молотком, прежде чем здание рухнуло.
Когда его шутки ради спросили, как уничтожить Эмпайр Стейт Билдинг, он серьёзно ответил, что нужно его изобретение, соответствующее давление воздуха и немного времени, чтобы найти правильную вибрацию. Машину назвали осциллятором. Кстати, Тесла считал, что она обладает целебными свойствами — если, конечно, удастся настроить её так, как нужно.
материал с factroom.ru
Марина Анциперова
Коллекционировать научные татуировки придумал Карл Циммер — известный биофизик и популяризатор науки. В 2007 году он случайно увидел на своем коллеге татуировку с ДНК и подумал, что и у других ученых вполне могут быть научные тату, о которых они могли бы рассказать. К 2011 году татуировок набралось столько, что хватило на 300-страничную книгу — для книги он отобрал свои любимые татуировки, дополнил их комментариями о сюжете, владельцах и роли ученых в науке в целом. Здесь есть место археологии, астрономии, нейронауки, химии, математике — T&P выбрали самые интересные сюжеты.
В коллекции Карла Циммера не так много выдающихся, мастерских и техничных работ, которыми могли бы гордиться лучшие татуировщики современности. С другой стороны, ценность этих тату заключается в выборе рисунка и их истории — ученые могут рассказать о своих татуировках намного больше, чем все остальные: если на них есть жук, то он выглядит строго определенным образом, если это рисунок устройства — то скорее всего, с патента определенного года, а у карты мира наверняка будет годами выбираемая проекция. Каждая татуировка ученого оказывается связана с его многолетними интересами, научной школой и глобальным мировоззрением.
Тектонические плиты
Анна — студент геологии калифорнийского университета UCSC. Она хотела подобрать такую татуировку, которая могла бы вместить в себя самое главное в исследовании. Тектонические плиты — главная движущая сила всех геологических процессов, и Анна сделала себе татуироку с границами тектонических плит на карте мира, направлением их движения и трехмерным изображением процессов, которые происходят на месте их пересечения — в субдукционных зонах. Эта татуировка — также и напоминание для нее о том, насколько молода человеческая наука.
Уравнение Фридмана
Адам Платц рассказывает о своей татуировке так: «Это уравнение называется уравнением Фридмана. Оно, если упростить, описывает расширение пространства в гомогенной вселенной — то есть такой как наша. В 1920 году Александр Фридман, российский астрофизик, попытался объединить недавно открытую теорию относительности Эйнштейна и общую модель поведения нашей Вселенной. В результате получилось уравнение Фридмана — с помощью этого уравнения можно описать плотность вселенной в заданное время, давление, массу, возраст нашей Вселенной и, наконец, ее расширение. Я всегда хотел найти уравнение, которое было бы элегантным и красивым, и в то же время объясняло, откуда мы появились и куда мы движемся. В 2008 году, на последнем году обучения в университете Дартмунда, мой преподаватель астрофизики много времени уделял этому уравнению — тогда я придумал эту татуировку и решил, что сделаю ее через 5 лет, если буду все еще буду считать эту идею стоящей. И вот он я в 2013-ом».
Cеть нейронов
Наш мозг состоит из миллиардов нейронов, связанных друг с другом. Строение отдельных нейронов и взаимодействие небольших сетей на сегодняшний день является понятным — и главный интерес для науки представляет работа целого мозга, совокупности примерно 86 миллиардов нейронов, и создание модели этой работы. Габриэль Пато, биолог из Бразилии, набил себе сеть нейронов во все плечо и половину руки — как символ науки, логического мышления и рационального понимания мира.
Атлас на ногах
Зюсса Мегейери учится на кафедре земли, атмосферной и планетарной науки MIT. Она работает над проблемой глобального потепления и разрабатывает изолирующие углерод технологии. На ее ступнях — карта мира без антарктиды в проекции Меркатора. Эта татуировка — напоминание о предмете ее исследования, путешествиях и собственной истории. Зюсса родилась в Венгрии, а выросла с США — так что на одной ноге она решила расположить родное восточное полушарие, а на другой — ставшее не менее родным западное. К тому же, она старается оставлять минимальный отпечаток на экологии земли — пользуется велосипедом и надеется однажду спасти Антарктику.
Микромедведь
Спенсер Дебенпорт, специалист по патологии растений в государственном университете Охайо, носит на себе татуировку тихоходки, микроскопиченского безпозвоночного, более известного как маленький водяной медведь. «Мне всегда нравились микроскопические существа, и не один не кажется мне таким интересным как тихоходка. Они очень выносливы — и представляют собой удивительную смесь уродливого и симпатичного. Я очень заинтересовался фактами их жизни, читал про них все больше и больше и, наконец, захотел навсегда завести одного на собственном теле. Я также миколог, так что каждый раз, когда я смотрю на лишайники, я вижу, что на них весело проводят время тысячи вот таких вот парней».
Бритва Оккама
На Джимми — татуировка в честь недавней диссертации в молекулярной фармакологии. Это принцип «Бритвы Оккама» в ее оригинальном латинском варианте: Numquam ponenda est pluralitas sine necessitate — что в грубом переводе означает: «Не следует множить сущее без лишней на то необходимости». В своем комментарии Джимми говорит, что всегда подписывался под этим фундаментальным тезисом научного метода и опирался на него не только в своих научных мировоззрениях, но также и в философии и религии.
Дарвин Конг
Крисс преподает науку в государственной школе западного Массачусеса. Его жена работает там же, и они оба собирают в своих классах подшивку журнала Нью-Йоркер. Эта картинка — из комикса Нью-Йоркера, и многие люди думают, что на картинке изображен отец жены. Крисс на это говорит, что вынужден констатировать некоторое сходство. «Когда я говорю, что это Чарльз Дарвин, я часто слышу: «Кто такой Чарльз Даравин?». Грустно все это. Я называю этого персонажа Дарвин Конг, общество пытается уничтожить Дарвина по тем же причинам, что раньше уничтожило Конга — просто не понимало его».
Микроскоп во всю спину
Татуировку микроскопа на спине математика Винсента окружающие тоже не могут распознать — и в девяти случаев из десяти говорят, что это телескоп. Винсент их не исправляет — но чувствует себя неловко и снова надевает футболку. Картинки вокруг микроскопа — это рыбный паразит, антракс, яйца блох, костный мозг и вирус, атакующий высушенный помидор.
Игра жизни
Комментарий от Джордана: «моя татуировка это образование из «Игры жизни» Джона Конвея. Когда я изучал историю науки, мне очень нравились эти геометрические композиции и заложенный в них потенциал к самовоспроизводству и путешествию». Игра жизни — клеточный автомат, игра, моделирующая сэволюцию системы организмов. Игра не предполагает участие игрока — нужно только задать изначальную конфигурацию, а дальше система будет развиваться сама.
Трилобит
Глендон Меллоу — не ученый, а художник маслом и иллюстратор научных работ. Его изображения можно увидеть на сайтах Scienceblog, Of Two Minds, а еще в онлайн-журнале The Eloquent Atheist. Его собственный блог называется The Flying Trilobite (летающий трилобит) — где художник рисует сюрреалистичные изображения, вдохновленные открытиями в биологии и эволюционной истории. Вымышленные трилобиты с крыльями насекомых или летучей мыши появляются в его работе на протяжении уже 12 лет, и он успел нарисовать их даже на сланце, создавая фантастическое ископаемое — а теперь сделал с участием летающего трилобита татуировку на своей руке.
Причины эпидемии
Леа — выпускник кафедры эволюционной биологии — сейчас работает с первыми известными штаммами вируса ВИЧ, пытаясь разобраться с ранней историей эволюции вируса. В одной из нужных ей публикаций фигурировало круговое дерево филогенеза, которое стало для нее символом ее научного интереса, с которым она связана так сильно, что готова перенести этот символ на свое тело.
Химическое открытие
Это татуировка научного открытия биохимика, который решил остаться анонимным. Рисунок показывает стилизованную структуру гликолипида А, одного из предшественников фиксатора гликолипидной мембраны — что было частью открытия владельца татуировки 20 лет назад. В то время не было точного понимания о месте и соотношении мембранных протеинов и гликолипидов, трансмембранные протеиновые области были только были открыты — и гликолипид А стал одним из первых выделенных в этой области соединений. Структура гликолипида на татуиовке упрошена, но в целом верна, хотя художник решил немного изменить углы и пропорции.
Устройство Тесла
На этой татуировке — один из рисунков, сопровождавших более 300 патентов изобреталя Николы Тесла. Его владелец, Абрахам, пишет: «Мое восхищение Тесла началось еще в начальной школе, когда мой учитель сравнивал Тесла и Эдисона. Я решил посвятить свою первую татуировку этому волшебнику — и сделал на руке рисунок патента электромагнитного мотора, созданного Тесла в конце 1800-х».
ЭЭГ
Первая татуировка — это ЭЭГ, один его образец, который называется частотная полоса. На этом образце можно увидеть довольно распространенную аритмию, называемую блокадой сердца второй степени. Интервал между пиком P и QRS прогрессивно возрастает пока QRS не исчезает. Вторая татуировка — это три последовательности ЭЭГ, показывающие инфаркт миокарда или сердечный приступ.
Австралопитек
На руке Габриэля Руссо из Хантерского колледжа Нью-Йорка — Парантроп Бойса или Австралопитек, в зависимости от научной школы. Парантроп Бойса существовал достаточно долго — примерно от 2,3 млн лет до миллиона лет назад. Как и мы, он был прямоходящим, но обладал достаточно небольшим мозгом и сильными челюстями, способными пережевывать корешки и зерна. Парантроп — не наш предок и даже не наш ближайший родственник. Он принадлежит к отдельной ветви эволюции гоминидов, которые не смогли приспособиться к климатическим изменениям. Теперь напоминания о нем хранятся в музеях и на одной татуированной руке.
материал с theoryandpractice.ru
Самые выдающиеся космодромы нашей планеты
30 ноября 1993 года было принято решение о строительстве нового российского космодрома в Амурской области, получившего название Свободный и введенного в эксплуатацию через 3 года. В честь 20-й годовщины этого события Novate.ru подготовил обзор самых выдающихся космодромов со всего мира.
Самый большой космодром
Крупнейшим космодромом планеты является Байконур, возведенный в 1957 году на территории бывшего СССР. Сейчас принадлежит Казахстану и используется Россией на правах аренды. Площадь комплекса, включая одноименный город, составляет 6717 км².
Байконур — один из самых выдающихся космодромов мира
Однако Байконур может похвастаться не только размерами. Отсюда были отправлены в полет первый космонавт и первая межпланетная станция, приземлившаяся на Луне. Согласно данным 2012 года, космодром по-прежнему лидирует по числу запусков – ежегодно на него приходится треть мирового «объема».
Космический первопроходец Юрий Гагарин на обложке журнала Time
Самый маленький космодром
Наименьшую площадь занимает принадлежащий США космодром Уоллопс (Wallops). Три отдельных участка – база, стартовый комплекс и центр – компактно разместились всего на 25 км².
Wallops — самый маленький космодром на планете
Самый дорогой космодром
Самым дорогим в истории мировой космонавтики обещает стать ныне строящийся в Амурской области российский космодром Восточный. Предполагаемая дата «открытия» — конец 2015 года, зарезервированная площадь – 1035 км².
Восточный — строящийся самый дорогой космодром в истории космонавтики (макет)
По предварительным оценкам создание «нового Байконура», призванного обеспечить РФ космическую независимость, обойдется Роскосмосу в 300 млрд. рублей.
Строительные работы на территории космодрома Восточный
Самый удобный для запусков космодром
Наиболее выгодную – максимально приближенную к экватору – позицию для выведения спутников на геостационарную орбиту занимает бразильский космодром Алкантара(Alcantara). За счет энергии вращения Земли его координаты – 2°17´ ю.ш. 44°23´ з.д. – обеспечивают космическим аппаратам дополнительную скорость 460 метров в секунду при старте, что позволяет существенно снизить расход топлива.
Alcantara — бразильский космодром, занимающий самую выгодную позицию для запусков
Самый неоднозначно расположенный космодром
Самым спорным считается географическое положение американского космодромаКосмический центр имени Кеннеди (John F. Kennedy Space Center) на острове Мерритт (штат Флорида). С одной стороны – экономически выгодная близость к экватору (28°35´06″ с.ш. 80°39´0.36″ з.д.) и соответствующая технике безопасности удаленность от населенных пунктов. С другой – неблагоприятствующий полетам климат. Через территорию центра периодически проходят торнадо и смерчи. А из-за повышенной грозовой активности молнии «атакуют» космодром чаще любого другого места в США. В итоге содержание системы мощных молниеотводов ежегодно влетает НАСА в круглую сумму порядка $ 3-4 млн.
John F. Kennedy Space Center — один из самых выдающихся космодромов, вынужденный бороться со стихиями
Однако в 1969 году именно Космический центр имени Кеннеди отправил первого человека на Луну.
Neil Armstrong, отправленный на Луну с космодрома John F. Kennedy Space Center
Самый гостеприимный космодром
С 2009 года корпорация Virgin Galactic начала прием заявок на полеты для непрофессионалов. Роль транспортной компании возложена на частный космодромSpaceport America (США, штат Нью-Мексико).
Spaceport America — космодром, специализирующийся на космическом туризме
В программу космического тура входит подготовка и собственно путешествие до условной границы между космосом и атмосферой Земли – Линии Кармана. Полет длится 2,5 часа, из которых 60 минут уходит на подъем, 6 – на пребывание в невесомости и созерцание космических красот. Один космолет SpaceShipTwo вмещает до 6 пассажиров. Стоимость неземного удовольствия – $ 200 тыс. Правда, заплатив вперед, придется ждать как минимум 2014 года. Руководству Virgin Galactic уже доводилось переносить дату первого полета, изначально назначенного на конец 2010-го.
Космические туристы
Самый надежный космодром
Самым надежным признан космодром Куру (Kourou), расположенный во Французской Гвиане. Из проведенных с момента открытия космодрома 192-х запусков 186 (около 97 %) прошли успешно. По близости к экватору он немного уступает бразильскому Алкантара – 5°14´21″ ю.ш. 52°46´15″. Зато развитие и модернизацию инфраструктуры Куруфинансирует целых 20 европейских стран-членов Европейского космического агентства.
Kourou — самый надежный космодром во всем мире
Высокий уровень безопасности и качество оборудования привлекают на космодром и других клиентов, включая США, Японию и Россию.
Запуск российской ракеты-носителя Союз с Kourou — самого надежного космодрома во всем мире
Самый несчастливый космодром
В печальной статистике неудачных запусков лидирует австралийский космодром Вумера(Woomera), открытый в 1947 году в районе одноименного поселка. В течение 10 лет активной эксплуатации – 1964-1971 – аварию потерпели 10 из 24 ракет-носителей (около 41 %). В 1976 несчастливый космодром был закрыт по причине нерентабельности.
‘Несчастливый’ австралийский космодром Woomera
Сейчас в центре поселка организована Выставка военной техники, на которой можно увидеть благополучно приземлившиеся ракеты и самолеты.
Выставка ракет и самолет с закрытого космодрома Woomera
Самый «отчаянный» космодром
Израильская авиабаза-космодром Пальмахим (Palmachim) – единственное место в мире, где ракеты запускают не на восток. То есть «против» вращения планеты. Дело в том, что земли к востоку от базы заселены и рядом проходит граница с соседними государствами. Вот и пришлось проложить «трассу» в западном направлении через Средиземное море. Тем не менее, 6 из 8 произведенных с 1988 по 2010 гг. запусков прошли успешно.
Успешный вопреки нестандартному направлению запуск ракеты-носителя с космодрома Palmachim
материал с novate.ru
Большой адронный коллайдер — ускоритель заряженных частиц на встречных пучках, предназначенный для разгона протонов и тяжёлых ионов (ионов свинца) и изучения продуктов их соударений.
Коллайдер построен в ЦЕРНе (Европейский совет ядерных исследований), находящемся около Женевы, на границе Швейцарии и Франции.
Коллайдер является самой крупной экспериментальной установкой в мире. В строительстве и исследованиях участвовали и участвуют более 10 тысяч учёных и инженеров из более чем 100 стран.
«Большим» назван из-за своих размеров: длина основного кольца ускорителя составляет 26 659 м; «адронным» — из-за того, что он ускоряет адроны, то есть тяжёлые частицы, состоящие из кварков; «коллайдером» — из-за того, что пучки частиц ускоряются в противоположных направлениях и сталкиваются в специальных точках столкновения.
Поставленные задачи
Поиск Новой физики
Стандартная модель не может считаться окончательной теорией элементарных частиц. Она должна быть частью некоторой более глубокой теории строения микромира, той частью, которая видна в экспериментах на коллайдерах при энергиях ниже примерно 1 ТэВ. Такие теории коллективно называют «Новая физика» или «За пределами Стандартной модели». Главная задача Большого адронного коллайдера — получить хотя бы первые намеки на то, что это более глубокая теория.
Для дальнейшего объединения фундаментальных взаимодействий в одной теории используются различные подходы:теория струн, получившая своё развитие в М-теории (теории бран), теория супергравитации, петлевая квантовая гравитация и др. Некоторые из них имеют внутренние проблемы, и ни у одной из них нет экспериментального подтверждения. Проблема в том, что для проведения соответствующих экспериментов нужны энергии, недостижимые на современных ускорителях заряженных частиц.
Коллайдер позволит провести эксперименты, которые ранее были невозможны и, вероятно, подтвердит или опровергнет часть этих теорий.
Так, существует целый спектр физических теорий с размерностями больше четырёх, которые предполагают существование «суперсимметрии» — например, теория струн, которую иногда называют теорией суперструн именно из-за того, что без суперсимметрии она утрачивает физический смысл. Подтверждение существования суперсимметрии, таким образом, будет косвенным подтверждением истинности этих теорий.
Изучение топ-кварков
Топ-кварк — самый тяжёлый кварк и, более того, это самая тяжёлая из открытых пока элементарных частиц.
Из-за своей большой массы топ-кварк до сих пор наблюдался пока лишь на одном ускорителе — Тэватроне, на других ускорителях просто не хватало энергии для его рождения. Кроме того, топ-кварки интересуют физиков не только сами по себе, но и как «рабочий инструмент» для изучения бозона Хиггса.
Изучение механизма электрослабой симметрии
Одной из основных целей проекта является экспериментальное доказательство существования бозона Хиггса — частицы, предсказанной шотландским физиком Питером Хиггсом в 1964 году в рамках Стандартной модели.
Поиск суперсимметрии
Первым значительным научным достижением экспериментов на коллайдере может стать доказательство или опровержение «суперсимметрии» — теории, гласящей, что любая элементарная частица имеет гораздо более тяжёлого партнера, или «суперчастицу».
Технические характеристики
В ускорителе предполагается сталкивать протоны с суммарной энергией 14 ТэВ (то есть 14 тераэлектронвольт или 14·1012 электронвольт) в системе центра масс налетающих частиц, а также ядра свинца с энергией 5 ГэВ (5·109электронвольт) на каждую пару сталкивающихся нуклонов.
На начало 2010 года коллайдер уже несколько превзошел по энергии протонов предыдущего рекордсмена — протон-антипротонный коллайдер Тэватрон, который до конца 2011 года работал в Национальной ускорительной лаборатории им. Энрико Ферми (США).
Несмотря на то, что наладка оборудования растягивается на годы и ещё не завершена, Большой адронный коллайдер уже стал самым высокоэнергичным ускорителем элементарных частиц в мире, на порядок превосходя по энергии остальные коллайдеры, в том числе и релятивистский коллайдер тяжёлых ионов RHIC, работающий в Брукхейвенской лаборатории (США).
Скорость частиц в Большом адронном коллайдере на встречных пучках близка к скорости света в вакууме. Разгон частиц до таких больших энергий достигается в несколько этапов.
Потребление энергии
Во время работы коллайдера расчётное потребление энергии составит 180 МВт. Предположительные энергозатраты всего ЦЕРН на 2009 год с учётом работающего коллайдера — 1000 ГВт·ч, из которых 700 ГВт·ч придётся на долю ускорителя.
Эти энергозатраты — около 10 % от суммарного годового энергопотребления кантона Женева. Сам ЦЕРН не производит энергию, имея лишь резервные дизельные генераторы.
Научные результаты
Благодаря большей энергии по сравнению с предшествовавшими коллайдерами, БАК позволил «заглянуть» в недоступную ранее область энергий и получить научные результаты, накладывающие ограничения на ряд теоретических моделей.
Краткий перечень научных результатов, полученных на коллайдере:
- открыт Бозон Хиггса (мы уже писали о нем)
- подтверждено существование топ-кварка, ранее наблюдавшегося только на Тэватроне;
- открыты новые, теоретически предсказанные частицы
- получены первые данные протон-ионных столкновений на рекордной энергии, обнаружены угловые корреляции, ранее наблюдавшиеся в протон-протонных столкновениях
- объявлено о наблюдении частицы Y(4140), ранее наблюдавшейся лишь на Тэватроне в 2009 г.
Финансирование проекта
В 2001 году ожидалось, что общая стоимость проекта составит около 4,6 млрд швейцарских франков (3 млрд евро) за сам ускоритель (без детекторов) и 1,1 млрд швейцарских франков (700 млн евро) составит доля ЦЕРН в проведении экспериментов (то есть в строительстве и обслуживании детекторов).
Строительство БАК было одобрено в 1995 году с бюджетом 2,6 млрд швейцарских франков (1,6 млрд евро) и дополнительными 210 млн швейцарских франков (140 млн евро) на эксперименты.
В 2001 году эти расходы были увеличены на 480 млн франков (300 млн евро) в части ускорителя и 50 млн франков (30 млн евро) в части экспериментов (расходы, относящиеся непосредственно к ЦЕРН), что вследствие сокращения бюджета ЦЕРН привело к сдвигу планируемых сроков введения с 2005 года на апрель 2007 года.
Бюджет проекта по состоянию на ноябрь 2009 года составил 6 млрд долл. — столько было инвестировано в строительство установки, которое продолжалось семь лет.
Научно-популярные фильмы
- «BBC: Машина Большого Взрыва» (англ. The Big Bang Machine) — научно-популярный фильм, 2008 год.
- «BBC. Horizon: Охота за бозоном Хиггса — спецвыпуск» / (англ. The Hunt for the Higgs — A Horizon Special) — научно-популярный фильм, 2012 год.
материал с medium.com
14 пунктов программы Деминга для менеджмента
Введение (Глава из книги «Пространство доктора Деминга» Перевод Ю.Т. Рубаника)
Философия менеджмента д-ра Деминга основана на всеобъемлющей концепции качества и понимании природы изменчивости (тесно связанной со статистическим управлением процессами). Она также связана и с третьим, жизненно важным компонентом, обеспечивающим создание среды, в которой эти первые два семени смогут прорасти и расцвести. Нет никакого сомнения, что образ мышления Деминга по поводу этого третьего компонента был отчасти результатом влияния, оказанного на него совместной работой с японцами. Кратко его образ мыслей можно выразить как «менеджмент на основе плодотворного сотрудничества», в противовес «менеджменту на основе конфликта». В последнее время он называет это для краткости:
«Сотрудничество: Выигрывают Все», что гораздо лучше, чем «Конкуренция: Кто-то Выиграл, Кто-то Проиграл».
Интересно отметить, что Ллойд Добинс, читающий текст в телефильме «Если Япония может, почему не можем мы?», отметил в конце программы, что Деминг воспользовался в Японии преимуществами работы в среде, где традиционно проявляется большая склонность к сотрудничеству между руководством и рабочими. Видимо, у Добинса возникло впечатление, что если подходу Деминга и суждено преуспеть на Западе, то прежде его необходимо приспособить к собственной, основанной на конфликтах и конкуренции действительности. Но этого никогда не могло бы случиться. Деминг говорит о «полном преобразовании стиля западного менеджмента», — и он действительно имеет это в виду! Существенная часть его философии посвящена, таким образом, переходу от внутреннего конфликта и конкуренции к настоящей командной работе внутри организации. Вот почему он говорит, например:
«Лучшие усилия- недостаточны; лучшие усилия не гарантируют вам качества.»
Если каждый прилагает усилия, самые лучшие с его личной точки зрения, то в результате — это, как правило, будет напрасно потраченный труд. Всем надо тянуть в одном и том же направлении, а именно в том, которое дает наибольшую пользу для компании в целом. Если энергию, растрачиваемую на конфронтацию между начальством и рабочими, удается направить в русло взаимного сотрудничества, то не нужно большого воображения, чтобы представить, насколько огромной может стать разница в результатах. И будьте уверены, что это не одно и то же, когда «жесткое» руководство — не правительство (левое или правое) «забивает» рабочих (по крайней мере фигурально) до полного подчинения. В отличие от других «гуру» в области управления качеством, Деминг ни в коем случае не удовлетворяется привычной для нас социальной средой весьма низкого качества и не старается приспособиться к ней; он понимает, что такая среда сама по себе представляет непроницаемый барьер для различного вида улучшений, которые стали бы возможны, если бы этого не было.
Естественно, что философия Деминга, как и все современные подходы к качеству, концентрируется на потребителе. Мы знаем, что еще в 1950 г. Деминг учил японцев, что они должны рассматривать потребителя как «самую важную часть производственной цепи». Но Деминг идет гораздо дальше, чем все другие, которые предпочитают говорить о качестве в терминах «удовлетворения потребителя при минимально возможных затратах». Например, мы можем прочитать о британском стандарте BS 5750 в буклете «Позитивный вклад в улучшение бизнеса»: Термин «Качество» имеет большое число различных значений, но BS 5750 рассматривает его в смысле пригодности для целей; т.е. спроектирован ли и изготовлен ли продукт так, чтобы удовлетворить нужды потребителя.
Конечно, это с трудом можно связать с образом мыслей Деминга. Так, на стр. 141 «Выхода из кризиса» он пишет:
«Нам совершенно недостаточно иметь потребителя, который просто удовлетворен. Неудовлетворенный потребитель, конечно, уйдет от нас. Но, к сожалению, удовлетворенный потребитель также может уйти, полагая, что он не много потеряет, а зато может приобрести что-то лучшее. Прибыль в бизнесе приходит от постоянных покупателей, потребителей, которые хвастаются вашим продуктом или услугой и которые приводят к вам своих друзей.»
Деминг также часто говорит о необходимости быть впереди потребителя. Потребитель не знает, что ему понадобится через год, три, пять лет. Если вы просто как один из его возможных поставщиков будете ждать этого момента, чтобы узнать о его желании, то вы вряд ли будете готовы предложить ему свои услуги.
Целью данной главы является краткое введение в 14 Пунктов программы Деминга для менеджмента, в присущие западному стилю управления опасные болезни и трудности на его пути к преобразованию. Она адресована главным образом тем, кто еще не прочитал книги «Выход из кризиса», и характеризует подход Деминга на момент, соответствующий периоду написания этой книги. В данной главе мы не будем делать каких-либо попыток познакомить читателя с самыми последними вариантами подхода Деминга, в особенности это касается 14 Пунктов, или «14 Принципов доктора Деминга».
Я начинаю с выдержек из превосходной статьи моих друзей Питера Шолтеса и Хиро Хакквеборда из «Joiner Associates Inc.», Мэдисон, штат Висконсин, написанной ими вскоре после появления «Выхода из кризиса». Их статья, озаглавленная «Практический подход к качеству», начинается с перечисления основных принципов обеспечения качества. Самый первый из них блестяще отражает и развивает высокую оценку Демингом роли потребителя. Он стоит того, чтобы воспроизвести его здесь полностью, вместе с сопровождающим комментарием:
«Первый принцип обеспечения качества: Качество Начинается с Услаждения Потребителя»
«Потребитель должен получить то, что он хочет, когда он этого хочет и в той форме, в какой он этого хочет. Компания должна стремиться не только удовлетворить ожидания потребителя. Это самое малое, что ей необходимо сделать. Компания должна стремиться к тому, чтобы заставить потребителя восторгаться, предоставляя ему даже больше того, что он мог ожидать. Вот тогда ваши боссы могут быть в экстазе, совет директоров — на верху блаженства, а ваша компания — стать легендой на Уолл-стрит. Но если ваш потребитель не в восторге — значит, вы еще не начали достигать качества.»
Другой важный вклад «Joiner Associates», который я нахожу очень полезным,- это «Треугольник Джойнера», предложенный самим Брайаном Джойнером. В качестве наглядной иллюстрации основ философии Деминга, выраженной всего 8-ю словами, его трудно превзойти.
|
Одержимость качеством |
||
|
|
||
|
Все одна команда |
Научный подход |
Верхняя вершина треугольника называется «Одержимость Качеством». «Одержимость» — весьма впечатляющий выбор слова. Он, безусловно, доносит до нас глубинную и первостепенную важность качества, в противоположность его привычной роли второй скрипки, уступающей давлению сиюминутных обстоятельств и проблем. Однако слово «одержимость» также создает впечатление увлеченности некой идеей сверх всякой меры и резона, а это может ввести в заблуждение.
На самом деле есть и смысл, и резон быть одержимым качеством, что кратко выражено «цепной реакцией Деминга», которая, как мы узнаем из «Выхода из кризиса», рисовалась на доске, на всех его встречах с высшими менеджерами в Японии, начиная с 1950 года (рис. 2). Эта цепная реакция высвечивает тот факт, что уменьшение затрат, успех дела и увеличение прибыльности — это естественные следствия улучшения качества в том смысле, в каком мы понимаем и развиваем понятие «качество» в этой книге.
«Треугольник Джойнера» показывает, что такое всеохватывающее качество достигается путем совместного действия двух сил: «Общекомандной работы» и «Научного Подхода». Научный Подход требует глубокого понимания природы вариаций, в особенности деления на управляемую и неуправляемую компоненты, обусловленные соответственно общими и особыми (конкретными) причинами.
Этот важнейший аспект своего учения, который Деминг называет сейчас «Глубинными Знаниями», затрагивает все стороны менеджмента. Только правильно диагностируя наиболее важные источники изменчивости и затем уменьшая иди даже уничтожая их, можно улучшить качество во всех его проявлениях (надежность, однородность, предсказуемость, взаимозаменяемость и т.д.).
|
Улучшайте качество |
Научный Подход призывает нас к принятию решений и формированию политики на основе доброкачественной информации — как количественной, так и качественной, а не только на основе самоощущений или сиюминутных соображений. Он часто включает в себя анализ информации с помощью статистических методов, включая SPC (Статистическое Управление Процессом), но он также предполагает знание и понимание ограничений этих методов, в особенности осознание критической важности явлений, которые не могут быть описаны численно. В самом деле, 5-я по счету «Смертельная Болезнь» западного стиля менеджмента состоит, согласно Демингу, в «руководстве компанией на основе одних лишь голых чисел (подсчета денег)» («Выход из кризиса», с. 121). Деминг часто цитирует доктора Ллойда Нельсона, руководителя отделом статистических методов в «Nashua Corporation»:
«Наиболее важные факторы, необходимые для управления любой организацией, как правило, неизвестны и количественно неопределимы». («Выход из кризиса», стр. 20).
Те, кто сочтут это утверждение необычным (в особенности статистики), еще и близко не подошли к пониманию учения Деминга. Но Ллойд прав, и это совершенно очевидно. Кто может выразить в числах эффект для фирмы от того, что она своего покупателя не просто удовлетворила, но и привела в восторг? Этот покупатель не только еще раз придет к вам без всякой рекламы, но он также, вероятно, рекомендует вас своим коллегам и друзьям, как работающим в компании, так и вне ее. Какими числами можно выразить одержимость качеством в Японии в течение последних десятилетий? Какие числа вы могли бы использовать для демонстрации гораздо большей ценности удовлетворенного и внутренне мотивированного работника по сравнению с тем. кто приходит на работу лишь для получения зарплаты? А какие числа могут количественно выразить вред из-за разочарования вашего потребителя или разочарования и деморализации вашего персонала?
Поэтому Научный Подход простирается далеко за пределы простого манипулирования с числами и количествами, привнося идею одержимости качеством.
Последняя, третья вершина в Треугольнике Джойнера называется «Все — Одна Команда». Командная работа, настоящая работа от всего сердца, если она есть, дает много как делу, так и всей нашей жизни в целом: в семье, в социальной сфере, в спорте, в музицировании и т.д. Я не верю, что успех футбольной команды определяется суммой индивидуальных способностей ее членов. Конечно, эта сумма есть важная часть всей формулы, но группа талантливых индивидуальностей часто оказывается превзойденной командой игроков, для которых эта сумма меньше. В прошедшие годы (когда у меня было время для хобби!) я участвовал в работе местных музыкальных обществ, в частности, любительских оперных групп как режиссер-постановщик. Это был превосходный способ познать необходимость командной работы на сцене, за сценой и в оркестровой яме. Д-р Деминг тоже всю свою жизнь получает наслаждение от музыки, поэтому неудивительно, что он проводит ту же параллель с оркестром:
«Артисты, музыканты собраны в оркестре вовсе не для того, чтобы исполнять сольные партии как примадонны и стремиться быть услышанными слушателями. Они здесь для того, чтобы поддерживать друг друга. И обычно это не лучшие музыканты страны.»
В самом деле, бывали случаи, когда на специальные празднества и памятные события собирались ведущие солисты, которые играли вместе. Результат бывал всегда интересным, но не обязательно приятным для слуха.
На практике принцип «Все — Одна Команда» часто губится из-за применения многих порочных методов управления, таких как Управление по Целям (Management by Objectives /MBO/…), ежегодные аттестации и использование условных количественных целей и показателей. Все эти методы провоцируют конкуренцию и конфликты между людьми и порой между целыми отделами, вместо того, чтобы поощрять их работать» совместно на общую пользу. Некоторые задуманные с лучшими намерениями методы улучшения качества на деле представляют собой серьезные препятствия для командной работы. Примерами могут служить «оценка затрат на качество» и «система бездефектного труда». Даже концепции, которые по своей сути хороши (например, «кружки качества» или «точно вовремя»), могут принести больше вреда, чем пользы, если их использовать в неподходящих условиях.
И снова мы не можем приблизиться к истинной оценке учения Деминга без понимания того, что он говорит по этому поводу. Все вышеупомянутые методы управления стали популярными (во всяком случае среди менеджеров!), потому что они дают лучший результат при плохой работе — они не настолько ухудшают ситуацию, насколько она могла бы ухудшиться при их отсутствии. Чего не видят те, кто не знает или не понимает учения Деминга, так это то, что сами эти методы также представляют собой серьезные препятствия на пути к необходимым преобразованиям.
14 Пунктов Деминга разрабатывались им постепенно, на протяжении 20 лет. Когда он начал формулировать эти пункты, их было существенно меньше, потому что в то время основной аудиторией были японцы, и им не нужно было говорить о необходимости «Устранять страхи» (пункт 8) или «Давать людям возможность гордиться своей работой» (пункт 12). Число пунктов достигло 14, когда Деминг около 10 лет назад начал свои четырехдневные семинары в Америке.
14 Пунктов (иногда он называет их Принципами или Обязательствами менеджмента) не выбиты на каменных скрижалях. На самом деле на протяжении прошедшего десятилетия в них было внесено довольно много не очень значительных и несколько довольно значительных поправок. В них нашло отражение видение Демингом изменяющегося мира и изменяющихся потребностей людей. В начале 1990 г., на некоторых из своих семинаров, он вновь начал обсуждать возможность введения в них отдельных уточнений. Поэтому, хотя я и мои коллеги считаем их весьма полезными, к моменту выхода в свет этой книги эти предполагаемые уточнения все еще не были окончательно сформулированы Демингом, „тогда, чтобы избежать путаницы, они не были включены в нее. Об их существовании упомянуто здесь для того, чтобы продемонстрировать постоянную гибкость и восприимчивость Деминга к изменяющемуся промышленному миру.
Версия 14 Пунктов, которая используется мной в этой книге, выведена, как минимум, из шести различных вариантов, которые я видел, начиная с 1986 г. Все идеи в них принадлежат Демингу; и они представлены здесь в компактной форме, которая, я надеюсь, послужит полезным введением в труды Деминга для новичков. Набранные петитом комментарии, следующие за каждым пунктом, — мои.
Несколько предостерегающих слов, прежде чем мы приступим к 14 Пунктам. Они не охватывают целиком всей философии Деминга, хотя и являются важной ее компонентой. Это не перечень инструкций, не методики и не контрольный лист. Они являются средством открытия разума для нового мышления, для понимания того, что существуют радикально другие, лучшие пути организации бизнеса и работы с людьми. Конечно, полное восприятие философии Деминга потребует постоянного внимания и движения в направлении, указанном и выраженном в 14-ти Пунктах.
Однако послушное следование идеям Деминга без предварительного их изучения и глубокого понимания того, что и почему он говорит, представляется опасным. В самом деле, я могу предположить, что тот, кто будет рассматривать эти 14 Пунктов как некий готовый рецепт, наверняка потерпит поражение. Я никому не порекомендую начинать применение любого из 14-ти Принципов, прежде чем будет достигнуто глубокое их понимание. Только тогда он сможет судить о том, как «всеобщая трансформация» стиля управления может быть осуществлена на практике в условиях его собственной организации, поскольку на самом деле главная цель состоит не в принятии 14 Пунктов по отдельности или всех вместе, а в создании новой среды, которая была бы полностью совместима с ними и восприимчива к ним. И это не проект, не программа, это — никогда не заканчивающийся процесс, это — навсегда.
Читатель может использовать Треугольник Джойнера как полезное наглядное пособие в процессе освоения 14 Пунктов. Вообще говоря, по мере знакомства с этими понятиями и концепциями, становится все более очевидным, что все три вершины этого Треугольника имеют отношение к каждому из 14-ти Пунктов. Однако наиболее очевидные связи, видимо, таковы:
-
Одержимость качеством: Пункты 1-6, 13, 14;
-
Все — одна команда: Пункты 7-9;
-
Научный Подход: Пункты 10-12.
Я надеюсь, что это наблюдение поможет читателю увидеть, что 14 Пунктов Деминга, которые, на первый взгляд, кажутся довольно разнородными и автономными, на самом деде взаимосвязаны в рамках скоординированной философской структуры.
Четырнадцать Пунктов (Глава из книги «Пространство доктора Деминга» Перевод Ю.Т. Рубаника)
1. Постоянство цели
Поставьте перед собой цель и будьте неизменно твердыми и постоянными в достижении поставленной цели непрерывного улучшения продукции и услуг, распределяя ресурсы таким образом, чтобы обеспечивались долговременные цели и потребности, а не только сиюминутная прибыльность, для достижения конкурентоспособности, сохранения предприятия и обеспечения людей работой.
Было бы совершенно неразумным принять философию Деминга в принципе, забывая применять ее на практике. Иногда случается так, что руководство заявляет во всеуслышание о своей приверженности этой философии, но затем отдает приоритет решению практически любой застарелой проблемы. Должно быть последовательное, непоколебимое, никогда не заканчивающееся, всеохватывающее движение в направлении непрерывного улучшения всех видов деятельности и операций внутри фирмы. Люди в наше время привыкли видеть, что лозунги и призывы руководства меняются каждые несколько недель, исчезая так же быстро, как появлялись. При такой предыстории может потребоваться время, чтобы у людей появилась вера в то, что на этот раз руководство действительно настроено серьезно. А это возможно только в том случае, если такой настрой у руководства действительно есть. Приверженность руководства постоянным улучшениям — критический фактор для поддержания энтузиазма, интереса и соучастия работников на всех уровнях, стимулирования в них желания внести еще больший личный вклад. Такого рода приверженность может быть приобретена теми людьми в руководстве, которые возьмут на себя труд изучить и глубоко понять новую для них философию, а затем подать хороший пример последовательностью в своих намерениях. Тогда их убежденность будет постоянно распространяться по всей организации сверху вниз, подпитывая и взращивая повсеместно постоянство в тех же намерениях всего персонала. Это требует действий — действий другого типа и природы, чем традиционные; правильный тип действия узнается до постоянству в намерениях и целях.
2. Новая философия
Примите новую философию. Мы находимся в новой экономической эре, начатой в Японии. Мы не можем более уживаться с обычно принятым уровнем задержек, ошибок, дефектов в материалах, брака в работе. Необходимо преобразование западного стиля менеджмента, чтобы остановить продолжающийся упадок экономики.
Это совершенно новая философия. Это не просто несколько руководящих принципов, идей, правил или методик, которые вы могли бы добавить к тем, которыми вы уже давно пользуетесь. На самом деле предполагается серьезное, радикальное пере осмысливание ваших взглядов — более радикальное, чем вы можете себе представить. Оно предполагает поворот на 180° в отношении ко многим стратегиям, типам поведения и верованиям, к которым вы могли привыкнуть и приноровиться в течение многих лет. Мы говорим о глубоких, фундаментальных изменениях — изменениях таких же радикальных, как те, которые необходимы для перехода от теории плоской Земли к теории Земли-шара. Если вы не воспримете идею фундаментальных изменений, то переосмысление никогда и не случится. В любом случае это не произойдет за один день. Но мы должны поддерживать постоянное, непрерывное движение в правильном направлении: Каждый день должен приближать нас к состоянию, когда вся компания окажется в процессе улучшения качества всех систем и видов деятельности.
3. Покончите с зависимостью от массового контроля
Уничтожайте потребность в массовых проверках и инспекции как способе достижения качества, прежде всего путем «встраивания» качества в продукцию. Требуйте статистических свидетельств «встроенного» качества как в процессе производства, так и при выполнении закупочных функций.
Если вашей первоначальной реакцией на это требование д-ра Деминга была ироническая усмешка, то это лишь показывает, как далеки ваши стандарты качества от тех, на которых он настаивает и которые на самом деле используются теми, кто воспринял его призывы. Мы настолько привыкли к низкому качеству поставок и услуг, работы систем, что это можно было бы принять за объективное свойство реальности — такой, какая она есть и какой будет всегда. Однако очевидным результатом достижения высоких и устойчивых показателей качества (подтверждаемых статистически с использованием соответствующих методов контроля процессов) является то, что дорогой и неэффективный массовый контроль в самом деле становится ненужным, поскольку уничтожена сама возможность появления брака в самом зародыше. Значительное снижение затрат будет достигнуто не только вследствие уменьшения потребности в контроле, но также и гарантией работы с надежными, взаимозаменяемыми, однородными и высококачественными материалами и процессами, не считая всего другого, что становится в этом случае возможным. Просто подумайте, как ваш высококачественный, конкурентоспособный продукт или услуга скажутся на вашей репутации у ваших настоящих и будущих потребителей.
4. Покончите с практикой закупок по самой дешевой цене
Покончите с практикой оценки и выбора ваших поставщиков только на основе цены на их продукцию.
Вместо этого, наряду с ценой, требуйте серьезных подтверждений ее качества. Уменьшите число поставщиков одного и того же продукта путем отказа от услуг тех из них, кто не смог статистически подтвердить его качество. Стремитесь к тому, чтобы получать все поставки данного компонента только от- одного производителя, на основе установления долговременных отношений взаимной лояльности и доверия. Целью в этом случае является минимизация общих затрат, а не только первоначальных. У отделов комплектации и снабжения в результате появятся новые обязанности, которые они должны хорошенько изучить.
Этот пункт фундаментально связан с предшествующим. Мы сможем покончить с необходимостью входного контроля поставок, только если будем верить, что их производители придерживаются таких же высоких стандартов качества, как и мы. Это. предполагает, что у вас установлены доверительные, рассчитанные на длительную перспективу, отношения сотрудничества с ограниченным числом проверенных поставщиков, которые могут и хотят удовлетворять ваши потребности. Выигрыш, который может быть достигнут на основе таких взаимоотношений с надежным поставщиком, и, как следствие, повышение качества их продукции и услуг, в значительной степени превосходит «экономию», которая получается при закупках по самым низким ценам. В любом случае практика закупок по низким ценам принуждает поставщиков к тактике извлечения сиюминутной выгоды, не позволяет им проводить перспективную политику. Избыточные затраты, неизбежные вследствие этого в нашем собственном производстве, а также возможные у потребителей, связанных с нашим производством, в результате использования дешевых, ненадежных комплектующих, по всей видимости, огромны и трудноопределимы. В лучшем случае можно ожидать существенного возрастания объема переделок, задержек, неритмичности в выпуске нашей собственной продукции; в худшем случае плохой материал может «проскользнуть» через наш производственный процесс с тем, чтобы «всплыть» у его потребителя. А если наш потребитель пострадает, будьте уверены, что, как следствие, он заставит страдать и нас, и будет совершенно прав.
5. Улучшайте каждый процесс
Улучшайте постоянно, сегодня и всегда все процессы планирования, производства и оказания услуг. Постоянно выискивайте проблемы для того, чтобы улучшать все виды деятельности и функции в компании, повышать качество и производительность и, таким образом, постоянно уменьшать издержки. Непрерывное улучшение системы, включающей в себя разработку и проектирование, поставку комплектующих и материалов, обслуживание и улучшение работы оборудования, методов управления и организации, подготовку и переподготовку кадров — есть первейшая обязанность руководства.
В настоящее время мы видим слишком много руководителей, склонных верить в «лучшее будущее» и пускающих дело на самотек. Таким образом они закрывают глаза на потенциальные проблемы и уделяют им внимание только тогда, когда становится очевидной их серьезность, в результате чего возможно нанесение существенного ущерба организации. Гораздо лучше отыскать их как можно раньше и уничтожать в самом «зародыше», прежде чем они могут создать реальные трудности. В этом и заключается основное различие между интеллектуальным и кризисным стилями менеджмента. Никогда не успокаивайтесь на том, что вам удалось решить некоторые проблемы и добиться соответствующего улучшения. Знайте, что в соответствии с природой вещей, всегда возможны дальнейшие улучшения, но это достигается лишь тогда, когда выявляются и решаются и другие имеющиеся проблемы. Под проблемами мы понимаем наличие как конкретных (специальных), так и общих причин изменчивости. То есть мы должны стремиться сделать нестабильный процесс стабильным, а стабильный, но не эффективный процесс — эффективным, который, в свою очередь, делать еще более эффективным. В проблемах заключена возможность для улучшения, и, если вы не отыщете проблемы, то, будьте уверены, проблемы отыщут вас.
6. Введите в практику подготовку и переподготовку кадров
Введите в практику современные подходы к подготовке и переподготовке для всех работников, включая руководителей и управляющих, с тем, чтобы лучше использовать возможности каждого из них. Для того, чтобы поспевать за изменениями в материалах. методах, конструкции изделий, оборудовании, технологии, функциях и методах обслуживания, требуются новые навыки и умения.
Как может кто-либо из персонала или руководства правильно выполнять свою работу, если он не знает, в чем заключается их работа? Обучение должно быть такой же частью рабочего процесса, как и собственно производство. Укоренение и распространение улучшений есть результат обучения. Однако многие недальновидные менеджеры рассматривают обучение как непродуктивны инвестиции; в результате, если финансовые трудности заставляют затянуть пояс потуже, их сокращают в первую очередь. Какая ошибка! Только подумайте, насколько стоимость обучения работника незначительна по сравнению с общими затратами на его содержание в течение многих месяцев и лет его работы в компании. Эта величина совершенно ничтожна по сравнению с потенциальными выгодами компании, получаемыми в результате того, что данный работник понимает свою работу, т.е. знает, как выполнить ее правильно, с наилучшей выгодой для компании, и, следовательно, как минимум, имеет возможность действовать именно таким образом. Причем это не включает в себя те трудноучитываемые выгоды, которые компания имеет от того, что ее работники получают удовлетворение и удовольствие от правильно выполненной качественной работы и, следовательно, хотят продолжать и улучшать ее и дальше.
7. Учредите лидерство
Усвойте и введите в практику лидерство как метод работы, имеющий целью помочь работникам выполнять их работу наилучшим образом. Руководители всех уровней должны отвечать не за голые цифры, а за качество. Улучшение качества автоматически приводит к повышению производительности. Руководители и управляющие должны обеспечить принятие немедленных мер при получении сигналов о появившихся дефектах, неисправном или разлаженном оборудовании, плохих инструментах, нечетких рабочих инструкциях и других факторах, наносящих ущерб качеству.
Если управляющие и мастера тратят свое время на то, чтобы-жестко контролировать тех людей, за работу которых они отвечают, прикрикивая и «нажимая» на них с тем, чтобы они «хорошо работали» или выполняли запланированную норму, то это само по себе является ясным признаком низких стандартов качества на данном участке производства.
Управляющие будут вводить сами себя в заблуждение, полагая, что «отношение рабочих к делу» является причиной низкого качества. Такое заблуждение само по себе составляет одно из самых существенных препятствий для руководителей при усвоении элементарных начал в подходе Деминга. Они просто не могут ни представить себе, ни поверить в мир, где работники вовлечены в процесс постоянных улучшений и привержены ему, при этом их не нужно ни «подмасливать», ни подгонять. Надо создать среду, в которой у работников имеется истинная заинтересованность в их работе, а менеджеры помогают хорошо ее выполнять. И эти две вещи взаимно дополняют друг друга: если рабочие заинтересованы, то они стремятся выполнить работу качественно и принимают соответствующую помощь и советы, и наоборот, если они получили возможность для хорошей работы, то их интерес возрастает, таким образом цикл будет непрерывным. Слишком часто, однако, мы видим противоположное — порочный круг. Условия принуждают работника выполнять свое дело плохо, поэтому он теряет заинтересованность в работе, что приводит к еще более низкому качеству ее выполнения и т.д.
8. Изгоняйте страхи
Поощряйте эффективные двухсторонние связи и используйте другие средства для искоренения страхов, опасений и враждебности внутри организации с тем, чтобы каждый мог работать более эффективно и продуктивно на благо компании.
Любой работник, испытывающий страх перед своим вышестоящим руководителем, не может надлежащим образом сотрудничать с ним. Лучшее, что можно ожидать в таких обстоятельствах, — обиженная покорность, т.е. как раз то, чего и желает такой руководитель. Однако подобное положение вещей никогда не приведет к хорошим результатам. Истинное сотрудничество позволяет достигнуть намного большего, чем изолированные индивидуальные усилия. Но это взаимодействие не может быть хорошим, если не взращивать взаимное доверие, уверенность и уважение. Те, кто работает, испытывая страх, -стараются ускользнуть из поля зрения тех, кого они боятся. А как можно ожидать отдачи, соответствующей потенциальным возможностям, от людей, чье основное желание — просто не быть замеченным?
Следующий пункт посвящен устранению барьеров, разъединяющих отделы и службы. Не менее важно разрушить барьеры между работниками и их непосредственными начальниками, управленческим звеном и средним уровнем руководства, между средним и высшим звеньями руководства, и между высшим звеном и руководством. В удушливом климате страхов высшее руководство потеряет контакт с реальностью. Их (руководителей) будут пичкать тем, что они хотели бы услышать. Плохие новости будут убраны, задержаны, разбавлены, смягчены. Ошибки и погрешности будут скрываться с большой энергией и выдумкой, которые можно было бы использовать гораздо лучше. Таким образом, страхи серьезно подорвут способности организации к обучению -и улучшениям.
9. Разрушьте барьеры
Разрушьте барьеры между подразделениями, службами, отделениями. Люди из различных функциональных подразделений: исследователи, разработчики, производственники, представители коммерческих и административных служб — должны работать в командах (бригадах) с тем, чтобы устранять проблемы, которые могут возникнуть с продукцией или услугами.
Большинство компаний организованы по функциональному принципу, но они должны работать в условиях функционального взаимодействия. Различные структуры организации имеют свои собственные интересы, традиции, ценности, своих «священных коров», часто даже собственный язык, жаргон. Поэтому они могут ощущать потребность борьбы со своими коллегами из других структур организации, если их интересы, как им кажется, ущемляются. Если уж работникам и нужно за что-то бороться, то было бы лучше, если бы они боролись за конкурентоспособность и выживание компании, а не друг с другом. Часто эти различия интересов кажущиеся, а не реальные. И часто самые незначительные изменения в работе одного отдела могут сказаться очень положительно на работе других отделов, а это, в свою очередь, вызывает желание оказать встречную услугу. Но все это может состояться только в том случае, если заинтересованные службы, отделы получат реальное представление о трудностях другого подразделения и, если общая организационная среда компании стимулирует сотрудничество, а не генерирует внутренние конфликты. Общий язык элементарных статистических методов и контрольных карт очень полезен для объяснения друг другу своих задач и проблем, а также путей их решения.
10. Откажитесь от пустых лозунгов и призывов
Откажитесь от использования плакатов, лозунгов и призывов к работникам, которые требуют от них бездефектной работы, нового уровня производительности и т.п., но ничего не говорят о методах достижения этих целей. Такие призывы только вызывают враждебное отношение; основная масса проблем низкого качества и производительности связана с системой и, таким образом, их решения находятся за пределами возможностей рядовых работников.
«Делай все правильно с первого раза», «Бездефектность — наша цель», «Увеличим производство на 10%» — эти и бесчисленное множество других призывов предполагают, что менеджер верит в то, что рабочие действительно могут это сделать. Это предположение с негодованием и горечью отвергается теми работниками, операторами, которые каждодневно вынуждены иметь дело с результатами чьей-то некомпетентной работы. Как может кто-либо выполнить что-то хорошо с первого раза, если ему не будет предоставлено ни время, ни соответствующие материалы, ни оборудование, которые делают это все возможным? Как он может производить бездефектную продукцию, если то, что он получает для работы, уже содержит дефекты и погрешности? В результате получается, что уже и без того низкая удовлетворенность работой падает еще ниже. А каков результат, если работника призывать произвести большее количество, что, как он знает, при существующих ущербных условиях понизит качество того, что он производит еще значительнее, несмотря на все его старания предотвратить это? Обращайтесь с разумными призывами и обеспечивайте всем необходимым, для того чтобы их выполнить, и вы получите больше, чем то, на что вы рассчитывали. Обращаясь с необоснованными призывами, вы получите даже меньше, чем могли бы получить, в результате дополнительной деморализации работника.
11. Устраните произвольные числовые нормы и задания
Устраните рабочие инструкции и стандарты, которые устанавливают произвольные нормы, квоты для работников и количественные задания для руководителей. Замените их поддержкой и помощью со стороны вышестоящих руководителей с тем, чтобы достигать непрерывных улучшений в качестве и производительности.
Если упрощенные, навязанные свыше цели ставятся для того, чтобы «двигать» вперед компанию, то выполнение этих заданий становится более важным, чем удовлетворение потребителя, не говоря уже о том, чтобы доставить ему наслаждение. Такие цели никогда не могут быть «правильными», за исключением, может быть, очень редких случаев. Если цель ниже реальных возможностей системы, автоматической реакцией для работников будет снижение темпа работы, как только эта цель будет достигнута. Да и в самом деле, зачем было бы им стараться? Если же цель необоснованна, недостижима, то она скорее всего и не будет достигнута, что вызовет критику, потерю премий, разочарование — и все это без какой-либо вины со стороны работников. Возможно, что она будет достигнута за счет «срезания углов», снижения требований стандартов качества, пренебрежения требованиями безопасности и т.д. Т.е. заданная цель будет достигнута ценой качества со всеми , многочисленными последствиями, которые появятся на следующих этапах производственного процесса или, что еще хуже, у потребителя. В любом случае вера работников в способность своих руководителей вести дела вполне оправданно «прыгнет» вниз.
12. Дайте работникам возможность гордиться своим трудом
Устраните барьеры, которые обкрадывают рабочих и руководителей, лишая их возможности гордиться своим трудом. Это предполагает, помимо всего прочего, отказ от ежегодных аттестаций (оценок деятельности работников) и методов Управления по Целям. И снова, обязанности менеджеров, контролеров, мастеров должны быть перенесены с достижения чисто количественных показателей на достижение качества.
Как много барьеров существуют на пути к удовлетворению и гордости результатами своего труда, и сколь немногих из них мы- коснулись до сих пор. Как может рабочий гордиться тем, что он делает, если из-за низкого качества материалов, плохих инструментов, необоснованных норм выпуска он принужден производить низкопробную продукцию? Как может он быть удовлетворен, если сознает бесполезность обсуждения со своим начальством очевидных путей улучшения? Именно поэтому он без всякого желания следует по наезженной колее, хотя наверняка знает, что это не самая лучшая дорога? Как может менеджер гордиться тем, чем занимается, если результатом его деятельности оказывается снижение качества и еще большее разочарование рабочих? Как может он гордиться тем, что делает, если не имеет ни времени, ни поддержки для улучшения морального состояния работников, их производительности, улучшений в процессах и методах для повышения качества? Значимость того, что работник любого ранга производит, будет неизмеримо выше, если он имеет возможность гордиться своей работой, по сравнению с тем, когда он просто отбывает положенное время. И что может сделать система аттестации работников для того, чтобы достичь такого положения? Ответ очевиден.
13. Поощряйте стремление к образованию
Учредите энергичную программу образования и поддержки самоусовершенствования для всех работников. Организации нужны не просто люди, ей нужны работники, совершенствующиеся в результате образования. Источником успешного продвижения в достижении конкурентоспособности являются знания.
В старой версии 14 Пунктов, два пункта — 6-й и 13-й относились к обучению методам работы и образованию. Теперь пункт б-й полностью посвящен обучению методам работы, а пункт 13-й -образованию плюс новой концепции — самосовершенствованию. Различие очевидное. Конечно, обучение методам работы в русле того, как эта работа выполняется, в настоящее время -существенно. Но более широкое образование — это значимый вклад в будущее. В современном мире все быстро изменяется. Естественно, нет смысла в изменениях ради самих изменений. Но без осознания необходимости изменений и понимания потенциальных выгод, которые они могут принести, как можем мы или компания воспользоваться этими выгодами и достичь эффективной работы? Как могут происходить улучшения без изменений? И могут ли быть изменения без знаний и без образования, необходимого для их осуществления? Последнее добавление Деминга к данному пункту касается самосовершенствования. Это его новый призыв, такой же значимый, если не более значимый, чем те, которые были выдвинуты им много лет назад и которые требуют единственного источника поставки или устранения массового контроля. Вы только представьте себе добавочный потенциал тех работников, которые активно, без принуждения, указаний, денежных вознаграждений стараются улучшить свое образование и при этом, быть может, даже за счет существенных личных затрат.
14. Приверженность делу повышения качества и действенность высшего руководства
Ясно определите непоколебимую приверженность высшего руководства к постоянному улучшению качества и производительности и их обязательство проводить в жизнь все рассмотренные выше принципы. Тем не менее, мало того, что высшее руководство искренне продекламирует свою вечную приверженность качеству и производительности. Оно должно еще знать, в чем же заключается то, чему они привержены, т.е. что они должны делать. Образуйте структуру в высшем руководстве, которая будет каждодневно давать импульс для продвижения к вышерассмотренным 13 Принципам, и действуйте, чтобы осуществить преобразования. Поддержки здесь недостаточно, нужны конкретные дела.
Все, о чем мы говорим, начинается и может закончиться в этом пункте. Без веры, понимания и действий высшего руководства, прогресс (если он будет вообще) будет спорадическим и в лучшем случае временным. Высшие руководители должны возглавлять и энергично вести за собой всю организацию в направлении улучшения качества каждого вида деятельности в компании; обеспечивать необходимую поддержку, обучение, выделение средств. Они должны следовать в собственной практике тем же принципам, которые они проповедуют. В частности, руководители должны согласиться с тем, что они тоже должны многому научиться и быть готовыми к обучению. Например, какой смысл в обучении всех, начиная с менеджеров среднего звена и ниже, статистическим методам, если высшее руководство их не знает и, скорее всего, не поймет отчетов, результатов анализа и рекомендаций, проистекающих из их применения? Действительно, более важно использование этих методов самим высшим руководством применительно к его собственным данным. Конечно, высшие руководители — очень занятые люди. Вот, почему так важно учредить внутри руководства определенную и постоянно действующую структуру с единственной целью — поддерживать и облегчать происходящий непрерывный прогресс в новом направлении. Это тяжелая работа — Деминг никогда не утверждал чего-либо другого, а нужда в приверженности и вере никогда еще не была более насущной. Но потенциальные выгоды для вас и вашей компании — огромны.
источник
Что это такое, и с чем его едят.
Теория игр — это раздел математической экономики, изучающий решение конфликтов между игроками и оптимальность их стратегий. Конфликт может относиться к разным областям человеческого интереса: чаще всего это экономика, социология, политология, реже биология, кибернетика и даже военное дело. Конфликтом является любая ситуация, в которой затронуты интересу двух и более участников, традиционно называемых игроками. Для каждого игрока существует определенный набор стратегий, которые он может применить. Пересекаясь, стратегии нескольких игроков создают определенную ситуацию, в которой каждый игрок получает определенный результат, называемый выигрышем, положительным или отрицательным. При выборе стратегии важно учитывать не только получение максимального профита для себя, но так же возможные шаги противника, и их влияние на ситуацию в целом.
Краткая история развития.
Основы теории игр зародились еще в 18 веке, с началом эпохи просвящения и развитием экономической теории. Впервые математические аспекты и приложения теории были изложены в классической книге 1944 года Джона фон Неймана и Оскара Моргенштерна «Теория игр и экономическое поведение». Первые концепции теории игр анализировали антагонистические игры, когда есть проигравшие и выигравшие за их счет игроки. Не смотря на то, что теория игр рассматривала экономические модели, вплоть до 50-х годов 20 века она была всего лишь математической теорией. После, в результате резкого скачка экономики США после второй мировой войны, и, как следствие, большего финансирования науки, начинаются попытки практического применения теории игр в экономике, биологии, кибернетике, технике, антропологии. Во время Второй мировой войны и сразу после нее теорией игр серьезно заинтересовались военные, которые увидели в ней мощный аппарат для исследования стратегических решений. В начале 50-х Джон Нэш (на фото) разрабатывает методы анализа, в которых все участники или выигрывают, или терпят поражение. Эти ситуации получили названия «равновесие по Нэшу». По его теории, стороны должны использовать оптимальную стратегию, что приводит к созданию устойчивого равновесия. Игрокам выгодно сохранять это равновесие, так как любое изменение ухудшит их положение. Эти работы Нэша сделали серьезный вклад в развитие теории игр, были пересмотрены математические инструменты экономического моделирования. Джон Нэш показывает, что классический подход к конкуренции А.Смита, когда каждый сам за себя, неоптимален. Более оптимальны стратегии, когда каждый старается сделать лучше для себя, делая лучше для других. За последние 20 — 30 лет значение теории игр и интерес значительно растет, некоторые направления современной экономической теории невозможно изложить без применения теории игр.Большим вкладом в применение теории игр стала работа Томаса Шеллинга, нобелевского лауреата по экономике 2005 г. «Стратегия конфликта».
Как это работает
Как мне кажется, смысл теории игр проще всего пояснить на «Дилемме заключенного», классическая формулировка которой звучит так:
Двое преступников, А и Б, попались примерно в одно и то же время на сходных преступлениях. Есть основания полагать, что они действовали по сговору, и полиция, изолировав их друг от друга, предлагает им одну и ту же сделку: если один свидетельствует против другого, а тот хранит молчание, то первый освобождается за помощь следствию, а второй получает максимальный срок лишения свободы (10 лет). Если оба молчат, их деяние проходит по более лёгкой статье, и они приговариваются к 6 месяцам. Если оба свидетельствуют против друг друга, они получают минимальный срок (по 2 года). Каждый заключённый выбирает, молчать или свидетельствовать против другого. Однако ни один из них не знает точно, что сделает другой. Что произойдёт?
Представив игру в виде матрицы мы получим:
| Преступник Б Стратегия «молчать» |
Преступник Б Стратегия «предать» |
|
|---|---|---|
| Преступник А Стратегия «молчать» |
Пол года каждому | 10 Лет преступнику А Отпустить преступника Б |
| Преступник А Стратегия «предать» |
10 Лет преступнику Б Отпустить преступника А |
2 года каждому |
А теперь представим развитие ситуации, поставив себя на место заключенного А. Если мой подельник молчит, лучше его сдать и выйти на свободу. Если он говорит, то так же лучше все рассказать, и получить всего два года, вместо десяти. Таким образом, если каждый игрок выбирает, что лучше для него, оба сдадут друг друга, и получат два года, что не является идеальной ситуацией для обоих. Если бы каждый думал об общем благе, они бы получили всего по пол года.
Типы игр
Кооперативная\некооперативная игра
Кооперативной игрой является конфликт, в котором игроки могут общаться между собой и объединяться в группы для достижения наилучшего результата. Примером кооперативной игры можно считать карточную игру Бридж, где очки каждого игрока считаются индивидуально, но выигрывает пара, набравшая наибольшую сумму. Из двух типов игр, некооперативные описывают ситуации в мельчайших деталях и выдают более точные результаты. Кооперативные рассматривают процесс игры в целом. Не смотря на то, что эти два вида противоположны друг другу, вполне возможно объединение стратегий, которое может принести больше пользы, чем следование какой-либо одной.
С нулевой суммой и с ненулевой суммой
Игрой с нулевой суммой называют игру, в которой выигрыш одного игрока равняется проигрышу другого. Например банальный спор: если вы выиграли сумму N, то кто-то эту же сумму N проиграл. В игре же с ненулевой суммой может изменяться общая цена игры, таким образом принося выгоду одному игроку, не отнимаю ее цену у другого. В качестве примера здесь отлично подойдут шахматы: превращая пешку в ферзя игрок А увеличивает общую сумму своих фигур, при этом не отнимая ничего у игрока Б. В играх с ненулевой суммой проигрыш одного из игроков не является обязательным условием, хотя такой исход и не исключается.
Параллельные и последовательные
Параллельной является игра, в которой игроки делают ходы одновременно, либо ход одного игрока неизвестен другому, пока не завершится общий цикл. В последовательной игре каждый игрок владеет информацией о предидущем ходе своего оппонента до того, как сделать свой выбор. И совсем не обязательно информации быть полной, что подводит на с кледующему типу.
С полной или неполной информацией
Эти типы являются подвидом последовательных игр, и названия их говорят сами за себя.
Метаигры
Эти игры являются «леммами» теории игр. Они полезны не сами по себе, а в контексте какого-либо конфликата, расширяя его набор правил.
В любом конфликте типы объединяются, определяя таким образом правила игры, будь это кооперативная последовательная игра с нулевой суммой, или метаигра с неполной информацией.
Проблемы практического применения
Безусловно, следует указать и на наличие определенных границ применения аналитического инструментария теории игр. В следующих случаях он может быть использован лишь при условии получения дополнительной информации.
Во-первых, это тот случай, когда у игроков сложились разные представления об игре, в которой они участвуют, или когда они недостаточно информированы о возможностях друг друга. Например, может иметь место неясная информация о платежах конкурента (структуре издержек). Если неполнотой характеризуется не слишком сложная информация, то можно применять опыт подобных случаев с учетом определенных различий.
Во-вторых, теорию игр трудно применять при множестве ситуаций равновесия. Эта проблема может возникнуть даже в ходе простых игр с одновременным выбором стратегических решений.
В-третьих, если ситуация принятия стратегических решений очень сложна, то игроки часто не могут выбрать лучшие для себя варианты. Например, на рынок в разные сроки могут вступить несколько предприятий или реакция уже действующих там предприятий может оказаться более сложной, нежели быть агрессивной или дружественной.
Экспериментально доказано, что при расширении игры до десяти и более этапов игроки уже не в состоянии пользоваться соответствующими алгоритмами и продолжать игру с равновесными стратегиями.
К сожалению, ситуации реального мира зачастую очень сложны и настолько быстро изменяются, что невозможно точно спрогнозировать, как отреагируют конкуренты на изменение тактики. Тем не менее, теория игр полезна, когда требуется определить наиболее важные и требующие учета факторы в ситуации принятия решений в условиях конкурентной борьбы. Эта информация важна, поскольку позволяет учесть дополнительные переменные или факторы, имеющие возможность повлиять на ситуацию, и тем самым повысить эффективность решения.
Заключение
В заключение следует особо подчеркнуть, что теория игр является очень сложной областью знания. При обращении к ней надо соблюдать известную осторожность и четко знать границы применения. Слишком простые толкования таят в себе скрытую опасность. Анализ и консультации на основе теории игр из-за их сложности рекомендуются лишь для особо важных проблемных областей. Опыт показывает, что использование соответствующего инструментария предпочтительно при принятии однократных, принципиально важных плановых стратегических решений, в том числе при подготовке крупных кооперационных договоров.
Если тема окажется интересной для сообщества, следующих статьях я попытаюсь подробнее раскрыть типы игр и их стратегии.
Фото: Bruno C. Vellutini/Wikimedia Commons
Прочитав геном беспозвоночных морских обитателей гребневиков, российские биологи и их зарубежные коллеги поставили под сомнение ряд положений традиционной теории эволюции. Они выяснили, что гребневики намного древнее губок, которые считались самыми старыми обитателями Земли. Но главное, нервная система возникала в процессе эволюции дважды. У гребневиков она иная, чем у всех остальных животных, и работает на основе других базовых веществ.
Российские и зарубежные ученые создали международную команду, чтобы расшифровать геном гребневиков – беспозвоночных животных, обитающих в морях. Руководителем одной из двух групп стал заведующий лабораторией новосибирского Института цитологии и генетики РАН Евгений Рогаев, другой – американский профессор Леонид Мороз. Объединившись, ученые получили данные, которые опровергли фундаментальное представление об эволюции живых существ на Земле. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.
До начала работы команды биологов из России, США, Испании, Голландии и Англии о гребневиках было известно не так уж много. Изучать их крайне сложно, поскольку стоит извлечь это загадочное существо из привычной среды, как его ткани почти сразу же высыхают, его трудно доставить в лабораторию.
Раньше гребневиков относили к кишечнополостным, но уже давно выделили в отдельный тип. Они состоят из полупрозрачной желеобразной массы, окруженной эпителиальными слоями. Их размер в зависимости от вида колеблется в диапазоне от нескольких миллиметров до полутора метров. Всего известно более 150 видов гребневиков. Свое название они получили за уникальный, очень древний тип движения – они перемещаются при помощи гребней из ресничек. Гребневики — хищники, питаются зоопланктоном, рачками, иногда мальками. В России о них заговорили, когда в 80-х годах прошлого века один из видов гребневиков, мнениопсис, был случайно занесен в воды Черного моря. Это едва не привело к катастрофе. Размножившиеся гребневики поедали зоопланктон в таких количествах, что рыбе стало нечем питаться, ее количество резко сократилось. Промысловое рыболовство оказалось под угрозой. Решить проблему удалось только после того, как в Черное море переселили естественных врагов мнениопсиса, хищных гребневиков берое.
Владимир Алексеев, биолог, к.б.н., сотрудник Института генетики РАН, SmartNews
Проанализировав геном гребневика Pleurobrachia bachei — «морского крыжовника», ученые выяснили, что вероятнее всего гребневики являются самым древними из ныне обитающих на Земле живых существ. Они отделились от остальных многоклеточных животных на самом раннем этапе эволюции, около 600 млн. лет назад. До этого древнейшими считались намного более примитивные морские губки. Однако у них нет нервной системы, а у гребневиков, которые оказались старше их, она есть.
Фото: nature.com
Гребневики – хищники, а значит, им необходима нервная система. Без нее они не смогли бы охотиться: ориентироваться в пространстве и координировать свои движения. Мозг гребневиков относится к типу элементарных. Что самое интересно, это элементарный мозг способен регенерировать при повреждении за 3–4 дня. Причем не один раз, а многократно. Впрочем, как и остальные ткани гребневиков, которые быстро регенерируют даже при самых серьезных ранах.
Владимир Алексеев, биолог, к.б.н., сотрудник Института генетики РАН, SmartNews
Второй вывод, который сделали ученые, изучив геном гребневиков, состоит в том, что возможно нервная система возникала в процессе эволюции не один, а два раза. Гребневики приобрели нервную систему независимо от других животных. Дело в том, что, как выяснилось, она отличается по составу нейромедиаторов — химических передатчиков нервного сигнала в синапсах. Остальные животные «мыслят» с помощью таких нейромедиаторов как серотонин, дофамин, норадреналин, гистамин, а гребневики их не используют. Аналогов их нервной системе не Земле нет, она уникальна.
Все, от медуз до человека, используют для связи нейронов одни и те же вещества, а гребневики – нет. Помимо того, что у них нет нейронов, выделяющих серотонин, у них отсутствует целый ряд типичных для остальных животных белков-рецепторов, так называемых нейротрансмиттеров, участвующих в передаче химических сигналов между нейронами. Логично предположить, что нервная система гребневиков, и возможно, спецификация мышц, развивались независимо от других животных.
Евгений Рогаев, нейрогенетик, профессор, руководитель Центра нейробиологии и нейрогенетики мозга новосибирского новосибирского Института цитологии и генетики СО РАН, заведующий лабораториями в Институте общей генетики РАН и Медицинской школе Массачусетского университета, SmartNews
До настоящего времени считалось, что у всех представителей царства животных нервная система развивалась по одному пути: от простейшей нервной сети до человеческого мозга. Теперь это базовое положение придется пересмотреть, как и классификацию животных. Получается, что от общих предков первой отделилась ветвь, ведущая к гребневикам. Потом — ветвь губок. И только затем — ветвь, ведущая к кишечнополостным и двустороннесимметричным, к числу которых относится человек.
Некоторые гены, которые есть у гребневика, уникальны, их нет у остальных живых существ на Земле. Кроме того, у «морского крыжовника» удалось обнаружить удивительные особенности регуляции работы генов. У него отсутствуют микроРНК — маленькие последовательности рибонуклеиновой кислоты. У всех других животных они есть, более того, играют очень важную роль в развитии и функционировании организма. Однако гребневик как-то обходится без них.
То, что при анализе генома гребневика и работы его генов было выявлено, что в них нет микро РНК и генов некоторых ферментов, участвующих в образовании РНК, это удивительно. Микро РНК играют важнейшую роль в функционировании организма всех ранее изученных животных, но не у гребневиков. По всей вероятности, у них используются другие типы РНК, выполняющие аналогичные функции.
Евгений Рогаев, нейрогенетик, профессор, руководитель Центра нейробиологии и нейрогенетики мозга новосибирского новосибирского Института цитологии и генетики СО РАН, заведующий лабораториями в Институте общей генетики РАН и Медицинской школе Массачусетского университета, SmartNews
Результаты исследования генома «морского крыжовника» изменят не только фундаментальные представления ученых об эволюции жизни на Земле. Они могут иметь и практическое применение.
Экспертное мнение
Давид Абрамович
Физиолог, к.м.н., SmartNews
— Как и большинство фундаментальных исследований, секвенирование генома гребневиков будет иметь практическую пользу. Возможно, приведет к созданию новых лекарств или разработке новых методов лечения. То, что для передачи сигналов у них используются иные, чем у остальных живых существ, молекулы и механизмы, может помочь в лечении заболеваний мозга. Если удастся использовать нейромедиаторы, которые гребневики используют вместо стандартных, это может стать прорывом. Ведь такой нейромедиатор как дофамин, который обеспечивает передачу нервных сигналов у всех живых существ, кроме гребневиков, связан с болезнями Альцгеймера и Паркинсона. Если ему удастся найти альтернативу, это изменит все. Кроме того, крайне перспективно использовать молекулы, обеспечивающие регенерацию нервной системы «морского крыжовника.
Видео
http://video.sibnet.ru/shell.php?videoid=1176644
Бактерии — самые древние организмы на Земле. Видео: ТВ Центр
материал с smartnews.ru
Теория графов — раздел дискретной математики, изучающий свойства графов. В общем смысле граф представляется как множество вершин (узлов), соединённых рёбрами.
Теория графов находит применение, например, в геоинформационных системах. Существующие или вновь проектируемые дома, сооружения, кварталы и т. п. рассматриваются как вершины, а соединяющие их дороги, инженерные сети, линии электропередачи и т. п. — как рёбра.
Применение различных вычислений, производимых на таком графе, позволяет, например, найти кратчайший объездной путь или ближайший продуктовый магазин, спланировать оптимальный маршрут.
Теория графов содержит большое количество нерешённых проблем и пока не доказанных гипотез.
История возникновения теории графов
Родоначальником теории графов считается выдающийся математик, член Петербургской академии наук Леонард Эйлер.
В 1736 году в одном из своих писем он формулирует и предлагает решение задачи о семи кёнигсбергских мостах, ставшей впоследствии одной из классических задач теории графов.
Издавна среди жителей Кёнигсберга была распространена такая загадка: как пройти по всем мостам (через реку Преголя), не проходя ни по одному из них дважды. Многие кёнигсбержцы пытались решить эту задачу как теоретически, так и практически, во время прогулок. Впрочем, доказать или опровергнуть возможность существования такого маршрута никто не мог.
В 1736 году задача о семи мостах заинтересовала Леонарда Эйлера, о чём он написал в письме итальянскому математику и инженеру Мариони от 13 марта 1736 года. В этом письме Эйлер пишет о том, что он смог найти правило, пользуясь которым, легко определить, можно ли пройти по всем мостам, не проходя дважды ни по одному из них. Ответ был «нельзя».
На упрощённой схеме части города (графе) мостам соответствуют линии (дуги графа), а частям города — точки соединения линий (вершины графа). В ходе рассуждений Эйлер пришёл к следующим выводам:
- Число нечётных вершин (вершин, к которым ведёт нечётное число рёбер) графа должно быть чётно. Не может существовать граф, который имел бы нечётное число нечётных вершин.
- Если все вершины графа чётные, то можно, не отрывая карандаша от бумаги, начертить граф, при этом можно начинать с любой вершины графа и завершить его в той же вершине.
- Граф с более чем двумя нечётными вершинами невозможно начертить одним росчерком.
Граф кёнигсбергских мостов имел четыре (синим) нечётные вершины (то есть все), следовательно, невозможно пройти по всем мостам, не проходя ни по одному из них дважды.
Изображение графов на плоскости
При изображении графов на рисунках чаще всего используется следующая система обозначений: вершины графа изображаются точками или, при конкретизации смысла вершины, прямоугольниками, овалами и др. где внутри фигуры раскрывается смысл вершины (графы блок-схем алгоритмов).
Если между вершинами существует ребро, то соответствующие точки (фигуры) соединяются отрезком или дугой. В случае ориентированного графа дуги заменяют стрелками, или явно указывают направленность ребра.
Не следует путать изображение графа с собственно графом (абстрактной структурой), поскольку одному графу можно сопоставить не одно графическое представление.
Изображение призвано лишь показать, какие пары вершин соединены рёбрами, а какие — нет. Часто на практике бывает трудно ответить на вопрос, являются ли два изображения моделями одного и того же графа или нет (другими словами, изоморфны ли соответствующие изображениям графы). В зависимости от задачи, одни изображения могут давать более наглядную картину, чем другие.
Социальный граф
Социальный граф (англ. Social graph) — это граф, узлы которого представлены социальными объектами, такими как пользовательские профили с различными атрибутами (например: имя, день рождения, родной город и т. д.), сообщества, медиа-контент и т. д., а ребра — социальными связями между ними.
Неявный социальный граф (англ. Implicit social graph) — это такой граф, который можно сформировать на основе взаимодействий пользователя со своими «друзьями» и группами «друзей» в социальной сети. В этом графе в отличие от обычного социального графа нет явного указания «друзей», то есть нет явных социальных связей.
С помощью социальных графов решают такие задачи, как: идентификация пользователей; социальный поиск; генерация рекомендаций по выбору «друзей», медиа-контента, новостей; выявление «реальных» связей или сбор открытой информации для моделирования графа.
Обработка данных социальных графов связана с рядом проблем, как например различия социальных сетей, закрытость социальных данных.
Задачи
Идентификация пользователей
Обнаружение профилей, принадлежащих одному человеку, в нескольких социальных сетях. Решение этой задачи позволяет получить более полный социальный граф, что может быть полезно во многих задачах, таких как:
Социальный поиск
Поиск социальных объектов (пользователей, их данных, их записей и т. д.), основанный на анализе набора связей, в которых находятся искомые объекты.
Генерация рекомендаций
Важной задачей является поиск точных алгоритмов генерации рекомендаций и предложений пользователям, который так же используется при создании графа интересов на основе социального графа.
- Рекомендация друзей — пользователи редко делят свои контакты на социальные группы, но, тем не менее, они неявно делят эти контакты на кластеры, через их взаимодействия в рамках социальной сети.
- Рекомендации контента — рекомендации медиа-контента, сообществ, новостей и т. п.
Существуют традиционные подходы в области рекомендательных систем:
- Коллаборативная фильтрация — заключается в формировании списка рекомендованных объектов на основе мнений пользователей, ведущих себя похожим образом.
- Фильтрация содержимого — основывается на характеристиках предмета и известной о нем информации.
- Социальные подходы — отталкиваются от социальных связей пользователей.
Выявление «настоящих» связей
Применение подхода «разведки на основе открытых источников» для выявления истинных связей между пользователями, то есть настоящих друзей, родственников и т. п.
Граф интересов
Граф интересов — это онлайн представление интересов конкретного человека, полученное на основе его активности в социальных сетях.
Вершинами графа являются увлечения личности, также вершиной может быть профиль человека в социальной сети, ребра графа отображают взаимоотношения между вершинами графа.
С помощью графа интересов можно понять, что человек хочет сделать, купить, куда хочет пойти, с кем может встретиться, за чьими сообщениями ему интересно следить или за кого он готов проголосовать.
Cвязи в графе интересов
В графе интересов могут существовать различные типы связей, которые позволяют пользователю выходить за рамки обычных социальных сетей. Например, человеку нужно найти ответ на интересующую его тему, который не может дать ни один из старых друзей и знакомых. В этом случае выстраивается цепочка из трех типов связей:
- человек-человек (пользователи в социальной сети могут взаимодействовать напрямую)
- человек-интерес (то с чем пользователь взаимодействует с социальной сети)
- интерес-интерес (схожие интересы могут быть взаимосвязаны)
Граф интересов также может быть представлен в виде взвешенного графа, в этом случае вес ребра означает силу взаимосвязи между вершинами.
При построении такого графа изначально вводится предположение о том, что взаимосвязи имеют одинаковую силу, например, интерес к машинам и к театру неизвестен, и взаимосвязь двух интересов устанавливается в виде бесконечно большого числа. Затем, если будет обнаружено, что люди, интересующиеся машинами, ведут себя похожим образом с теми людьми, которые увлекаются театром, то значение веса ребра между вершинами, обозначающими данные увлечения, будет уменьшено.
Отношения между графом интересов и социальным графом
Граф интересов и социальный граф тесно взаимосвязаны, но это не одно и то же.
Граф интересов используется для создания сети интересов людей. В то время как Facebook и другие социальные сети организованы вокруг друзей человека, то есть вокруг социального графа, сети увлечений созданы вокруг интересов личностей, их графа интересов.
Подобно тому как социальный граф — это карта взаимосвязей личности с теми, кто «следует» за ней в сети, граф интересов — это так же взаимосвязь с интересами личности в сети.
Таким образом, увлечения человека, представленные в виде графа интересов, обеспечивают средства для дальнейшей персонализации веб-пространства, основанной на пересечении графа интересов с веб-контентом. Граф интересов или сеть интересов в некоторых случаях могут быть получены из социального графа или социальной сети и могут поддерживать и обновлять связи между вершинами на основе данной социальной сети.
Граф интересов должен быть точным и выразительным, он должен принимать во внимание явно объявленные интересы, например, «Like» на Facebook или «интересы» в профиле на LinkedIn, а также неявные интересы, выведенные на основе активности пользователя, например, такие как щелчки мышью, комментарии, теги к фото и чек-ины. Социальные сети часто являются источником этой информации.
Использование графа интересов
Существует несколько способов использования графа интересов, как с точки зрения потребителя, так и с точки зрения бизнесмена. В сочетании с социальным графом, граф интересов может быть применён для установления связей между пользователями в социальных сетях или в реальном мире. В таких сетях пользователи могут указывать и делиться своими увлечениями, но при этом им не обязательно знать друг друга.
Граф интересов так же может быть применён в маркетинге, в целях анализа аудитории проекта и дальнейших продаж на основе этой информации, для анализа тональности текста и для таргетированной рекламы, основанной на интересах.
Например, такие компании как Twitter с помощью графа интересов имеют возможность делать рекламу более направленной на конкретного пользователя, основываясь на его увлечениях.
Также граф интересов может использоваться при создании продукции с учётом пожеланий потребителя, он помогает определить какие особенности и возможности следует предоставить в следующих версиях. Граф интересов имеет множество других применений включая задачи обнаружения содержимого и фильтрации для предоставления рекомендаций по фильмам, книгам, музыке и так далее.
материал с medium.com
Учёные из научно-исследовательского института Скриппса (TSRI) в Калифорнии модифицировали бактерию E. coli, введя в код её плазмидной ДНК два новых комплементарных соединения, не встречающихся в природе. Так научная группа получила первый в мире полусинтетический живой организм и навсегда изменила генетику. Одним из авторов работы указан наш соотечественник — научный сотрудник Денис Малышев. Он учился в Московском химическом лицее, после чего окончил Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева и эмигрировал в США.
Современных биологов и биохимиков вполне можно считать программистами. Ведь они освоили самый низкоуровневый язык, который только можно представить, — генетический код. Прямое вмешательство в него похоже на реверс-инжиниринг. Оно стало возможным совсем недавно и совершило настоящий переворот в биотехнологиях.
Норман Борлоуг спас миллиард людей от голодной смерти с помощью селекции (фото: guim.co.uk).
Примерно до восьмидесятых годов XX века селекционеры действовали вслепую, опираясь на внешние признаки и закономерности их наследования. Даже таким неоптимальным способом порой совершались удивительные по своим масштабам достижения. К примеру, лауреата Нобелевской премии Нормана Эрнеста Борлоуга называют «отцом Зелёной и Белой революции» за то, что он смог вывести сорта пшеницы и риса с исключительной урожайностью. По данным ООН, это уже спасло от голодной смерти около миллиарда человек и помогло сохранить само существование Мексики, Индии и Пакистана.
Иногда метод проб и ошибок приводил к досадным просчётам. Например, кроме повышения урожайности картофеля и томатов новых сортов, в них повышался уровень содержания токсинов, типичных для всего семейства паслёновых. Такие сорта забраковывались, но никто не мог вернуть годы потраченного времени. Проблема сдерживания генетики состоит именно в страхе перед сложными технологиями, а не в опасности самой изменённой ДНК. Ведь абсолютно любой организм (кроме своего собственного) является для нас генетически чужеродным.
Новые биотехнологические методы позволяют избежать подобных ошибок, сразу внося в генотип контролируемые изменения. Помимо растений, этот метод широко применяется у бактерий, поскольку, кроме собственной ДНК, они содержат ещё и удобную для работы плазмидную. Модифицированные штаммы превращаются в завод по производству сложных белков, наиболее востребованных в медицине. Среди них есть инсулин, эритропоэтин, интерферон и другие. По данным ВОЗ, один только генно-инженерный инсулин спасает от тяжёлых осложнений и смерти сотни миллионов человек во всём мире.
Схема получения инсулина методами генной инженерии (по материалам: discoveryandinnovation.com).
Сегодня качество нашей жизни напрямую зависит от того, как быстро мы сможем разобраться в деталях синтеза белка и научиться управлять этим процессом. Простых методов изменения генома уже недостаточно: требуется расширять сам язык генетического программирования, вводя в него новые операторы. Именно это и сделали в институте Скриппса, объединив результаты научных работ по данной теме за более чем двадцатилетний период.
В природе нуклеиновые кислоты всех живых существ содержат только четыре азотистых основания: гуанин (G), аденин (А), тимин (Т) и цитозин (С) в ДНК, плюс неметилированную форму тимина (урацил — U) в РНК. Каждый участок из трёх последовательно расположенных оснований формирует кодон, в котором и зашифрована команда на синтез определённой аминокислоты, либо сигналы «старт/стоп».
Схема кодирования аминокислот в ДНК (изображение: mpnforum.com).
При большом химическом разнообразии аминокислот как группы веществ, белки любого живого организма состоят всего из двадцати L-альфа-аминокислот. Их положение определяет структуру протеинов и их биологические свойства.
Данный код характеризуется избыточностью: некоторые аминокислоты могут кодироваться разными способами. Например, к синтезу аргинина внутри клетки приведёт запись CG*, где * — любое третье основание. Поэтому, несмотря на трёхбуквенную систему, в процессе биосинтеза белка образуются не 64=43, а всего двадцать разных вариантов аминокислот. Редко встречающиеся селеноцистеин, пирролизин и другие «нестандартные» альфа-аминокислоты не нарушают этого правила. Они выпадают из общего списка, так как образуются иначе — путём модификации одной из основных аминокислот уже после её синтеза.
В лабораторных условиях, помимо AT(U)GC, можно использовать и другие кодирующие молекулы — такие как d5SICS и dNaM. Добавление всего пары синтетических соединений к стандартному набору азотистых оснований фактически создаёт новый генетический алфавит. С его помощью можно закодировать биосинтез уже не двадцати, а ста семидесяти двух аминокислот. Число новых вариантов белка, который можно синтезировать из них, становится просто астрономическим.
Всего два новых соединения расширяют диапазон биосинтеза возможных аминокислот с 20 до 172 (изображение: cen.acs.org).
«В принципе, мы могли бы кодировать совершенно новые белки, сделанные из не встречающихся в природе аминокислот, — поясняет руководитель группы Флойд Ромсберг (Floyd E. Romesberg). — Это дало бы нам бо́льшую власть, чем когда-либо. Мы могли бы адаптировать технологию для создания белковых терапевтических и диагностических средств, лабораторных реагентов и многого другого. Такие аспекты применения, как наноматериалы, тоже возможны».
Синтетические нуклеотиды d5SICS и dNaM связываются через гидрофобные взаимодействия, в то время как природные образуют водородные связи. Это не мешает использовать их для расширения генетического алфавита, но создаёт ряд преодолимых трудностей.
Сравнение связей синтетических (d5SICS-dNaM) и природных (C-G) нуклеотидов (изображение: nature.com).
Экспериментальный штамм бактерий с изменённым генотипом содержит эти два новых нуклеотида и сохраняет жизнеспособность, однако пока не даёт потомства самостоятельно. Для размножения модифицированных бактерий требуется ряд ручных манипуляций с раствором — таких как добавление фосфатных соединений, получаемых из водорослей.
«Важно отметить, что это также обеспечивает контроль над системой, — говорит Денис Малышев. — Наши новые нуклеотиды могут поступать в клетку только при помощи белков-переносчиков. Без них клетка вернётся к стандартному набору ATGC, а соединения d5SICS и dNaM исчезнут из её генома».
Авторы исследования рассчитывают, что в дальнейшем найдётся способ создать полностью синтетический и способный к размножению штамм бактерий. Для этого требуется аналогичным способом расширить «алфавит» РНК и, возможно, изменить сами рибосомы.
материал с computerra.ru