Пять поводов для размышления

Информационный центр атомной отрасли (ИЦАО) в 12-й раз провел фестиваль науки «КСТАТИ»— в конце апреля научный десант высадился в Екатеринбурге. В нашей подборке пять участников фестиваля рассказывают о том, как победить пробки с помощью математики, почему будущее за квантовыми технологиями, как устоять перед искушением съесть пирожное, почему слова из мужского рода переходят в средний, и о том, какие перспективы открываются перед атомной энергетикой.
«Кирпич» вместо новой дороги
Многие думают, что пробки возникают из-за того, что дорог не хватает. Иногда это именно так. Но бывает, что для борьбы с пробками нужны не новые магистрали, а всего лишь… запрещающие знаки. О поиске математического баланса на дорогах рассказал на фестивале Алексей Савватеев, автор книги «Математика для гуманитариев», ректор Университета Дмитрия Пожарского.
Математик говорил о парадоксе Дитриха Браеса. Применительно к дорогам он гласит: если водители выбирают свой маршрут совершенно самостоятельно, то появление новых дорог может снизить общую скорость передвижения. Это объясняется тем, что водители обычно выбирают самый короткий путь, в результате именно там появляются пробки, и время в пути увеличивается.

Кроме того, математик дал совет тем, кто пользуется картами «Яндекса»: если видите красный участок, можете по нему ехать. Большая часть водителей захочет избежать пробки и выберет объездные пути, создавая заторы уже на них.
Вернемся, однако, к парадоксу Браеса. Раз новая дорога может ухудшить ситуацию, то, вероятно, запрет движения может иногда ее улучшить! Так предположил Юрий Нестеров, отечественный математик. Рассмотрим следующую схему дорог из пункта A в пункт B:
Из пункта А в пункт В ведут две дороги: старая (обозначена черным) рассчитана на 5 тыс. машин в час, новая (обозначена синим) — на 10 тыс. машин в час. Эти дороги соединяются в точке С и затем снова расходятся. Езда на участках АС и СВ по старой дороге занимает по 20 минут, если нет пробок. По синей дороге— по 40 минут каждая дуга (дорога широкая, пробок нет даже при полной ее загрузке).

---

ФЕСТИВАЛИ «КСТАТИ» ПРОВОДЯТСЯ С 2016 ГОДА И УЖЕ ПОБЫВАЛИ В КАЛИНИНГРАДЕ, НОВОСИБИРСКЕ, МУРМАНСКЕ, ВОРОНЕЖЕ, ЧЕЛЯБИНСКЕ, ЕКАТЕРИНБУРГЕ, РОСТОВЕ-НА-ДОНУ, САРАТОВЕ И МИНСКЕ

---

Представим, что из пункта А выезжает 8 тыс. машин в час. В этом случае на старой дороге ближе к точкам С и В появятся пробки на 20 минут, а время в пути по обоим маршрутам составит по 80 минут. Однако если в точке С поставить запрет на движение прямо, то есть заставить водителей менять маршрут, то пробки перед пунктом В не станет и время в пути сократится для всех участников на 20 минут! И такое случается в жизни.
«В Москве уже практически невозможно сократить пробки на въезде и выезде из города. Даже если сносить дома и прокладывать новые магистрали, мы столкнемся с тем, что просто увеличится число автомобилистов: те, кто сейчас ездит на электричках, пересядут на автомобили. И пробки снова вернутся. Дело в том, что существует так называемый фазовый переход. Если на улицы Москвы выезжает 450 тыс. машин, то пробок фактически нет, в пределах 2–3 баллов. Но если число машин приближается к 500 тыс., то возникают заторы в 8–9 баллов. То есть существует некое предельно допустимое число машин, и даже незначительное превышение этой планки ведет к резкому снижению эффективности всей системы. Поэтому выход один: нужно создавать условия, чтобы люди отказывались от личных автомобилей и пользовались общественным транспортом. А для этого метро, автобусы, троллейбусы и трамваи должны быть удобными, быстрыми и непременно часто ходить»,— заключил Алексей Савватеев.
Квантом единым
О развитии ИТ, в частности квантовых технологий, на фестивале говорил сотрудник Российского квантового центра, доктор наук, специалист по теоретической физике Алексей Федоров, которого называют «евангелистом квантовых технологий».
Сфера ИТ развивается невероятными темпами. Например, авторитетный журнал Scientific American подсчитал: если бы последние 25 лет самолетостроение развивалось так же стремительно, как информационные технологии, то огромный Boeing-767 стоил бы сегодня всего 500 долларов, совершал оборот вокруг Земли за 20 минут и при этом тратил всего 18,9 л топлива за такой полет.

Но как долго темпы развития ИТ будут удерживаться на таком уровне? Алексей Федоров уверен, что предел близок. Эксперт напомнил о законе Мура, согласно которому каждые 24 месяца мощность процессоров удваивается. Это происходит из-за увеличения количества транзисторов в процессоре (за счет уменьшения размеров транзисторов). Закон Мура много лет описывал реальность, но получается, что уже в конце 2020 года транзистор должен быть размером с атом.
Что дальше? По мнению Алексея Федорова, ответ— в развитии квантовых технологий. Российский квантовый центр, например, уже создал систему квантовых коммуникаций, которая тестируется в крупнейших банках страны. «Однако, как мне кажется, поначалу квантовый компьютер будет использоваться в основном в научных целях, например, при расчетах простых химических реакций. Но практические приложения уже довольно близко. Думаю, после этого вполне могут появиться массовые продукты, основанные на квантовых технологиях, наподобие персонального компьютера. Но это перспектива уже более отдаленная, наверное, 25–30 лет»,— полагает эксперт.
С глаз долой— из мозга вон
Еще одни экспертом фестиваля стала Ирина Якутенко, научный журналист, биолог, автор книги «Воля и самоконтроль. Как гены и мозг мешают нам бороться с соблазнами».
Она объяснила с точки зрения биологии, почему нам так сложно противостоять соблазнам. Все дело в лимбической системе, центре удовольствий человеческого мозга. Когда мы видим нечто соблазнительное, в мозгу начинает выделяться дофамин, и после этого устоять перед искушением очень трудно. Конечно, в мозге есть зоны, которые работают как сдерживающий фактор, но у некоторых людей они функционируют плохо, таких обычно называют безвольными. Эффективность сдерживающих механизмов определяется генами, поэтому одним удается устоять перед пирожным, а другим— нет.
В этой ситуации лучшая тактика— избегание соблазна. Например, если хотите обойтись без сладкого, не ходите мимо витрин кафе или кондитерских отделов в супермаркетах. Вторая стратегия— обеспечить себе внешнее принуждение, так как внутренняя мотивация у людей, имеющих проблемы с дофамином, слаба. «Дофамин и есть наша мотивация. Поэтому, если хотите начать ходить в спортзал, лучше выберите занятия с тренером, чтобы он был внешним мотиватором: он будет регулярно звонить вам и напоминать о тренировках, и вы уже не сможете так легко не пойти в зал. Иначе вы рискуете оказаться в числе 70–80% людей, которые покупают абонементы, но не ходят на тренировки»,— посоветовала Ирина Якутенко.
От «пОезды» до «поездА» за сто лет
О балансе в языке говорил Владимир Пахомов, главный редактор портала «Грамота.ру». На примере смены ударений в словах лингвист убедительно доказал, что язык постоянно развивается. Например, в справочнике 1890 года единственно возможным признавалось ударение «пОезды», а современная норма— «поездА»— расценивалась как грубая ошибка. Точно так же сейчас кажутся странными варианты «лЫжня», «библиОтека», «суффИкс», «конкУрс», когда-то единственно верные. Таких примеров сотни, заверил эксперт.
Однако важно понимать, что изменения происходят медленно. Сначала есть единственная употребляемая форма. Потом появляется новый вариант, который поначалу в словарях указывается как неправильный. Позднее новый вариант получает пометку «допустимо» (уже много десятилетий в таком статусе существует вариант «договорА», строгая литературная норма— «договОры»). Спустя некоторое время оба варианта воспринимаются как равнозначные и соответствующие норме (например, сейчас допустимо говорить и «твОрог», и «творОг»). А дальше старый вариант постепенно уходит: сначала новый вариант становится более частотным, а затем у старого в словарях появляется помета «устаревший».
Правда, словари всегда запаздывают за реальностью. Например, как правильно говорить: «шампурА» или «шампУры»? Вы вряд ли слышали второй вариант с ударением на У, между тем именно он единственно правильный. Пока.
«К сожалению, на уроках русского языка в школе не говорится о самом главном свойстве языка— его изменчивости. Поэтому многие так пугаются смены ударений, появления новых значений в словах, тем более появления новых слов. Не зная истории языка, многие наши сограждане уверены, что именно сейчас происходит разрушение «великого и могучего». Мол, никогда такого не было, никогда ничего не менялось в языке, а вот сейчас… Но это естественные явления. Вполне вероятно, например, что через несколько десятилетий станет нормой «звОнит», а «кофе» окончательно станет среднего рода. «Метро», «радио», «кино», «авто»— все эти слова были мужского рода, а стали среднего. Так зачем удивляться, что и «кофе» тоже станет среднего рода? В этом нет ничего ужасного. Но это не значит, что каждый может говорить так, как ему вздумается. Нормы нужно знать, но понимать, что время от времени они меняются»,— заключил Владимир Пахомов.
Парадоксы «зеленого квадрата»
Тему баланса в энергетике затронул на фестивале Валентин Гибалов, публицист, автор блога Tnenergy.livejournal.сom. Отвечая на вопросы о том, как быстро развивается в мире альтернативная энергетика, может ли она серьезно конкурировать с атомной и есть ли вообще будущее у АЭС, эксперт напомнил о недавнем намерении Бельгии закрыть все свои атомные станции (их в стране две). Однако это не очень рациональное решение, считает Валентин Гибалов. Во-первых, экология вряд ли улучшится, поскольку предполагается строительство газовых электростанций, а значит, выбросы СО2 увеличатся. Во-вторых, дефицит электроэнергии планируется восполнять в том числе за счет закупок у соседней Франции тех же самых «атомных» мегаватт. В-третьих, альтернативная энергия очень дорогая: например, в Европе 1 МВт от АЭС стоит примерно 40 долларов, а от возобновляемых источников— до 100 долларов. То есть на данном этапе отказ от АЭС— это вопрос прежде всего политики.
Важно учитывать, что альтернативная электроэнергетика зависит от погодных условий, например, ночью и в пасмурную погоду (если речь об энергии солнца) или в штиль (ветрогенерация) выработка энергии прекращается. Необходимы стабильные мощности, не зависящие от погоды. Валентин Гибалов уверен, что именно АЭС могут служить базисом для альтернативной электроэнергетики, сохраняя баланс между нестабильной выработкой и стабильным потреблением. По сути, речь шла о концепции «зеленого квадрата», которую предлагает «Росатом» (энергия солнца, воды, ветра и атома).
«Действительно, атомная энергетика сегодня развивается не так, как прогнозировалось 30–40 лет назад. И дело не только и не столько в Чернобыле или Фукусиме, сколько в том, что в развитых странах не растет энергопотребление, то есть в новых реакторах нет особой нужды. А вот в развивающихся странах— Индии, Китае, Бангладеш, Турции, Египте— потребность в электроэнергии есть, потому там АЭС и строятся. Но уже в скором времени ситуация может измениться: распространение электромобилей и их удешевление может привести к повышению спроса на электричество, причем речь идет как раз о развитых странах. Недаром в сфере энергетики наблюдается бум: появляются стартапы, в том числе в области ядерных и термоядерных технологий, а США в феврале даже объявили о возобновлении работ в области быстрых реакторов»,— отметил Валентин Гибалов.