Сумма технологии - Самое интересное в блогах

Александр_Ш_Крылов Пятница, 15 Февраля 2013 г. 19:39 (ссылка)
ГЛАВА ПЯТАЯ

ПРОЛЕГОМЕНЫ К ВСЕМОГУЩЕСТВУ


(b) ХАОС И ПОРЯДОК

Как кандидаты в творцы, мы должны сначала заняться хаосом. Что есть хаос? Если при данном событии Х в А могут произойти всевозможные события в В и если такая независимость наблюдается повсеместно, то перед нами хаос.
Если же событие Х в А ограничивает определенным образом то, что может произойти в В, то между А и В возникает связь. Если событие Х в А ограничивает события в В однозначно (поворачиваем выключатель - зажигается лампа) связь А и В будет детерминированной. Если событие Х в А ограничивает события в В так, что после события Х в А могут произойти в В
события Y или Z, причем У после Х в Л происходит в 40 случаях из 100, a Z - в 60 случаях, то связь А и В является вероятностной.
Давайте теперь рассмотрим, возможен ли другой "тип" хаоса, а именно такой, чтобы господствующие в нем связи были полностью неопределенными (то есть не детерминированными и не вероятностными), ибо нам известно, что и при том и при другом варианте имеется некий порядок. Допустим, что после события Х в А один раз происходит событие Y в В, другой раз - событие U в В, третий раз - событие J в V и т.д. При таких обстоятельствах отсутствие какой-либо регулярности не позволяет обнаружить существования связей вообще, а следовательно, неопределенные связи - это то же самое, что и отсутствие связей вообще, то есть при них возможен лишь хаос. Рассмотрим далее, каким образом можно имитировать хаос. Если у нас есть машина с очень большим количеством клавишей и лампочек, причем после нажатия клавиши загорается какая-нибудь лампочка, то даже если система строго детерминистична, наблюдатель, следящий за ее поведением, может прийти к выводу, что перед ним хаос. Ведь если нажатие первой клавиши вызывает загорание лампочки Т, второе нажатие этой же клавиши зажигает лампочку W, третье - лампочку D, четвертое - лампочку 0, и если эта последовательность очень длинна, так что лишь миллионное нажатие клавиши No1 зажигает снова лампочку Т, после чего вся серия точно повторяется, то наблюдатель, который не дождался конца одной серии, придет к выводу, что поведение машины хаотично. Следовательно, хаосу можно подражать с помощью детерминированной системы, если продолжительность серии, в которой одна и та же причина вызывает следствие, кажущееся случайным, больше времени наблюдения. Какое счастье, что Природа не устроена таким образом!

Все это говорится не из желания имитировать хаос, а с целью показать, что экспериментатор, а значит, и наука способны обнаружить н е в с я к и й вид порядка, то есть присутствия связей.
Если событие Х в А ограничивает возможные события в В, то мы говорим, что между А и В существует связь. Поскольку событие Х в А в известной мере определяет то, что произойдет в В, эту связь можно использовать для передачи информации. Это заодно означает существование о р г а н и з а ц и и: А и В составляют некоторую "систему".
В Природе существует бесконечное количество связей. Однако не все они в одинаковой степени определяют поведение системы или ее частей. В противном случае нам пришлось бы иметь дело с таким количеством существенных переменных, что наука была бы невозможной. Неодинаковый характер связей означает наличие меньшей или большей изоляции системы от остальной части Космоса. На практике мы опускаем как можно больше связей, то есть несущественных переменных.
Связь А и В, которая суживает возможные состояния В, наблюдаема как некоторое ограничение. Ограничение чего? "Неограниченных возможностей"? Нет, количество их не бесконечно. Это - ограничение в рамках множества возможных состояний для В. Но откуда мы знаем, какие состояния возможны? Основываясь на нашем прежнем знании? Но что есть знание?
Знание - это ожидание определенного события после того, как произошли некоторые другие события. Кто не знает ничего, может ожидать всего. Кто знает что-то, тот считает, что может произойти не все, а лишь некоторые явления, иные же не произойдут. Следовательно, знание - это ограничение разнообразия и оно тем больше, чем меньше неуверенность ожидающего.
Представим себе, что мистер Смит, банковский служащий, живет у своей тетки - дамы очень строгих правил, сдающей комнату барышне. Передняя стена их двухэтажного домика сделана из стекла, благодаря чему ученый наблюдатель может с другой стороны улицы видеть все, что делается внутри. Пусть то, что находится внутри домика, будет "космосом"; мы должны его иссле-довать. Количество "систем", которые можно выделить из этого "космоса", практически бесконечно. Можно рассматривать его, например, "поатомно". В таком случае мы имеем множества молекул, из которых сделаны стулья, столы и тела троих человек. Люди передвигаются, и мы хотим предсказывать их будущие состояния. Поскольку каждое тело состоит из 1025 молекул, следовало бы начертить три раза по 1025 траекторий этих молекул, то есть их пространственно-временных линий. Это не самый удачный подход, так как, пока мы установим одни лишь начальные молекулярные состояния Смита, девушки и тетки, пройдет 15 миллиардов лет; эти люди будут в могиле, а мы не успеем описать аналитически даже их первый завтрак. Количество рассматриваемых переменных зависит от того, что, собственно говоря, мы хотим исследовать. Когда тетка спускается в погреб за овощами, мистер Смит целует квартирантку. Теоретически, на основе анализа поведения молекул удалось бы даже установить, кто кого поцеловал, но практически - мы уже об этом говорили - наше Солнце успеет раньше погаснуть. Мы были излишне усердны; вполне достаточно рассматривать наш "космос" как систему, состоящую из трех тел. В нем периодически наблюдаются сближения двух тел, когда третье спускается в погреб. Вначале появляется Птолемей нашего "космоса". Он видит, что два тела сближаются, когда третье удаляется. Поэтому он создает чисто описательную теорию: рисует необходимые окружности и эпициклы, благодаря чему заранее становится известно, какие положения примут два верхних тела, когда третье окажется в самом нижнем положении.
При этом так уж получилось, что в самом центре окружностей, которые нарисовал Птолемей, находится мойка, и он приписывает ей свойства очень важного центра этого "космоса". Все вращается вокруг мойки.
Читать далее...

Вячеслав_Другомилов Воскресенье, 11 Января 2009 г. 20:54 (ссылка) Кратко о статье: Генетически модифицированные продукты: угроза или надежда?
Трансгенная угроза
Модифицированная пища будущего

Любите запивать чипсы и шоколад газировкой? Тогда будьте готовы к тому, что в один прекрасный (или не очень) день обнаружите у себя копыта, крылья и третий глаз — набор нововведений варьируется в зависимости от того, какую фантастическую вселенную вы предпочитаете. Совсем неплохо, если вы фанат Человека-паука, а что, если в качестве кумиров значатся Фродо или Буратино?

Употребление генетически модифицированных организмов (ГМО) представляет огромную опасность для человечества. Такая мысль внушается общественности директорами и ведущими учеными разнообразных коммерческих биоцентров и «зелеными» организациями. Негативное воздействие ГМО объясняется тем, что при их употреблении человеческому организму приходится иметь дело с искусственно созданными элементами. Как следствие, никто из употребляющих трансгенные продукты не останется без какой-нибудь мутации.

Панацея

Особенно негативное отношение к ГМО навязывается в нашей стране. Трактовать это можно двояко: как происки конкурентов, не желающих открывать России доступ к перспективной технологии, надеясь повторить фокус с кибернетикой и генетикой в СССР, или же как результат активной защиты населения от вредоносных продуктов.

«Погружение» на генный уровень состоялось в 1970-х, когда ученые открыли ферменты, способные разрезать ДНК и считывать ее структуру. ГМО представляют собой живые организмы, структура ДНК которых искусственно модифицирована. Такая ДНК называется рекомбинантной. В 1982 году были модифицированы бактерии кишечной палочки, которые стали синтезировать идентичный человеческому инсулин — это открытие спасло жизнь миллионам людей. Сегодняшнюю работу генетиков можно сравнить отчасти с игрой в конструктор Lego, только вместо кубиков используются блоки-гены.

Типичный заказ в заведении фаст-фуда: гамбургер, кока-кола и картошка. Каждый из этих продуктов содержит ГМО.

В 1994 году началась коммерческая продажа ГМ-продуктов. Первыми на прилавок вышли созданные в Калифорнии устойчивые к гниению помидоры. С этого момента началось бурное развитие индустрии. Если в 1995 году по всему миру выращивались ГМ-культуры только на 1,7 млн гектаров, то в 2007-м уже было задействовано 114 млн гектаров. Как ни странно это слышать ярым противникам ГМО, прогрессивные США — не только лидер по производству ГМ-культур (57, 7 млн гектаров), но и первые по их потреблению. Активно к новой технологии приобщаются также Бразилия, Аргентина, Канада, Китай и Южная Африка.

Самое время насторожиться: десяти лет еще не прошло — последствия от потребления «растений-мутантов» досконально не изучены, но посевные площади активно выделяются под их новые виды. Оказывается, фермеры снимают больший урожай с меньших площадей, а в свете мирового продовольственного кризиса это остается решающим фактором.

В России ГМО официально не выращиваются. К нам они попадают в виде компонентов для производства пищевых продуктов и в качестве корма для скота. Экономичность ГМО легко проиллюстрировать следующим образом: если Россия откажется от импорта ГМ-сои, то станет нечем кормить скот, и деятельность почти всех птице- и животноводческих ферм окажется парализованной. В Европе скот преспокойно кормят модифицированными продуктами.



ДНК-принтер — комбинировать гены можно кликами мышки.

Наиболее распространены среди пищевых трансгенных культур соевые бобы, кукуруза и картофель — ценные источники белка и витаминов. Нововведения в культурах пока что трудно назвать кардинальными. Неудивительно, ведь новые сорта с уникальными свойствами требуется не только получить, но и протестировать. В ГМ-сое видоизменен всего один фермент, но благодаря ему растение неуязвимо для очень эффективного и нетоксичного гербицида Roundup компании Monsato. Таким образом, убивающий сорняки химикат можно распылять не только до посева культуры, но и в любое время, пока она созревает. В выигрыше остается вся экосистема: почву раствором с Roundup обрабатывают вместо четырех раз всего один — в сточные воды попадает намного меньше химии.

В пищевой промышленности 21 века трудятся и ГМ-бактерии. Микроорганизмы участвуют в производстве хлеба, йогуртов и фруктовых соков. Два года назад в Германии создали штамм лактобактерий, который ферментирует молочный сахар лактозу (состоящий из галактозы и глюкозы) только до стадии глюкозы. Дело в том, что в обычные кисломолочные продукты требуется добавлять синтетические подсластители, поскольку обычная глюкоза будет разлагаться. В полученный же с помощью немецкого изобретения йогурт добавлять сахар не требуется. Кроме того, штамм действует эффективнее натуральных лактобактерий, а значит, его можно использовать в создании продуктов для аллергиков.



Только в компьютерной игре Evolva, отведав существа иной породы, можно научиться в него превращаться.

Помидор из камбалы

Активно муссируется слух о неких морозостойких помидорах с геном глубоководной камбалы. Миф родился после беседы двух генетиков на каком-то научном собрании. Ученые мужи задумались над возможностью использования криобелков камбалы в помидорах.

В 1991 году компания Calgene начала испытания помидоров сорта Flavr-Savr. Новые томаты дольше хранились, следовательно, продавать их можно было по меньшей цене. ГМ-помидоры для выпуска томатной пасты стала применять и компания Zeneca. На рынок США после продолжительных испытаний трансгенные помидоры и паста вышли в 1994 году и, несмотря на надпись genetically modified, получили большую популярность. Рынок помидоры Calgene покинули в 1997 году из-за локального неурожая и патентных исков со стороны других компаний. Через пару лет по тем же причинам свернуть выпуск пасты пришлось и Zeneca. Владельцем Calgene стала компания Monsato, выращивающая различные сорта помидоров, устойчивых не только к гниению, но и к вредным насекомым. Однако продажи еще не начинаются из-за высоких коммерческих рисков, вызванных негативным отношением общества к ГМ-продуктам.

Условно ГМО можно разделить на два поколения. ГМО первого обладают защитой от гербицидов и насекомых и обеспечивают лучшие урожаи, чем натуральные культуры. Модификанты второго поколения характеризуются пищевыми полезными свойствами.

В апреле этого года на Филиппинах начались «полевые испытания» риса Golden Rice, который содержит витамин A (каротин) и имеет желтый окрас. Важность исследования трудно переоценить — каждый год один миллион детей умирает из-за недостатка витаминов. Сорт может стать общедоступным в 2011 году.



Такими ГМ-продукты обычно предстают в воображении тех, кто прогуливал уроки биологии в школе.

В нашей стране иммунитет можно будет повышать не только привычным чесноком. Отечественные ученые с прошлого года ведут испытания моркови, которая содержит белки-стимуляторы иммунной системы. Положительный эффект от употребления модифицированного овоща зарегистрирован у лабораторных животных. Следующие в очереди на испытания — добровольцы.

Над проблемой кишечных инфекций бьются ученые Калифорнийского университета. Биологи вырастили коз с геном человеческого лизоцима — антибактериального фермента, который содержится в грудном молоке. ГМ-молоко поможет решить проблему детской смертности и улучшит пищеварение.

Идею продавать продукты с увеличенным содержанием полезных веществ поддерживают и в институте Рослин, где вырастили овечку Долли. Сегодня там живут более пятисот ГМ-куриц. Их яйца отличаются высоким содержанием важных для человека белков. Исследования в области разведения ГМ-птиц ведутся в институте уже пятнадцать лет, а в последние пять начались клинические испытания.



Обычный рис (слева) и два сорта «золотого» риса.

Что считать ГМ-продуктом

Уже сегодня в магазинах почти нет продуктов, лишенных ГМО. По этой причине во многих странах, в том числе и России, был введен стандарт — считать модифицированным продуктом тот, в котором содержится более 0,9% ГМО. В зависимости от законов региона, производители обязаны наклеивать этикетку с предупреждением «содержится ГМО» на соответствующие продукты питания. В США, Канаде и Аргентине подобные этикетки вообще не требуются, а в Японии и в Австралии установлен 5% порог.




Риски ГМО

Казалось бы, нас ждут радужные перспективы. Через какие-нибудь пять лет мировой продовольственный кризис канет в Лету: жуя раз в неделю морковку, можно будет спастись от всех болезней, а бананы со вкусом клубники будут одними из многих гибридных лакомств. Но картину омрачают протесты «зеленых», моратории развитых стран на ГМ-продукты и мода на все натуральное, пусть червивое и кислое. Между тем подтверждена небезопасность ГМО.

В Австралии в течение десяти лет тестировали сорт ГМ-гороха. В последнем эксперименте обнаружилось, что горох вызывает иммунную реакцию у крыс — появляются опухоли в легких. Программу пришлось свернуть. В США же в начале года отозвали весь ГМ-рис одной немецкой компании, причем собранный урожай предписали уничтожить.

Такие случаи не единичны. До сих пор не существует стопроцентно эффективной методики, которая могла бы выявить нежелательные эффекты ГМ-продуктов. Кроме того, даже если тестирование пройдет успешно, есть вероятность, что отражаться вредное воздействие ГМ-пищи будет на следующих поколениях людей. По некоторым исследованиям российских ученых, потребление ГМ-сои серьезно влияет на способность мышей к воспроизводству. Крысята рождаются хилыми, из помета выживает только половина. В официальных тестах ГМ-соя проверяется лишь на здоровых мышах.



Клубничные бананы вполне могут стать реальностью. И стоить будут недорого.

Есть риск появления суперсорняков, устойчивых к гербицидам. Такие растения могут появиться, если ГМ-культура скрестится с сорняками. Опять же, может нарушиться баланс экосистемы. Фермеры обнаруживали ростки ГМ-сои в двадцати километрах от посевов. Защищенные от насекомых растения обрекут их на голодную смерть, как следствие, пострадают птицы и животные, которые питаются вредителями. Помимо прочего, нет никакой гарантии, что при пересадке полезного гена от одного продукта другому в нем не появятся вещества-аллергики или того хуже — яд.

Однако без модифицированных продуктов мировой экономике придется тяжко. Сегодня отказ только от ГМ-сои спровоцирует серьезный скачок цен на большинство видов продовольствия. В будущем неприхотливые и насыщенные витаминами культуры окажутся способны обеспечить сбалансированное питание миллионам людей. Такие растения и животные могут поступить в продажу уже в ближайшие годы.



Как в рекламе: был рис простой, а стал золотой.

Альтернативы ГМО

Альтернатива ГМО одна-разъединственная — натуральные продукты. В странах ЕС еще в 1991 году был введен стандарт Organics, который подразумевает использование на всех этапах производства пищи экологически чистых компонентов и сертифицированных технологий. Растения не мучают гербицидами, а почву не накачивают химическими удобрениями. Борются с вредителями и улучшают плодородные качества земли исключительно биологическими методами. В большей части работ даже не используется техника — трудоемкие процедуры выполняются вручную. Одним словом — шаг в прошлое ради светлого будущего.

Получающиеся «органические» продукты обычно содержат на 20-30% витаминов и полезных веществ больше, чем те, которые лежат на прилавках. Но такие продукты сегодня выращивают в явно недостаточном количестве. Дефицитный товар обходится дорого и востребован в основном обеспеченными эстетами.



В отличие от прочих рыб, эту, возможно, потребуется разводить в горшках.

* * *

Прокормить тысячу человек тремя хлебами — вот что сулят ГМО. Они же позволяют отказаться от обработки посевов ударными дозами химикатов для уничтожения насекомых и сорняков. Вместе с тем надо с осторожностью относиться к чудодейственным продуктам. Только всесторонне протестированные имеют право попасть на тарелку. Например, лекарственные препараты из полученных химическим путем веществ потенциально несут куда большую опасность и по этой причине подвергаются многолетней проверке. Но ведь никто не собирается отказываться от средств от диареи или таблеток против головной боли? Также и ГМО надо тщательно проверять. Это перспективная отрасль науки 21 века, развивать которую стоит с ничуть не меньшей активностью, чем нанотехнологии.