Nauka To Lubię

Oficjalna strona Tomasza Rożka

Tag: komputer

Czy wiemy, co one tam robią?

Czy mamy świadomość, co nasze dzieci robią w internecie? Oczywiście, że nie mamy. Ufamy, że nie robią nic głupiego. Zaufanie to podstawa wychowania. Ale może czasami ufając, warto sprawdzić? Dla ich dobra.

Czy my, rodzice, mamy świadomość, co nasze dzieci robią w internecie? To pytanie retoryczne. Oczywiście, że nie mamy o tym pojęcia. Ufamy, że nie robią nic głupiego. Zaufanie to podstawa wychowania. Ale może czasami ufając, warto sprawdzić? Dla ich dobra.
 
Nigdy nie mogłem zrozumieć, skąd wzięło się całkowicie błędne przekonanie, że internet daje anonimowość. Jaką anonimowość? Przecież człowiek jest bardziej anonimowy gdy chodzi po dużym mieście z zawieszoną na szyi tabliczką na której jest jego imię i nazwisko, adres, data urodzenia i numer buta. W internecie nic nie jest anonimowe, nigdy anonimowe nie było i nigdy takie nie będzie. A mimo to, część z nas uważa, że może pozostać bezkarna robiąc głupie rzeczy.
Znam przypadek dziewczynki, w zasadzie nastolatki, którą jej klasowi rówieśnicy wpisami w internecie doprowadzili na skraj rozpaczy. Jechali tak ostro, że dziewczyna nie wytrzymała i gdyby nie wsparcie rodziców i dość zdecydowana reakcja, mogłoby dojść do tragicznych skutków. Przekleństwa i wulgarne przezwiska przez kilka dni padały na forum klasy i nikt nie reagował. Choć czytało wielu. Niektórzy się dołączali, inni tylko (a może aż?) milczeli. Prowodyrów było dwoje. Koleżanka, siedząca w pierwszej ławce i kolega, wzorowy uczeń, sportowiec. Rodzice byli w szoku. Dziwili się, bo przecież ich dzieci… no kto by pomyślał? Oni chyba powinni pomyśleć.
 
Z jakiegoś powodu nasze dzieci nie rozumieją, a i my mamy z tym kłopot, że świat nie dzieli się na ten prawdziwy realny i ten udawany cyfrowy. W tym realnym nie wypada komuś napluć w twarz, nie wypada go zwyzywać i oskarżyć np. o handel swoim ciałem. Ale w tym udawanym wszystko wolno. Bo co? Bo nikt się nie dowie? Bo nikt nie zapamięta? Bo nie uda się sprawdzić? Bo nikt nie potraktuje tego poważnie? Bo mniej zaboli? Co za brednie! Internet pamięta wszystko. Temu młodemu, zdolnemu sportowcowi, ktoś może za kilka lat zrujnować karierę przypominając głupotę młodości. Tej młodej dziewczynie, ktoś może przypomnieć wulgaryzmy gdy będzie starała się o pierwszą pracę. W świecie analogowym wspomnienia, ekscesy i wybryki mogą ulec zapomnieniu. W Internecie nigdy.
 
My, drodzy rodzice, nie mamy bladego pojęcia co nasze dzieci robią w internecie. Zabronić? Broń Boże. Uczyć i mieć pełną świadomość możliwości i zagrożeń. A tak na początek, pierwsze ćwiczenie. Wiecie ile kont wasze dzieci mają na popularnych serwisach społecznościowych? Ile z nich znacie? Ile to konta ukryte zakładane pod pseudonimem? Czy wiecie jakich słów, jakich zwrotów najczęściej wyszukują w przeglądarkach internetowych? Czy wiecie kogo oglądają na platformach video? Przecież wielokrotnie, z tymi osobami „spędzają” więcej czasu niż z wami. Kontrolować na każdym kroku? To moim zdaniem niewykonalne. Jasne że ufać, ale też pamiętać, że ludzie (może szczególnie ci młodzi) robią głupie rzeczy. Te w internecie, nigdy nie zostaną zapomniane. Więc może dobrze, dla ich dobra, ufając, choć czasami sprawdzić.
1 komentarz do Czy wiemy, co one tam robią?

Fizyk który nie znał granic

14 marca, zmarł urodzony 76 lat temu fizyk, Stephen Hawking. Człowiek odważny i wybitny, znany na całym świecie nie tylko z powodu teorii fizycznych, którymi się zajmował. Gdyby chcieć powiedzieć o nim jedno zdanie. Brzmiałoby ono… człowiek, który nie znał granic.

14 marca, zmarł urodzony 76 lat temu fizyk, Stephen Hawking. Człowiek odważny i wybitny, znany na całym świecie nie tylko z powodu teorii fizycznych, którymi się zajmował. Gdyby chcieć powiedzieć o nim jedno zdanie. Brzmiałoby ono… człowiek, który nie znał granic.

A granice, akurat Hawking powinien znać doskonale. Od wczesnej młodości cierpiał na stwardnienie zanikowe boczne. Choroba doprowadziła go do stanu, w którym w żadnym aspekcie życia nie był samodzielny. W żadnym, z wyjątkiem myślenia. I tutaj znowu wracamy do braku granic. Stephen Hawking był matematykiem i fizykiem teoretykiem. Zajmował się tematami tak abstrakcyjnymi, że nawet dla kolegów po fachu jego prace były niezwykle skomplikowane. Przez 40 lat swojej naukowej kariery opracował hipotezę parowania czarnych dziur, zajmował się grawitacją kwantową i opracował twierdzenie dotyczące osobliwości. Czyli takich obszarów, miejsc w których przyspieszenie grawitacyjne, albo gęstość materii mają nieskończoną wartość. W osobliwości mają nie działać prawa przyrody które znamy z naszego nie-osobliwego otoczenia.

Jak wszyscy mylił się i błądził. Wielu z tych rzeczy którymi się zajmował, nie potwierdziło się eksperymentalnie. Ale tak właśnie działa nauka. Teoretycy szukają, fizycy eksperymentalni, próbują podważyć. Zresztą podważaniem zajmował się i sam Hawking. Wielokrotnie mówił, że zabawa sztuczną inteligencję jest bardzo groźna. Mówił też, że nie mamy wyjścia, w dłuższej perspektywie, musimy opuścić Ziemię. Zresztą uważał, że kosmos jest pełen życia. „Na mój matematyczny rozum, same liczby sprawiają, że myślenie o istotach pozaziemskich jest całkowicie racjonalne. Prawdziwym wyzwaniem jest dowiedzieć się, jak te istoty mogą wyglądać – powiedział kiedyś.

Dla szerszego odbiorcy Stephen Hawking nie był jednak znany ani z prac o czarnych dziurach, ani z rachunków dotyczących osobliwości, ani tym bardziej z hipotez dotyczących grawitacji kwantowej. Był znany jako autor książki Krótka Historia Czasu, którą wydał w 1988 roku. Krótko po jej wydaniu powiedział, że jego marzeniem było napisanie książki o fizyce, którą będą sprzedawali na lotniskach. I dopiął swego. Jego książka przez wiele tygodni nie schodziła z listy bestsellerów w wielu krajach świata.

Dziesięć lat temu, obchodząc swoje 65 urodziny Hawking powiedział, że weźmie udział w suborbitalnym locie, że chce poczuć nieważkość. I poczuł. Zaledwie kilka miesięcy później fizyk znalazł się na pokładzie specjalnie dostosowanego do tego typu eksperymentów Boeinga 727. Samolot 8 razy wznosił się na wysokość około 8 kilometrów, a następnie „wyłączał” silniki i spadał w dół. Dzięki temu, biorący udział w eksperymencie ludzie, czuli w nim nieważkość. W ten sposób szkoli się ludzi, którzy zostaną wysłani w kosmos. Hawking nie zdążył polecieć na orbitę, ale spełnił swoje marzenie. W wielu wywiadach później wspominał, że w nieważkości, po raz pierwszy od 40 lat mógł się poruszać bez wózka inwalidzkiego. I znowu przekroczył granicę, która dla osób całkowicie sparaliżowanych, byłą dotychczas nieprzekraczalna.

5 komentarzy do Fizyk który nie znał granic

RNA w 3D

Już 1 mln razy badacze i osoby z całego świata wykorzystały RNAComposer – publicznie dostępny, skuteczny poznański system do modelowania struktury 3D RNA. A to nie jedyny polski sukces w badaniach nad wyznaczaniem struktury RNA.

Już 1 mln razy badacze i osoby z całego świata wykorzystały RNAComposer – publicznie dostępny, skuteczny poznański system do modelowania struktury 3D RNA. A to nie jedyny polski sukces w badaniach nad wyznaczaniem struktury RNA.

RNA to cząsteczki kwasu rybonukleinowego. Bez nich komórka nie mogłaby produkować białek – cząsteczek, które są istotne dla budowy i funkcjonowania komórek. Rodzajów RNA jest sporo i pełnią one w komórce różne funkcje.

I tak np. matrycowe RNA są pośrednikami, dzięki którym z DNA daje się wyciągnąć informacje – przepis na białka. Z rybosomowych RNA zbudowane są rybosomy – komórkowe centra produkcji białek. A transferowe RNA mają przynosić do tych centrów odpowiednie aminokwasy – jednostki budulcowe białek.

Model struktury 3D RNA wirusa Zika wygenerowany przez RNAComposer na podstawie sekwencji. Obecnie struktura ta jest już określona eksperymentalnie i jest zdeponowana w bazie struktur PDB. Źródło: Marta Szachniuk

 

Cząsteczkę RNA tworzy zwykle nić składająca się z połączonych ze sobą reszt nukleotydowych (w skrócie: A, C, G, U). Nawet jeśli rozszyfruje się ich kolejność w łańcuchu RNA, czyli określi sekwencję, nie jest pewne, jak cała cząsteczka układa się w przestrzeni. Bo cząsteczki RNA – w przeciwieństwie do kabla od słuchawek wrzuconych do plecaka – nie zwijają się w przypadkowe supły. Istnieją pewne reguły, które pozwalają przewidzieć, jaki kształt przybierze dana cząsteczka. W rozwikłaniu tego zagadnienia pomocne okazują się komputerowe metody do przewidywania struktur 3D RNA.

Dr hab. Marta Szachniuk wspólnie z zespołem prof. Ryszarda Adamiaka z Instytutu Chemii Bioorganicznej PAN w Poznaniu opracowała darmowy, publicznie dostępny system RNAComposer. Do systemu wprowadza się sekwencję RNA (lub informację o oddziaływaniach między resztami nukleotydowymi, czyli tzw. strukturę drugorzędową), a on w ciągu kilku/kilkunastu sekund oblicza i prezentuje trójwymiarowy model cząsteczki. Program sprawnie radzi sobie zarówno z krótkimi, jak i bardzo długimi łańcuchami cząsteczek RNA o skomplikowanej architekturze. – Wielu naukowców z całego świata używa programu RNAComposer, żeby uzyskiwać pierwsze wyobrażenie tego, jak wyglądać może w 3D cząsteczka, którą badają. Nasz system od 2012 r. wykonał już 1 mln predykcji” – opowiada dr hab. Marta Szachniuk.

To nie jest jedyny system informatyczny do predykcji struktury 3D RNA. Takich automatycznych systemów jest kilka. Poza tym przewidywaniem struktur RNA zajmują się zespoły badawcze wspomagające się badaniami eksperymentalnymi.

Aby porównać skuteczność różnych metod wyznaczania kształtu RNA w przestrzeni 3D, od 2010 roku organizowany jest konkurs RNA-Puzzles. Chodzi w nim o to, by mając zadaną sekwencję RNA, jak najdokładniej wyznaczyć strukturę cząsteczki. Modele przewidziane przez uczestników konkursu porównywane są następnie z wynikami eksperymentów chemicznych i biologicznych prowadzących do określenia struktury. Konkurs organizowany jest obecnie w dwóch kategoriach: serwerów, które automatycznie generują wyniki, oraz w kategorii predykcji ludzkich, gdzie modele powstają w wyniku integracji obliczeń komputerowych i eksperymentów laboratoryjnych. „Jesteśmy najlepsi w kategorii automatycznych systemów do predykcji 3D RNA” – podkreśla dr Szachniuk.

System RNAComposer powstał dzięki temu, że od dekady zespół z ECBiG skrzętnie gromadził ogromną bazę danych dotyczących RNA. W bazie RNA FRABASE zebrano informacje z ogromnej liczby eksperymentów. Takich, z których można było wyciągnąć wnioski o strukturze przestrzennej molekuł RNA. Baza ta jest ciągle aktualizowana i każdy może z niej bezpłatnie skorzystać. „To popularne narzędzie. Wiemy nawet, że na zagranicznych uczelniach korzystają z niej np. studenci w ramach badań i studiów przygotowujących do zawodu bioinformatyka czy biologa” – opowiada dr Szachniuk. Baza ta pomaga m.in. wyszukiwać czy w różnych cząsteczkach powtarzają się jakieś konkretne przestrzenne wzorce.

Polska na światowej mapie badań nad strukturą RNA jest widoczna także dzięki badaniom innych zespołów. Ważną postacią jest tu m.in. prof. Ryszard Kierzek z Instytutu Chemii Bioorganicznej PAN w Poznaniu. Jego prace pozwoliły określić termodynamiczne reguły fałdowania RNA. Nowatorskimi badaniami nad wyznaczaniem struktury RNA zajmuje się również zespół prof. Janusza Bujnickiego z Międzynarodowego Instytutu Biologii Molekularnej i Komórkowej w Warszawie.

PAP – Nauka w Polsce

1 komentarz do RNA w 3D

Ukryta komnata

Ukryta komnata, promienie kosmiczne i piramidy. Nie, to nie jest streszczenie taniego filmu science-fiction. Streszczenie tekstu z Nature

To podobno pierwsze znalezisko w piramidzie Cheopsa od XIX. I to od razu z grubej rury. Magazyn Nature napisał, że w jednym z najbardziej monumentalnych grobowców odkryto tajemniczą komnatę. Jej długość jest szacowana na kilkadziesiąt metrów, a o tym, że w ogóle istnieje dowiedziano się dzięki analizie… promieni kosmicznych. Jak tego dokonano?

Czerwoną strzałką zaznaczyłem odkrytą komnatę 

Składnikiem  strumienia cząstek, które docierają do nas z kosmosu są miony. A ściślej mówiąc, miony powstają jako cząstki wtórne w wyniku rozpadu mezonów w wyższych warstwach ziemskiej atmosfery. Miony mają cechy elektronów, ale są ponad 200 razy od nich cięższe. Strumień mionów jest dość duży, bo w każdej sekundzie, przez metr kwadratowy powierzchni Ziemi przelatuje ich prawie 200. Miony nie omijają także nas, ale nie są dla nas groźne. Od jakiegoś czasu fizycy nauczyli się je wykorzystywać praktycznie.

 

Wiadomo ile mionów leci na nasze głowy. Jeżeli na ich drodze postawimy przeszkodę, część z nich, w niej ugrzęźnie. Im gęstsza ta przeszkoda, tym ugrzęźnie ich więcej. Ustawiając w odpowiedni sposób detektory mionów, jesteśmy w stanie wykonać trójwymiarowy obraz skanowanego obiektu. Zasada działania tego pomiaru jest identyczna co działania tomografu komputerowego. Jest źródło promieniowania (promienie Roentgena, zwane promieniami X) i są detektory. Robiąc odpowiednio dużo pomiarów pod różnymi kątami, jesteśmy w stanie z dużą precyzją określić kształt, budowę i strukturę tych części ludzkiego ciała, które dla oka lekarza są zakryte.

>>> Więcej naukowych informacji na FB.com/NaukaToLubie.

W przypadku piramidy Cheopsa w Gizie nie było lekarzy, tylko fizycy i archeologowie, nie było promieni X, tylko kosmiczne miony. Nie było tomografu medycznego, tylko zmyślny system detektorów. Ale udało się dokonać tego samego. Znaleziono obiekt, a właściwie pustą przestrzeń, która wcześniej była przed wzrokiem badaczy zakryta.

Nie wiadomo czym jest tajemnicza komnata. Rozdzielczość tej metody jest zbyt mała, by stwierdzić czy znajdują się w niej jakieś obiekty. Może więc być pusta. Ale może też być pełna skarbów. Pusta przestrzeń znajduje się nad tzw. Wielką Galerią, czyli korytarzem prowadzącym do Komory Królewskiej. Nie wiadomo też, czy komnata (pusta przestrzeń) była zamurowana na etapie budowy piramidy, czy ktokolwiek po jej wybudowaniu do niej zaglądał. Piramida Cheopsa powstała w okresie tzw. Starego Państwa, czyli około 2560 roku p.n.e. Budowano ją zaledwie przez 20 lat. Jak na metody i technologie jakimi wtedy dysponowano, to tempo ekspresowe.

>>> Więcej naukowych informacji na FB.com/NaukaToLubie.

7 komentarzy do Ukryta komnata

Za dużo liczb.

To nie tak, że nie mamy lekarstwa na raka z powodu prostej niewiedzy. To nie tak, że zatruwamy środowisko z powodu niedoborów energii. Dzisiejszy świat cierpi z powodu nadmiaru. Niemal wszystkiego. Szczególnie nadmiaru danych.

To nie tak, że nie mamy lekarstwa na raka z powodu prostej niewiedzy. To nie tak, że zatruwamy środowisko z powodu niedoborów energii. Dzisiejszy świat cierpi z powodu nadmiaru. Niemal wszystkiego.

Lek na raka, szczepionka przeciwko malarii czy panaceum na choroby serca i nadwagę nie zostaną odkryte, dopóki nie nauczymy się wyciągać wniosków z bardzo dużej ilości danych. Danych wszelakiego rodzaju. Statystycznych, środowiskowych czy tych medycznych. Danych jest tak wiele, że nie sposób sobie z nimi poradzić. Chyba że do ich analizy zatrudnimy komputery.

Lek z komputera

W zasadzie od wielu lat to się już dzieje. Z danych, które do nich napływają, komputery wyciągają wnioski, a te są następnie wykorzystywane w życiu codziennym. Tak, to komputery regulują światłami na skrzyżowaniach dużego miasta. To, czy włączyć na którymś zielone, czy pozostawić czerwone, zależy od natężenia ruchu w całym mieście, od priorytetowych szlaków komunikacyjnych, od prac drogowych na szlakach alternatywnych, a nawet od tego, czy w kierunku miasta zbliża się np. burza. Człowiek nie poradziłby sobie z tak dużą ilością danych, nie byłby w stanie podejmować na ich podstawie decyzji.

escherichia-coli-1441194-1279x1229

Takich przykładów jak ruch w mieście jest znacznie, znacznie więcej. Podobnie działają systemy ruchu lotniczego, ale także linie produkcyjne w fabrykach czy systemy do analizy danych w laboratoriach naukowych, np. podczas projektowania leków. Żeby wprowadzić na rynek nowy lek, trzeba sprawdzić tysiące, a czasami miliony różnych kombinacji cząsteczek chemicznych. Każda najmniejsza zmiana budowy cząsteczki chemicznej leku, czasami oznaczająca „przestawienie” jednego atomu, może zmieniać jego działanie. Nie sposób eksperymentalnie sprawdzić wszystkich możliwych kombinacji, bo trwałoby to latami i kosztowałoby miliardy. Także tutaj z pomocą przychodzą komputery, które same dochodzą do pewnych wniosków, same domyślają się efektu. Do ostatecznego sprawdzenia pozostają tylko te wersje cząsteczki chemicznej, które – zdaniem oprogramowania – budzą największe nadzieje. I tak, od ruchu ulicznego, poprzez medycynę, bezpieczeństwo, fizykę (nikt już dzisiaj nie projektuje eksperymentów naukowych bez wcześniejszego uruchomienia symulacji komputerowych oraz systemów analizujących ogromne pakiety danych), telekomunikację, po zmiany społeczne… Wszędzie mamy za dużo danych, za dużo informacji, z którymi jakoś musimy sobie poradzić. Na szczęście nie jesteśmy sami, pomaga nam w tym tak zwana sztuczna inteligencja.

Podatki w Brazylii

Dlaczego tak zwana? Bo pomiędzy inteligencją człowieka czy nawet zwierzęcia a inteligencją maszyny jest sporo różnic. U nas inteligencja wiąże się w jakiś sposób ze świadomością i emocjami. U maszyn tylko (albo aż) – z umiejętnością uczenia się i wyciągania wniosków. Wielu ludzi boi się sztucznej inteligencji, bo przypisuje jej cechy, które mają inteligentni ludzie. Inteligentni, choć nie zawsze prawi. Stąd wizje buntujących się komputerów czy systemów, które mają swoje własne zdanie. Oczywiście odmienne od naszego. Ten bunt – jak się obawiamy – nie będzie polegał na tym, że nasze komputery zaczną nam robić głupie żarty, tylko na tym, że np. system komputerowy odetnie zasilanie energetyczne dużego miasta. To byłaby prawdziwa tragedia, tyle tylko, że w praktyce taka sytuacja dzisiaj jest niemożliwa. Nie dlatego, że systemy komputerowe nie rządzą zasilaniem, ale dlatego, że nie mają one woli i świadomości. Nie robią z własnej inicjatywy niczego, na co nie pozwoli im programista. Człowiek inteligentny to ktoś, o kim powiemy, że jest samodzielny i aktywny. Sztuczna inteligencja jest czymś, co jest bierne i podporządkowane człowiekowi. Owszem, radzi sobie świetnie z tasowaniem dużej ilości informacji, z sortowaniem ich i wyciąganiem z nich wniosków, ale nie potrafi choć na milimetr wyjść poza to, na co pozwoli jej programista.

Polska firma Cognitum stworzyła system, który jako jeden z najlepszych na świecie potrafi znajdować regularności czy wzory w dużych zbiorach danych. Jak mówią jego twórcy, ich system „pozwala wiązać fakty w morzu danych”. I robi to tak dobrze, że został włączony w ogromny program, którego celem jest wykrywanie nieprawidłowości podatkowych w… Brazylii. Wyłudzenia podatków można wykryć, analizując faktury, tyle tylko, że w tak dużym kraju jak Brazylia codziennie dochodzi do milionów transakcji. To powoduje, że w praktyce praca człowieka, a nawet tysiąca ludzi, jest skazana na porażkę. Co innego, jeśli chodzi o system komputerowy, który te faktury sprawdza i wyłapuje nieprawidłowości. W czasie rzeczywistym! Dzięki polskim programistom powstał system, który zainstalowano w urzędach skarbowych w całym kraju. Wyłapuje on nieprawidłowości od razu po tym, jak faktura zostanie wczytana do systemu. Co ciekawe, człowiek posługujący się systemem wcale nie musi być programistą. Z programem może się porozumieć, wpisując komendy w języku nieodbiegającym od tego, którym posługujemy się w rozmowie z innymi ludźmi. Może też te komendy po prostu wymówić. Program zrozumie.

Samo z siebie?

Ważną cechą systemu zaprojektowanego przez Cognitum jest to, że uczy się i potrafi wyciągać wnioski. Dzięki temu, jeżeli ktoś choć raz zastosował jakąś metodę na oszukanie urzędu podatkowego i ten trik zostanie wykryty, ta sama sztuczka już nigdy więcej się nie uda. Podobne metody można stosować do walki z bakteriami. One też mogą atakować na wiele różnych sposobów. Człowiek próbuje przewidzieć wszystkie drogi ataku, ale sprawdzenie tych scenariuszy trwałoby bardzo długo. Co innego, gdy do pomocy zaprosi się odpowiednio zaprojektowany system komputerowy. Mówimy o nim, że jest wyposażony w sztuczną inteligencję, ale tak naprawdę powinno się mówić o programach wyposażonych w umiejętność nauki i wyciągania wniosków.

digital-dreams-1155928-1280x960

Nasz mózg działa inaczej niż komputer, a inteligencja u ludzi i ta sztuczna, czyli komputerowa, to dwie różne rzeczy. Dlaczego tak się dzieje? Dlaczego komputerom nie potrafimy nadać cech naszej inteligencji, z poczuciem osobowości i z własnymi celami włącznie? Po pierwsze, wcale nie jestem przekonany, że to dobry pomysł. A po drugie… Trudno nadawać maszynom cechy, których nie rozumie się u siebie. Nie wiemy, czym jest świadomość, poczucie odrębności. Nie potrafimy tego zdefiniować na poziomie nauk ścisłych. Nie wiemy, które „obwody” w naszym mózgu za to odpowiadają, a więc nie wiemy, jak tą cechą obdarzyć maszyny. Czy kiedyś tę barierę przełamiemy? Czy kiedyś maszyny staną się naprawdę (tak po ludzku) inteligentne? Nie da się tego wykluczyć. Przy czym dzisiaj wydaje się, że są dwie drogi do osiągnięcia tego celu. Będzie to możliwe, gdy sami zrozumiemy, na czym polega nasza świadomość. Gdy tak się stanie, będziemy mogli podjąć decyzję, czy nowo poznaną cechą obdarować maszyny. Jest jednak jeszcze druga opcja. Być może świadomość i poczucie odrębności pojawiają się „same z siebie”, gdy mózg staje się skomplikowany. Może to efekt skali? Może wraz z rozbudową systemów informatycznych, wraz z coraz większym skomplikowaniem programów samoświadomość maszyn pojawi się sama? Bez naszego bezpośredniego udziału i bez naszej wiedzy?

Współczesny świat produkuje tak wiele informacji, że bez pomocy programów, które się uczą i które wyciągają z tej nauki wnioski, nie jesteśmy już w stanie funkcjonować. Tego już się nie cofnie. A jaka będzie przyszłość? Okaże się jutro.

 

Tekst ukazał się w tygodniku Gość Niedzielny
Brak komentarzy do Za dużo liczb.

Uważaj jak chodzisz

Ze sposobu w jaki się poruszamy, naukowcy potrafią wyciągnąć zadziwiającą ilość informacji. Osoby, które obserwują model chodu charakterystyczny dla mężczyzn mają wrażenie, że postać się do nich zbliża. Równocześnie gdy obserwują chód żeński, wydaje im się, że postać się oddala.

Ze sposobu w jaki się poruszamy, naukowcy potrafią wyciągnąć zadziwiającą ilość informacji. Osoby, które obserwują model chodu charakterystyczny dla mężczyzn mają wrażenie, że postać się do nich zbliża. Równocześnie gdy obserwują chód żeński, wydaje im się, że postać się oddala.

Amerykańska firma Visionics opracowała system który potrafi analizować twarze. Zainstalowany w centrum monitoringu miejskiego (czy lotniskowego) „wyławia” z tłumu przechodniów osoby które ma w swojej bazie danych. Rozpoznaje je po rozstawie oczu, kształcie ust czy wysokości czoła. Czy istnieje lepszy sposób na znalezienie osoby poszukiwanej ?

Chód świetlnych punkcików

Oprogramowanie Visionics, ale także aplikacje wielu innych firm zajmujących się szeroko rozumianym bezpieczeństwem, potrafi znacznie więcej. Automatycznie wykrywa osoby, po… sposobie chodzenia. Może np. z tłumu wyłowić osobę, która pod kurtką niesie coś ciężkiego. Jak to robi ? Za dogłębne przeanalizowanie chodu kobiet i mężczyzn zabrali się badacze z Southern Cross Univeristy w Coffs Harbour (w Australii). Wyniki ich badań opublikował tygodnik „New Scientist” oraz czasopismo „Current Biology” (vol 18, R728-R729). Czy kobiety i mężczyźni poruszają się inaczej ? To oczywiste, ale jak matematycznie opisać i zmierzyć te różnice ? Najpierw naukowcy sfilmowali chód 50 kobiet i 50 mężczyzn, a następnie, komputerowo każdy staw (biodrowy, barkowy, łokciowy,…) badanej osoby zaznaczyli jako świecący punkt. Z filmu przedstawiającego poruszającą się postać powstała animacja poruszających się punktów świetlnych, a równocześnie biblioteka chodów ludzkich. Zbiór sposobów w jakich poruszają się ludzie.

Okazało się, że nawet powierzchowna analiza pozwala wyłapać charakterystyczne cechy męskiego i żeńskiego chodu. To ważne, bo jeżeli problem da się opisać matematycznie, jest też nadzieja, że uda się go przełożyć na język rozumiany przez komputery. Po sposobie chodzenia można też określić wiek obserwowanego. Głębsza analiza pozwala powiedzieć w jakim jest nastroju i czy jest zmęczony, jakie ma wady postawy i czy dźwiga coś ciężkiego. Stosunkowo łatwo jest też określić czy obserwowany kuleje czy tylko udaje (to ważne wtedy gdy ktoś chciałby zmylić system monitoringu). Te wszystkie informacje są niezwykle ważne dla służb, która zajmują się bezpieczeństwem, ale mogą być też wykorzystywane przez psychologów.

Odchodzi czy przychodzi

Szef grupy badaczy Rick van der Zwan chód najbardziej kobiecy porównał do poruszania się koni w czasie parady. Zauważył, że panie podnoszą wysoko kolana a stopy stawiają jedna za drugą w tej samej linii. Jak zatem wygląda chód typowo męski ? Wg autorów badań można go porównać do toczenia się.

Przy okazji badań badacze zauważyli bardzo ciekawą prawidłowość. Osoby, które obserwują model chodu charakterystyczny dla mężczyzn mają wrażenie, że postać się do nich zbliża. Równocześnie gdy obserwują chód żeński, wydaje im się, że postać się oddala. Dlaczego tak się dzieje ? Trudno powiedzieć, ale autorzy spekulują, że odpowiedzi należy szukać w ewolucji. – Gdy zauważymy mężczyznę i nie mamy pewności czy się do nas zbliża czy oddala, lepiej założyć to pierwsze – powiedział Zwan. Dlaczego ? Bo naszym dalekim przodkom bezpieczniej było w takiej sytuacji przygotować się do ucieczki albo konfrontacji niż później żałować. Dlaczego w takim razie chód kobiecy kojarzy nam się z oddalającą postacią ? Choć to znowu przypuszczenie, autorzy także w tym przypadku wskazują na ewolucję. „Kiedy jest się małym dzieckiem i nie do końca jest się pewnym czy mama stoi przodem do nas czy odchodzi, prawdopodobnie bezpieczniej jest założyć, że jednak odchodzi, aby być gotowym do pójścia za nią” – tłumaczy van der Zwan.

Kto zwraca uwagę na chód ? Modelki, aktorzy,… Okazuje się, że nawet ze stawiania nogi za nogą specjaliści potrafią wyciągnąć zaskakujące wnioski. Wnioski dotyczące nas dzisiaj i nas przed wieloma wiekami.

Tomasz Rożek

Brak komentarzy do Uważaj jak chodzisz

Wszystko jest matematyką – rozmowa z X. prof. Michałem Hellerem

O kosmosie, ciekawości, przypadku i matematyce z księdzem profesorem Michałem Hellerem, teologiem, kosmologiem, matematykiem i filozofem rozmawia Tomasz Rożek

Z księdzem profesorem Michałem Hellerem, teologiem, kosmologiem, matematykiem i filozofem rozmawia Tomasz Rożek. Poniższy wywiad jest uzupełnieniem dwóch rozmów, które opublikowałem na kanale YouTube.com/Nauka To Lubie. Pierwsza z tych rozmów dotyczyła wszechświata, a druga człowieka. U dołu wywiadu znajdują się bezpośrednie odnośniki do obydwu rozmów.

>>> Więcej naukowych ciekawostek na FB.com/NaukaToLubie

Co się stało się prawie 14 miliardów lat temu? Możemy w ogóle udzielić jakiejkolwiek odpowiedzi?

Historię wszechświata rekonstruujemy poruszając się wstecz. Do 3 minut po wielkim wybuchu mamy wiedzę bardzo solidną, a potem grzęźniemy w hipotezach. Im bliżej początku, tym bardziej hipotetyczna jest nasza wiedza. Ta wiedza opiera się na teorii, ale teoria jest dobrze sprawdzona chociażby w takich miejscach jak laboratorium fizyki cząstek CERN, gdzie zderza się ze sobą np. protony.

Wiemy w takim razie co stało się po Wielkim Wybuchu, ale co było w punkcie zero?

Pytanie, czy taki punkt zero w ogóle był. Według klasycznej kosmologii, według teorii Einsteina, rzeczywiście punkt zero istniał i był tzw. osobliwością, czyli obszarem, w którym załamuje się pojęcie czasoprzestrzeni. Pojęcia czasu i przestrzeni tracą tam sens. Tam urywa się nasza wiedza, znane nam prawa natury przestają działać.

Skoro nie prawa przyrody, to co się tam dzieje?

To jest pytanie, na które nie znam odpowiedzi. Mamy dwie wielkie teorie: fizyka kwantowa i fizyka grawitacji. Fizyka kwantowa rządzi światem cząstek elementarnych, mikroświatem. Fizyka grawitacji rządzi kosmosem w wielkiej skali. Zaraz po Wielkim Wybuchu te dwie teorie nakładały się na siebie. Po to by wyjaśnić co dzieje się w osobliwości, trzeba połączyć te dwie teorie w jedną. Jest to niezmiernie trudne wyzwanie, bo te dwie siły mają zupełnie inną naturę. Moim zdaniem, to jest w tej chwili problem numer jeden fizyki teoretycznej. Mamy kilka, może nawet kilkanaście pomysłów jak grawitację i teorię kwantów ze sobą połączyć, ale żaden z nich nie jest potwierdzony doświadczalnie. Wszystko to są hipotetyczne rzeczy, posługują się bardzo ładną i zaawansowaną matematyką, ale nie mamy empirycznego rozstrzygnięcia, która jest prawdziwa i pewnie długo nie będziemy mieć.

Czy to jest przypadek, że człowiek został obdarzony umysłem, żeby dociekać tak skomplikowanych i abstrakcyjnych rzeczy?

Tego też nie wiemy. W każdym razie jest to rzecz niesamowita, że mamy taką władzę poznawania wszechświata. Bo pomyślmy nad tym. Jeżeli umysł ludzki powstał ewolucyjnie przez oddziaływanie z otoczeniem, to jak mówią biologowie, utrwalały się te cechy, które są potrzebne do przeżycia.

Wiedza o czarnej dziurze nie jest potrzebna?

Wiedza o czarnej dziurze jest absolutnie niepotrzebna do przeżycia.

Od biedy dałoby się połączyć wiedzę z sukcesem reprodukcyjnym. W końcu wolimy się otaczać ludźmi mądrzejszymi. Może intelekt czy wiedza to coś w rodzaju pożądanego przez przyszłego partnera gadżetu?

Myślę, że chyba wystarczyłby taki gadżet, który służyłby do uchylania głowy jak maczuga leci. Niemniej jednak jest to niesamowite, że człowiek ma tak rozwinięty umysł. Jeśli popatrzymy na historię, to tak naprawdę fizyka zaczęła się gdzieś w XVII wieku. Jesteśmy dopiero na samym początku. Co to jest kilkaset lat wobec 14 miliardów? I to jest rzeczywiście coś absolutnie niesamowitego. Można by to pytanie, które pan zadał, postawić w innej formie: czy złożoność ludzkiego mózgu wystarczy, ażeby zbadać złożoność wszechświata? Innymi słowy, czy złożoność wszechświata jest przykrojona na miarę naszego mózgu? Niezależnie od tego, czy jesteśmy sami we wszechświecie jako istoty rozumne, czy też są jacyś nasi bracia w rozumie, specjaliści mówią, że złożoność mózgu jest większa, niż złożoność całego wszechświata.

Ilość potencjalnych połączeń między komórkami w mózgu jednego człowieka jest większa niż ilość gwiazd we wszechświecie.

No właśnie. I to nas stawia w dość wyróżnionej pozycji. Natomiast czy dzięki tej złożoności możemy pojąć wszystko? Tu jest pewien logiczny paradoks. Jeśli chcielibyśmy pojąć wszystko, to musielibyśmy zrozumieć także mózg. Czy mózg może poznać sam siebie?

>>> Więcej naukowych ciekawostek na FB.com/NaukaToLubie

Mówiliśmy trochę o ewolucji, a z nią bardzo często wiąże się słowo „przypadek”. 

Arystoteles miał przyczynową koncepcję nauki, która w jakimś sensie jest aktualna do dzisiaj. Wyjaśniamy wszechświat według Arystotelesa przez ciągi przyczyn i skutków, takie łańcuchy przyczynowe. Natomiast on przypadek określił jako coś, co przerywa taki ciąg. Interweniuje przypadkowo w ten ciąg i zaburza go. I dlatego według niego nie może być wiedzy naukowej o przypadku. I ludzie uwierzyli, że przypadek jest jakimś takim obcym ciałem w nauce. Tymczasem okazuje się, że tak nie jest. Najbardziej dramatycznym czy widocznym przykładem próby oswajania przypadku jest ludzka chciwość. Jak ktoś gra hazardowo, to chce wygrać. Ludzie szukali więc jakiejś strategii, żeby zapewnić sobie zwycięstwo w totolotku, ruletce, czy w pokerze.

No i takiego sposobu nie znaleźli. Wygrana czy przegrana to kwestia przypadku.

Czy na pewno? Statystyka i rachunek prawdopodobieństwa mówią co innego. Gdyby było tak jak pan mówi, nie mogłyby działać np. banki czy towarzystwa ubezpieczeniowe, które liczą prawdopodobieństwo w związku z ubezpieczeniami na życie. Bez prawdopodobieństwa i statystyki nie byłoby dzisiejszej wiedzy. Ani fizyki, ani medycyny.

Bo statystyka daje odpowiedzi dotyczące ogółu a pojedynczy przypadek dalej jest dziełem… przypadku.

Też nie całkiem. W „Summa contra gentiles” św. Tomasz pisze, że boża opatrzność rządzi zdarzeniami ex casu del fortuna – dziejącymi się z przypadku lub losowo. Dwoje ludzi pobiera się, bo spotkali się, gdy spóźnił się pociąg. Czy to przypadek? Wszystko tu ma przyczynę. Pociąg się spóźnił, bo popsuła się lokomotywa. Młodzi ludzie byli w tym samym miejscu o tym samym czasie, bo każde z nich jechało w konkretne miejsce. W fizyce tak jest na każdym kroku. Dobrym przykładem jest zwykły rzut kamieniem. On jest opisany prostymi równaniami ruchu Newtona i wszystko jest – wydawałoby się – zdeterminowane, ale ja mogę przypadkiem tym kamieniem zamiast trafić w tarczę, to komuś w głowę. W nauce jest bardzo dużo miejsca na przypadki, a one same nie są zaprzeczeniem zasad przyrody. W siatce praw przyrody są pewne luzy na przypadki. Bez tych przypadków prawa przyrody by nie mogły działać.

A ten plan, te reguły, które tym wszystkim rządzą, te luzy, o których ksiądz profesor mówi, czy one jakoś powstały, czy one były zawsze? Jak to rozumieć?

No to jest problem genezy praw przyrody. I ja nie wiem jaka ona jest. To na pewno nie jest zagadnienie z dziedziny fizyki, bo fizyka zakłada prawa przyrody. Nie wyjaśnia ich. W każdym modelu fizycznym prawa fizyki są założone. Takie, a nie inne i koniec. Natomiast wyjaśnienie, skąd się biorą prawa przyrody, to już raczej należy do filozofii czy na przykład do teologii. Można powiedzieć, że to po prostu Pan Bóg stworzył.

>>> Więcej naukowych ciekawostek na FB.com/NaukaToLubie

To jest bardzo wygodne podejście. Pan Bóg stworzył, kropka. A może by się nad tym zastanowić ?

Często fizycy nie nazywają tego Panem Bogiem, ale skądś się one musiały wziąć. Einstein nie uznawał Boga w formie chrześcijańskiej. Raczej był bliżej panteizmu, ale używał hasła „Zamysł Boga” – the Mind of God. Może używał to jako metaforę, ale uważał, że zestaw praw przyrody to jest właśnie the Mind of God. I mówił: nie chciałbym nic więcej wiedzieć, tylko znać the Mind of God.

Znać boży zamysł… czyli to jedno równanie, które opisuje wszystko?

No tak. I tu są te granice fizyki, o których mówimy. Na to wszystko nakłada się matematyka, która jest uniwersalnym językiem opisu wszechświata. Tylko trzeba pamiętać, że matematyka nie oznacza wcale determinizmu.

2 + 2 zawsze równa się 4. Cała matematyka szkolna jest deterministyczna.

No bo w szkole się uczy najprostszych rzeczy: dodawania, odejmowania i pierwiastkowania. Niewiele więcej. W prawdopodobieństwie nic nie jest pewne, choć wszystko prawdopodobne. A to dopiero początek. Mechanika kwantowa posługuje się matematyką, która jest indeterministyczna. Wcześniej rozmawialiśmy o przypadkach. Ja rozróżniam dwa ich rodzaje. Jeden to przypadek wynikający z niewiedzy albo ignorancji. Np. mogę się z kimś założyć, czy z zza rogu wyjedzie tramwaj numer 8 czy 4. Ja nie wiem który i traktuję to w kategoriach przypadku, ale jeżeli te tramwaje są w drodze, to proces jest zdeterminowany. Natomiast czy są przypadki, zdarzenia, które rzeczywiście nie są zdeterminowane? Mechanika kwantowa jest świadectwem, że tak, są. I takie przypadki pojawiają się u podstaw całej naszej rzeczywistości.

Czy wszechświat ma jakieś granice geometryczne? Pytam zarówno o to, czy możemy dowolnie długo dzielić cząstki elementarne na coraz mniejsze kawałki, jak i o to, czy kosmos gdzieś się kończy?

Może być tak, że świat jest skończony, ale nie ma granicy. I wtedy idąc cały czas w jedną stronę, w końcu trafimy do punktu wyjścia. Modele otwarte mówią, że można zmierzać w jednym kierunku w nieskończoność. Nie ma żadnych naukowych powodów, by wszechświat miał granice. Natomiast czy można dzielić cząstki w nieskończoność? Nie wiem.

Co zapaliło małego Michała Hellera do tego by zajął się nauką? A co zapala już dorosłego księdza profesora by zajmował się nią dalej? 

Dorastałem w domu, gdzie rozmawiało się o nauce, o świecie. Ojciec był inżynierem, opublikował nawet kilka prac matematycznych. Od dziecka, jak tylko miałem jakąś książkę popularnonaukową, to się w niej zaczytywałem. I trudno tak ciekawymi rzeczami się nie zajmować. A dzisiaj? Chyba ta sama ciekawość co u małego Michała. Ciekawość jest motorem działania. Ale trzeba uważać, bo ona musi być pod kontrolą. Inaczej do niczego się nie dojdzie, niczego nie uda się wystarczająco dobrze zbadać. Na świecie żyje wielu geniuszy, którzy nie potrafili się ograniczyć. Wiedzą prawie wszystko o prawie wszystkim i zarazem niewiele. Wszystko ich za bardzo ciekawi. I w moim przypadku to zawsze było dość trudne i bywa trudne do dzisiaj. Interesuje mnie za dużo, a trzeba się ograniczyć do jednego.

>>> Więcej naukowych ciekawostek na FB.com/NaukaToLubie

Ksiądz Profesor Michał Heller jest teologiem, filozofem i kosmologiem. W 2008 roku jako jedyny dotychczas Polak został laureatem międzynarodowej Nagrody Templetona, przyznawanej za pokonywanie barier między nauką a religią. Jest autorem kilkudziesięciu książek. 

Opublikowany powyżej wywiad jest fragmentem rozmowy jaką przeprowadziłem z X. prof. Michałem Hellerem dla tygodnika Gość Niedzielny.
2 komentarze do Wszystko jest matematyką – rozmowa z X. prof. Michałem Hellerem

Szkodliwe szufladki

Wściekam się, że nauk ścisłych w szkole często uczy się w tak nieatrakcyjny sposób. Jaki jest tego efekt? Na hasło „jestem fizykiem” widzę w oczach wielu (zbyt wielu) młodych ludzi przerażenie pomieszane ze współczuciem. Już słyszę jak w myślach mówią „mój Boże, jakie on musiał mieć nieszczęśliwe życie”.

Wściekam się, że nauk ścisłych w szkole często uczy się w tak nieatrakcyjny sposób. Kogo to wina? Wszystkich po trochu. Ale nie o tym chcę pisać (a przynajmniej nie tym razem). Wiem za to jaki jest efekt. Otóż na hasło „jestem fizykiem” widzę w oczach wielu (zbyt wielu) młodych ludzi przerażenie pomieszane ze współczuciem. Już słyszę jak w myślach mówią „mój Boże, jakie on musiał mieć nieszczęśliwe życie”.

>> Polub FB.com/NaukaToLubie i pomóż mi tworzyć stronę pełną nauki. 

W czym jest problem z nauczaniem przedmiotów ścisłych? Otóż z tym, że niewielu udaje się nimi zaciekawić. Dlaczego fizyka jest nudna? Bo ciągle wzory. A chemia? Bo nic nie kapuję z tych doświadczeń. To może biologia? A kogo interesują pantofelki?

Myślę, że jednym z głównych problemów… mój były szef, wybitny fizyk, który jako pierwszy człowiek na świecie wyprodukował kompletny atom antymaterii mawiał, że nie ma problemów, są tylko wyzwania… no to jeszcze raz. Myślę, że jednym z głównych wyzwań jakie stoją przed współczesną edukacją, jest zasypywanie szufladek, które sami stworzyliśmy w naszych mózgach, a teraz kopiujemy je do mózgów naszych dzieci. Chodzi mi o szufladki z napisem „fizyka”, „chemia”, „biologia”, „matematyka”. Małe, zainteresowane światem, dziecko nie rozróżnia dziedzin nauki. Dla niego jest nieistotne czy zmieniające kolor jesienne liście to domena biologii, chemii czy fizyki (prawdę mówiąc wszystkiego po trochu). Podobnie jak nie interesuje je czy spadającym z chmury deszczem powinien zajmować się fizyk czy chemik (podobnie jak poprzednio i jeden i drugi może o tym zjawisku sporo opowiedzieć). Dziecko interesuje znalezienie odpowiedzi, a nie to, kto jej udziela. Tymczasem my zamiast odpowiadać, zbyt wiele energii poświęcamy na to by dokładnie „rozdzielić kompetencje”.

Gdzie przebiega granica pomiędzy fizyką i chemią? A gdzie pomiędzy chemią i biologią? Czy cykle komórkowe to biologia czy chemia? A budowa materii? Atomy są chemiczne czy fizyczne? A potęgi? Powinien ich uczyć matematyk, fizyk czy chemik? W rzeczywistości uczy tego każdy na swój sposób, a uczeń – nie tylko ten, który miewa trudności z nauką – zastanawia się czy potęgi znane z matematyki, to te same o których słyszał na chemii czy fizyce? Na domiar złego, niektóre zjawiska zamiast pojawiać się równocześnie, na lekcjach np. chemii i fizyki wprowadzane są w sporych odstępach czasowych. To wszystko powoduje, że czym dłużej młody człowiek jest pod opieką systemu edukacji, tym większy ma problem z ogarnięciem nauk przyrodniczych jako całości. W pewnym sensie to powrót do dalekiej przeszłości, kiedy uważano, że prawa natury nie są uniwersalne. Że zasady, które rządzą zjawiskami przyrody nie wszędzie tak samo „działają”. Osobą, która dokonała przełomu, był Izaak Newton, lekarz, fizyk, filozof, ekonomista i teolog. Prawo powszechnego ciążenia jego autorstwa jako bodaj pierwsze pokazało, że „tutaj” czyli na Ziemi i „tam” czyli w kosmosie, obowiązują te same zasady. Że te same prawa opisują ruch planety wokół Słońca i ruch spadającego z drzewa jabłka. I pomyśleć, że 330 lat po opublikowaniu prac Newtona, nasz system edukacji wypuszcza „w świat” ludzi, którzy mają wątpliwości, czy gęstość oznaczana w chemii jako „d” a w fizyce jako ρ (ro), to ta sama wielkość.

Nasze wyobrażenie o świecie, nasza wiedza o nim jest weryfikowana praktycznie każdego dnia. Ale prawdziwe rewolucje zdarzają się stosunkowo rzadko. Kto tych rewolucji dokonuje? Czyimi rękami są one wprowadzane? Gdyby prześledzić historię nauki, dosyć szybko można dojść do wniosku, że rewolucje robią ci, którzy nie zostali zaszufladkowani, ci którzy potrafią się wznieść ponad tradycyjny – sztuczny i moim zdaniem mocno krzywdzący młodego człowieka – podział na przedmioty. Tak było nie tylko setki lat temu, kiedy jedna osoba studiowała tak różne (z dzisiejszego punktu widzenia) kierunki jak medycyna, filozofia, nauki przyrodnicze, teologia i prawo (Kopernik, Newton czy Kant), ale także w czasach nam bliższych (Hubble, Lemaitre, Rubin). Prawdziwych odkryć, prawdziwych rewolucji w nauce dokonują ci, którzy swoją wiedzą ogarniają wiele półek w bibliotece, a nie ci, którzy znają tylko kilka książek na wyrywki. Choćby znali je na pamięć. No bo na dobrą sprawę, czy jest sens czytać książki na wyrywki, czasami nie po kolei? Wydaje mi się, ba! jestem tego pewny, że opowiadana w książkach historia nabiera rumieńców, wciąga i inspiruje dopiero wtedy gdy jest opowiedziana w całości.

male wielkie odkrycia 1500px 3d

„Małe wielkie odkrycia – najważniejsze wynalazki, które odmieniły świat”. Steven Johnson

A skoro już piszę o książkach i półkach. Do przemyśleń nad systemem edukacji nakłoniła mnie lektura pewnej książki. Nakładem wydawnictwa Sine Qua Non właśnie ukazały się „Małe wielkie odkrycia – najważniejsze wynalazki, które odmieniły świat”. Bardzo żałuję, że w polskiej szkole w ten sposób nie uczy się nauk ścisłych. Jasne, na fizyce czy na chemii muszą być wzory i zadania z treścią, ale szkoda, że bardzo często przysypani rachunkami, zapominamy co tak właściwie liczymy. Steven Johnson, autor „Małe wielkie odkrycia…” napisał książkę, która pokazuje historię rozwoju naszej cywilizacji. Pokazuje zawiłą, ale równocześnie pasjonującą drogę jaką przechodzili ludzie ciekawi i uparci. Nie opisuje pojedynczych wynalazków, nie dzieli ich na te dokonane przez fizyków, chemików i biologów. Pokazuje historię dochodzenia do odkryć. Do wybudowania teleskopu przyczyniło się oblężenie, setki lat wcześniej, Konstantynopola. Do skonstruowania pierwszego mikroskopu, wynalezienie dużo wcześniej prasy drukarskiej. Ta książka jest pełna, tak zaskakujących „związków”. Nie będę więcej zdradzał. Powiem tylko, że te największe odkrycia nie byłyby możliwe, bez tych małych. Małych wcale nie znaczy banalnych i nudnych. Przeciwnie. Małych, znaczy tajemniczych, nieznanych i nieoczywistych.

>> Polub FB.com/NaukaToLubie i pomóż mi tworzyć stronę pełną nauki. 
7 komentarzy do Szkodliwe szufladki

Technologia demencji z pomocą

To, że nasz świat się starzeje wiedzą wszyscy. Ale niewiele osób zdaje sobie sprawę z konsekwencji z jakimi się to wiąże. Przed ogromnymi wyzwaniami stoją służba zdrowia i publiczne usługi.  Ale także system ubezpieczeń społecznych i… architektura.

>>> Polub FB.com/NaukaToLubie to miejsce w którym komentuję i popularyzuję naukę.

Każdy chyba intuicyjnie czuje, czym jest tzw. inteligentny dom (mieszkanie). To miejsce – w największym skrócie – które dostosowuje się do człowieka. I to na każdym z możliwych poziomów. Do człowieka i dla człowieka. Inteligentne domy wiążą się z tzw. internetem rzeczy i w przyszłości będą czymś oczywistym nie tylko dla osób starszych. Tyle tylko, że tak jak osoba w pełni sił obejdzie się bez udogodnień w swoim mieszkaniu, tak osoba starsza, z ograniczeniami fizycznymi a czasami także psychicznymi, może mieć z tym problem.

Kilka lat temu pracujący w brytyjskim Uniwersytecie Bath uczeni zabrali się za urządzanie wnętrz. Tym razem zamiast architektów czy dekoratorów pierwsze skrzypce grali jednak inżynierowie i informatycy. I tak powstało być może pierwsze mieszkanie nafaszerowane nowoczesnymi technologiami, które zostało zaprojektowane specjalnie dla osób, które z powodu demencji czy urazów cierpią na zaniki pamięci.

Osoba cierpiąca na zaburzenia pamięci czy ograniczoną zdolność do zapamiętywania informacji jest uzależniona od innych. Ktoś musi przypilnować czy podopieczny sam nie wychodzi z domu (często nie zdając sobie sprawy dokąd się wybiera), sprawdzić czy zamknął okna (szczególnie, gdy na zewnątrz jest zimno) lub czy zgasił światła, gdy idzie spać. Ktoś musi także skontrolować czy wyłączył kuchenkę po podgrzaniu obiadu albo zobaczyć czy nie odkręcił wody nad umywalką w łazience, a potem o tym zapomniał. Te, czy też inne czynności nie są zwykle uciążliwe, ale wymagają przez cały czas obecności innych. Nie zawsze jest to jednak możliwe. Często w takich przypadkach – dla własnego bezpieczeństwa – osoby z zaburzeniami pamięci wysyłane są do domów opieki lub domów spokojnej starości. Tam całodobową opiekę zapewnia im profesjonalna kadra. Ale czy jest ona rzeczywiście zawsze potrzebna ? Na miejsca w tego typu ośrodkach trzeba czasami długo czekać, a biorąc pod uwagę tempo starzenia się społeczeństw, w przyszłości czas oczekiwania może być jeszcze dłuższy. Jest jeszcze coś. Nie ulega wątpliwości, że zmiana miejsca zamieszkania, a przez to także środowiska, czy kręgu znajomych wpływa bardzo niekorzystnie na osoby starsze.

Dlatego powstało pierwsze na świecie mieszkanie przyjazne i bezpieczne dla osób z zaburzeniami pamięci. Zainstalowany w nim system składa się z sensorów, które połączone są w sieć z urządzeniami najczęściej używanymi w gospodarstwie domowym. Do sieci podłączone są także wszystkie włączniki światła oraz urządzenia „mówiące” i wyświetlające komunikaty. Poza tym czujniki umieszczone są w drzwiach wyjściowych i wszystkich oknach. Sercem systemu jest komputer, który analizuje wszystkie dostarczane mu dane. To on decyduje, czy zwrócić się do właściciela mieszkania, czy – szczególnie wtedy gdy kolejne komunikaty nie przynosiły skutku – zadzwonić po pomoc.

Konstruktorzy systemu podkreślają, że dla osób starszych czy z różnego typu urazami równie ważne jak rzeczywista opieka jest poczucie bezpieczeństwa. Pewność, że w razie wypadku odpowiednie służby zostaną automatycznie powiadomione i przyjdą z pomocą. Wielką zaletą zaprojektowanego systemu jest to, że w przyszłości będzie go można zamontować w całości lub w częściach w już istniejących mieszkaniach. Dotychczasowe próby stworzenia „inteligentnych”, naszpikowanych elektroniką domów wiązały się z koniecznością budowy ich od samych niemalże fundamentów. Teraz jest inaczej. Osoba mająca coraz większe problemy z koncentracją będzie mogła zainstalować sobie komponenty systemu w swoim własnym mieszkaniu. Nie będzie się także musiała obawiać generalnego remontu ścian czy okien. Wszystkie urządzenia działają w technologii bezprzewodowej i przekuwanie się przez mury w czasie ich instalacji nie jest konieczne.

Co w takim razie potrafi inteligentne mieszkanie dla osób starszych ? Jednym z największych zagrożeń dla kogoś kto ma kłopoty z koncentracją jest zostawienie włączonej kuchenki elektrycznej lub gazowej. Jeżeli czujniki wykryją taką sytuację zasygnalizują głosowo, że powinna ona zostać wyłączona. Jeżeli pierwsze ostrzeżenie nic nie pomoże, system je powtórzy. Jeżeli nawet to nie da odpowiedniego rezultatu, kuchenka zostanie automatycznie wyłączona. To samo stanie się, gdy włączą się czujniki dymu zainstalowane nad kuchenką. W tym przypadku komputer natychmiast zadzwoni do odpowiednich służb i powiadomi je o zdarzeniu. Cały czas – nawet po wyłączeniu kuchenki – system sprawdza jaka jest temperatura grzejników. Tak długo jak są one gorące, na zainstalowanym nad kuchenką ekranie wyświetlane będzie ostrzeżenie o ryzyku oparzenia. Komputer główny cały czas „wie”, w którym pokoju przebywa właściciel mieszkania. Jeżeli w środku nocy wyjdzie z łóżka i będzie zmierzał w kierunku łazienki, automatycznie zapali się w niej światło. Jeżeli po skorzystaniu z toalety osoba wróci do łóżka, a zapomni zgasić światło – to, po kilku minutach wyłączy się ono samo. Podobnie jak samoczynnie zakręci się kurek z wodą, gdy umywalka czy wanna zostanie w całości napełniona. Gdy w nocy właściciel postanowi pospacerować po swoim mieszkaniu, w pokojach, do których wejdzie, automatycznie będą się włączały światła, a w  tych, z których wyjdzie wyłączały. Oczywiście światła będą też mogły być włączane i wyłączane „ręcznie”. Jeżeli „nocne zwiedzanie” będzie trwało zbyt długo, system przez zamontowane w mieszkaniu głośniki zwróci właścicielowi uwagę, że czas iść już spać. Jeżeli ani ten, ani powtórzony po kilku chwilach komunikat nie odniesie skutku, komputer skontaktuje się telefonicznie z opiekunem. Tak samo zresztą zareaguje, gdy podopieczny o nietypowych (zadanych wcześniej) godzinach otworzy drzwi wejściowe do swojego mieszkania i będzie miał zamiar wyjść na zewnątrz. System poprosi o wejście z powrotem, a jeżeli to nie pomoże, skontaktuje się  z opiekunem.

System można rozbudowywać według potrzeb osoby z niego korzystającej. Komputer będzie przypominał o zażyciu lekarstw zalecanych przez lekarza. O inteligentnym domu możemy mówić wtedy, gdy wszystko co automatyczne, połączone jest w zintegrowany system zarządzania i nadzoru. Gdy właściciel słucha jakiejś muzyki szczególnie często, system wie, że to jego ulubiona. Oczywiście ulubioną (nawet w zależności od pory dnia) można zdefiniować samemu. System też wie, że właściciel lubi kawę rano, ale po południu herbatę. To można także zaprogramować, albo poczekać, aż odpowiedni program sam się tego nauczy. Wiele pomysłów zaprojektowanych z myślą o osobach starszych – nie mam co do tego żadnych wątpliwości – znajdzie powszechne zastosowanie. Jak chociażby system, który z chwilą wyjścia domownika, automatycznie zamknie główny zawód wody i gazu, wyłączy wszystkie zbędne obwody elektryczne i uzbroi alarm. To wszystko może stać się wtedy gdy system czujników sam wykryje, że w domu już nikogo nie ma, albo wtedy gdy domownik na progu zawoła „wychodzę !”. W inteligentnym domu, głosem będzie można załatwić wszystko. Choć to wydaje się być udogodnienie dla wszystkich, dla starszych będzie to szczególnie istotne. Seniorzy często mają kłopoty ze wzrokiem i mniej precyzyjne palce niż osoby młode. Włączanie opcji na panelu czy klawiaturze może być dla nich kłopotliwe.

Co ciekawe, inteligentne domy są nie tylko bardziej przyjazne i bezpieczniejsze, ale także dużo oszczędniejsze w utrzymaniu. Oszczędzają wodę, energię elektryczną, gaz, ale przede wszystkim czas właścicieli. A to znaczy, że są odpowiedzią nie tylko na wyzwanie związane z średnim wiekiem społeczeństw uprzemysłowionych, ale także na wyzwanie związane z ochroną środowiska i oszczędzaniem energii.  

>>> Polub FB.com/NaukaToLubie to miejsce w którym komentuję i popularyzuję naukę.
1 komentarz do Technologia demencji z pomocą

100 lat abstrakcji

Czas jest względny, a masa zakrzywia czasoprzestrzeń. To jedno zdanie jednych przyprawia o ból głowy, dla innych jest źródłem nieograniczonej fascynacji. Fascynacji, która trwa dokładnie 100 lat.

>>> Polub FB.com/NaukaToLubie to miejsce w którym komentuję i popularyzuję naukę.

Pióra i ołówki na teorii grawitacji połamało już wielu badaczy. To co wiemy, to prosty wzór, którego dzieci uczą się w szkole. Że siła grawitacji zależy od masy obiektów, które są jej źródłami (im obiekt cięższy, tym większa siła), oraz że słabnie wraz z zwiększającą się odległością pomiędzy tymi obiektami. Dzięki tej prostej zależności, udaje się doskonale przewidywać ruchy planet, satelitów, także zachowanie sporej części gwiazd w galaktyce. Sporej, ale nie wszystkich.

Tymi, których wytłumaczyć się nie da są np. kolizje gwiazd neutronowych, pulsary, czarne dziury czy wybuchy supernowych. Grawitacji nie sposób także „dopasować” do wielkiego wybuchu. A skoro od niego swój początek wziął czas i przestrzeń, nasze braki w rozumieniu grawitacji stają się kłopotliwe.

Dokładnie 100 lat temu Albert Einstein ogłosił (a konkretnie odczytał) Ogólną Teorię Względności. Jej manuskrypt (ma 46 stron) można dzisiaj zobaczyć w Bibliotece Narodowej Izraela. Dla postronnego obserwatora, niespecjalisty , notatki Einsteina mogą sprawiać wrażenie niewyraźnych bazgrołów zrobionych na pożółkłych kartkach. Są napisane bardzo drobnym maczkiem, często poprawiane, miejscami podkreślone, w innych miejscach przekreślone. Sporo w nich matematycznych wzorów. Niesamowite, jak wiele w fizyce czy w ogóle w postrzeganiu świata (wszechświata) zmieniło to, co 100 lat temu zostało zaprezentowane światu.

Ogólna Teoria Względności została ogłoszona w 1915 roku, gdy Albert Einstein przebywał w Niemczech. Już wtedy Einstein był znanym człowiekiem, a jego prace – choć przez bardzo nielicznych rozumiane – były w pewnym sensie kultowe. Stworzenie OTW nie było olśnieniem, jak wielu innych teorii fizycznych. Einstein pracował nad nią 9 lat. Czasami błądził, czasami się mylił. To była żmudna praca. OTW jest – jak sama nazwa wskazuje – uogólnieniem Szczególnej Teorii Względności Einsteina. Choć teoria Ogólna i Szczególna są dwoma najbardziej znanymi jego pracami, Einstein największe naukowe zaszczyty (Nagrodę Nobla) odebrał za prace nad zupełnie innym problem (konkretnie nad efektem fotoelektrycznym).

Ogólna Teoria Względności (OTW) jest w zasadzie teorią opisującą najbardziej namacalne dla nas oddziaływanie – grawitację. Z nią wiążą się takie wielkości jak masa, przestrzeń i czas. OTW jest bardzo skomplikowana. Nie sposób jej zrozumieć bez ogromnej wiedzy czysto matematycznej. Wynika z niej, że każda masa jest źródłem zakrzywienia otaczającej ją przestrzeni. Czym większa masa, tym większa siła grawitacji, czyli większe zakrzywienie przestrzeni. Jak to rozumieć? Gdy dwie osoby trzymają za rogi obrus jego powierzchnia jest płaska. Ale gdy na sam środek obrusu wrzucimy piłkę, obrus w miejscu w którym się ona znajduje lekko się „naciągnie” czy inaczej „zakrzywi”. Czym większa piłka, tym większe zakrzywienie. Gdy położymy na skraju obrusu mniejsza piłeczka, stoczy się do tego zakrzywienia, tak jak przyciągana grawitacyjnie asteroida „stoczy” się w kierunku Słońca. Tyle tylko, że obrus ma dwa wymiary, a przestrzeń wokół nas ma ich trzy. Ta nieintuicyjność (nie mylić z nielogicznością) to jeden z powodów dla których dwie teorie względności tak trudno zrozumieć. Drugim jest bardzo zaawansowana matematyka, której Einstein musiał użyć do rozwiązania swoich równań.

Gdy Einstein referował swoje pomysły na względność, był znany z zupełnie innych badań teoretycznych. Słuchano go więc z zaciekawianiem. Ale to zaciekawienie wynikało z szacunku do znanego fizyka a nie ze zrozumienia tego o czym mówił. W pewnym sensie tak jest do dzisiaj. Albert Einstein jest postacią kultową. Ale nie dlatego, że tak wielu ludzi rozumie Szczególną czy Ogólną Teorię Względności.  Tak naprawdę zaledwie garstka fizyków wie o co w niej chodzi. Nieco większa grupa rozumie co wynika z teorii Einsteina. Całkiem sporo fizyków na codzień wykorzystuje w swojej pracy naukowej zjawiska, które udało się dzięki teoriom Einsteina zrozumieć. Jednym z takich zjawisk są soczewki grawitacyjne. W zakrzywionej przestrzeni światło nie porusza się po liniach prostych, tylko krzywych. To dlatego światło dalekich galaktyk biegnące w okolicach dużych mas (czarnych dziur czy innych galaktyk) jest zakrzywione, tak samo jak światło przechodzące przez szklane soczewki. Dla astrofizyków i astronomów soczewki grawitacyjne to coś w rodzaju naturalnego teleskopu dzięki któremu mogą obserwować obiekty i zjawiska których inaczej nie udałoby się zaobserwować. Zakrzywiane światło to jednak dopiero początek wchodzenia w świat abstrakcji. Z równań Einsteina wynika także, że czas jest pojęciem względnym, że nie płynie dla nas wszystkich tak samo. Jego bieg jest zależny bowiem od siły grawitacji i od prędkości z jakim porusza się ciało. To z kolei wykorzystuje się w systemach globalnej lokalizacji (np. GPS).

Einstein był teoretykiem. Nie sprawdzał eksperymentalnie tego co wyliczył na drodze matematyki. Zresztą wtedy kiedy dokonywał swoich odkryć, nie było możliwości sprawdzenia ich poprawności. Urządzenia pomiarowe nie były dość czułe, a człowiek jeszcze nie latał w kosmos. To właśnie w przestrzeni pozaziemskiej wielokrotnie testowano wyliczenia Alberta Einsteina. Wszystkie dokładnie się zgadzają. No może za wyjątkiem jednej. Przewidywanych w Teorii Względności fal grawitacyjnych. Ale o nich napiszę innym razem 🙂 Tak samo jak o największej naukowej pomyłce Einsteina.

>>> Zapraszam na profil FB.com/NaukaToLubie (kliknij TUTAJ). To miejsce w którym staram się na bieżąco informować o nowościach i ciekawostkach ze świata nauki i technologii.

Brak komentarzy do 100 lat abstrakcji

Fizyka tłumu

Zatłoczone miejsca mogą być bardzo niebezpieczne. Nie, nie z powodu kieszonkowców, tylko z powodu trudnych do opanowania reakcji tłumu. Duża grupa ludzi w określonych sytuacjach zachowuje się jak „jeden organizm” a nie jak grupa organizmów niezależnych.

Dwa dni temu, w Bydgoszczy, w czasie studenckiej imprezy wybuchła panika. Jedna osoba zginęła, a kilka kolejnych zostało rannych. Do dramatu doszło nie na dużej sali, tylko w wąskim przejściu. Kilkanaście dni wcześniej, w czasie hadżu – pielgrzymki wyznawców Allaha do Mekki, w tłumie zginęło około 500 osób. W styczniu 1990 roku, w tym samym miejscu zadeptano ponad 1500 ludzi. W czym jest problem? Ludzie w swoim zachowaniu podobni są do zwierząt, np. mrówek, ryb w ławicy czy ptaków w kluczu. Poruszają się w sposób uporządkowany i określony. Do czasu. Gdy wybucha panika, uporządkowanie ustępuje chaosowi. Wbrew pozorom ten chaos można ujarzmić… za pomocą równań matematycznych.

Szybko ale bezpiecznie

Z pozoru sytuacje takie jak w saudyjskiej Mekce zdarzają się rzadko. I całe szczęście. Ale nie chodzi tylko o tragedie w których giną ludzie. Gdy trzeba ewakuować centrum handlowe, liczy się każda chwila. Jak zaprojektować wyjścia ewakuacyjne? Zrobić jedno duże, czy kilka mniejszych? A kibice piłkarscy na dużym stadionie? Po skończonym meczu tysiące ludzi chce jak najszybciej dostać się do swoich samochodów czy do środków komunikacji publicznej. Jak oznaczyć ciągi komunikacyjne? Wypuszczać ludzi partiami czy po prostu otworzyć drzwi i „niech sami sobie radzą”. Problem jest ważny nawet dla linii lotniczych. I nie tylko w sytuacjach zagrożenia życia. Każda minuta postoju na płycie lotniska kosztuje. Jak pasażerów szybko „usadzić” na miejscu i co zrobić by po wylądowaniu jak najszybciej – bezpiecznie – opuścili oni samolot? Pytań jest naprawdę wiele. Tylko dlaczego mają na nie odpowiadać fizycy? Ano dlatego, że duża grupa ludzi podobna jest do płynu. Ten w niektórych sytuacjach porusza się przewidywalnie i wtedy mówimy o przepływie laminarnym, ale czasami ten porządek zamienia się w chaos i wtedy mówimy o przepływie turbulentnym. Fizycy tymi przepływami zajmują się od dawna, bo to od nich zależy np. opór z jakim musi poradzić sobie jadący autostradą samochód, bo to od nich zależy sprawność silnika odrzutowego samolotu. Od niedawna wiadomo jednak, że te same równania, które opisują mechanikę płynów, można stosować do dużych grup ludzi.

Mrówki też ludzie

Mrówki zwykle wybierają drogę… którą chodzi większość. „Domyślają się” – i słusznie – że kierunek który wybrało więcej mrówek jest z jakiś powodów bardziej atrakcyjny. I tak tworzą się tzw. mikrostużki, czyli drogi, które z jakichś powodów są przez mrówki preferowane. Podobnie zachowują się ryby w ławicy. I ludzie na chodniku. Nawet w dużym tłumie, nie poruszamy się całkowicie losowo i chaotycznie. Często, nawet nieświadomie, wybieramy drogę, którą idzie przed nami osoba poruszająca się w podobnym tempie co my. Gdy ktoś idzie wolniej, albo szybciej nie zwracamy na niego uwagi. Nasz mózg podświadomie śledzi tylko tych, którzy idą w naszym tempie. My sami też możemy być dla kogoś „przewodnikiem”, a ten ktoś dla kolejnej osoby. I już się tworzą mikrostrużki. To dlatego na szerokim trakcie ludzie idący w jednym kierunku jakoś automatycznie trzymają się jednej strony. Tylko co jakiś czas ktoś próbuje przebić się ”pod prąd”. Podstawowa i święta zasada jest taka, żeby tak projektować trakty, by ruch na nich mógł być płynny. I tak, lepiej, gdyby korytarz skręcał łukiem niż pod kątem prostym. Lepiej też by na skrzyżowaniu traktów było coś co trzeba okrążyć (fontanna, rzeźba,…), bo to zwiększa płynność ruchu. Niestety, te z pozoru proste zasady, gdy wybucha panika przestają obowiązywać i pojawia się chaos. Podobnie zresztą jak u mrówek, ryb w ławicy, a nawet u ptaków w stadzie. Za wszelką cenę nie można do tego dopuścić. Nie ma co liczyć na rozwagę czy trzymanie nerwów na wodzy. Ludzie w panice przestają zdawać sobie sprawę z tego co robią. Choć nie sposób przewidzieć, co zrobi konkretna osoba, naukowcy potrafią przewidzieć co będzie robiła duża grupa ludzi. Do tego zatrudniają największe komputery świata i… setki wolontariuszy. Ci, czasami sa narażeni na niebezpieczeństwo. W czasie próbnych ewakuacji jakie prowadzono w czasie budowy samolotu Airbus 380, z 900 ochotników, 30 zostało rannych w tym jedna osoba ciężko. Z międzynarodowych norm wynika, że samolot powinny być zaprojektowany w ten sposób, by ewakuacja wszystkich pasażerów nie trwała dłużej niż 90 sekund.

Dym i kamery

Gdy z końcówki palącego się knota świecy ulatnia się dym, początkowo jego strużka unosi się pionowo do góry. Można wręcz dostrzec równoległe do siebie pasma. To tzw. przepływ laminarny. Po kilkunastu centymetrach dym zaczyna jednak tworzyć zawirowania. Uporządkowana jeszcze przed chwilą stróżka staje się chaotyczna i nieprzewidywalna. Tak wygląda przepływ turbulentny. Naukowcy z Uniwersytetu w Dreźnie analizujący przypadki w których tłum zaczyna tratować ludzi, zauważyli, że zagrożenie pojawia się wtedy, gdy ludzie zaczynają poruszać się jak ciecz albo gaz w czasie przepływu turbulentnego. Tak długo, jak „przepływ” ludzi jest laminarny – nie ma problemu. Turbulentny, czyli chaotyczny przepływ pojawia się gdy wybucha panika, ale sam może być źródłem paniki. W Mekce droga pielgrzymów wiodła przez most Jamarat, który jest węższy niż droga do niego prowadząca. To zwężenie w przeszłości powodowało, że ludzie zaczynali poruszać się turbulentnie. Chaos powodował wybuch paniki, a panika – jeszcze większy chaos. Po sugestiach jakie niemieccy fizycy wysłali władzom Arabii Saudyjskiej, drogę pielgrzymów nieco przebudowano.

Co jeszcze może mieć znaczenie? Na przykład wyrwa w drodze, w zasadzie jakakolwiek przeszkoda. Ale także kłótnia czy bijatyka dwóch idących obok siebie osób. Schody, krawężnik, nawet moment w którym pieszy schyla się, by podnieść coś, co wypadło mu z ręki. Niemieccy badacze sugerują więc, by nad miejscami gdzie poruszają się duże grupy ludzi umieszczać kamery, które automatycznie będą wykrywały w których miejscach ruch zaczyna być turbulentny. Zanim dojdzie do tragedii (przecież z tyłu napierają kolejne masy ludzi), odpowiednie służby mogą zareagować. Mają na to od kilku, do kilkunastu minut.

Wąsko źle, szeroko też niedobrze

Ślepe stosowanie zasad jakie rządzą mechaniką płynów (analogia do dymu papierosowego) jest jednak skuteczne tylko do pewnego stopnia. Ludzie ze sobą współdziałają, oddziałują na siebie znacznie bardziej niż cząsteczki gazu czy płynu. W końcu widzą, co robią inni. Gdy wziąć pod uwagę to wszystko okazuje się, że pomieszczenie (pokój, stadion czy pokład samolotu) najszybciej pustoszeje, gdy … nikt się nie śpieszy. Tylko wtedy wyjście nie staje się wąskim gardłem. Gdy wzrasta prędkość ludzi idących ku wyjściu, drzwi „korkują się”, a ludzie opuszczają pomieszczenie grupkami. To spowalnia opuszczanie zagrożonego terenu. Dlatego lepiej jest projektować więcej węższych wyjść niż mniej szerszych. Ale tutaj – uwaga – sprawa jest bardziej złożona. Pomijając szczegóły (które choć bardzo ciekawe, zajęłyby tutaj zbyt dużo miejsca), okazuje się, że gdy ludzie współpracują z sobą (np. znajomi z pracy) szybciej wyjdą wąskim wyjściem. Gdy raczej konkurują o to kto szybciej się wydostanie, lepsze są wyjścia szerokie (chociażby miałoby ich być mniej). Gdy wyjścia są szerokie, dobrze przed nimi stawiać kolumny. Z symulacji komputerowych wynika, że w sytuacji krytycznej przed wyjściem rzadziej tworzą się wtedy kolejki, a w efekcie „przepływ” staje się bardziej laminarny. Z kolei przed wąskimi wyjściami dobrze jest zamontować równoległe  barierki (takie jak przy wejściu do metra), które spowodują, że już przed wejściem, ludzie będą szli w uporządkowanym szyku.

Kilka lat temu niemiecki rząd uruchomił projekt Hermes, w ramach którego powstał system kierujący tłumem. Kamery obserwują prędkość ludzi, a komputery za pomocą znaków świetlnych i dźwiękowych decydują którędy tłum prowadzić. Na stadionie czy w czasie dużej wystawy gdy trzeba zarządzić ewakuację, któreś z wyjść może być zablokowane (albo za bardzo oblegane). Wtedy kierowanie się w jego kierunku jest bardziej niebezpieczne niż nawet dołożenie drogi i udanie się do innego wyjścia. Dawanie ludziom jasnych sygnałów co mają robić w czasie zagrożenia jest niezwykle istotne. Zauważono (zresztą u zwierząt występuje ten sam mechanizm), że w sytuacjach kryzysowych podążamy raczej za tłumem, w grupie czujemy się bezpieczniej. Bez wyraźnej informacji duża grupa może przemieszczać się w kierunku jednego wyjścia („tam idą wszyscy, widocznie ktoś zna najlepszą drogę”), podczas gdy inne będą puste.

Dzisiaj jeszcze zbyt wcześnie by dogłębnie przeanalizować to co dwa dni temu stało się w Bydgoszczy. Przejście było wąskie, ludzi było dużo, okna były pozamykane. Brak tlenu przyspiesza podejmowanie irracjonalnych decyzji. Niektórzy świadkowie twierdzą, że ktoś w przejściu rozpylił gaz. Być może po to by uspokoić ludzi. Jeżeli tak było rzeczywiście, tylko pogorszył sytuację. Wyjaśnienie przyniesie śledztwo.

>>> Zapraszam na profil FB.com/NaukaToLubie (kliknij TUTAJ). To miejsce w którym staram się na bieżąco informować o nowościach i ciekawostkach ze świata nauki i technologii.

4 komentarze do Fizyka tłumu

Co tam się dzieje? Komety czy Obcy?

Wokół jednej z setek tysięcy gwiazd, które obserwuje teleskop Kepler krążą duże obiekty. Naukowcy nie widzą czym one są, ani jak powstały. Internety już mówią o tworach obcych cywilizacji.

Wiecie co to jest Brzytwa Ockhama? To zasada zgodnie z którą przy „wyjaśnianiu zjawisk należy dążyć do prostoty, wybierając takie wyjaśnienia, które opierają się na jak najmniejszej liczbie założeń i pojęć”. Trudno obcą cywilizację uznać za najbardziej oczywisty powód niezrozumiałych obserwacji astronomicznych. Oczywiście nie można jej też całkowicie wykluczyć.

Co konkretnie tak zadziwiło astronomów? W 2009 roku Teleskop Kosmiczny Keplera wśród setek tysięcy gwiazd wypatrzył KIC 8462852. Ta nie świeciła jednak tak jak inne słońca. Coś w sposób nieregularny zakłócało jej obserwację. Tym „czymś” jest duża ilość niewielkich, ale bardzo gęstych obiektów. – Prawdę mówiąc, światło emitowane przez KIC 8462852 było najdziwniejszą rzeczą, jaką zaobserwował Kepler od początku swojego istnienia – powiedziała badaczka z Yale Tabetha Boyajian. Kepler pracuje na orbicie od kilku lat. Inny badacz, Jason Wright, astronom z Penn State University powiedział, że był pod wrażeniem tego, jak niesamowicie to wyglądało. – Obca cywilizacja to ostatnia hipoteza, jaką powinniśmy w takim przypadku rozpatrywać, ale to coś wyglądało tak, jak gdyby stworzyli to właśnie kosmici. (oryginał wypowiedzi : „I was fascinated by how crazy it looked”. “Aliens should always be the very last hypothesis you consider, but this looked like something you would expect an alien civilization to build.”).

Jako że zdjęcia pochodzą sprzed kilku lat, badacze twierdzą, że bardzo dokładnie sprawdzili sprzęt i nie ma mowy o usterce czy pomyłce. – Tam na prawdę krąży ogromna ilość obiektów, ściśniętej materii – powiedziała Boyajian. Czym te obiekty mogą być? No właśnie tutaj zaczyna się kłopot. Bo lista naturalnych wytłumaczeń tego fenomenu jest bardzo krótka. W zasadzie, choć i to jest bardzo mało prawdopodobne, podobny efekt dałyby tylko komety. Być może inna gwiazda przyciągnęła w stronę KIC 8462852 sznur komet. Trudno nawet oszacować prawdopodobieństwo takiego zdarzenia, bo… nigdy wcześniej niczego podobnego nie zaobserwowano.

I co teraz? Dane są analizowane, a gwieździe wokół którejś coś krąży od stycznia będą się przyglądały ziemskie radioteleskopy. Gwiazda KIC 8462852 na nocnym niebie znajduje się pomiędzy gwiazdozbiorami łabędzia i lutni. Patrząc tam można sobie przez chwile pomyśleć…. że ktoś patrzy stamtąd w naszym kierunku. Nie, no błagam, musi być jakieś bardziej przyziemne wytłumaczenie 😉

Zapraszam na profil FB.com/NaukaToLubie (kliknij TUTAJ). To miejsce w którym staram się na bieżąco informować o nowościach i ciekawostkach ze świata nauki i technologii.

2 komentarze do Co tam się dzieje? Komety czy Obcy?

Skąd jesteśmy, kim jesteśmy i dokąd zmierzamy?

O człowieku można mówić na wiele różnych sposobów. Inaczej opisują go atlasy anatomiczne, inaczej podręczniki do biochemii czy antropologii. Książka „Człowiek” nie jest atlasem opisującym każdą cząstkę ludzkiego ciała. Nie jest też podręcznikiem, który opowiada o reakcjach biochemicznych, które zachodzą w ludzkich komórkach. Jest próbą odpowiedzi na trzy krótkie pytania. Skąd jesteśmy, kim jesteśmy i dokąd zmierzamy? Łatwo takie pytania zadać, znacznie trudniej znaleźć na nie odpowiedzi.

Po „Kosmosie” przyszedł czas na „Człowieka” , czyli drugą część mojej trylogii. Opowieść o tym skąd jesteśmy, kim jesteśmy i dokąd zmierzamy?

rozkładówka - wstęp

O człowieku można mówić na wiele różnych sposobów. Inaczej opisują go atlasy anatomiczne, inaczej podręczniki do biochemii czy antropologii. Organizm człowieka jest „kosmicznie” skomplikowany i właśnie dlatego jest tak niezwykły. Książka „Człowiek” nie jest atlasem opisującym każdą cząstkę ludzkiego ciała. Nie jest też podręcznikiem, który opowiada o reakcjach biochemicznych, które zachodzą w ludzkich komórkach. Jest próbą odpowiedzi na trzy krótkie pytania. Skąd jesteśmy, kim jesteśmy i dokąd zmierzamy? Łatwo takie pytania zadać, znacznie trudniej znaleźć na nie odpowiedzi.

rozkładówka_Konarzewski

Kiedyś przeprowadzałem wywiad z neuropsychologiem. Zapytałem go, ile tak właściwie wiemy o ludzkim mózgu. Intuicja podpowiadała mi, że niewiele. Zakładałem, że profesor odpowie, że poznaliśmy nie więcej niż kilka procent wszystkich zagadnień związanych z mózgiem. A tymczasem odpowiedział: „gdyby zapytał mnie pan o to kilka lat temu, powiedziałbym, że nie więcej niż 10 procent, ale dzisiaj, po uruchomieniu kilku dużych międzynarodowych programów dotyczących badania mózgu, po ogromnej liczbie publikacji, jakie pojawiły się w ostatnich latach, twierdzę, że wiemy nie więcej niż 3-4 procent”. Ta odpowiedź jest zaskakująca tylko pozornie. W nauce bardzo często wraz ze wzrostem wiedzy, wzrasta także świadomość naszej niewiedzy. Naukowców i pasjonatów na całym świecie napędza nie to co jest znane, tylko właśnie to, co jest tajemnicą. Jako dziennikarz naukowy przyglądam się tym tajemnicom i czuję podekscytowanie. Ta książka jest pełna moich ekscytacji i fascynacji oraz prób znalezienia odpowiedzi na nurtujące mnie pytania.

rozkładówka_kaczmarzyk

Książka podzielona została podzielona na trzy części. W każdej z nich, oprócz mojego tekstu, znajduje się fascynujący wywiad z naukowcem. Rozmawiam o przeszłości, teraźniejszości i przyszłości człowieka. W wywiadach staram się uzyskać odpowiedzi na tytułowe pytania: skąd jesteśmy, kim jesteśmy i dokąd zmierzamy? Czy je uzyskuję? O tym każdy Czytelnik przekona się sam.

rozkładówka - tadeusiewicz

Człowiek to drugi tom trylogii, którą wymyśliłem w ubiegłym roku. Pierwszy tom, który ukazał się w 2014 roku był zatytułowany Kosmos. Opisuję w nim wszystko to, co jest większe od człowieka. Od Wszechświata począwszy, poprzez galaktyki i układy planetarne, a na planetach, w tym planecie Ziemi, skończywszy. Trzeci tom trylogii – Mikrokosmos – ukaże się w przyszłym roku.

Książka Człowiek została wydana nakładem Grupy Wydawniczej Foksal sp. z o.o.

Zapraszam do lektury

1 komentarz do Skąd jesteśmy, kim jesteśmy i dokąd zmierzamy?

Czujnik w nas

W Szwajcarii stworzono czujnik, który wszczepiony pod skórę jest w stanie kontrolować kilka parametrów życiowych równocześnie. Kilka lat temu pisałem o takich czujnikach jak o dalekiej przyszłości.

W Szwajcarii stworzono czujnik, który wszczepiony pod skórę jest w stanie kontrolować kilka parametrów życiowych równocześnie. Kilka lat temu pisałem o takich czujnikach jak o dalekiej przyszłości.

Czujnik, a właściwie elektroniczny chip, powstał w laboratoriach politechniki w Lozannie EPFL (École polytechnique fédérale de Lausanne). Ma wielkość paznokcia w małym palcu i nie trzeba wymieniać mu baterii. Ładuje się go przez indukcję, przez skórę. Wszystko, co zbada i zmierzy, przesyła bezprzewodowo do smartfona. Jest to bodaj pierwsze urządzenie tego typu, które może być wykorzystywane komercyjnie u pacjentów. Poprzednie konstrukcje nie były co prawda większe, ale miały ogromną wadę – badały tylko jeden parametr, tylko jedną zmienną. Ten równocześnie rejestruje ich kilka.

Od czego się zaczęło?

Czujnik, o którym mowa, wpisuje się w rozwój dziedziny zwanej nanotechnologią. Co prawda urządzenia nano są znacznie, znacznie mniejsze, ale bardzo szybki wyścig do miniaturyzacji zawdzięczamy właśnie nanotechnologii. Za ojca tej dziedziny uważany jest genialny fizyk Richard Feynman. Uczestniczył w pracach nad budową pierwszej bomby atomowej (projekt Manhattan), a po wojnie pracował na najlepszych uniwersytetach amerykańskich. Zajmował się kwantową teorią pola i grawitacji, fizyką cząstek i nadprzewodnictwem. To on jako pierwszy podał koncepcję komputera kwantowego i – w 1960 roku – zapowiedział powstanie nowej dziedziny nauki – nanotechnologii. W 1965 r. otrzymał Nagrodę Nobla z fizyki. Feynman wielokrotnie zwracał uwagę na to, że przyszłość będzie nano, że zrozumienie tego, co dzieje się w nanoświecie, świecie na poziomie pojedynczych cząstek i atomów, będzie kluczowe dla naszego przyszłego rozwoju.

Trudno oczywiście dokładnie określić, kiedy nanotechnologia rzeczywiście powstała, ale nie ma wątpliwości, że wiele dziedzin przemysłu coraz chętniej zwraca głowę w kierunku ekstremalnej miniaturyzacji. Jedną z dziedzin, które robią to szczególnie często, jest medycyna. Nanomedycyna dzisiaj rozwija się w dwóch kierunkach. Jeden to próby (coraz częściej udane) stworzenia nanocząsteczek, które będą nośnikami leków, a nawet genów. Wnikając do organizmu, będą uwalniać przenoszony czynnik dokładnie w tym miejscu i dokładnie o tym czasie, jaki jest optymalny. Drugi kierunek to nanosensory. Te mogą być wykorzystywane nie tylko w medycynie, ale także na przykład w ochronie środowiska. Dobrym przykładem jest nanosensor służący do analizy krwi. Z zewnątrz wygląda jak siateczka z ogromną ilością otworów. W rzeczywistości to mikroskopijne kanaliki krzemowe, w których znajdują się przeciwciała wyłapujące komórki nowotworowe. Analiza przeciwciał pozwala stwierdzić, czy w krwi znajdują się komórki rakowe, a jeżeli tak, to ile i jakie. Taka informacja nie może być pozyskana w trakcie standardowej analizy, bo komórek nowotworowych w krwi jest bardzo mało. Co ciekawe, testowana metoda jest dużo tańsza niż dzisiaj stosowane, a do analizy wystarczy jedna, dosłownie, kropla krwi.

Myszy już mają

Nanomedycyna jednoznacznie kojarzy się jednak z budową nanorobotów, które wpuszczone do ludzkiego krwiobiegu będą nie tylko monitorowały funkcje życiowe, ale także reagowały na stany kryzysowe organizmu. Te skojarzenia – przynajmniej na razie – są całkowicie chybione. Co nie znaczy oczywiście, że prace nad miniaturyzacją robotów nie są prowadzone. Już dzisiaj tworzone są roboty, których rozmiary umożliwiają użycie ich w rzeczywistych warunkach szpitalnych. Na przykład kapsułka monitorująca wnętrze układu trawiennego skonstruowana przez japońską firmę Denso Research jest wielkości standardowej tabletki. Jest wyposażona we własne zasilanie i kamerę CCD wysokiej rozdzielczości oraz urządzenie do przesyłania informacji drogą radiową do urządzenia bazowego. Po połknięciu „kapsułka endoskopowa” przekazuje wysokiej jakości obraz w czasie rzeczywistym. Nie ma własnego napędu, porusza się pod wpływem… siły grawitacji i perystaltyki jelit. Ale na rynku są już urządzenia niewiele większe, które mogą poruszać się samodzielnie, choć na razie jeszcze nie w układzie krwionośnym. Kilka lat temu na jednej z konferencji nanotechnologicznych pokazano nanosilnik, który jest mniejszy od główki od szpilki. Jego koła napędowe były 100 razy cieńsze niż kartka papieru, a ich średnica mniejsza niż średnica ludzkiego włosa. Silnik obracał się z częstotliwością jednego obrotu na sekundę i teoretycznie mógłby być elementem systemu napędowego jakiegoś małego urządzenia pływającego. Zanim te powstaną, miną jeszcze lata. Wcześniej do medycyny wejdą inteligentne czujniki, które być może będą wszczepiane pod skórę na dłuższy czas osobom o podwyższonym ryzyku zdrowotnym. Takim czujnikiem jest wspomniany sensor stworzony w Lozannie. Ma wielkość poniżej centymetra i w czasie rzeczywistym monitoruje obecność oraz stężenie kilku molekuł. Może badać odczyn (pH), temperaturę, ale przede wszystkim cholesterol, glukozę, poziom tlenu oraz stężenie przynajmniej kilku leków. To ostatnie będzie szczególnie ważne dla osób, które z powodu swojej choroby muszą regularnie zażywać jakieś medykamenty. Ich przedawkowanie jest wtedy bardzo łatwe. Pełna kontrola nad poziomem substancji czynnej we krwi jest bardzo istotna. Sensor został przetestowany na myszach, a testy kliniczne na ludziach rozpoczną się za kilka lat.

Brak komentarzy do Czujnik w nas

Type on the field below and hit Enter/Return to search